射频技术与手机结合模式浅析

王淑君　吴　军

[摘要]随着RFID技术的发展，射频技术与手机的结合应用逐渐成熟起来。介绍射频技术与手机结合的三种模式，能使手机同时具有通信和非接触卡的功能，重点分析比较三者技术和应用特点，并对这类结合模式在发展过程中面临的一些问题进行探讨。

[关键词]手机 射频技术 RF-SIM SIMpass

中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310024－01

近年来，RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术的研究与应用飞速发展，它将是继移动通信技术、互联网技术之后又一项影响全球经济与人类生活的新技术。NFC[1]（Near Field Communication，近距离通信）随着RFID的发展而发展起来的，属于一种射频技术，RFID重点立足于识别，而NFC更侧重设备间的信息交互。NFC和SIMpass均属于NFC类技术，而RF-SIM使用的是2.45GHz射频技术，它们都能与手机紧密结合，在充分调用手机固有硬件和软件资源的基础上，使手机同时具有通信和非接触卡的功能，实现近距离双向识别和连接。该类技术使得手机能应用于门禁、身份认证和移动支付等，使其成为一种安全、便捷、快速和时尚的非接触式应用工具。带有此类功能的手机不需要来回的发送短信确认，也不需要在菜单上多次的选择，只需用手机靠近读卡设备就可以完成认证或者支付，不仅省时、便捷、一机多用，也能直观明了地进行实时状态和账户余额查询。将射频技术与手机结合不仅解决了终端问题，亦拓展了现有手机的业务领域，随着技术的成熟和手机用户的激增，基于手机的射频类应用市场发展前景非常广阔。

一、手机与NFC技术结合

NFC是一种标准的短距离无线连接技术，利用磁场感应实现近距离电子设备之间的通信。它为用于安全数据传输验证的识别协议提供了一种无缝连接，并具有功耗小、安全性好等优点，对于音视频流等需要较高带宽的应用，可以配合蓝牙、无线局域网等技术[2]，提供自动接入功能。NFC在约10厘米的距离通过13.56MHz频带实现主动和被动两种操作。目前提供的数据传输速率包括106kbps、212kbps和424kbps[1]，日后有望进一步提高。

相对于其他几种模式，NFC技术能更好的与手机结合，调用手机固有的硬件软件资源。NFC一端是非接触式的无线感应S2C接口[3]，另一端则必须是实际、实体接线的传输接口包括：串行接口、I2C接口、SPI接口、八位并列接口、以及USB接口等。S2C接口可以与安全加密性芯片相连，仅需两条数字实体接线SigIn及SigOut，NFC接口与无线射频桥接，通过条数字线路与安全芯片的存取器连接。S2C接口与NFC接口连接相当直简，在实体设计上几乎不用转接配接，传输协议上也不用转换。

二、RF-SIM技术介绍

RF-SIM[4]是直通电讯的专利技术，按照国家智能卡应用的技术规范和标准开发，将2.4GHz射频模块集成在sim卡上，形成带有射频功能的双界面手机智能卡。消费者仅需将原有sim卡更换为RF-SIM卡即可使现有手机变成一个类NFC手机。

RF-SIM技术使用的是公用的2.4GHz IMS频段，该频段的无线产品和天线相当小，在与手机的结合应用中具有天然的优势。其通信距离在10-500CM调节，单向支持100M数据广播，通信速率达1Mbps，支持自动感应和主动出发两种通信方法。在数据传输过程中自动TDES加密，可有效防止数据被窃听，同时其自有协议能支持刷卡时的双向认证功能。RF-SIM采用的是扩频通信，能将发送的信息扩展在更广的带宽。由于使用的频率较高，具有较短波长，信号能从手机电池和背板的缝隙间发送出去，具有较强的穿透能力。由于工作在2.45GHz频段，RF-SIM技术具有以下特点。

（一）扩频通信不易被干扰

扩频通信占用较宽的频谱，接收机只有知道与扩频有关的所有信息才能正确接收，否则信号表现得就像静态的或背景噪声一样，使得通信不易被干扰，这是2.45GHz的最突出的优点。

（二）码分多址能力强

由于使用扩频调制，利用各种不同码型扩频序列之间自相关特性和互相关特性，在接收端进行解扩，可以使在同一频带上不同用户同时使用而互不干扰。另外不同厂家2.45GHz RF芯片的扩频码或扩频方式不同，也不会产生干扰。

（三）安全保密

由于扩频系统将传送的信息扩展到很宽的频带上去，其功率密度随频谱的展宽而降低，甚至可以将信号淹没在噪声中。因此其保密性很强。

（四）传输数据的速率快

频率越高，扩频通信的带宽越宽，码片速率越高，因此传输数据的速率越快。

RF-SIM可以通过手机键盘进行控制sim卡部分用于正常的移动通讯、鉴权及与手机的物理连接；内置软件用于管理高安全度的RFID、电子钱包以及其他会员卡；使用微型RF模块并通过内置的天线与外部设备进行通讯。它比电话磁卡的成本低，并且质地结实耐用，易于推广。同NFC技术一样，RF-SIM面临着产业链的不成熟和支付安全等问题，另外其功耗问题[4]如下表1所示，也是目前阻碍其推广发展的一个不利因素。

三、SIMpass技术介绍

SIMpass[5]是握奇数据专有的13.56MHz技术，是一种多功能的sim卡。同RF-SIM卡一样也具有接触和非接触两个通讯界面。它也不用更换手机，只需插入一张SIMpass卡，并将与SIMpass卡关联的天线安装在手机电池和背板间之后，普通手机就变成了一部类NFC手机。SIMpass卡的通信协议兼容ISO/IEC 14443TypeA和TypeB等多个国际通用的应用规范，此外还可以通过STK、SMS等方式，通过接触界面进行非现场的非电信应用，如空中充值等。

SIMpass卡对应用环境的适应能力比RF-SIM强。当SIMpass卡手机开机时，SIMpass卡可以很好的支持非接触应用和移动通信，即在拨打接听电话以及收发短信的同时也进行非接触交易，而在手机关机以及手机电池没电的情况下，SIMpass卡就像一张普通的非接触卡一样也可以正常工作。

四、综合分析比较

从技术上来看，NFC是在手机中整合智能卡芯片和天线。这使NFC手机既能够调用手机硬件资源，又具有双向近距离无线通信能力。而RF-SIM和SIMpass主要是对sim卡进行升级，由于仅仅改动了sim卡使之成为双界面卡，共享sim卡的cpu和存储区等，但其存储和运算能力依赖sim卡芯片，且无主动电源，因此既无主动通信能力，也难以调动手机硬件资源，应用范围受到限制，可视为NFC的简化版。

从安全性能上看，所有的模式都具有加密功能，可满足当前加密认证和小额支付的安全需求。但NFC拥有强大的技术阵营支持，能提供更高级的安全能力，而更高级的安全等级意味着更复杂应用的可能性。而RF-SIM除自身频率具有一定安全优势外，也是依靠sim卡具有的加密功能来确保支付的安全性，SIMpass目前优势并不明显。

从产业链看，智能卡芯片商和运营商是此产业的关键上下游，芯片商决定着核心技术的发展，运营商则能够促进相关技术的应用和推广。NFC阵营已经有产业链的各方加盟，包括智能卡芯片厂商、手机制造商、运营商和少量商户，中国移动也在今年参与了NFC项目，并对此技术保持高度热情，但它存在更新成本较高，需对手机进行定制或者改造。而SIMpass和RF-SIM模式不需要更换手机，只需将原有sim卡更换，即可实现相应的新增功能，因此也具有较大的发展空间。但目前它们由于技术和推广等原因相对处于下风。

五、总结与展望

随着电信重组，运营商向全业务转型，3G业务的全面推广，手机与射频技术结合应用将随着市场需求迅速发展起来。该类结合模式不仅丰富了手机的内涵，提高了手机用户的忠诚，亦为运营商和银联拓展了新业务，提供新的利润增长点。随着技术的发展，产业链的完善，手机与射频技术结合的应用，将在未来一卡通和支付领域占有非常重要的地位。

参考文献：

[1]NFC Forum.“The Keys to Truly Interoperable Communications”

[EB/OL].http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum

_marketing_white_paper.pdf.

[2]Ecma International,“NFC protocol arrangement”[EB/OL].www.ec

ma-international.org/activities/Communications/tc32-tg19-2007-094.ppt.

[3]CHEN Yungchin,WANG Weilin,HWANG Minshiang.RFID authentication protocol for anti-counterfeiting and privacy protection[C].Advanced Communication Technology,The 9th International Conference.IEEE Conference Proceeding:IEEE,2007:255-259.

[4]www.directel.cn.

[5]www.watchdata.com.

作者简介：

王淑君，女，湖北武汉人，硕士研究生，主要研究方向为数字通信、RFID应用软件。