大多數(shù)高校建設(shè)校園一卡通系統(tǒng)中,,使用承載一卡通系統(tǒng)信息的載體是非接觸射頻卡(Mifare One),它是一卡通系統(tǒng)里最基礎(chǔ)的,、最重要的設(shè)備,。但隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端的大量普及應(yīng)用,,高校校園一卡通,、數(shù)字化校園中的無線網(wǎng)絡(luò)支持的上下行數(shù)據(jù)速率不斷提高,新的應(yīng)用尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面的應(yīng)用不斷涌現(xiàn),,手機(jī)逐漸成為人們身邊不可缺少的信息終端,。越來越多的人用手機(jī)代替了手表、記事本,、MP3,、照相機(jī)等,而我們的錢包和鑰匙也集成到手機(jī)上成為了現(xiàn)實(shí),,RFID 無線射頻識別技術(shù)亦在高校校園管理各領(lǐng)域中組建RFID 終端子系統(tǒng),,并利用校園主干網(wǎng)作為信息平臺,實(shí)現(xiàn)全部終端子系統(tǒng)的系統(tǒng)集成,。使我們在校園中學(xué)習(xí),、工作、生活更加方便,、更加安全,。
一 校園一卡通中的射頻技術(shù)與手機(jī)結(jié)合
目前大部分高校校園一卡通系統(tǒng)采用的卡介質(zhì)是非接觸式射頻卡,即 Mifare One 卡讀寫技術(shù)集計(jì)算機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)于一體,應(yīng)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,,將圖書館借還書、門禁、消費(fèi),、上機(jī),、考勤、控水,、體育俱樂部活動(dòng)等系統(tǒng)集于一卡,,所有功能只需一張卡就能完成,系統(tǒng)采用符合潮流的開放式體系結(jié)構(gòu),,能夠與第三方的系統(tǒng)和設(shè)備兼容,,實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)的高度集成。
然而隨著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,,以SIMPASS 卡或RFID-SIM 卡(不同運(yùn)營商的卡標(biāo)準(zhǔn)不同)為介質(zhì)手機(jī)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(jī),,一卡通系統(tǒng)采用射頻識別RFID 與近距離通信NFC 技術(shù),,只需用手機(jī)靠近讀卡設(shè)備就可以完成認(rèn)證或者支付,不僅省時(shí),、便捷,、一機(jī)多用,也能直接明了的進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)和賬戶余額查詢,,拓展了現(xiàn)有手機(jī)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(xiàng)影響全球經(jīng)濟(jì)與人類生活的新技術(shù)。
1 手機(jī)與NFC 技術(shù)結(jié)合
NFC(NFC,Near Field Communication)是一種標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線連接技術(shù),,利用磁場感應(yīng)實(shí)現(xiàn)近距離電子設(shè)備之間的通信,。它為用于安全數(shù)據(jù)傳輸驗(yàn)證的識別協(xié)議提供了一種無縫連接,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(yīng)用,可配合藍(lán)牙,、無線局域網(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13.56MHZ 頻帶實(shí)現(xiàn)主動(dòng)和被動(dòng)兩種操作。目前提供的數(shù)據(jù)傳輸速率包括106kbps,、212kbps 和424kbps[1],。NFC 技術(shù)能更好的與手機(jī)結(jié)合,調(diào)用手機(jī)固有的硬件軟件資源,。
2 射頻識別技術(shù)-手機(jī)智能卡( RFID-SIM)技術(shù)
RFID-SIM 是直通電迅的專利技術(shù),,按照國家智能卡應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)開發(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(jī)智能卡,。消費(fèi)者僅需將原有sim卡更換為RFID-SIM 卡即可使現(xiàn)有手機(jī)變成一個(gè)類NFC 手機(jī)。RFID-SIM 技術(shù)使用的是共用的2.4GHZ IMS 頻段,該頻段的無線產(chǎn)品和天線相當(dāng)小,,在與手機(jī)的結(jié)合應(yīng)用中具有天然的優(yōu)勢,。其通信距離在10-500CM 調(diào)節(jié),單向支持100M 數(shù)據(jù)廣播,,通信速率達(dá)1Mpbs,,支持自動(dòng)感應(yīng)和主動(dòng)出發(fā)兩種通信方法。在數(shù)據(jù)傳輸過程中自動(dòng)TDES 加密,,可有效防止數(shù)據(jù)被竊聽,,同時(shí)其自有協(xié)議能支持刷卡時(shí)的雙向認(rèn)證功能。
RFID-SIM 采用的是擴(kuò)頻通信,,能將發(fā)送的信息擴(kuò)展在更廣的帶寬,。由于使用的頻率較高,具有較短波長,,信號能從手機(jī)電池和背板的縫隙間發(fā)送出去,,具有較強(qiáng)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(kuò)頻通信不易被干擾,;碼分多址能力強(qiáng);安全保密,;傳輸數(shù)據(jù)的速率快,。RFID-SIM可以通過手機(jī)鍵盤進(jìn)行控制sim 卡部分用于正常的移動(dòng)通訊、鑒權(quán)及與手機(jī)的物理連接,;內(nèi)置軟件用于管理高安全度的RFID,、電子錢包以及其它會(huì)員卡;使用微型RFID 模塊并通過內(nèi)置的天線與外部設(shè)備進(jìn)行通訊,。它比電話磁卡的成本低,,并且質(zhì)地結(jié)實(shí)耐用,易于推廣,。
二 手機(jī)校園一卡通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
1 手機(jī)校園一卡通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)作為校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施,,對系統(tǒng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定與可靠起著十分關(guān)鍵的作用,。校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與其它系統(tǒng)相比,,更多樣化、更復(fù)雜,、需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù),、設(shè)備與環(huán)境的要求、設(shè)計(jì)不同的網(wǎng)絡(luò)通訊方案,,并且適用于不同校區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接,。
手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)平臺建立在數(shù)字化校園專用網(wǎng)絡(luò)上,,數(shù)字化校園專用網(wǎng)絡(luò)是通過實(shí)現(xiàn)從環(huán)境、資源到應(yīng)用的全部數(shù)字化,,在傳統(tǒng)校園基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間,,以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間緯度。手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心位于學(xué)校數(shù)據(jù)中心,,通過網(wǎng)絡(luò)與分校區(qū)中心節(jié)點(diǎn)相連,,業(yè)務(wù)管理放置在各校區(qū)的開放位置,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(dāng)前手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)技術(shù)與業(yè)務(wù)發(fā)展的現(xiàn)狀,。構(gòu)建“三網(wǎng)一卡一庫”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),“三網(wǎng)”是指內(nèi)網(wǎng),、外網(wǎng)以及專網(wǎng),。內(nèi)網(wǎng)就是指通常所說的數(shù)字化校園網(wǎng),專網(wǎng)則是有別于數(shù)字化校園網(wǎng)的通訊鏈路,,外網(wǎng)指的是INETRNET,。以數(shù)字化校園一體化設(shè)計(jì)的高度,校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示,。
圖1 校園手機(jī)一卡通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
2 校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)
在系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上,,校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)采用4 層結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)[3],分別是交互層,、通信層、服務(wù)層以及數(shù)據(jù)層,。手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2 所示,。
圖2 手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖
校園手機(jī)一卡通4 層體系結(jié)構(gòu)不僅可以把客戶機(jī)從沉重的負(fù)擔(dān)和不斷提高的性能的要求中解放出來,也可以把技術(shù)維護(hù)人員從繁重的維護(hù)升級工作中解脫出來,。由于客戶機(jī)把事物處理邏輯部分分給了服務(wù)層服務(wù)器,,使客戶機(jī)減輕了很多負(fù)擔(dān),不再負(fù)責(zé)處理復(fù)雜計(jì)算和數(shù)據(jù)訪問等關(guān)鍵事務(wù),,只負(fù)責(zé)顯示部分,,因此維護(hù)人員不再為程序的維護(hù)工作奔波于每個(gè)客戶機(jī)之間,而把主要精力放在功能服務(wù)器程序的更新工作上,。
3 手機(jī)校園一卡通系統(tǒng)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(jī)房,,以保證供電及網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。使用手機(jī)自助終端,、充值設(shè)備通過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(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到平臺服務(wù)器。獨(dú)立POS 終端通過485 轉(zhuǎn)IP(或純IP,、FSK 方式)來實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的通訊,。
使用手機(jī)通信業(yè)務(wù)時(shí)外聯(lián)手機(jī)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)平臺,。平臺服務(wù)器通過專線與運(yùn)營商系統(tǒng)通訊,通過傳輸密鑰對通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行安全加密,。
三 校園RFID-SIM 手機(jī)一卡通
校園RFID-SIM 卡移動(dòng)支付系統(tǒng)拓展了已有校園卡的應(yīng)用范圍,,可實(shí)現(xiàn)校園范圍的多種應(yīng)用:學(xué)籍管理: 注冊、注銷,、報(bào)到,;身份識別:圖書館、計(jì)算機(jī)房,、校醫(yī)院,、體育館;門禁,、體育俱樂部活動(dòng),;交費(fèi):上機(jī)、醫(yī)療,、體育場館費(fèi)用,;用餐購物:餐廳、超市,、食堂,、開水房、淋??;購電:學(xué)生宿舍;充值功能:現(xiàn)金充值,、銀行圈存轉(zhuǎn)帳,、移動(dòng)手機(jī)支付、交上網(wǎng)費(fèi)等,。
1 充值功能
目前,,基于非接觸式射頻卡的一卡通系統(tǒng)的充值模式有現(xiàn)金充值和銀行卡與校園卡轉(zhuǎn)賬兩種模式。而基于RFID-SIM卡的手機(jī)一卡通系統(tǒng)則為用戶增加了更多的充值模式,,做到無時(shí)間限制的充值,。如:由中國電信提供的批量充值、電信有支付賬戶的空中圈存,、POS 自助充值等等,。
2 校園RFID-SIM 手機(jī)一卡通優(yōu)勢
使用無極密鑰,確??ê拖到y(tǒng)的安全性,;完全實(shí)現(xiàn)了SIM智能卡的功能結(jié)合,即可以保持原有手機(jī)通訊功能,,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)非接觸式擴(kuò)展功能,;設(shè)備采用SIM 智能卡安全雙向認(rèn)證,,符合PBOC2.0:支持“空中下載”,可實(shí)現(xiàn)“空中發(fā)卡”,、“空中補(bǔ)助”等操作,;無需換手機(jī)、無需換號,、換卡就可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)一卡通,;. 手機(jī)可查詢消費(fèi)的記錄與余額;手機(jī)一卡通系統(tǒng)是個(gè)龐大的系統(tǒng),,其建設(shè)的成敗與否涉及到方方面面的問題,,除了各種相關(guān)設(shè)備的選型之外,主要體現(xiàn)在手機(jī)一卡通系統(tǒng)是否具有良好的應(yīng)用集成設(shè)計(jì),。以及對己有系統(tǒng)的整合能力和對未來根據(jù)學(xué)校需要而部署的系統(tǒng)的整合能力,。如果手機(jī)一卡通系統(tǒng)沒有很好地解決此問題,則該手機(jī)一卡通平臺只能是一個(gè)不開放的,,沒有技術(shù)先進(jìn)性并滿足不了學(xué)校的需求,。選擇適合自己學(xué)校模式的基于數(shù)字化校園手機(jī)一卡通才能保證一卡通的長久有效性。
四 結(jié)束語
校園手機(jī)一卡通將校園卡與手機(jī)卡集成于同一張卡,,除實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)校園一卡通功能以外,,還可以通過短信、WAP 等方式實(shí)現(xiàn)排課,、會(huì)議,、圖書借閱、消費(fèi)情況,、賬戶信息等各種信息的互動(dòng)查詢,,可實(shí)現(xiàn)各種信息的指定下發(fā),具有通知,、提醒的功能,并可通過短信,、UTK 菜單等方式實(shí)現(xiàn)空中圈存,,為師生對校園卡充值提供了極大的方便。手機(jī)校園一卡通是高校數(shù)字化校園建設(shè)的一個(gè)發(fā)展趨勢,。