基于标签的交通支付终端技术研究

苏浩伟 温晓丽 唐云琪 陈君 曹亚萍

摘要：为降低城市公共交通电子支付的终端铺设成本、减少消费前的预充值环节，文章提出一种基于标签化技术的交通云支付模式，在现有交通IC卡支付的架构上扩展出一套新的技术体系，利用场景终端实现联机交易、脱机记账，使交通IC卡无须预充值即可消费，优化交通出行的支付体验。

关键词：场景终端;标签化;交通;云支付

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0056-02

0 引言

“轻松嘀卡、便利生活”，交通卡已经成为城市居民公共交通出行的主要支付方式。在信息化工作中，电子支付是交通信息化的重要组成部分，更是居民与公共交通服务的第一连接点。国内主要城市建立了不同程度的交通IC卡系统。仅广东一个省，由省级行业管理部门推动建设的“公交一卡通”项目，累计发卡已经超过了6300万张，基本实现了省内21个地市和香港、澳门地区的互联互通。目前，广东省的交通IC卡系统接入消费终端超过4万台、交易日均超过1300万笔，承载了居民主要的城市公共交通出行需求。

1 现状分析

交通IC卡通常指非接触式IC卡，采用的是射频识别（RFID）技术，终端发出射频信号形成磁场，IC卡进入磁场后凭借感应电流获得能量，从而实现对卡内芯片存储的信息进行读写[1]。交通IC卡的特点在于脱机消费，通过预充值和离线验证方式，达到0.3秒完成交易的效果。由于其出色的交易速度、良好的风控机制，即使扫码支付、闪付等新型支付服务的兴起，交通IC卡始终是居民选择的城市公共交通出行支付的主要手段。类似的近场通信技术还有NFC、蓝牙等。基于相关技术原理实现的TSM空中发卡、HCE虚拟卡、智能穿戴产品同样具备识别速度快、读写方便等特点，近年来陆续进入了交通支付市场[2]。但是，信息技术的发展对交通支付提出了新要求，交通IC卡系统的实现模式和特点，难以满足业务诉求，主要体现在：

（1）互联网支付培养了用户的使用习惯。与银行卡、二维码在支付前不需要充值相比，交通IC卡为了实现脱机消费设置的“预充值再使用”模式显得便利性不足。（2）项目实施周期长。由于交通IC卡的交易需要专用的读卡模块、加密模块，而不同行业应用一卡通服务会根据各自的需求选择不同的卡产品或技术解决方案，因此即使遵循同一套技术规范，由于实现原理、产品参数等不同而导致了不同产品的工作场强、电气特性、可靠性等有较大差异，新项目的实现需要反复调试以达到兼容性要求。（3）脱机交易的数据延时采集、终端黑名单容量有限，存在数据清结算不及时、黑名单卡处理不及时和无法完全处理的隐患。

2 主要技术特点

为降低终端铺设成本，减少交通IC卡预充值环节，使交通支付服务更加便捷，提出了基于标签化技术的交通云支付解决方案。该方案是解构重组交通IC卡系统，建立一套兼容现有支付应用的新技术体系，使用的主要技术有：

（1）卡片标签化技术。终端借助交通IC卡的计算能力，在云端认证卡片合法性。凭借已有安全机制，卡片可防止被复制，作为交易标签是可行的。（2）终端场景化技术。传统终端需要安全管理模块和一定的硬件计算能力。场景化后，终端无须安装安全管理模块，仅需识别标签，在获得支付请求后将标签数据上送，业务逻辑存在云端，使得终端开发简化。（3）信用支付技术。标签内置信用标记，场景终端支持记账式的信用交易。云端建立账户信用体系和风险控制机制。

3 系统构建研究

3.1 总体架构

现有终端通过软件升级为场景终端，实现联机交易、脱机记账功能。交通IC卡在系统注册后即可启用标签化支付，无须预充值即可消费。系统设计分为云支付平台、场景终端和交通IC卡3个部分，云支付平台为整个系统运作的核心部分，IC卡作为用户账户认证标签，支持信用支付、账户余额支付功能，场景终端负责连接IC卡和云平台，完成数据交换和读写以实现支付功能。云支付平台为整个系统的核心，又分為消费服务平台、账户管理和支付平台两大部分。系统架构如图1所示。

3.2 标签交易设计

场景终端包括参数管理、联机参数下载、卡消费、卡充值、消费结算等功能。交易前，场景终端与网关进行安全认证并建立会话，双方交换握手流水号、交易授权码和报文通信密钥。交易时，场景终端发起消费请求，读取交通IC卡认证（标签）信息后通过网关中转给消费云平台。消费云平台处理数据后向在线账户平台发起支付请求。具体地，场景终端发起标签交易申请，将交通IC卡的物理卡号、逻辑卡号、区域信息、安全认证等标签信息提交给云端。安全认证信息在圈存初始化后产生，提交消费云平台进行验证。认证通过并完成交易信息解析和处理后，提交在线账户平台完成支付环节，生成交易记录。终端接收后台返回的交易结果，提示交易结果，如果成功交易则生成对账记录。如果终端未收到后台返回的交易结果数据包，在接收超时后，主动发起冲正交易，冲正完成后再重新发起交易。具体流程如图2所示。

系统设计可兼容采用信用支付方式，用户可通过手机APP申请信用支付方式，消费服务后台先生成交易记录，并返回交易结果，同时再发起支付申请，如支付成功，系统可同步推送信息给用户，如支付不成功，记录错误信息，定时再发起扣费申请。为保障系统风险控制，系统可设定用户的信用额度。

3.3 终端交易设计

为保障认证卡片和终端的合法性，采用CPU卡的圈存流程来实现。为了确保卡认证信息的唯一性和防止被复用，设计终端交易授权码机制，用于圈存初始化时产生安全认证信息，保证认证信息的唯一性。终端交易授权码仅一次交易有效，消费云平台在每笔交易成功后产生下笔交易所需的授权码并下发到场景终端。采用圈存初始化中的参数终端编号定义为终端交易授权码。终端编号为每个终端机的唯一编号，在开通终端时由后台统一分配。可由后台控制终端的使用、停用、挂失等功能。圈存交易处理流程图3所示。

4 結语

文章提出了基于标签的交通支付终端技术方案，使交通支付不依赖于IC卡内的余额，而使用线上帐户进行支付。根据该技术方案，完成了系统总体架构、标签交易流程、终端圈存流程等关键流程的设计。该技术已在多个行业投入使用，包括在广州便民服务车、企事业单位饭堂、交通卡人工和自助充值等场景铺设使用，实践证明能够有效降低应用工程的建设难度，提高终端受理环境的标准化程度，提升交易服务的稳定性。

参考文献

[1]谢振东，方秋水，徐锋.城市公共交通一卡通技术与应用[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]石丹，吕廷杰，杜惠英.手机支付在公共交通领域的应用研究[J].北京邮电大学学报（社会科学版），2009（5）：49-53.

Research on Traffic Payment Terminal Technology Based on Label

SU Hao-wei， WEN Xiao-li， TANG Yun-qi， CHEN Jun， CAO Ya-ping

（Guangzhou Yangcheng Communication Co.， Ltd. ， Guangzhou Guangdong  510000）

Abstract：In order to reduce the terminal laying cost of urban public transport electronic payment and the pre-charging link before consumption， this paper proposes a traffic cloud payment mode based on labeling technology， expands a new technology system on the existing framework of traffic IC card payment， realizes on-line transaction and off-line bookkeeping by scene terminal， makes traffic IC card consume without pre-charging， and optimizes traffic. Travel payment experience.

Key words：scenario terminal; tagging; traffic; cloud payment