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RFID射频技术在现代支付领域的应用

作者:姚丽莎  来源:RFID世界网  时间:2006-10-23

一、RFID技术的发展历史和现状

(一)RFID技术简介及其发展史
  射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种,即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。与传统的识别方式相比,RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域,并被认为是条形码标签的未来替代品。

  RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期,那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别。从历史上看,RFID并不是一个崭新的技术。从分类上看,因为经过多年的发展,13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟,目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术,特别是860MHz~960MHz(UHF频段)的远距离RFID技术发展最快;而2.45GHz和5.8GHz频段由于产品拥挤,易受干扰,技术相对复杂,其相关的研究和应用仍处于探索的阶段。

(二)RFID工作原理及技术现状
1、RFID的基本工作原理
  最基本的RFID系统由三部分组成:
  电子标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;
  读写器(Reader):具备读取和写入标签信息功能的设备,可设计为手持式或固定式;
  天线(Antenna):在标签和读写器间传递射频信号。有些系统还通过读写器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接,进行数据交换。


  图1 RFID射频感应技术工作原理图

  RFID系统在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面或者内部,电子标签中保存有约定格式的电子数据。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。如图1所示,在电磁场系统中,读写器通过天线发出一个电磁(EM)波,电磁波以一个球形波向前传播。当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息,被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。

2、RFID技术现状
  RFID技术利用无线射频方式在读写器和射频卡之间进行非接触双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条型码、磁卡及IC卡相比,射频识别具有非接触、读写速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用等特点和具有防冲突功能,能同时处理多张电子标签。

  目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品,而且不同频段的RFID产品会有不同的特性和不同的典型应用。一般低频(<135KHz)主要应用在汽车防盗系统,畜牧业管理等领域的应用。高频(13.56MHz)主要应用在图书馆管理、药品的防伪、一卡通等领域的应用。甚高频(860MHz~960MHz)主要应用在供应链管理、高速公路收费等领域的应用。

  RFID使用的主要标准有:ISO/IEC 18000标准(涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860-960MHz, 2.45GHz等频段),ISO11785(低频),ISO/IEC 14443标准(13.56MHz),ISO/IEC 15693标准(13.56MHz),ISO/IEC10536等。其中,ISO/IEC 14443在非接触智能卡方面的应用最为广泛,根据信号调制及解调方式的不同,又可以分为ISO/IEC 14443A和ISO/IEC 14443B。以Philips为首的Philips、Siemens、Hitachi联盟致力于A型技术的研发,而OTI、ST、Motorola、NEC、 SAMSUNG 、Infineon等公司则致力于B型技术的研发。Sony公司发行的Felica非接触式卡在日本的发卡量已经超过5百万张,该卡是基于由RFID衍生出的NFC技术,并由ISO/IEC 18092标准支持。

3、RFID应用现状
  RFID技术应用给各行各业都带来了巨大的技术变革和新兴的行业机会,在如下的行业中得到了广泛的应用。

  零售、物流行业:在欧美国家,包括美国的沃尔玛特(Wal-Mart)、英国的特易购(Tesco)、德国Metro等大型超市物流企业,均以提升公司内部物流系统和安全、管理效率为目标,相继宣布在2005-2006年,正式导入RFID系统。2005年10月11日,中国的大型家电连锁销售公司国美电器开通国内第一个RFID系统店面。

  门禁、汽车门锁和安全管理方面:不需刷卡,仅靠感应,RFID就可以识别和读取使用人或对象的相关信息。

  医药行业:借助RFID来解决目前供应链上存在的一系列问题,例如防止假冒、改进产品库存管理、减少药品减量和转移带来的损失以及更快更有效地召回产品等。
  运输和通关:利用RFID技术交付高速公路使用费、提取行李或出境管理等;
  金融行业:MasterCard将推出由PayPass提供的RFID感应式信用卡,不需刷卡,便可支付货款。

4、衍生NFC技术
  在非接触式识别(RFID)和互连技术基础上发展起来的,由飞利浦、诺基亚和索尼主推的无线近距离通信技术标准NFC(Near Field Communication),填补了连接领域的空白。飞利浦电子在2004年3月就联合诺基亚、索尼发起并成立了NFC论坛。NFC论坛的有两个主要目标,一是引领关于业务模式及服务的讨论;二是实现具备NFC技术的设备间的互连互通。NFC近距离通信是基于频率为13.6MHz的射频技术,典型操作距离只有几厘米,数据交换率目前为424Kb,将来可提高至1Mb左右。NFC和现有的RFID基础设施兼容,符合ISO/IEC18092和ECMA340标准;同时,NFC也能与非接触式智能卡连接,兼容广泛建设的基于ISO/IEC 14443A的非接触式智能卡基础设施。

  NFC用于快速建立各种设备之间其他类型的无线通信,可作为一种虚拟连接器。NFC技术可以满足任何两个无线设备间的信息交换、内容访问、服务交换,并且使之更为简约——只要任意两个设备靠近,不需要线缆接插,就可以实现相互间的通信,这将使任意两个无线设备间的“通信距离”大大缩短。在无线设备环境中,NFC无需通过复杂的菜单就能建立连接,实现在非接触式智能卡、RF应答器等设备间的相互通信。与红外线技术相比,NFC设备能在有源和无源模式下工作,从而实现在非接触式智能卡、RF应答器等许多无源设备间进行通信。而与蓝牙技术对比,NFC技术可以实现对等的一对一的通信。

二、RFID技术及衍生NFC技术在全球支付领域内的应用

  随着RFID技术在其它行业渐渐凸现,金融支付领域也开始逐步引入相关的RFID技术和NFC近距离通信技术,进一步改善全球支付环境。

(一)北美
  在美国,非接触卡市场已经比预期提前升温。两大卡组织已于2005年3月宣布采用统一的非接触式支付标准,万事达的PayPass成为卡与设备间标准通信协议。在此之前,万事达已在奥兰多进行PayPass信用卡测试,并在达拉斯与Nokia合作进行移动应用测试。Visa的非接触式系统“Wave”也在亚洲的马来西亚与我国台湾地区推行试点项目。2005年5月,美国最大的发卡机构Chase正式大规模发行“Blink”品牌的非接触式信用卡,首先在Georgia与Colorado发行,计划发行200万张。未来还将在5至6个地区推行,每个市场预计发卡量100万张。预计至2006年1季度,大通发卡总量将达到800万张。由德州仪器提供芯片的运通ExpressPay也已开始全国性推广,合作商家包括CVS连锁、Ritz Camera与Sheetz。

(二)欧洲
  在欧洲,随着3G商用进程的逐步加快,各大移动运营商也在积极推广移动支付业务。以芬兰为例,从2002年2月起,在赫尔辛基乘地铁等公交工具出行的乘客,只要用手机发出短信代码给指定的服务商,就会得到购票信息反馈,并可在1小时的有效时间内乘坐地铁、有轨电车及部分公共汽车,票款计入购票者每月的电话账单。2004年11月,芬兰手机购票服务的范围进一步扩大,人们可以通过手机购买赫尔辛基地区的短途火车票。2002年3月,芬兰最大的电信运营商索内拉公司开始向首都居民提供用手机支付购物款的服务。凡加入索内拉公司建立的移动支付系统并设立了移动账户的用户,可以在指定的数十家商店用手机购物。从2004年5月开始,芬兰国家铁路局在全国推广电子火车票,乘客不仅可以通过国家铁路局网站购买车票,还可以通过手机短信订购电子火车票。

  在法国嘎纳,2005年10月针对近距无线通信(Near Field Communication,NFC)展开一项测试。根据飞利浦电子公司所提供的这项触控式技术(touch-based technology),参加测试的200位嘎纳居民将能够在为期六个月的测试期间在嘎纳特定的零售店、停车场和著名的观光景点使用内嵌有飞利浦NFC芯片的移动电话进行安全的付款。在这项测试中,飞利浦将与法国电信的研发部门、运营商Orange、手机制造商三星电子以及知名零售公司Groupe LaSer和Vinci Park紧密合作。在嘎纳进行的近距无线通信NFC测试是这项新技术在全球第一次大规模的测试,将能直接从移动运营商、零售业者和消费者三方得到意见反馈。这项测试也将有助于大众了解这项技术所带来的便利:只要将他们的移动电话在近距无线通信NFC终端机前轻松扫过,就能安全而便捷地完成付款并获取信息。

(三)亚洲
  在韩国,已经有越来越多的移动用户通过手机实现POS支付,购买地铁车票,进行移动ATM取款。早在2001年,SK就推出了名为MONETA的移动支付业务品牌。申请了该项业务的移动用户可以获得两张卡:一张是具有信用卡功能的手机智能卡,另一张是供用户在没有MONETA服务的场所使用的磁卡。移动用户只要将具有信用卡功能的手机智能卡安装到手机上,就可以在商场用手机进行结算,在内置有红外线端口的ATM上提取现金、在自动售货机上买饮料,还可以用手机支付地铁等交通费用,无须携带专门的信用卡。2004年8月,SK将其移动支付业务整合为新的品牌“M-BANK”。通过在手机中内置智能型芯片,用户可以用手机办理各种金融服务。“M-BANK”的特点在于将结算信息密码化,因而具有很高的安全性。

  在日本,NTT DoCoMo等移动运营商均把移动支付作为重点业务予以积极推进。2004年,NTT DoCoMo先后推出了面向PDC用户和FOMA用户的基于非接触IC智能芯片的Felica业务。用户可以在各种零售、电子票务、娱乐消费等商户利用这种手机进行支付。据统计,自去年7月以来,DoCoMo已经售出200万部芯片手机,而支持该支付方案的商家数量已经超过9000家,这一数字还在迅速扩张中。 目前,在使用FeliCa手机的用户中,60%的用户每周都会至少使用一次支付功能。为了推广移动支付计划,近期NTT DoCoMo还出资收购了一家信用卡公司。今年,公司计划在手机中整合完整的信用卡支付功能。

三、非接触式支付的发展前景

  RFID技术,尤其是由此衍生的近距离无线通信NFC技术将在非接触式银行卡以及其它非接触式支付领域内,彻底改变持卡人使用科技和商户利用科技的模式,为我们带来更安全、更便捷的新兴支付方式。

  NFC技术选择了“兼容”的高起点,它能与非接触式智能卡连接,兼容广泛建设的基于ISO14443A的非接触式智能卡设备。相对于其它无线通信技术应用所遭遇的一些应用瓶颈,NFC技术采用了更聪明的做法。与一般的非接触技术相比,NFC可将交易信息上载到手机上,同时也可通过手机把这个信息再传到其他装置。NFC技术能轻松地实现手机到电子交易间的信息传输,使用户拥有一个无需浏览复杂的菜单或进行繁冗的设制程序就能进行交互的环境。NFC使人们不费吹灰之力就能连接到数码相机、PDA、机顶盒、计算机和手机上,轻松安全地在任意两个设备间实现信息交互、内容读取和服务享受。

  由于这两种技术可以适用于不同的应用环境,所以也可以应用在磁卡、IC卡不适用的一些环境。此外,通过存储单元的划分,一张卡片可以同时应用于不同的子系统.在香港非常普及的Octopus (八达通卡)就利用这一特点从而大量应用于超市、公交系统、餐厅酒店及其他消费场所。从银行角度来讲,在这样一张卡片上同时集成代理医疗保险、代收交通罚款、代收税等多个功能,从而可以实现一卡多用,改变目前持卡人“一事一卡”的尴尬状态。

  未来,NFC技术应用将以手机作为最大的载体,而中国是手机用户最多的市场之一。截至2005年6月底,中国国内手机用户已达3.63亿,并且仍然保持着强劲的增势。而北京2008数字奥运也将会为无线通信技术的应用带来众多的商机,这是一个最不容忽视的市场。NFC既克服了其它无线通信技术应用的制约因素,又成功借助他们建立的市场平台实现起跳,为手机提供的丰富功能将催生一个新的应用市场。

  RFID和NFC必将在中国掀起一股新的无线交易应用浪潮。

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