NFCSWP移动支付解决方案技术分析

1、 NFC SWP移动支付解决方案技术分析 NFC是这几年飞速发展的一种新兴技术，技术目标是电子设备之间的近距离通讯，工 作在13.56MHz频段。NFC技术的出现，极大地促进了 RFID技术与移动通讯技术的融合 进展，引发出许多新的应用模式。SWP方案是基于NFC技术的一种移动支付解决方案。 单线连接协议主要是连接手机 SIM卡或者SD卡到CLF之间的通讯，现在已经被所有 SIM卡厂商承认使用，更有部分手机制造商也加入此行列。SWP方案有三种实现方式，分 别是NFC-SIM 方案、NFC-SD方案以及全终端方案。目前银联首推 SWP-SD方案，国内 三大运营商中国联通、中国电信、中国移动以SW

2、P-SIM方案作为目标方案。 SWP方案的NFC功能实现由两部分组成：NFC模拟前端（NFC Controller与天线）和安 全单元。根据应用需求的不同，安全单元可以是SIM、SD、SAM 或其它芯片。NFC-SIM 方案的安全单元是 SIM卡，NFC-SD的安全单元是 Micro SD卡。 SWP方案和双界面卡方案、贴膜卡方案相比，其优势在于SWP相关规范属于国际规 范，且产业链比较成熟，并且支持 NFC技术的三种工作模式一一卡模拟模式、读卡器模式 以及点对点模式。 1. SWP规范体系 目前SWP方案已有成熟技术要求和测试方法，其ETSI标准体系如图所示。 试规范 客WP拽术规范：4，

3、L.J ETSITS 102 613 SWP协谢- ?WP测迪范线端部井 ETSITS 102 甜41+ SWF方累 HCI测试规范*1HC1捜术规范：d ETSITS W2 622-1 邛口测试规范终端部分； E.TSIT3 102 691 f片 泪WP测试利範UICU音盼 ETS1TS 102 (5694-2. HGI测試规范UICC部 分=ETSITS 102 595-2 Jhgi测过规范王机控制 一SrETSITS 102 695-3 n 團1 3WF按术期ET3I标傕儒系结构就 2. SWP 接口 SWP是由Gemalto（金雅拓）公司提出的基于 C6引脚的单线连接方案。下图是SWP

4、方 案连接示意图。 VCCQ 醐D %护 -IM HANDSET MFC CONTROLLER E 2 SWF方案连接示意dk 在SWP方案中，接口界面包括三根线：VCC(C1)、GND(C5)、SWP(C6)，其中SWP 一根信号线上基于电压和负载调制原理实现全双工通讯，这样可以实现SIM卡在ISO7816 界面定义下同时支持 7816和SWP两个接口，并预留了扩展第三个高速(USB)接口的引脚。 支持SWP的SIM卡必须同时支持ISO和SWP两个通信协议，并且这两部分需要独立管 理的，ISO界面的RST信号不能对SWP部分产生影响。SWP是在一根单线上实现全双工 通讯，定义了 S1和S2两

5、个方向的信号。S1信号通过一个数字调制(低或高)的电压信号传 输，S2信号通过一个数字调制(低或高)的电流信号传输。SWP接口有三种状态：激活状态、 挂起状态和去激活状态。SWP接口在激活状态进行正常工作。 图3是智能卡上的SWP协议栈的总体流程图。一个特定的系统所使用的一组协议称为 协议栈。SWP接口系统为完成与 NFC芯片的数据传输，底层使用SWP协议，上层使用 HCI协议。SWP协议和HCI协议一起组成了 SWP接口系统的协议栈。SWP协议分为MAC 层和LLC层，其中MAC层负责封帧和解帧，LLC层实现帧的错误管理和数据交互的控制。 HCI层规定了 UICC与非接触通信模块(CLF)间

6、主控接口的技术要求。 上层应月 图3 SWP协议栈流程图 SWP接口依靠硬件中断驱动，SWP接口没有被激活前，一直处于等待中断的状态。 通过SWP接口通信时，一旦检测到存在射频场，NFC芯片便被激活。NFC芯片发送S1 信号给SIM卡，SIM卡检测到S1电压信号后，触发 Suspended中断通知软件做好准备 通信。此时，软件设置通信参数，然后等待接收后续数据的中断，进行SWP接口的初始激 活过程。如果SWP接口初始激活成功，软件开始协商SHDLC协议的滑动窗口大小 WS， 等待SHDLC链路的建立。一般来说窗口大小是由硬件的接收和发送FIFO的数量来决定， 假设卡端支持的滑动窗口为WS=N，

7、NFC芯片发送支持滑动窗口 WS=M的reset帧，若M SHDLC链路建立成功后，SWP接口等待信息帧。接收到信息帧，根据硬件写入的状 态寄存器的接收字节数从 RX FIFO中读取数据，然后由软件解析收到的数据包；通过HCP 的路由层把数据包递交给应用层，应用层根据消息的类型进行相应的处理。 3. 智能卡中SWP协议栈的实现难点解析 无论是实现SWP-SIM卡还是SWP-SD卡的进场支付功能，都需要在安全芯片上建立 与CLF通信的SWP接口。SWP接口除了需要硬件的支持以外，其软件协议接口也是非常 重要的。通过一年多的研究，在深入学习SWP相关技术规范和测试规范的基础上，总结出 SWP协议栈

8、的实现有四个技术难点，分别是： 尽可能一层之间的传递关系简化。并以 这也对程序设计和功能模块的界定提 需要尽可能的压缩自身系统代码空间 (1) 为保证SWP模块具有较强的平台移植能力， 最少的开销实现对底层芯片和上层应用的传递和依赖。 出较严格的要求。而且考虑到模块代码对资源的占用, 和ram空间。 (2) 在原有安全芯片操作平台中， 只有单7816接口，没有双接口独立机制。 在新设计框 架下，实现了双接口独立工作， 即可在SWP正常工作时7816初始化发ATR。或者在7816 工作任何阶段做 SWP激活处理。 (3) 功耗问题，在有些手机上卡片功耗过大会导致SWP接口不能稳定工作。 SWP接

9、口 激活时对卡片的时序是有要求的，即VCC上电1ms后拉高S1信号，卡片须在0.7ms内发 送出ACT_SYNC帧。而且在使用进场支付功能时，即使用 POS机中的充值和消费功能时 对卡片的响应时间有要求。所以在设计协议栈时卡片的CPU工作频率需要多方斟酌，必须 满足两方面的要求。 (4) 由于卡端与CLF端整体对外表现为非接触卡片， 所以需要设置 CLF端对外表现的非 接触特性。这就要将 CLF设置为相应的非接触传输模式。该部分属于 HCI层初始化参数的 配置，参数的配置涉及到在各个手机上的兼容性。 4. 总结与展望 近几年，因为3G和4G在内的关键技术在新市场得到进一步推广，以及各个供应商的

10、 积极扩展计划，手机网络覆盖面积不断扩大，同时随着智能手机价格的下滑，越来越多的消 费者选择功能更为齐全的智能手机。手机已不再是简单的通信工具，将来有望集通信、娱乐、 支付功能于一体。 在国内，中国银联对整个移动支付产业的指导、支持和监督取得了非常显著的效果。央 行第三方支付牌照的发放，规范了行业的竞争格局，有利于整个行业的健康发展。继中国银 联之后，中国三大运营商 一一中国移动，中国联通以及中国电信一一也终于开始全面推广 NFC-SWP模式的手机支付业务，而且三星、HTC等手机厂商均已推出支持 NFC功能的多 款手机。在有秩序的市场环境影响下，很多科技设备提供方，也会投入更多的资源用于技术

11、的开发之上。相信在未来“SWP SIM卡产品”和“SWPSD卡产品”能够有更好的业绩，并为 大家提供更多更好的产品。同时，我国移动支付也将迎来更加广阔和光明的发展前景。 出师表 两汉：诸葛亮 先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。 宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。 侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是

12、以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。 将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”，是以众议举宠为督: 愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣， 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。 臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。 先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之 明；故五月渡泸，