RFID-SIM卡校園手機一卡通研究

 校園一卡通系統是數字化校園的基礎工程。使用射頻識別技術(shù)手機智能卡的校園一卡通是將移動(dòng)手機業(yè)務(wù)滲入到校園一卡通系統中，使得承載數字化校園一卡通信息載體的射頻識別技術(shù)手機智能卡替代非接觸射頻卡，拓展了校園一卡通的應用領(lǐng)域；方便了校園師生的教學(xué)、科研、生活、管理等實(shí)現了一卡一機在手走遍校園。

　　大多數高校建設校園一卡通系統中，使用承載一卡通系統信息的載體是非接觸射頻卡（MifareOne），它是一卡通系統里最基礎的、最重要的設備。但隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端的大量普及應用，高校校園一卡通、數字化校園中的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )支持的上下行數據速率不斷提高，新的應用尤其是數據業(yè)務(wù)方面的應用不斷涌現，手機逐漸成為人們身邊不可缺少的信息終端。越來(lái)越多的人用手機代替了手表、記事本、MP3、照相機等，而我們的錢(qián)包和鑰匙也集成到手機上成為了現實(shí)，RFID無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)亦在高校校園管理各領(lǐng)域中組建RFID終端子系統，并利用校園主干網(wǎng)作為信息平臺，實(shí)現全部終端子系統的系統集成。使我們在校園中學(xué)習、工作、生活更加方便、更加安全。

　　校園一卡通中的射頻技術(shù)與手機結合

　　目前大部分高校校園一卡通系統采用的卡介質(zhì)是非接觸式射頻卡，即MifareOne卡讀寫(xiě)技術(shù)集計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、智能卡技術(shù)、傳感技術(shù)、模式識別技術(shù)和機電一體化技術(shù)于一體，應用于高校的智能化一卡通管理。采用非接觸式射頻卡作為通行券，將圖書(shū)館借還書(shū)、門(mén)禁、消費、上機、考勤、控水、體育俱樂(lè )部活動(dòng)等系統集于一卡，所有功能只需一張卡就能完成，系統采用符合潮流的開(kāi)放式體系結構，能夠與第三方的系統和設備兼容，實(shí)現用戶(hù)系統的高度集成。 

　　然而隨著(zhù)2008年的Mifare卡破解事件和2009年的3G校園業(yè)務(wù)的如火如荼的展開(kāi)，以SIMPASS卡或RFID-SIM卡（不同運營(yíng)商的卡標準不同）為介質(zhì)手機一卡通作為一種可替代的新概念產(chǎn)品被迅速普及。使用同時(shí)具有通信和非接觸卡功能的手機，一卡通系統采用射頻識別RFID與近距離通信NFC技術(shù)，只需用手機靠近讀卡設備就可以完成認證或者支付，不僅省時(shí)、便捷、一機多用，也能直接明了的進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)和賬戶(hù)余額查詢(xún)，拓展了現有手機的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

　　NFC是繼移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后又一項影響全球經(jīng)濟與人類(lèi)生活的新技術(shù)。

　　手機與NFC技術(shù)結合

　　NFC（NFC，NearFieldCommunication）是一種標準的短距離無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，利用磁場(chǎng)感應實(shí)現近距離電子設備之間的通信。它為用于安全數據傳輸驗證的識別協(xié)議提供了一種無(wú)縫連接，并具有功耗小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，對于音視頻流等需要較高帶寬的應用，可配合藍牙、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等技術(shù)提供自動(dòng)接入功能。NFC在約10厘米的距離通過(guò)13.56MHZ頻帶實(shí)現主動(dòng)和被動(dòng)兩種操作。目前提供的數據傳輸速率包括106kbps、212kbps和424kbps[1]。NFC技術(shù)能更好的與手機結合，調用手機固有的硬件軟件資源。

　　射頻識別技術(shù)-手機智能卡（RFID-SIM）技術(shù)

　　RFID-SIM是直通電迅的專(zhuān)利技術(shù)[2]，按照國家智能卡應用的技術(shù)規范和標準開(kāi)發(fā)，將2.4G射頻模塊集成在sim卡上，形成帶有射頻功能的雙界面手機智能卡。 

　　消費者僅需將原有sim卡更換為RFID-SIM卡即可使現有手機變成一個(gè)類(lèi)NFC手機。RFID-SIM技術(shù)使用的是共用的2.4GHZIMS頻段，該頻段的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品和天線(xiàn)相當小，在與手機的結合應用中具有天然的優(yōu)勢。其通信距離在10-500CM調節，單向支持100M數據廣播，通信速率達1Mpbs，支持自動(dòng)感應和主動(dòng)出發(fā)兩種通信方法。在數據傳輸過(guò)程中自動(dòng)TDES加密，可有效防止數據被竊聽(tīng)，同時(shí)其自有協(xié)議能支持刷卡時(shí)的雙向認證功能。 

　　RFID-SIM采用的是擴頻通信，能將發(fā)送的信息擴展在更廣的帶寬。由于使用的頻率較高，具有較短波長(cháng)，信號能從手機電池和背板的縫隙間發(fā)送出去，具有較強的穿透能力。由于工作在2.4GHZ頻段，RFID-SIM技術(shù)具有以下特點(diǎn)：擴頻通信不易被干擾；碼分多址能力強；安全保密；傳輸數據的速率快。RFID-SIM可以通過(guò)手機鍵盤(pán)進(jìn)行控制sim卡部分用于正常的移動(dòng)通訊、鑒權及與手機的物理連接；內置軟件用于管理高安全度的RFID、電子錢(qián)包以及其它會(huì )員卡；使用微型RFID模塊并通過(guò)內置的天線(xiàn)與外部設備進(jìn)行通訊。它比電話(huà)磁卡的成本低，并且質(zhì)地結實(shí)耐用，易于推廣。 

手機校園一卡通網(wǎng)絡(luò )架構

　　網(wǎng)絡(luò )作為校園手機一卡通系統的基礎設施，對系統運行的安全、穩定與可靠起著(zhù)十分關(guān)鍵的作用。校園手機一卡通系統的網(wǎng)絡(luò )與其它系統相比，更多樣化、更復雜、需要根據不同的業(yè)務(wù)、設備與環(huán)境的要求、設計不同的網(wǎng)絡(luò )通訊方案，并且適用于不同校區之間的網(wǎng)絡(luò )連接。

　　手機校園一卡通系統平臺建立在數字化校園專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )上，數字化校園專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )是通過(guò)實(shí)現從環(huán)境、資源到應用的全部數字化，在傳統校園基礎上構建一個(gè)數字空間，以拓展現實(shí)校園的時(shí)間和空間緯度。手機校園一卡通系統的數據中心位于學(xué)校數據中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與分校區中心節點(diǎn)相連，業(yè)務(wù)管理放置在各校區的開(kāi)放位置，便于面向師生服務(wù)。而M1技術(shù)上的“一網(wǎng)一卡一庫”并不能涵蓋當前手機校園一卡通系統技術(shù)與業(yè)務(wù)發(fā)展的現狀。構建“三網(wǎng)一卡一庫”的網(wǎng)絡(luò )架構，“三網(wǎng)”是指內網(wǎng)、外網(wǎng)以及專(zhuān)網(wǎng)。內網(wǎng)就是指通常所說(shuō)的數字化校園網(wǎng)，專(zhuān)網(wǎng)則是有別于數字化校園網(wǎng)的通訊鏈路，外網(wǎng)指的是INETRNET。以數字化校園一體化設計的高度，校園手機一卡通系統網(wǎng)絡(luò )結構的拓撲結構。

　　校園手機一卡通系統的軟件體系結構

　　在系統總體結構上，校園手機一卡通系統采用4層結構作為系統的基礎技術(shù)架構，分別是交互層、通信層、服務(wù)層以及數據層。手機校園一卡通系統體系結構。

　　校園手機一卡通4層體系結構不僅可以把客戶(hù)機從沉重的負擔和不斷提高的性能的要求中解放出來(lái)，也可以把技術(shù)維護人員從繁重的維護升級工作中解脫出來(lái)。由于客戶(hù)機把事物處理邏輯部分分給了服務(wù)層服務(wù)器，使客戶(hù)機減輕了很多負擔，不再負責處理復雜計算和數據訪(fǎng)問(wèn)等關(guān)鍵事務(wù)，只負責顯示部分，因此維護人員不再為程序的維護工作奔波于每個(gè)客戶(hù)機之間，而把主要精力放在功能服務(wù)器程序的更新工作上。

　　手機校園一卡通系統通訊

　　將校園RFID-SIM一卡通平臺服務(wù)器安裝在網(wǎng)絡(luò )中心機房，以保證供電及網(wǎng)絡(luò )的可靠運行。 

　　使用手機自助終端、充值設備通過(guò)IP方式（或FSK方式）與平臺服務(wù)器連接。POS終端產(chǎn)生的交易數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到平臺服務(wù)器。獨立POS終端通過(guò)485轉IP（或純IP、FSK方式）來(lái)實(shí)現與服務(wù)器的通訊。 

　　使用手機通信業(yè)務(wù)時(shí)外聯(lián)手機運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )及服務(wù)平臺。平臺服務(wù)器通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)與運營(yíng)商系統通訊，通過(guò)傳輸密鑰對通訊數據進(jìn)行安全加密。

　　校園RFID-SIM手機一卡通

　　校園RFID-SIM卡移動(dòng)支付系統拓展了已有校園卡的應用范圍，可實(shí)現校園范圍的多種應用：學(xué)籍管理：注冊、注銷(xiāo)、報到；身份識別：圖書(shū)館、計算機房、校醫院、體育館；門(mén)禁、體育俱樂(lè )部活動(dòng)；交費：上機、醫療、體育場(chǎng)館費用；用餐購物：餐廳、超市、食堂、開(kāi)水房、淋��；購電：學(xué)生宿舍；充值功能：現金充值、銀行圈存轉帳、移動(dòng)手機支付、交上網(wǎng)費等。

　　充值功能

　　目前，基于非接觸式射頻卡的一卡通系統的充值模式有現金充值和銀行卡與校園卡轉賬兩種模式。而基于RFID-SIM卡的手機一卡通系統則為用戶(hù)增加了更多的充值模式，做到無(wú)時(shí)間限制的充值。如：由中國電信提供的批量充值、電信有支付賬戶(hù)的空中圈存、POS自助充值等等。

　　校園RFID-SIM手機一卡通優(yōu)勢

　　使用無(wú)極密鑰，確�？ê拖到y的安全性；完全實(shí)現了SIM智能卡的功能結合，即可以保持原有手機通訊功能，同時(shí)也可以實(shí)現非接觸式擴展功能；設備采用SIM智能卡安全雙向認證，符合PBOC2.0：支持“空中下載”，可實(shí)現“空中發(fā)卡”、“空中補助”等操作；無(wú)需換手機、無(wú)需換號、換卡就可以實(shí)現手機一卡通；.手機可查詢(xún)消費的記錄與余額；手機一卡通系統是個(gè)龐大的系統，其建設的成敗與否涉及到方方面面的問(wèn)題，除了各種相關(guān)設備的選型之外，主要體現在手機一卡通系統是否具有良好的應用集成設計。以及對己有系統的整合能力和對未來(lái)根據學(xué)校需要而部署的系統的整合能力。如果手機一卡通系統沒(méi)有很好地解決此問(wèn)題，則該手機一卡通平臺只能是一個(gè)不開(kāi)放的，沒(méi)有技術(shù)先進(jìn)性并滿(mǎn)足不了學(xué)校的需求。選擇適合自己學(xué)校模式的基于數字化校園手機一卡通才能保證一卡通的長(cháng)久有效性。

　　結束語(yǔ) 

　　校園手機一卡通將校園卡與手機卡集成于同一張卡，除實(shí)現傳統校園一卡通功能以外，還可以通過(guò)短信、WAP等方式實(shí)現排課、會(huì )議、圖書(shū)借閱、消費情況、賬戶(hù)信息等各種信息的互動(dòng)查詢(xún)，可實(shí)現各種信息的指定下發(fā)，具有通知、提醒的功能，并可通過(guò)短信、UTK菜單等方式實(shí)現空中圈存，為師生對校園卡充值提供了極大的方便。手機校園一卡通是高校數字化校園建設的一個(gè)發(fā)展趨勢。

RFID-SIM卡校園手機一卡通研究