引言
　　近幾年，手機已經(jīng)不再是簡單的通信工具，它已經(jīng)成為便攜的娛樂工具，將來有望發(fā)展為可信賴的支付工具，在消費、購物、交通等領(lǐng)域通過手機方便、快捷地完成支付?；谑謾C的新需求，移動支付應(yīng)運而生，并逐漸成為移動運營商、手機制造商、SIM卡制造商研究的熱點問題。移動支付的解決方案比較多，其中雙界面SIM卡方案和近距離通信（Near Field Communication，NFC）方案比較可行。雙界面SIM卡方案已經(jīng)有產(chǎn)品面世，近距離通信方案正在研發(fā)階段。
　　雙界面SIM卡方案通過在SIM卡中增加非接觸IC卡界面進(jìn)行非接觸通信。天線連接在SIM卡尚未使用的C4和C8這兩個接口上。雙界面SIM卡在手機中增加了非接觸IC卡的功能，但沒有實現(xiàn)閱讀器和點對點通信功能。NFC是由NXP公司和索尼公司提出的超短距離無線通信技術(shù)，它使得兩臺兼容NFC的設(shè)備之間可以直觀、便捷、安全地通信。NFC的主要應(yīng)用是移動小額支付，還可以應(yīng)用于門禁、公交等領(lǐng)域。
　　與雙界面SIM卡方案相比，NFC方案的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：
　?、貼FC方案可以實現(xiàn)更多的應(yīng)用；
　?、谠贜FC芯片與SIM卡的連接使用C6（SWP）觸點，并不影響SIM卡高速空中數(shù)據(jù)下載；
　?、跱FC方案是一套完善的解決方案，可以提供可靠、安全、便捷的通信；
　?、躈FC方案完全兼容現(xiàn)有的讀寫器，不需要對讀寫器進(jìn)行任何更改。
　　綜上所述，近距離通信NFC是移動非接觸支付業(yè)務(wù)最可行的解決方案，而SWP連接方案則是NFC技術(shù)的一部分。

　   1  近距離通信概述
　　近距離通信是短距離非接觸式的一種，工作于13.56 MHz頻帶，傳輸距離在10 cm以內(nèi)；傳輸速度目前可以達(dá)到106 kbps、212 kbps、424kbps，理想速率可以達(dá)到1 Mbps左右。NFC所使用的頻率與目前流行的非接觸智能卡相同，同時兼容以ISO14443A/B為基礎(chǔ)的感應(yīng)式非接觸通信，以及PHILIPS公司的MIFARE技術(shù)和索尼公司的FeliCa技術(shù)。
　　1.1  近距離通信原理
　　根據(jù)ISO18092標(biāo)準(zhǔn)，近距離通信可以工作在主動模式和被動模式。進(jìn)行通信之前，可以選擇傳輸速率106 kbps、212 kbps、424kbps中的一種，并可以在這三者間任意切換。
　　1.1.1  被動模式通信原理
　　在被動模式下，近距離通信的通信原理與RFID一樣，都是依靠電磁感應(yīng)耦合原理完成通信。NFC手機有一塊NFC芯片，內(nèi)置有天線，用來接收和發(fā)送無線數(shù)據(jù)。
　　NFC工作在被動模式時，閱讀器啟動NFC通信，稱為NFC發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個通信過程中提供射頻域。NFC發(fā)起設(shè)備選擇3種速率的一種傳輸數(shù)據(jù)，ISO18092標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每種傳輸速率使用的調(diào)制、編碼技術(shù)。NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)不必產(chǎn)生射頻域，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機制與基于ISO14443A/B、Mifare和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，在被動模式下，NFC發(fā)起設(shè)備可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。
　　就近距離通信應(yīng)用的角度而言，其應(yīng)用模式分為3種：標(biāo)簽?zāi)Ｊ健㈤喿x器模式、點對點模式。標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，即NFC芯片作為被動設(shè)備使用，其作用相當(dāng)于應(yīng)答器。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，在更換手機后不至于重新設(shè)置密鑰信息，需要在SIM卡中保存移動支付的密鑰信息。通信設(shè)備包括閱讀器、NFC芯片和SIM卡。此時，NFC芯片提供射頻接口，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)射頻數(shù)據(jù)給SIM卡。對SIM卡而言，不需要像雙界面SIM卡那樣增加非接觸接口，而使用SWP接口實現(xiàn)與NFC芯片的連接。在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较?，NFC芯片類似于橋接器，在閱讀器和SIM卡之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

　　NFC芯片是嵌入手機中的芯片，由手機的電源系統(tǒng)供電。為了保證手機沒電時移動支付的正常進(jìn)行，標(biāo)簽?zāi)Ｊ叫枰С譄o源工作，其工作原理基于電磁感應(yīng)。閱讀器的天線線圈產(chǎn)生高頻的強電磁場，這種磁場穿過線圈橫截面和線圈周圍的空間。發(fā)射磁場的一部分磁力線穿過距閱讀器線圈有一定距離的應(yīng)答器的天線線圈［2］。通過感應(yīng)在天線線圈上產(chǎn)生電壓，將其整流后作為電源提供給NFC芯片和SIM卡。
　　1.1.2  主動模式通信原理
　　在主動模式下，NFC發(fā)起設(shè)備要發(fā)送數(shù)據(jù)給目標(biāo)設(shè)備時，必須產(chǎn)生自己的射頻場；被讀NFC設(shè)備發(fā)送響應(yīng)給發(fā)起設(shè)備時，也要產(chǎn)生自己的射頻場。發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場，這是對等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設(shè)置［1］。
　　移動設(shè)備主要工作在被動模式，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。主動模式主要是針對點對點模式，用于筆記本、手機、數(shù)碼相機之間的數(shù)據(jù)交換。
　　1.2  近距離通信與RFID的關(guān)系
　　NFC是一種基于RFID的無線通信技術(shù)，二者都工作在13.56 MHz頻帶。在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较?，NFC利用RFID的通信原理，都基于無線頻率的電磁感應(yīng)耦合原理。
　　但是NFC技術(shù)是無線通信的新技術(shù)，與RFID還是有區(qū)別的：NFC技術(shù)增加了點對點通信功能，可以快速建立藍(lán)牙設(shè)備之間的P2P（點對點）無線通信，NFC設(shè)備彼此尋找對方并建立通信連接。P2P通信的雙方設(shè)備是對等的，而RFID通信的雙方設(shè)備是主從關(guān)系。
　　2  SWP標(biāo)準(zhǔn)及連接方案
　　2.1  SWP標(biāo)準(zhǔn)［3］
　　SWP連接方案基于ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）的SWP標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了SIM卡和NFC芯片之間的通信接口。

　   SWP(單線協(xié)議)是在一根單線上實現(xiàn)全雙工通信，即S1和S2這兩個方向的信號，如圖1所示。通信的雙方是UICC（Universal Integrated Circuit Card，通用集成芯片卡）和CLF（Contactless Frontend,非接觸前端）。S1是電壓信號，SIM卡通過電壓表檢測S1信號的高低電平，采用電平寬度調(diào)制；S2信號是電流信號，采用負(fù)載調(diào)制方式。S2信號必須在S1信號為高電平時才有效，S1信號為高電平時導(dǎo)通其內(nèi)部的一個三極管，S2信號才可以傳輸。S1信號和S2信號疊加在一起，在一條單線上實現(xiàn)全雙工通信［4］。