业务与运营 Business & Operation
22
前言
近年来,NFC(Near Field Communication,近场
通信)技术在世界范围内受到重视,终端制造商、内容
提供商、设备制造商、电信运营商等产业链各方都积极
参与到NFC的应用研究中。国际标准组织对各种基于
NFC技术的应用开展了研究,并出台各种标准和规范。
随着短距离无线技术的不断发展与成熟,特别是
无线个人局域网(Wireless Personal Area Network,
WPAN)的升温,短距离数据业务迅速发展,结合非接
触识别技术(Radio Frequency IDentification,RFID)与
无线连接技术而发展起来的NFC技术将成为具有竞争力
的短距离无线通信技术之一。相对于其他短距离无线通
信技术,NFC具有通信距离短、连接建立时间短、工
作能耗需求低、安全性高、网络拓扑结构简单、成本低
廉、方便易用和直观性强等特点,并且与现有非接触智
能卡技术相互兼容,因此,NFC技术非常适合应用于移
动智能终端的非接触式服务,实现财务信息或敏感个人
信息等重要数据的快速交换。
NFC标准和技术的日臻成熟,使其广泛应用于移
动支付、电子票务、智能媒体、身份识别、社交娱乐和
电子设备等领域。随着NFC业务的迅速推广,电信运营
商在信息整合能力及运营模式方面有了新的挑战。一方
面应依托NFC产品提升用户满意度及用户黏性,进一步
注重NFC产品运用和客户体验与服务保障工作;另一方
面应注重开放共享,加强业内及跨行业交流与合作,有
效利用资源;因此,充分借鉴国内外同行业已有成熟经
验,基于NFC的业务系统模型和标准体系框架,分析执
行域和管理域的通信标准,是运营商大力发展NFC业
务、并在NFC产业环境优化方面发挥积极作用的前提。
1 基于NFC通信的标准体系
基于NFC通信的业务系统模型
NFC技术本身作为一种通信方式只是设备的通信接
口,而目前国际所提倡的是从“NFC as a Service(近场通
信即服务)”的角度出发,即将NFC技术真正作为一种服
务进行推广。本以此为文研究的出发点将NFC作为业务
来运营。具体业务系统架构见图1。1)NFC业务平台。其
作为NFC业务的运营和业务管理平台,具备业务开通、关
闭、用户需求信息的提供、用户行为信息的采集和维护、
智能信息终端的维护、软件的远程更新等功能。2)智能信
息终端。其作为NFC业务平台延伸到用户生态环境的前置
终端,为用户提供触手可及的NFC服务;具备与智能终端
之间进行NFC交互,并将用户需求提交到业务平台上进行
处理等功能。3)智能终端。其作为为用户提供NFC业务的
载体,主要作为人机接口,通过智能终端与智能信息终端
的NFC交互,实现业务的推送等。OGDဣཥೝ ీ႑တዕ܋ᆩࢽᅎۯዕ܋
图1 NFC业务系统架构
基于NFC通信的标准体系分析
尹 霞1 顾旻霞2
1 中国联通研究院 北京 100032
2 中国联合网络通信有限公司 北京 100033
摘 要 文章基于NFC的业务系统模型和标准体系框架,分析执行域和管理域的通信标准,为以运营商为主导的移
动支付体系发展提供参考,并为NFC应用国际化互联互通奠定基础。
关键词 近场通信;无线射频识别;标准;互通
业务与运营Business & Operation
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基于上述NFC业务运营的角色需求,我们将NFC
业务系统模型分为管理域和执行域两大部分,分别通过
数据上传通道和数据下传通道进行连接,如图2所示。
1)管理域。面向NFC业务的运营和开展,进行业务管
理、用户数据的处理等,是对应系统架构图的NFC业务
平台。2)执行域。面向用户的NFC生态环境,真正贴近
用户本身,开展具体的基于NFC技术的业务;对应系统
架构图的智能信息终端和智能终端。
基于NFC通信的标准体系架构
NFC业务和技术的发展主要是建立在标准发展的基
础上,国际上围绕NFC技术及制定相关标准的组织主要
有ETSI、ISO/IEC、NFC-Forum和GSMA等。而随着移
动支付业务的发展以及行业标准的制定和发布,国内针
对底层NFC技术基础、技术要求也做出了相应规定。UTNೝᄽခဣཥ ഄဣཥኧဣཥ࠶ᇘऐዕ܋ Ҿඇևॲ0TFQPTዕ܋ ഄยԢኴႜᇘ ຕฉدཚڢຕူدཚڢ
图2 NFC业务系统模型ยԢ࠶ํ༹ยԢዕ܋ ฉ֫ᆌᆩײႾᇺײޜခ JTP`!334!DBUJTP0JFD!32592JTP0JFD!8927ဣଚ JTP0JFD!25554JTP0JFD!291:3OGD!Gpsvn...BqqmjdbujpoOGD!Gpsvn...SUEOGD!Gpsvn...EFGOGD!Gpsvn...MMEOGD!Gpsvn...EjhjubmFUTJ!UT!)*)*੦ೝ௬ ࠶ೝ௬ຕೝ௬ ຕ߭๕ຕ࠶ຕૌ႙ยԢ࠶থ੨ ࠶ํ༹ၹᅱ੦FUTJ!UT!733)IDJ*FUTJ!UT!724)TXQ*OGD!Dpouspmmfs!Joufsgbdf OGDํ༹ዐথ੨ၹᅱSGพೕׇOGD!Gpsvn...Bobmph
图3 基于SIM-based的标准体系框架
按照图2所示的NFC业务系统模型,现有的NFC技
术标准主要分为两大部分,即执行域技术标准和管理
域技术标准。其中执行域技术标准主要由ECMA、ISO/
IEC、ESTI和NFC-Forum组织制订。GSMA目前主要
正式发布的标准是以实现NFC技术的互通性和实用性为
原则,以SIM-based解决方案为出发点的需求规范,执
行域和管理域均有涉及。基于NFC通信的标准体系框架
如图3所示。
为整合NFC服务资源,提高NFC应用价值,实现
NFC业务的互通、NFC技术标准的发展,应在底层执
行域实现标准的规范统一,为业务应用的通用性铺平道
路,上层管理域标准实现各平台之间的互通。
2 执行域的NFC通信标准统一
国际的NFC通信标准
现有国际执行域NFC技术标准主要分为两大部分,
即物理层协议部分和应用层协议部分。其中物理层协
议部分主要由ECMA、ISO/IEC和欧洲电信标准化协会
(ESTI)完成,而应用层协议主要由NFC-Forum组织制
订,GSMA发布了少量应用层标准,意在支持SWP、
UICC等手机应用。
物理层NFC通信标准
最初的执行域协议为NFC接口协议1(NFCIP-1)[1],
是由Philips、Nokia和Sony主推的一种近距离无线通
信技术。NFCIP-1标准详细规定了NFC设备的调制方
案、编码、传输速率和RF接口的帧格式以及主动与被
动NFC模式初始化过程中数据冲突控制所需的初始化
方案和条件。此外,这些标准还定义了传输协议,其
中包括协议启动和数据交换方法等。Philips、Nokia和
Sony向ECMA国际组织提交NFCIP-1标准草案,编号为
ECMA-340,经过ECMA审议和修改之后,由ECMA向
ISO/IEC提交标准,并被确定为标准ISO/IEC 18092[2],
其中该协议还应用了ISO/IEC 23917和ISO/IEC 22536,
这两份协议均涉及了NFC的测试方法,包括协议测试方
法和RF/IF测试方法等。2003年NFCIP-1又被ETSI批准
为TS 102 190 [3]。ECMA发布的物理层NFC通信
标准参见表1。
为兼容非接触式智能卡,2004年NFC-Forum又
推出了NFCIP-2[4]规范,并被相关组织批准为ECMA-
352、ISO/IEC21481和ETSI TS 102 312 。
业务与运营 Business & Operation
24
NFCIP-2是在原有的NFCIP-1基础上引用了ISO/IEC
14443[5]和ISO/IEC 15693[6],在2005年确定为ISO/IEC
21481。改进版本指定了一种灵活的网关系统,用来检
测和选择三种操作模式之一:NFC卡模拟模式、读写器
模式和点对点通信模式。选择既定模式以后,按照所选
的模式进行后续动作。ETSI发布的物理层NFC通信标
准参见表2。
ISO发布的NFC相关标准以及在NFC相关规范中被
引用较多的有NFC安全相关标准和智能卡相关标准。
ISO/IEC-13157-1和ISO/IEC-13157-2定义了NFC-SEC
NFCIP-1安全服务和协议[7]和NFC-SEC使用的ECDH和
AES的加密标准。ISO/IEC-14443针对非接触式卡片的
应用进行定义,规定了卡片的物理特性、信号能量及信
号接口、卡片的初始化和防冲突特性、卡片的数据传输
协议。ISO/IEC-15693定义了工作在下智能
标签和读写器的空中接口及数据通信规范。ISO/IEC-
7816[8]规定了接触式智能卡的相关规范,包括物理特
性、接口规范、传输协议、命令交换格式等。ISO发布
的物理层NFC通信标准参见表3。
基于上述国际NFC标准分析,得出物理层NFC标
准演进,如图 4所示。 !291: !!25554JTP0JFD!267:4
图4 NFCIP的演进图
应用层NFC通信标准
应用层协议主要定义具体应用的数据结构、通信协
议及NFC设备之间的互通性等,另外,应用层协议的功
能和规范基本上参考物理层协议进行制订。
2006年6月,NFC-Forum推出NFC兼容装置的标准
化技术框架、初始规范和标签(Tag)格式,其中包括用于
智能海报、文本和互联网资源读取应用程序的数据交互
格式(NDEF)和记录类型定义(RTD)的三种初始规范。随
着标准制订工作的进一步展开,2011年,NFC-Forum
论坛又对标签格式做出进一步更新。其选择的初始标
签格式适用于最广泛的应用程序和装置性能,另外,
NFC-Forum论坛宣布了所有的NFC兼容的装置必须支
持的四种标签格式的初始设置,从而使得NFC支持的
序号 标 准 名 称 发布时间 版本 简 介
1 ECMA 340 近场通信接口和协
议(NFCIP-1)第二
版
2004/12/1 (1)详细规定NFC设备的调制方案、编码、传输速度与RF接口的帧格式;(2)主动与被动
NFC模式初始化过程中,数据冲突控制所需的初始化方案和条件;(3)定义传输协议,其中
包括协议启动和数据交换方法等
2 ECMA 352 近场通信接口和协
议-2(NFCIP-2)第
二版
2010/6/1 指定了一种灵活的网关系统,用来检测和选择三种操作模式之一:卡模拟、读卡器和点对
点
3 ECMA 356 NFCIP-1-RF接
口测试方法标准
2004/6/1 RF接口测试方法,本标准规定了在85mm乘54mm的矩形区域内NFCIP-1设备的天线的
RF-测试方法
4 ECMA 362 NFCIP-1—协议
测试方法第二版
2005/12/1 协议测试方法,本标准为ECMA-340、ECMA-356规定了协议测试方法。第二版标准完
全符合ISO/IEC 23917
5 ECMA 373 近场通信有线接口
标准(NFC-WI)第
二版
2012/6/1 规定了收发器和前端之间的数字有线接口
6 ECMA 385 NFC-SEC标准:
NFCIP-1安全服
务和协议第二版
2010/6/1 规定了NFC-SEC安全通道和NFCIP-1和PDU共享的秘密服务和这些服务的协议。NFC-
SEC的加密标准在PID注册表的补充中识别,使用本标准规定的服务和协议
7 ECMA 386 NFC-SEC-01标
准:使用ECDH
和AES 的NFC-
SEC加密标准第二
版
2010/6/1 规定了消息的内容和PID 01的加密方法。本标准规定了为了关键协议使用椭圆曲线的
Diffie-Hellman(ECDH)协议的加密机制和用于数据加密和完整性的AES算法
8 ECMA 390 NFC-WI的前端
配置命令(NFC-
FEC)标准第二版
2012/6/1 规定了NFC-WI(ECMA-373)的命令,该命令允许收发器和前端之间的控制和状态信息的
交换
9 ECMA 391 内存现货接口和协
议(MSIP-1)标准
2009/12/1 规定了调制方案、编码、数据传输率和RF接口的帧格式,以及所需的数据冲突的初始化
方案和条件在初始化过程中的控制。此外,ECMA标准规定了传输协议,包括协议启动和
数据交换方法
表1 ECMA发布的物理层NFC通信标准
业务与运营Business & Operation
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标签成为应用层协议中最为重要的组成部分。各个标签
基于ISO/IEC 14443-A或者ISO/IEC14443-B或者SONY
公司提出的Felica(衍生自ISO/IEC18092的被动通信
模式标准)。Type 1、2、3的标签最初由Innovision、
Philips、SONY等公司独家供应,Type 4的标签目前已
经有很多制造商生产和其他供应商提供。NFC-Forum
发布的应用层NFC通信标准—数据定义参见表4,协议
和规范参见表5。
2011年GSMA发布了NFC手机的单线协议需求
规范,支持手机近场通信方案,促进手机网络运营商
(MNO)需要的单线协议(SWP)NFC手机的可用性,为规
定手机需求的手机网络运营商提供指导,意在支持基于
UICC的移动NFC服务。
2012年11月,GSMA发布NFC的多协议互操作性
白皮书,为与NFC手机和UICC交互的手机制造商和邻
近耦合设备(PCD)设置了要求,被限定为卡模拟模式和
非接触交互点对点模式。并没有定义不符合ISO 14443
标准的任何新参数。本白皮书为协调和统一不同的非
接触技术在同样的生态系统平台上共同存在奠定基础。
GSMA发布的应用层NFC通信标准参见表6。
序号 标 准 标准定义 标准未定义 简 介
1 T S 1 0 2 1 9 0
规定了紧密的耦合设备之间简单
的无线通信接口和协议。NFC
设备传送率是106kb/s、212
kb/s和424kb/s
——
规范为NFCIP-1定义了通信模式、调制方案、编码、转换速
率和RF接口的帧格式、初始化方案和在初始化过程中数据冲
突控制中需要的条件以及协议激活和数据交换方式的传输协
议
2 T S 1 0 2 2 2 1
V 8 . 3 . 0; 6 0 0
规范定义了一个通用的终端和集
成电路卡(ICC)接口
没有定义管理程序,初始卡
管理和UICC与终端的可选
通信接口
规范定义了UICC和终端的接口以及UICC物理特性、UICC
APDU接口协议和相关要求;后者定义了USB UICC和USB
UICC终端之间的芯片间USB接口
3 T S 1 0 2 6 2 2
规范定义了可以使非接触式应用
在UICC上实现的逻辑接口
支持HCI的底层协议,例如
定义在TS 102 613中的SWP
没在此规范中
HCI内核定义了一个应用独立的逻辑接口,非接触平台定义了
使用UICC和CLF的非接触应用的HCI内核的实现
4 T S 1 0 2 6 1 3
规范定义了UICC与终端的非接
触前端(CLF)的通信接口
UICC或CLF的任何内部技
术实现只是在它反应在接口
上时才有所规定
规范定义了单线协议(SWP),SWP是在UICC和CLF之间的接
口
5 T S 1 0 2 7 0 5
规范描述了非接触应用的java卡
的UICC应用程序接口
——
其中非接触支持HCI规范中参考的RF技术
6 TS 102 694-2
; 695-2
前者定义了单线协议(SWP)的
UICC的测试案例。后者定义主
控制器接口(HCI)的UICC的测
试案例
本规范不包含与TS 102 613
和622相关的终端的测试案例
前者定义了测试案例:(1)接口CLF UICC的物理层;(2)
UICC的电气接口;(3)CLF UICC的初始通信建立;(4)数据
链路层。后者定义了规范TS 102 622描述的HCI内核和非接
触平台
7 T S 1 0 2 2 4 0
V 9 . 1 . 0; 2 4 1
前者详细说明了UICC应用程序
接口(API)支持的第一阶段和载
入程序需求支持的第二阶段
第一阶段是一个总的服务描
述,但并不涉及PI实现的细
节
第一阶段包括UICC内部的UICC应用程序接口(UICC API)的
服务描述,第二阶段描述了在java卡平台实现的UICC API的
功能能力和信息流
8 T S 1 0 2 2 2 3
该规范定义了UICC和终端的接
口,强制的终端程序,尤其用于
“NAA卡应用工具包”
规范并没有指定有关行政管
理阶段的任何方面,没指定
任何可能使用的安全算法
卡应用工具包(CAT)是为使用ICC通用的命令和程序的集合,
不考虑互联网的访问技术。在本规范的范围内,UICC为了访
问网络涉及到支持至少一个应用程序的ICC
9 T S 1 0 2 2 2 5
V 9 . 2 . 0; 2 2 6
两者均基于在3GPP TSG-终端
WG3和ETSI SMG工作 ——
前者指定了不同的运输和安全机制的担保包结构,它适用于
在网络实体和UICC实体之间的担保包。后者定了远程管理的
APDU格式
表2 ETSI发布的物理层NFC通信标准
序号 标 准 时 间 版本 简 介 备 注
1 ISO15693 2000/4/14 ISO15693是针对射频识别应用的一个国际标准,该
标准定义了工作在下智能标签和读写器的
空气接口及数据通信规范
符合此标准的标签最远识读距离达到2m
2 ISO/IEC14443 1999/3/26 ISO/IEC14443是针对射频识别应用的一个适应于近
场通信的RFID国际标准,其规定了邻近卡(PICC)的
物理特性。它应用于在耦合设备附近操作的ID-1型
识别卡
ISO1 4 4 4 3所支持的最大识读距离为10 cm,
ISO14443标准定义了工作在下智能标签
的空气接口及数据通信规范
3 ISO7816 2011年 本规范的这一部分规定了ID-1型带触点集成电路
卡的基本技术要求,适用于中国范围内发行或应用
的IC卡。其使用对象主要是与IC卡应用相关的卡片
设计、制造、管理、发行以及应用系统的研制、开
发、集成和维护等部门或单位
物理特性、记录方法、物理接口要求。主要定义了
该类卡的基本物理特性、电气信号和传输协议,规
定了该类卡和终端间的电源、电气信号协议和信息
交换协议,涉及卡的信号频率、电压值、电流值、
校验、操作规程和传输与通信协议
表3 ISO发布的物理层NFC通信标准
业务与运营 Business & Operation
26
国内的NFC通信标准
在国内,随着移动支付业务的发展以及行业标准的
制定和发布,针对底层NFC技术基础的技术要求也做出
了相应规定,主要包括中国银行发布的金融行业移动支
付标准,和基于射频的移动支付国家标准。
中国金融移动支付行业标准
金融行业移动支付系列标准 [10]由中国人民银行于
2012年12月发布,围绕着移动支付的远程支付方式
序号 名 称 标准定义 简 介
1 NFC数据
交换格式
NDEF定义了包含任意内容和长度的信息格式;(1)定义了
NDEF数据结构;(2)定义了NDEF记录中用于特殊应用的数
据格式
(1)二进制信息格式;(2)包含一个或多个NDEF记录的NDEF信息,每
个都携带二进制类型的负载,最大到2;(3)记录可以连接来支持更大
的负载。NDEF记录携带了3个参量来描述负载长度,类型和可选标
识符
2 NFC记录
类型定义
描述了两种NFC论坛的专用类型,一个是NFC论坛众所周
知的类型,它是指当TNF头部字段的值是0x01时NDEF类型
字段的内容;一个是NFC外部类型,它是一个第三方延伸类
型,它指的是TNF头部字段的值是0x04
(1)记录类型的名称可以是MIME媒介类型,URIs,NFC论坛外部类型
名称或是熟知的NFC论坛类型名称;(2)NFC论坛熟知的类型{NFC
论坛全球类型&NFC论坛本地类型}=URN(urn)+NID(nfc)+wktNFC
论坛全球类型需要以大写字母开头,不能被其他组织重新定义。
NFC本地类型需要以小写字母或数字开头;(3)NFC论坛外部类型
=URN(urn)+NID(nfc)+ext
3 文本记录
类型定义
为纯文本数据定义了一种NFC论坛众所周知的类型,可能被
用作对于其他RFID标签对象的自由形式的文本描述。通过使
用RTD机制和NDEF格式来提供一个有效的方式存储多语言
的文本串
(1)为纯文本数据定义RTD,例如URL;(2)需对非西方语言适用,内
容不包括:①不会替代文本,但是会定义明确的子集,可以适用于
并没有很多空间的情况,而且包括最可能的用例;②对文本元素无
依赖性;③对文本RTD没有特殊的信息序列
4 URI记录
类型定义
(1)提供一个原始的包含URI的服务;(2)定义了URI服务的数
据模型,描述简单的智能海报的应用场景和URI的结构
(1)可能是RTD的一部分;(2)自动预测多URI,但是不包括(1)没有特
殊消息序列;(3)没有定义设备需要的特殊作用
5 智能海报
记录类型
定义
(1)定义了关于如何把URL,SMS或电话号码放在NFC论坛
标签上或是如何在设备间传输;(2)规定一种标志URI和IRI
不同种类的方式和一种连接元数据和URI的方式;(3)提供了
一种使用接触范式来访问远程服务器的简单方式
(1)存储附加信息;(2)包含在设备中触发应用的动作:启动浏览器或
发送SMS。但是,不包括(1)没有特殊消息序列;(3)不假定回复源设
备
表4 NFC-Forum发布的应用层NFC通信标准-数据类型定义
序号 名 称 标准定义 简 介
1 第1类标签操
作规范1. 0-
说明了设备如何操作和管理标签平台,包括检测和在第一类标签上读写NDEF数
据。说明了NFC论坛设备如何操作NFC论坛第一类标签。规范定义了数据映射和
NFC论坛设备如何在第一类标签上检测,读写NDEF数据,来达到和保持可交换性和
互操作性
两 种 存 储 模 式 ( 静 态 存 储 模 式
=120bytes;动态存储模式>120bytes)
取决于标签内存的大小
2 第2类标签操
作规范1. 0-
说明了NFC论坛设备如何在第二类型标签平台上操作。该规范也定义了数据映射和
NFC论坛设备如何在第二类标签平台上发现读取和书写NDEF数据以达到可交换性和
互操作性
读写器模式的标签类型2定义
3 第3类标签操
作规范1. 0-
第三类标签实现了与212kb/s和424kb/s模式的ISO/IEC 18092兼容的非接触接口 读写器模式的标签类型3定义
4 第4类标签操
作规范1. 0-
假定冲突检测和设备激活活动规定在[DIGPROT]、[ACTIVITY]和[ANINT]规范中。
该规范也定义了数据映射和NFC论坛设备如何在第四类标签平台上发现读取和书写
NDEF数据以达到可交换性和互操作性
读写器模式的标签类型4定义
5 通用控制记录
类型定义
规范定义了NFC论坛熟知的类型,关于如何激活指定的应用或是通过NFC通信设
置目标设备的属性。规范定义了NFC论坛熟知的类型和允许协商和激活通信载体
相应的信息结构,允许其他的通信载体协商和激活。规范旨在采用NFC技术在设备间
启动和执行用户定义的活动
如何通过NFC通信在目标设备上激活一
个专门应用或设置属性
6 链接切换-
规范定义了如何激活指定的应用或是通过NFC通信设置目标设备的属性。规范
定义了NFC论坛熟知的类型,允许其他通信载体协商和激活。规范提供通用的机
制在两个NFC设备之间去协商和激活通信载体。旨在建立通信系统的连接,而不是用
NFC来传输大量数据
设备通信机制,切换工作模式的方式,
传输数据的格式等NDEF,并提供了应
用实例
7 逻辑链路控制
协议
描述了NFC论坛协议组的功能、特点、逻辑链路控制协议。逻辑链路控制层包括OSI
数据链路层的上半层,并由底层来补充,还包括媒介访问控制层(MAC)
MAC层由LLCP规范的一系列映射支
持,每一个映射规定LLCP到外部定义
的MAC协议连接的要求
8 签名记录类型
定义
给签名RTD提供参考标准。是一种提供关于NFC论坛标签和设备的NDEF数据源信息
的可靠方法
签名RTD
9 NFC数字部分
协议
本规范涉及NFC功能的设备通信的数字协议,提供了一个在ISO/IEC 18092和ISO/
IEC14443标准之上的实施规范
定义了常见的功能集,涵盖了数字接口
和半双工传输协议的支持NFC技术的设
备,在其四个角色作为启动器,目标,
读取器/写入器和卡仿真器
10 NFC激活规范 说明了NFC数字协议规范如何与其他NFC设备或NFC标签建立起通信协议 如何建立通信(在NFC设备或是其他设
备的激活下),激活通信、建立时钟等
11 简单NDEF交
换协议(SNEP)
点对点模式时,SNEP允许具有NFC功能的设备上的应用程序与另一设备交换NDEF消
息
简单NDEF传输协议,点对点模式
12 NFC模拟规范 阐述了NFC功能的设备的RF接口的模拟特点
表5 NFC-Forum发布的应用层NFC通信标准-协议和规范
业务与运营Business & Operation
27
和近场支付方式共发布了35本标准规范。标准由数据
元、交易模型及流程规范、报文结构及要素、文件数据
格式规范4个部分构成。
数据元标准可以有效地加强商业银行、非金融支付
机构、商户之间的互联互通及信息共享,提高各参与方
共同抵御金融风险的能力。交易模型及流程规范对目前
近场支付业务中相关的交易模型与流程进行了抽象和规
范;报文结构及要素规范标准对目前移动支付领域中比
较成熟的通用报文接口进行抽象和规范;文件数据格式
规范标准对移动支付领域中比较成熟的、通用的文件数
据格式进行抽象和规范。
基于射频的移动支付国家标准
基于射频的移动支付国家标准[11]分为5个部分,即
射频接口、卡技术要求、设备技术要求、应用管理和
安全、射频接口测试方法。射频接口规定了基于射频
的移动支付系统的射频接口;卡技术要求适用于基于
射频的移动支付卡的设计、生产和使用;设备技术适
用于基于射频的移动支付设备的设计和生产;应用管
理和安全适用于移动支付卡的设计、生产和使用;射
频接口测试方法规定了基于射频的移动支付卡和设备
的射频接口测试方法。
3 管理域的NFC通信标准互通
国际NFC通信标准
国际管理域NFC通信标准主要包含GSMA制定的技
术、业务需求白皮书,运营商手机支付服务操作指南、
SP应用开发的指导方针等。技术白皮书对TSM服务模型
进行描述,业务需求白皮书涉及航空旅行、零售业、交
通业,列出了银行、零售商、运输运营商和手机运营商
组成的服务供应商实现移动NFC服务的框架。
NFC技术需求白皮书
2010年EPC–GSMA发布了可信服务管理者服务管
理的需求和规范,为手机非接触支付业务的开通和生命
周期的管理涉及到的不同服务管理角色定义需求和规
范,而且对可能的TSM服务模型提供了描述。
2012年10月GSMA发布NFC UICC的需求规范白皮
书,列出UICC需求的通用框架来支持基于UICC的NFC
设备。白皮书列出NFC UICC最小的需求集合和确保有
效一致的NFC设备的发展识别技术缺口规范。GSMA发
布的管理域NFC技术白皮书参见表7。
NFC业务需求白皮书
2011-2012年GSMA发布的移动NFC在航空旅行、
零售业、交通业的一系列白皮书专注于UICC(通常是指
在手机内部的SIM卡)方案,以确保服务的安全性。基
于UICC的解决方案符合国际安全标准并且提供独立于
手机类型的世界范围的用户体验。上述白皮书涉及到移
动NFC在欧洲和其他发达市场的(如韩国和日本)航空、
零售、公共交通领域的解决方案,为其他国家相关领域
的移动NFC服务提供参考。
2011年2月,GSMA发布手机票务白皮书,加强并
且改善了手机在票务服务和票务服务价值链里面的作
用,为消费者用手机安全的UICC买票和取票提供功能
强大又便利的方式。
2012年10月,GSMA发布手机钱包白皮书,列出
银行、零售商、运输运营商和手机运营商组成的服务供
应商实现移动NFC服务的框架。GSMA发布的管理域
NFC业务白皮书参见表8。
其他技术讨论文稿
2011年4月,GSMA发布移动网络运营商的手机支
序号 名 称 时 间 版本 标准内容
1 N FC的多
协议互操作
性[9]
2012/11/1 白皮书为手机制造商和邻近耦合设备(PCD)制造商提出建议来确保他们的互操作性。NFC范例是建立在多应
用的概念上的。NFC手机和UICC结合需要许多基础设施,然而非接触卡只需要一种基础设施。本白皮书为与
NFC手机和UICC交互的PCD设置了要求。也试图协调和统一不同的非接触技术在同样的生态系统平台上共同
存在
2 N FC手机
的单线协议
需求规范
2011/3/1 这个白皮书支持GSMA的手机近场通信方案,预期是促进手机网络运营商(MNO)需要的单线协议(SWP)NFC手
机的可用性
表6 GSMA发布的应用层NFC通信标准
业务与运营 Business & Operation
28
付服务操作指南,为GSMA的手机网络运营商发展基
于UICC移动NFC服务的商业部署服务操作规范提供指
引。同时也为手机网络运营商寻求在各自的市场中与其
他生态系统的操作者达成一致共识。
2012年8月,GSMA发布NFC SP应用开发的指导
方针,为给服务供应商和手机网络运营商正确发展移动
NFC服务应用提供一些管理规则。同时,GSMA发布
NFC的MNO-SP接口业务流程实现和移动NFC基础设
施,前者为委托服务管理者(TSM)和手机网络运营商平
台的交互奠定基础,后者概括了现有的和/或有计划的
GSMA规范和进程,并定义这些如何与移动NFC基础设
施互相连接,为手机网络供应商提供一个基于UICC的
NFC服务应用前景。GSMA发布的管理域NFC通信标准
的其他技术文稿参见表9。
国内NFC通信标准
国内管理域NFC标准目前只在TSM平台的标准方
面达成共识。主要依据《Global Platform卡片规范》的
相关技术要求,制定了TSM平台的技术要求及对卡片应
用的操作和管理。而在管理域的组网方式中目前国内针
对TSM相关的技术要求和互通性主要有中国金融移动支
付行业标准针对可信服务管理技术规范的行业标准以及
各个运营商针对本企业的卡片应用管理平台的规范。
中国金融移动支付可信服务管理技术规范
该规范 [12]规定了移动支付可信服务管理系统的组
成、互联结构、SE安全可信和SE开放共享等服务模
型,也规定了公共服务平台和TSM平台的主要功能、
业务流程、应用接口以及系统安全性要求。主要内容包
括以下2点。
序号 标准名称 时 间 版本 标准包含内容
1 GSMA NFC
UICC的需求规
范
2012/10/1 从手机支付规范开始,列出了UICC需求的通用框架,来支持基于UICC的NFC设备。白皮书的主体根据
咨询了会员后GSMA的进程,列出在全球范围内同意的需求。白皮书列出NFC UICC最小的需求集合和确
保有效的、一致的NFC设备的发展识别技术缺口规范
2 GSMA NFC
SP应用开发的
指导方针
2012/8/1 目的是为正确地发展手机NFC服务应用,给服务供应商和手机网络运营商提供一些规则
3 GSMA NFC的
MNO-SP接口
业务流程实现
2012/8/1 白皮书与委托服务管理者(TSM)和手机网络运营商平台的交互有关,建立在AFSCM接口规范(AIS)中定义
的交互过程中,目的是提供允许在不同的交互协议之间更安全部署的基础。特别是本白皮书专注在全球平
台(GP)上的协议来部署这些进程
4 G S M A 手 机
NFC基础设施
[11]
2012/8/1 概括现有的和/或有计划的GSMA规范和进程,定义了这些如何与全部的手机NFC基础设施互相连接。而
这个白皮书并不是标准。目的是提供一个普通的基于UICC NFC服务应用的手机网络供应商的前景
5 EPC-GSMA,
可信服务管理
者,服务管理
的需求和规范
2010/1/1 这个白皮书目的是为了使在多种发行人和手机网络运营商之间的基于UICC的NFC手机非接触卡支付应用
的部署和管理的交互性成为可能,包含了其需求和规格。基本的原则是每一个部分保持自己的核心交易:
银行的支付/支付服务供应商的支付和手机网络运营商的手机服务,因此,现存的商务模式可以保持
表7 GSMA发布的管理域NFC通信标准-技术白皮书
序号 标准 时 间 版本 内 容
1 移动NFC在零
售业的白皮书
2012/10/22 涉及手机NFC在欧洲零售领域和其他发达的市场(如韩国和日本)的解决方案。适用于各种形式的零售,
包括饭店、咖啡厅、酒吧或商店。尽管手机NFC服务在实际上有各种各样的保护措施,但本白皮书专
注于通用的集成电路卡的手机NFC服务(UICC,通常是指SIM卡),这种卡在手机内部,来确保服务的
安全性
2 移动NFC在交
通业的白皮书
2012/10/22 涉及手机NFC在欧洲和其他发达国家的公共交通领域的解决方案。适用于各种形式的基于地面上的公共
交通,例如火车、公共汽车、有轨电车和自行车,但并没有涉及到飞机或长途航行。尽管本白皮书主要
精力放在欧洲,但大多数内容与其他国家的公共交通系统相关
3 手机钱包白皮书 2012/10/12 描述手机钱包的概念,提供一个直观的接口使得用户可以管理手机NFC服务的文件夹。在本白皮书中提
出的一个标准的NFC服务提供商和手机运营商的框架,用来为消费者建立一个简单的体验,同时也旨在
减少花费,通过最小化开发不同应用的需求来减少服务提供商的复杂性。白皮书列出了一个服务供应商
的框架,例如银行、零售商、运输运营商和手机运营商,来为手机NFC服务的消费者建立一个简单明了
的体验
4 移动NFC为航
空旅行的利益白
皮书
2011/2/1 确定基于通用集成电路卡的手机近场通信服务可以给航空公司、机场管理局和乘客带来的利益。本白皮
书是GSMA与IATA合作来定义手机NFC服务对航空领域带来的利益输出,目的是定义基于UICC的手机
NFC服务可以给航空公司带来价值以及为乘客的旅行带来便利
表8 GSMA发布的管理域NFC通信标准-业务白皮书
业务与运营Business & Operation
29
1) 移动支付可信服务管理系统架构及实现与互
联。作为移动支付的可信基础措施,移动支付可信服务
管理系统构建了移动支付的安全可信、开放共享、多应
用共存与互联互通的基础。在实现移动支付可信服务管
理系统的方案中,根据互联方式形成了星型和网状两种
不同的互联结构,其中网状互联结构可作为星型互联结
构的过度组网方案。
2) 公共服务平台和TSM平台系统功能。公共服务
平台是移动支付参与各方认可的可信第三方实体,面向
TSM平台运营方、SE发行方、应用提供方、服务提供
方和用户提供机构注册接入、应用注册、跨机构交互路
由、SE可信、SE开放共享功能和应用共享功能。
TSM平台面向SE发行方、服务提供方,通过使用
公共服务平台提供基础服务、实现SE的注册发行、安
全域的创建和业务应用的下载、个人化等流程。
中国联通Java卡综合业务管理与下载平台技术规
范
该规范[13]是在相关行业标准的基础上结合中国联通
公司的Java卡业务的特点而制定的。主要依据《Global
Platform卡片规范》关于Java卡多应用管理流程的相关
规定对Java卡综合业务管理与下载平台应用过程中需
要遵守的内容和流程提出了全面要求。该技术规范面向
联通Java卡应用的管理以及流程,明确了Java卡综合
业务管理与下载平台的技术功能要求以及技术功能建设
的技术条件等要求。
4 总结
基于对国内外移动支付领域主流和比较成熟的技术
和业务标准及行业、企业标准的分析,我们发现NFC技
术规范在不断完善,使得NFC业务在技术层面逐渐达成
统一,为后续面向NFC业务的互通奠定了基础,但仍然
存在一些欠缺的地方。
1) 执行域的部分标准尚需进一步完善。尽管相关
标准组织不断完善物理层、应用层通信标准,但执行域
的部分通信标准仍存在一些需要完善的地方。如ETSI
的TS 102 223规范并没有指定有关行政管理阶段的任
何方面,ICC或终端的任何内部的技术实现仅仅定义在
反应接口的规范中,并没指定任何可能使用的安全算
法;对于UICC应用程序接口(API)支持的第一阶段只有
一个总的服务描述,并不涉及具体实现的细节。
2) 管理域互通模型未有定义。GSMA发布的手机
钱包白皮书,列出了不同行业实现移动NFC服务的框
架,但仅限于每个行业内部,并未实现各个行业的互
通。国内NFC标准目前只在TSM平台的标准方面达成
共识,并未有统一的互通性架构模型定义。
但随着各项标准的完善,为逐步实现以运营商为
主导的NFC业务互通奠定了坚实基础。①更多专注于
UICC(通常是指在手机内部的SIM卡)的NFC方案可确保
NFC服务的安全性,基于UICC的解决方案符合国际安全
标准并且提供独立于手机类型的世界范围的用户体验。
②更多NFC生态系统的操作者会逐渐认识到手机网络运
营商在生态系统中的角色以及创建一个成功的移动NFC
生态系统服务运营的重要性。③现有标准为手机网络供
应商提供一个基于UICC的NFC服务应用的美好前景。
随着NFC技术在国内的逐渐普及,国内围绕NFC
产业链竞相推出了NFC相关应用。尤其在移动支付业务
的推动下,国内各大电信运营商加大了发展力度,纷纷
启动NFC业务的商用。随着电信运营商在NFC领域的
序号 名 称 时 间 版本 标准包含内容 标准缺乏内容
1 手机票务白
皮书
2011/2/1 介绍加强并且改善了手机在票务服务和票务服务价值链里面的作用。手机的使用使
得消费者用手机安全的UICC买票和取票,提供功能强大又便利的方式。手机票务
也提供了一个诸如车票代理的服务供应商通过手机访问新的渠道的机会,从而给市
场带来了价值,例如旅行者的指导
——
2 移动网络运
营商的手机
支付服务操
作指南
2011/4/1 提供了手机NFC服务运营的关键概念的一个概述,同时,也证明手机网络运营商
(MNO)成功地在市场中部署手机NFC服务的操作指引。本白皮书旨在为GSMA手机网
络运营商发展基于UICC手机NFC服务的商业部署的服务操作规范提供指引,同时,
也为手机网络运营商寻求在各自的市场中与其他生态系统的操作者达成一致共识
没有提供手机NFC的操
作规范,但是描述了高水
平的操作概念,这些概念
可以用于操作规范中
表9 GSMA发布的管理域NFC通信标准-其他技术文稿
业务与运营 Business & Operation
30
不断发力,以运营商为主导的移动支付市场将迎来一个
明显的增长期,运营商的运营模式与跨界合作方式将进
入一个全新的阶段。
已经具备支持银联NFC标准商用能力的中国联通
面对NFC技术不断发展及应用所带来的挑战及机遇,需
要进一步加强与行业资源的交流与合作、积极转变自己
的运营模式方可在激烈的科技改革浪潮与大数据流时代
中稳住阵脚并发展壮大。
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Analysis of the Standard System of NFC Communication
Yin Xia1
Gu Minxia2
Abstract Based on the NFC business system model and standard system framework, this paper analyzes the
communication standards on the implementation domain and management domain, provides the reference for the
development of mobile payment system led by operators, and lays a foundation for the application of the NFC international
interconnection.
Keywords Near Field Communication; Radio Frequency Identification; Standard; Interconnection
1 China Unicom Research Institute, Beijing 100032, China
2 China United Network Communications Co., Ltd., Beijing 100033, China
尹 霞
硕士,工程师,主要从事移动互联
网、行业信息化以及标准化研究。
顾旻霞
硕士,中国联合网络通信有限公司技术
部技术标准管理处处长,CCSA TC5副主席。
研究方向为SIM卡、移动终端、业务平台技术
和物联网技术以及标准化研究。
作者简历