一卡通交易速度指标技术分析
2010年06月12日 11:13:35
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交易速度是指在不同的应用领域，特定的终端机具完成一次特定交易所耗费的处理时间，包括终端机具对卡片成功读写时间和交易记录生成时间。
以符合ISO/IEC14443 TypeA标准的Mifare技术为例， 在一卡多应用系统中，完成一次复杂交易（如公交、轨道交通交易）一般需访问4～6个扇区（目录标识区、发行区、钱包区、公共信息区及过程文件区和交易记录区）。
在实际的终端机具开发中，一般将原型技术底层函数打包，打包后的卡片处理指令（函数）及时间消耗
以轨道交通出闸交易为例计算的交易速度
根据国内一卡通系统的实际情况，卡片扇区密钥由安全认证模块（PSAM卡）计算得到。实测结果为：若采用38.4Kbps高速PSAM卡，一次导出16个扇区密钥的时间约为26ms，若采用56Kbps高速PSAM卡，一次导出16个扇区密钥的时间约为12ms。闸机处理其他事务的时间一般为50ms。因此，完成一次复杂交易所需的时间——轨道交通出闸交易速度为：
卡片读写时间+密钥导出时间+闸机时间=132.17+12+50=194.17ms。
终端机具天线电磁波覆盖区
有关专家提出非接触IC卡安全交易速度为200ms的指标，并用下图说明提出的依据（轨道交通快速通过时）。
持卡人的平均移动速度为1M/s，卡片进入天线感应区的运动轨迹为20cm。安全交易速度应为（10cm+10cm）/（1M/s）=200ms
专家通过大量的实验数据绘出交易速度与误差率曲线图如下，当交易速度在200ms时，误差率能控制在2%以下。
鉴于以上理论与实践分析，200ms是保证系统可靠运行的安全交易速度。如何实现这一严格的技术指标呢？根据几年来从事一卡通系统建设的实践，我们认为，交易速度的优化取决于以下几个关键因素：
优化合理的卡片应用结构设计是提高交易速度的基础
卡片和终端机具的工作频率是提高交易速度的关键
制定规范统一的卡片处理流程及纠错规则是提高交易速度和交易安全性的保障
正确引导持卡人规范使用卡片是提高交易速度的有利保证
优化合理的卡片应用结构设计是提高交易速度的基础
卡片结构设计要根据所选用芯片的内部结构特性及安全机制，充分考虑以下要素：
建设事业IC卡城市密钥管理系统的安全设计与要求
一卡多行业应用
不同安全等级要求的信息分类
共用信息与信息的分类
合理的信息编码
关键信息的存储与备份
兼容性与扩展性
卡片的状态管理及物流配送
结合中华人民共和国城镇建设行业标准——《建设事业IC卡应用技术》要求（颁布稿），一卡多用用户卡典型的应用结构如下（以非接触逻辑加密卡Mifare 1为例）。
1．应用数据分区
2．应用标识目录区
3．发行区（区1）
发行区记录卡的发行信息，包括卡的发行流水号、卡的认证码、卡类型、发行版本及卡的发行日期、失效日期等信息。。
钱包及充值记录区（区2）
市政交通非接触IC卡使用电子钱包储值，钱包包括主钱包/备份钱包和校验等信息。
公共信息区
公共信息区记录市政交通非接触IC卡应用的各行业共用的信息，包括卡累计交易次数、黑名单标志、消费交易记录指针等。
过程数据区、轨道交通过程数据区占4个独立的区（区6～区9），分别记录持卡人乘坐公交、轨道交通或通过高速路、停车场时的过程信息。
消费交易记录区
占2个独立的区，一条消费记录的数据结构见表9。
卡片和终端机具的工作频率是提高交易速度的关键因素
研究表明，卡片的读写距离及其对不同终端机具的适应性（如是否会产生盲区）是与其工作频率（或谐振频率）相关的，读写距离又直接影响交易成功率。卡片的读写距离与其工作频率的关系。
在ISO/IEC14443规定的谐振频率13.56Mhz左侧，当频率变化时，读写距离会大幅度变化；而在右侧，当频率变化时，读写距离的变化幅度不大。因此，专家建议卡片的工作频率在15Mhz ～17.5Mhz中为*。而终端机具的工作频率在13.56Mhz～14.56Mhz中为*。这样才能保证在大型应用系统中卡片与机具的*耦合。当然，终端机具的天线尺寸（面积）及电源设计也直接影响读写距离（或交易速度）。
制定规范统一的卡片处理流程及纠错规则是提高交易速度及交易安全性的保障
对一个大型的一卡通系统，涉及的集成商和设备供应商较多，必须制定规范统一的机具对卡片的处理流程及纠错规则以便共同遵守。如《钱包消费一般处理流程》、《公用钱包读取检查和纠正处理流程》、《卡累计交易计数读取检查和纠正处理流程》等标准。并应明确哪些流程是必须强制执行的，哪些流程是非强制执行的。如：卡发行信息的有效性检查钱包消费一般处理流程公用钱包、卡累计交易计数的检查和纠正核心交易处理及顺序约定。
引导持卡人规范使用卡片是提高交易速度的有利保证
虽然非接触IC卡具有使用方便、快捷的免接触特性，但为了保证交易的可靠性，作为系统的运营管理机构必须正确引导持卡人规范使用卡片，不要“潇洒一挥”，在天线感应区“轻触”一下，同时注意终端机具的声光提示。同时运营管理机构还必须编写简明的《卡片使用手册》，以指导持卡人在不同领域内正确使用卡片。
结束语
城市市政交通一卡通系统是关系到各运营部门和广大持卡人切身利益的准金融应用系统，对交易数据清算的及时性、公正性和合理性是系统运行成败的关键指标。保证系统的及时性、公正性和合理性的基础是原始交易数据的正确性、合理性及用户卡的正常应用。终端机具成功读写卡片的时间——交易速度是系统的核心技术指标。因为它直接关系到原始交易数据的生成、卡片的长期正常使用、清算系统对卡片使用情况的状态跟踪、帐务处理等方方面面。只有系统集成商、终端设备供应商、卡片封装商共同努力，从各个层面提高交易速度这一性能指标，才能保证建成一个公正合理、运转的一卡通系统。
