2024年3月16日发(作者：渠若云)
NFC端到端兼容性测试研究
高一维;孙宇
【摘 要】近场支付由于其产业链过长、相关硬件厂商众多的特点,给其兼容性带来
了巨大挑战.在NFC一致性测试的基础上,提出了严格的一致性测试、仪表兼容性测
试、R/W兼容性测试、POS兼容性测试等4种提高NFC终端与POS之间兼容性
的测试方法,并分析了其优缺点.行业相关方可结合自身资源及需求,采用其中一种或
几种方法相结合的测试手段,提高NFC端到端兼容性,优化NFC支付生态环境.
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2015(031)003
【总页数】6页(P37-42)
【关键词】NFC;POS;一致性测试;兼容性测试
【作 者】高一维;孙宇
【作者单位】中国联合网络通信有限公司研究院 北京100032;中国联合网络通信
有限公司研究院 北京100032
【正文语种】中 文
1 引言
2014年 9月，搭载 NFC（near field communication，近场通信）功能的
iPhone6的上市，使得NFC成为真正意义上的高端手机标配；在此之前，华为、
OPPO、魅族、小米等国内终端厂商也纷纷在中低端市场推出了不同价位的NFC
手机。NFC终端的全线覆盖使得NFC应用有了直接的载体并快速发展，除规模最
大的行业应用——公交应用在全国大部分城市开通外，沃尔玛、星巴克、麦当劳
等零售业、餐饮业的行业龙头也已纷纷在不同国家和地区开通近场支付业务，用户
手机支付习惯已初步养成。为了配合NFC支付的迅猛发展，中国银联也于2014
年12月初完成了 500 万部“闪付”POS（point of sale，销售终端）的布置。可
以看出，在统一了NFC射频标准之后，经过产业链各方积极布局，基于NFC的
移动支付或将在两年内迎来爆发式增长。
但NFC支付由于其先天产业链过长、相关硬件厂商众多等原因，其硬件性能差异、
实现技术差异、标准差异等带来的兼容性问题成为NFC支付业务发展的巨大障碍。
在2014年进行的NFC终端外场测试中发现，仅北京一地与某款NFC终端存在兼
容性的“一卡通”行业POS就多达400余部。除此之外，兼容性测试的缺失也是
影响NFC终端与POS端兼容性的重要原因。在整个NFC支付硬件测试链条上，
SWP（single wire protocol，单线协议）卡、NFC终端、POS机分别由不同的
生产或采购方进行测试，SWP卡与NFC终端之间的兼容性大多由运营商进行测试，
唯独缺失了重要的终端——POS之间的端到端兼容性测试。NFC测试链及参与方
如图1所示。
鉴于NFC端到端兼容性对近场支付的影响，GSMA、NFC论坛等国际标准组织已
将其列入规范更新计划之内；部分卡厂商、NFC芯片厂商、终端厂商等也开始在
力所能及的范围内进行兼容性测试。总体来说，NFC生态系统已日趋成熟，单纯
的射频、尺寸、存储等差距已越来越小，而真正制约支付NFC用户体检、决定
NFC发展前景的核心点已转向终端和POS端的兼容性层面。
本文以SWP-SIM为基础，在分析相关技术标准及测试标准的基础上，提出了几种
提升NFC终端与POS端兼容性的测试方法。ESE-NFC（embedded security
element-NFC,嵌入式安全模块的 NFC）、SD-NFC （secure digital memory
card-NFC,基于安全数字存储卡的NFC）以及将来的HCE（host-based card
emulation，基于主机的卡模拟）只是SE（security element，安全模块）的存
储方式不同，其端到端兼容性的测试均可以参照以下方法。
2 NFC终端标准与一致性测试
2.1 NFC标准研究
2.1.1 NFC技术规范
在国际上，NFC技术标准主要的制定组织有NFC论坛、ETSI、GSMA和ISO 4
个组织[1]。NFC论坛是由主要的移动通信、半导体、消费电子产品公司建立的非
盈利行业协会，定义了NFC的模拟规范、数据交换所需数据结构及协议、标签操
作规范等；ISO组织主要定义了射频协议规范；ETSI是欧洲电信标准化协会，制
定了内部实现标准，对于SWP-SIM方案即NFC芯片与智能卡的接口规范；
GSMA是全球运营商的联合体，主要定义NFC需求规范。NFC技术标准具体包
括以下4个方面。
（1）射频非接标准
NFC作为一种新的无线连接技术，是由13.56 MHz的射频识别（RFID）技术发
展而来的，其标准大部分是基于ISO/IEC 14443、ISO 18092及ISO 15693。
NFC射频非接标准包括NFC论坛定义的模拟规范、数字协议规范以及ECMA定
义的ECMA 340/NFCIP-1和ECMA 352/NFCIP-2规范[2]。
（2）内部实现标准
图1 NFC测试链及参与方
NFC设备内部实现接口标准也就是NFC芯片和智能卡芯片的接口标准。NFC在
终端上的实现有不同的架构，目前国内运营商使用的是由ETSI定义的SWP/HCI
标准，将安全模块SE放置在电信SIM卡上。ETSI对NFC设备内部实现接口定义
的标准是：ETSI TS 102 613和ETSI TS 102 622。在此技术规范下，NFC中的
SE基于ETSI制定UICC标准，而UICC与CLF之间遵循SWP及HCI标准要求，
这样就可以达到NFC设备要求[1]。
（3）标签操作规范
NFC论坛定义了NFC标签的规范，包括4类标签，分别为标签1、标签2、标签
3、标签4。标签1是基于14443A协议，内存最小为96 byte，标签2支持
Mifare卡，标签3支持Sony的FeliCa技术，标签4兼容14443A/B协议，存储
空间较大。对于每类标签，NFC论坛都定义了相应的标签规范。
（4）需求规范
GSMA作为全球运营商的联合体，致力于推广基于电信SIM卡的SWP方案。
GSMA关于NFC的标准主要集中于需求规范，更多地是从应用角度提出需求规范。
GSMA规范包括NFC手机API需求规范及NFC UICC需求规范[2]。
2.1.2 NFC测试规范
运营商主导的SWP方案的NFC终端测试内容涉及射频性能测试、协议测试、机
卡接口测试、软件功能测试、兼容性测试等方面。目前国际标准主要对射频性能测
试、协议测试、机卡接口测试发布了测试规范，基于测试规范可以开展一致性测试，
验证NFC终端与规范和标准的一致程度。
对于NFC射频性能测试，其目的是测试NFC终端是否符合标准所规定的强制性
要求，涉及频率功率和场强等参数，NFC论坛定义了射频测试规范《NFC Forum
Analogue Test Specification》。射频一致性测试需要使用认证设备进行测试，
测试设备包括校准线圈，用来产生磁场的场源天线，用于测量被测设备所发射出信
号的感应线圈，用于测量发起设备的功率和调制的参考装置以及数字取样示波器
[3]。
NFC协议一致性测试是保证协议实现的一个重要手段。协议一致性测试规范包括
NFC论坛发布的《NFC Forum-Test Cases for Digital Protocol》。
SWP协议标准为ETSI 102 613，测试标准为 ETSI TS 102 694，在测试标准中，
102 694-1是对UE的测试标准、102 694-2是对UICC的测试标准[3]。HCI协
议标准为ETSI 102 622，测试标准为 ETSI TS 102 695。在测试标准中，102
695-1是对UE的测试标准、102 695-2是对UICC的测试标准、102 695-3是主
机控制器（host controller）的测试标准[3]。
北美和欧洲的标准化组织GCF（Global Certification Forum，全球认证论坛）和
PTCRB（PCS Type Certification Review Board，个人通信服务型号认证评估委
员会）成立了工作组（GCF RFT 094）对NFC标准进行跟进，并
对支持NFC功能的移动终端做出了测试要求，选取了ETSI 102 694-1和ETSI
102 695-1中的部分测试用例作为认证测试的要求[3]。
在国际组织里，如ISO/IEC、NFC论坛等，定义了技术规范和对应的一致性测试
规范，但是并没有明确的关于兼容性测试的规范文档[4]。在GSMA的规范体系里，
有终端的功能性要求文档，如《TS_27_NFC_Handset_test_Book》，暂未对
NFC兼容性测试的规范做出定义。
2.2 NFC终端一致性测试
终端的一致性测试是指利用一组测试序列，在特定的测试环境下，对被测实体
（IUT）进行黑盒测试，通过比较被测终端的实际输出与标准和规范中规定的预期
输出的异同，验证被测终端是否符合相应的标准或规范。一致性测试一般都有标准
规范进行约定，并使用标准认证的仪表来进行测试。
从标准层面来讲，排除卡、终端、POS在实现或封装时的差异，只要各自严格遵
循相关射频、协议规范，即可在一定程度上保证NFC各设备之间的数据交互。因
此，在运营商、终端厂商已有射频、协议等相关标准测试环境的情况下，可以使用
严格的一致性测试提升NFC终端与POS端之间的兼容性。
例如，常见的可变POS传输参数有：发射载波功率、发射载波频率、通信速率、
调制的时间参数、传输间隔时间、传输帧大小等，卡片的可变参数有传输间隔、传
输速率等[5]。在常规的一致性测试中，只测试了终端在最大、最小磁场情况下的
接收能力等少量参数组合。而在磁场大小固定的情况下，还有如下的可变因素：天
线线圈大小、天线线圈负载阻抗、传输速率、磁场频率、比特调制、终端在磁场中
的位置。在实际的POS中，会因这些参数的不同组合而发生不同变化，这就要求
在更严格的一致性测试中把这些可变参数会用到的所有组合都测试到。
普通一致性测试只测试了106 kbit/s传输速率的情况，具体见表1。但是在实际
使用中会用到的传输速率有106 kbit/s、212 kbit/s、424 kbit/s、848 kbit/s等
情况，需通过更加严格的一致性测试，提高NFC终端兼容性[6]。
另外，在普通协议一致性测试中是通过DTA（device test application,设备测试
应用）辅助程序完成测试的，在更严格的一致性测试中，可以使用模拟SWP卡片
和手机的支付功能来测试协议。
表1 射频一致性的测试值（测试单一的变化因素）测试项 测试条件符合NFC论坛
规定的NFC设备 编号为0,3,6的参考天线调制环境侦听设备负载设备 820 Ω传输
电压 最大值传输速率 106 kbit/s,NFC a/b 212/424 kbit/s,NFC f载波频率 推荐
常用值调制 调制参数1测试位置 参考位置定义表31
在加入模拟SWP卡片后，传输命令和响应的间隔时间、协议安装过程中卡片的实
际参数定义会影响到终端与POS的交互能力。在更严格的测试中，需要把会用到
的间隔时间、参数设置都尽量全面测试，从而提高NFC终端的兼容性。如有的终
端在命令和响应的间隔超过一定的时间后，其协议栈可能会进入死循环。如卡片返
回交易响应的时间超过40 ms，终端出现协议异常情况。
综上，更加严格的一致性测试的实施有利于提高NFC终端与POS端的兼容性。
但由于不同的硬件性能和封装技术等差异，实际POS要比实验室环境下更为复杂，
一致性测试的结果往往与用户实际使用情况存在不小的差异。
3 端到端兼容性测试
端到端的兼容性测试是指对NFC终端在CE模式下与不同POS端之间的刷卡成功
率及刷卡性能的考察与评测，是反映终端用户真实刷卡体验的重要指标。除用更严
格的一致性测试来提高NFC与POS兼容性外，真正意义上的端到端兼容性测试
主要有仪表兼容性测试、R/W兼容性测试、POS兼容性测试3种。
3.1 仪表兼容性测试
仪表兼容性，即使用仪表模拟不同传输参数的POS机，对终端的兼容性进行测试。
常见的POS传输参数主要有发射载波功率、发射载波频率、通信速率、调制的时
间参数、传输间隔时间、传输帧大小等。仪表可以通过以上传输参数的不同组合模
拟不同的POS机，以测试终端的兼容性[7]。以数据传输速率106 kbit/s为例，
可测试的POS参数组见表2。
图2提供了一种常见的仪表兼容性测试示意。NFC终端预置入SWP-SIM卡，通
过空口或电缆与模拟不同POS参数的仪表进行数据交互，以评测NFC终端的兼
容性。
仪表兼容性测试通过不同传输参数的组合，可以模拟大部分的POS终端，复现实
际POS刷卡过程中遇到的故障，帮助分析定位并解决兼容性问题。除此之外，还
可以在仪表上根据需要开发不同的测试脚本，测试效率及准确性要远远高于其他兼
容性测试方法。
但由于POS电路中电容、电感的性能差异，如用于耦合的电感允许存在±10%～
15%的偏差，不同POS所产生的谐振频率也不相同，包括POS机在实际封装过
程中实现技术的差异等，实际环境下的POS情况要更为复杂，测试者需要在仪表
测试的过程中予以考虑。
表2 106 kbit/s数据传输速率下的POS测试参数参数编号 功率 速率/(kbit·s-1)
频率/MHz 下降时间/μs 停止宽度/μs 上升时间/μs参数1-1 3 A/m 106 13.56
2.99-0.52 0.52 1.18参数1-2 3 A/m 106 13.56 2.99-1 1 1.18参数1-3 3 A/m
106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-4 3 A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03参数1-5
3 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8 0.74参数1-6 3 A/m 106 13.56 2.99-2.9 2.9
0.52参数1-7 1.5 A/m 106 13.56 2.99-0.52 0.52 1.18参数1-8 1.5 A/m 106
13.56 2.99-1 1 1.18参数1-9 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-10 1.5
A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03参数1-11 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8
0.74参数1-12 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2.9 2.9 0.52参数1-13 2 A/m 106
13.56 2.99-0.52 0.52 1.18参数1-14 2 A/m 106 13.56 2.99-1 1 1.18参数1-15
2 A/m 106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-16 2 A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03
参数1-17 2 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8 0.74参数1-18 2 A/m 106 13.56
2.99-2.9 2.9 0.52
图2 仪表兼容性测试示意
3.2 R/W兼容性测试
R/W兼容性测试，即使用不同的reader/writer对NFC终端的兼容性进行测试。
由于去除上层应用的影响，实际的POS均可以看作一台R/W，终端只需完成与
R/W的数据交互，即可视为通过测试。测试者可以参照市场典型POS的型号，选
取不同芯片及天线尺寸的R/W。目前芯片厂商、终端厂商、卡商的兼容性测试多
依照此方案进行。
在R/W兼容性测试中，测试者可以方便地从R/W中获取测试数据，统计测试信
息，除进行接触条件下不同R/W一次刷卡成功率测试外，还可以借助机械臂，方
便、精确地进行盲区、不同距离刷卡成功率（0～40 mm)、不同角度刷卡成功率
（0°、45°、90°）、中心点偏移刷卡成功率（上、下、左、右）等测试，如图3
和图4所示。
图3 R/W兼容性测试示意
图4 中心点偏移测试示意
此测试方案的优点在于测试环境简单，测试效率较高，测试结果易于判断。缺点在
于由于忽略了不同POS实现方式（协议差异、封装技术等）、上层应用开发、业
务流程等对兼容性的影响，只能检测NFC终端与有限类别R/W之间的兼容性，
无法完全覆盖真实的用户使用体验。
3.3 POS兼容性测试
实验室POS兼容性测试以市场POS占有率或POS线圈大小、芯片类别为依据，
选取市面使用的典型POS机，进行离线或在线刷卡测试。
由于POS机大多为嵌入式系统，测试时除需要在NFC终端和POS端预置或新开
发应用外，POS端还要根据需要导入证书或插入PSAM卡。在线的刷卡测试还需
要搭建后台计费服务器，用于充值等测试。在POS兼容性测试中，POS覆盖率是
影响NFC兼容性测试结果准确度的重要因素，测试者要根据POS市场份额及型
号特性，尽可能地多提高实验POS覆盖率，并制订合理的结果评价方法。
受POS端接口、证书、业务流程等限制，此类实验室一般由业务主管部门或POS
采购部门进行建设，如国内的“一卡通”实验室、住房和城乡建设部实验室以及日
本的JR实验室等。
典型的POS兼容性测试场景如图5所示。其中仪表1为抓包器，用于抓取SWP-
SIM与NFC终端之间的数据，仪表2为非接抓包器，用于抓取终端与POS之间
的容器数据。
图5 POS兼容性测试示意
鉴于POS兼容性测试是NFC终端与真实商用POS之间的测试，所以能最真实、
直观地反映NFC端到端的兼容性。但由于POS数据的获取需要由POS厂商开放
数据接口，导致难以开发自动化测试工具，盲区、成功率等测试需要耗费大量人工，
且结果不够精确。另外，当遇到偶发性问题时，测试场景难以复现，不利于兼容性
问题的定位及分析。
4 结束语
基于以上分析，更严格的一致性测试容易实现，但完全基于对终端的测试，忽略了
POS等在实现时的差异；仪表兼容性测试通过仪表来模拟POS终端，可以复现实
际POS刷卡过程中遇到的故障，但是实际使用的POS终端要比仪表模拟的POS
终端更加复杂；R/W兼容性测试使用不同的reader/writer对NFC终端的兼容性
进行测试，测试环境简单，测试效率较高，但是却无法覆盖不同POS实现方式、
上层应用开发、业务流程等对兼容性的影响；POS兼容性测试选取市面使用的典
型POS机，进行离线或在线刷卡测试，最能真实、直观地反映NFC端到端的兼
容性，但是需要由POS厂商开放数据接口。各种兼容性测试的方法各有优劣，行
业各方需要根据自身实验环境及需求进行选择。
传统卡片行业也需要正视自身问题，不要因手机支付导致的传统卡片购卡费用减少、
卡片管理权利转移、购卡押金减少等问题而抵触移动支付，消极对待兼容性问题。
优化NFC支付环境，提高NFC兼容性需要整个产业链集体协作，共同努力。仅
有运营商、终端厂商及卡商的努力是远远不够的。NFC与POS的兼容性必须有
POS厂商以及住房和城乡建设部、银联等产业链相关方的大力支持与参与。
在标准层面，需要产业链各方努力推动NFC终端与POS机兼容性标准的制定。
实际使用层面，服务提供方应及时收集用户问题及反馈，并通过兼容性测试对问题
进行定位，修改问题以防相同原因的问题再次发生。测试层面，希望产业链各方能
够有开放的态度，互相共享资源，共同合作，尽快推进NFC兼容性测试，保证用
户良好的使用体验，促进整个NFC产业健康发展。
参考文献
【相关文献】
1 Maierhuber M,Ebner field ational Journal of Interactive
Mobile Technologies,2013,7(4)
2 李庆艳,张文安,谢云.NFC技术标准体系揭密.电信技术,2013(6):62～68
Li Q Y,Zhang W A,Xie uction to NFC technical standards and
mmunications Technology,2013(6):62～68
3 杨军.NFC技术的应用、标准进展及测试.现代电信技术,2009(10):1～5
Yang application,standards and tests of NFC
Science&Technology of Telecommunications,2009(10):1～5
4 董原,买望.NFC技术与测试标准.世界电信,2013(9):75～80
Dong Y,Mai technical and test
Telecommunications,2013(9):75～80
5 郭寰.NFC技术与NFC手机测试方法.信息通信技术,2012(4):58～62
Guo test methods for mobile phone with NFC ation and
Communications Technologies,2012(4):58～62
6 孙倩,夏丽娇.近场通信测试简介.电信网技术,2013(5):60～64
Sun Q,Xia L uction to NFC mmunications Network
Technology,2013(5):60～64
7 刘鎏.基于SWP接口的NFC-SIM芯片的测试方法及验证（硕士学位论文）.西安电子科技大
学,2014
Liu test and verification of NFC-SIM chip based on SWP interface（master
dissertation）.Xidian University,2014
2024年3月16日发(作者：渠若云)
NFC端到端兼容性测试研究
高一维;孙宇
【摘 要】近场支付由于其产业链过长、相关硬件厂商众多的特点,给其兼容性带来
了巨大挑战.在NFC一致性测试的基础上,提出了严格的一致性测试、仪表兼容性测
试、R/W兼容性测试、POS兼容性测试等4种提高NFC终端与POS之间兼容性
的测试方法,并分析了其优缺点.行业相关方可结合自身资源及需求,采用其中一种或
几种方法相结合的测试手段,提高NFC端到端兼容性,优化NFC支付生态环境.
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2015(031)003
【总页数】6页(P37-42)
【关键词】NFC;POS;一致性测试;兼容性测试
【作 者】高一维;孙宇
【作者单位】中国联合网络通信有限公司研究院 北京100032;中国联合网络通信
有限公司研究院 北京100032
【正文语种】中 文
1 引言
2014年 9月，搭载 NFC（near field communication，近场通信）功能的
iPhone6的上市，使得NFC成为真正意义上的高端手机标配；在此之前，华为、
OPPO、魅族、小米等国内终端厂商也纷纷在中低端市场推出了不同价位的NFC
手机。NFC终端的全线覆盖使得NFC应用有了直接的载体并快速发展，除规模最
大的行业应用——公交应用在全国大部分城市开通外，沃尔玛、星巴克、麦当劳
等零售业、餐饮业的行业龙头也已纷纷在不同国家和地区开通近场支付业务，用户
手机支付习惯已初步养成。为了配合NFC支付的迅猛发展，中国银联也于2014
年12月初完成了 500 万部“闪付”POS（point of sale，销售终端）的布置。可
以看出，在统一了NFC射频标准之后，经过产业链各方积极布局，基于NFC的
移动支付或将在两年内迎来爆发式增长。
但NFC支付由于其先天产业链过长、相关硬件厂商众多等原因，其硬件性能差异、
实现技术差异、标准差异等带来的兼容性问题成为NFC支付业务发展的巨大障碍。
在2014年进行的NFC终端外场测试中发现，仅北京一地与某款NFC终端存在兼
容性的“一卡通”行业POS就多达400余部。除此之外，兼容性测试的缺失也是
影响NFC终端与POS端兼容性的重要原因。在整个NFC支付硬件测试链条上，
SWP（single wire protocol，单线协议）卡、NFC终端、POS机分别由不同的
生产或采购方进行测试，SWP卡与NFC终端之间的兼容性大多由运营商进行测试，
唯独缺失了重要的终端——POS之间的端到端兼容性测试。NFC测试链及参与方
如图1所示。
鉴于NFC端到端兼容性对近场支付的影响，GSMA、NFC论坛等国际标准组织已
将其列入规范更新计划之内；部分卡厂商、NFC芯片厂商、终端厂商等也开始在
力所能及的范围内进行兼容性测试。总体来说，NFC生态系统已日趋成熟，单纯
的射频、尺寸、存储等差距已越来越小，而真正制约支付NFC用户体检、决定
NFC发展前景的核心点已转向终端和POS端的兼容性层面。
本文以SWP-SIM为基础，在分析相关技术标准及测试标准的基础上，提出了几种
提升NFC终端与POS端兼容性的测试方法。ESE-NFC（embedded security
element-NFC,嵌入式安全模块的 NFC）、SD-NFC （secure digital memory
card-NFC,基于安全数字存储卡的NFC）以及将来的HCE（host-based card
emulation，基于主机的卡模拟）只是SE（security element，安全模块）的存
储方式不同，其端到端兼容性的测试均可以参照以下方法。
2 NFC终端标准与一致性测试
2.1 NFC标准研究
2.1.1 NFC技术规范
在国际上，NFC技术标准主要的制定组织有NFC论坛、ETSI、GSMA和ISO 4
个组织[1]。NFC论坛是由主要的移动通信、半导体、消费电子产品公司建立的非
盈利行业协会，定义了NFC的模拟规范、数据交换所需数据结构及协议、标签操
作规范等；ISO组织主要定义了射频协议规范；ETSI是欧洲电信标准化协会，制
定了内部实现标准，对于SWP-SIM方案即NFC芯片与智能卡的接口规范；
GSMA是全球运营商的联合体，主要定义NFC需求规范。NFC技术标准具体包
括以下4个方面。
（1）射频非接标准
NFC作为一种新的无线连接技术，是由13.56 MHz的射频识别（RFID）技术发
展而来的，其标准大部分是基于ISO/IEC 14443、ISO 18092及ISO 15693。
NFC射频非接标准包括NFC论坛定义的模拟规范、数字协议规范以及ECMA定
义的ECMA 340/NFCIP-1和ECMA 352/NFCIP-2规范[2]。
（2）内部实现标准
图1 NFC测试链及参与方
NFC设备内部实现接口标准也就是NFC芯片和智能卡芯片的接口标准。NFC在
终端上的实现有不同的架构，目前国内运营商使用的是由ETSI定义的SWP/HCI
标准，将安全模块SE放置在电信SIM卡上。ETSI对NFC设备内部实现接口定义
的标准是：ETSI TS 102 613和ETSI TS 102 622。在此技术规范下，NFC中的
SE基于ETSI制定UICC标准，而UICC与CLF之间遵循SWP及HCI标准要求，
这样就可以达到NFC设备要求[1]。
（3）标签操作规范
NFC论坛定义了NFC标签的规范，包括4类标签，分别为标签1、标签2、标签
3、标签4。标签1是基于14443A协议，内存最小为96 byte，标签2支持
Mifare卡，标签3支持Sony的FeliCa技术，标签4兼容14443A/B协议，存储
空间较大。对于每类标签，NFC论坛都定义了相应的标签规范。
（4）需求规范
GSMA作为全球运营商的联合体，致力于推广基于电信SIM卡的SWP方案。
GSMA关于NFC的标准主要集中于需求规范，更多地是从应用角度提出需求规范。
GSMA规范包括NFC手机API需求规范及NFC UICC需求规范[2]。
2.1.2 NFC测试规范
运营商主导的SWP方案的NFC终端测试内容涉及射频性能测试、协议测试、机
卡接口测试、软件功能测试、兼容性测试等方面。目前国际标准主要对射频性能测
试、协议测试、机卡接口测试发布了测试规范，基于测试规范可以开展一致性测试，
验证NFC终端与规范和标准的一致程度。
对于NFC射频性能测试，其目的是测试NFC终端是否符合标准所规定的强制性
要求，涉及频率功率和场强等参数，NFC论坛定义了射频测试规范《NFC Forum
Analogue Test Specification》。射频一致性测试需要使用认证设备进行测试，
测试设备包括校准线圈，用来产生磁场的场源天线，用于测量被测设备所发射出信
号的感应线圈，用于测量发起设备的功率和调制的参考装置以及数字取样示波器
[3]。
NFC协议一致性测试是保证协议实现的一个重要手段。协议一致性测试规范包括
NFC论坛发布的《NFC Forum-Test Cases for Digital Protocol》。
SWP协议标准为ETSI 102 613，测试标准为 ETSI TS 102 694，在测试标准中，
102 694-1是对UE的测试标准、102 694-2是对UICC的测试标准[3]。HCI协
议标准为ETSI 102 622，测试标准为 ETSI TS 102 695。在测试标准中，102
695-1是对UE的测试标准、102 695-2是对UICC的测试标准、102 695-3是主
机控制器（host controller）的测试标准[3]。
北美和欧洲的标准化组织GCF（Global Certification Forum，全球认证论坛）和
PTCRB（PCS Type Certification Review Board，个人通信服务型号认证评估委
员会）成立了工作组（GCF RFT 094）对NFC标准进行跟进，并
对支持NFC功能的移动终端做出了测试要求，选取了ETSI 102 694-1和ETSI
102 695-1中的部分测试用例作为认证测试的要求[3]。
在国际组织里，如ISO/IEC、NFC论坛等，定义了技术规范和对应的一致性测试
规范，但是并没有明确的关于兼容性测试的规范文档[4]。在GSMA的规范体系里，
有终端的功能性要求文档，如《TS_27_NFC_Handset_test_Book》，暂未对
NFC兼容性测试的规范做出定义。
2.2 NFC终端一致性测试
终端的一致性测试是指利用一组测试序列，在特定的测试环境下，对被测实体
（IUT）进行黑盒测试，通过比较被测终端的实际输出与标准和规范中规定的预期
输出的异同，验证被测终端是否符合相应的标准或规范。一致性测试一般都有标准
规范进行约定，并使用标准认证的仪表来进行测试。
从标准层面来讲，排除卡、终端、POS在实现或封装时的差异，只要各自严格遵
循相关射频、协议规范，即可在一定程度上保证NFC各设备之间的数据交互。因
此，在运营商、终端厂商已有射频、协议等相关标准测试环境的情况下，可以使用
严格的一致性测试提升NFC终端与POS端之间的兼容性。
例如，常见的可变POS传输参数有：发射载波功率、发射载波频率、通信速率、
调制的时间参数、传输间隔时间、传输帧大小等，卡片的可变参数有传输间隔、传
输速率等[5]。在常规的一致性测试中，只测试了终端在最大、最小磁场情况下的
接收能力等少量参数组合。而在磁场大小固定的情况下，还有如下的可变因素：天
线线圈大小、天线线圈负载阻抗、传输速率、磁场频率、比特调制、终端在磁场中
的位置。在实际的POS中，会因这些参数的不同组合而发生不同变化，这就要求
在更严格的一致性测试中把这些可变参数会用到的所有组合都测试到。
普通一致性测试只测试了106 kbit/s传输速率的情况，具体见表1。但是在实际
使用中会用到的传输速率有106 kbit/s、212 kbit/s、424 kbit/s、848 kbit/s等
情况，需通过更加严格的一致性测试，提高NFC终端兼容性[6]。
另外，在普通协议一致性测试中是通过DTA（device test application,设备测试
应用）辅助程序完成测试的，在更严格的一致性测试中，可以使用模拟SWP卡片
和手机的支付功能来测试协议。
表1 射频一致性的测试值（测试单一的变化因素）测试项 测试条件符合NFC论坛
规定的NFC设备 编号为0,3,6的参考天线调制环境侦听设备负载设备 820 Ω传输
电压 最大值传输速率 106 kbit/s,NFC a/b 212/424 kbit/s,NFC f载波频率 推荐
常用值调制 调制参数1测试位置 参考位置定义表31
在加入模拟SWP卡片后，传输命令和响应的间隔时间、协议安装过程中卡片的实
际参数定义会影响到终端与POS的交互能力。在更严格的测试中，需要把会用到
的间隔时间、参数设置都尽量全面测试，从而提高NFC终端的兼容性。如有的终
端在命令和响应的间隔超过一定的时间后，其协议栈可能会进入死循环。如卡片返
回交易响应的时间超过40 ms，终端出现协议异常情况。
综上，更加严格的一致性测试的实施有利于提高NFC终端与POS端的兼容性。
但由于不同的硬件性能和封装技术等差异，实际POS要比实验室环境下更为复杂，
一致性测试的结果往往与用户实际使用情况存在不小的差异。
3 端到端兼容性测试
端到端的兼容性测试是指对NFC终端在CE模式下与不同POS端之间的刷卡成功
率及刷卡性能的考察与评测，是反映终端用户真实刷卡体验的重要指标。除用更严
格的一致性测试来提高NFC与POS兼容性外，真正意义上的端到端兼容性测试
主要有仪表兼容性测试、R/W兼容性测试、POS兼容性测试3种。
3.1 仪表兼容性测试
仪表兼容性，即使用仪表模拟不同传输参数的POS机，对终端的兼容性进行测试。
常见的POS传输参数主要有发射载波功率、发射载波频率、通信速率、调制的时
间参数、传输间隔时间、传输帧大小等。仪表可以通过以上传输参数的不同组合模
拟不同的POS机，以测试终端的兼容性[7]。以数据传输速率106 kbit/s为例，
可测试的POS参数组见表2。
图2提供了一种常见的仪表兼容性测试示意。NFC终端预置入SWP-SIM卡，通
过空口或电缆与模拟不同POS参数的仪表进行数据交互，以评测NFC终端的兼
容性。
仪表兼容性测试通过不同传输参数的组合，可以模拟大部分的POS终端，复现实
际POS刷卡过程中遇到的故障，帮助分析定位并解决兼容性问题。除此之外，还
可以在仪表上根据需要开发不同的测试脚本，测试效率及准确性要远远高于其他兼
容性测试方法。
但由于POS电路中电容、电感的性能差异，如用于耦合的电感允许存在±10%～
15%的偏差，不同POS所产生的谐振频率也不相同，包括POS机在实际封装过
程中实现技术的差异等，实际环境下的POS情况要更为复杂，测试者需要在仪表
测试的过程中予以考虑。
表2 106 kbit/s数据传输速率下的POS测试参数参数编号 功率 速率/(kbit·s-1)
频率/MHz 下降时间/μs 停止宽度/μs 上升时间/μs参数1-1 3 A/m 106 13.56
2.99-0.52 0.52 1.18参数1-2 3 A/m 106 13.56 2.99-1 1 1.18参数1-3 3 A/m
106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-4 3 A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03参数1-5
3 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8 0.74参数1-6 3 A/m 106 13.56 2.99-2.9 2.9
0.52参数1-7 1.5 A/m 106 13.56 2.99-0.52 0.52 1.18参数1-8 1.5 A/m 106
13.56 2.99-1 1 1.18参数1-9 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-10 1.5
A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03参数1-11 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8
0.74参数1-12 1.5 A/m 106 13.56 2.99-2.9 2.9 0.52参数1-13 2 A/m 106
13.56 2.99-0.52 0.52 1.18参数1-14 2 A/m 106 13.56 2.99-1 1 1.18参数1-15
2 A/m 106 13.56 2.99-2 2 1.18参数1-16 2 A/m 106 13.56 2.99-2.5 2.5 1.03
参数1-17 2 A/m 106 13.56 2.99-2.8 2.8 0.74参数1-18 2 A/m 106 13.56
2.99-2.9 2.9 0.52
图2 仪表兼容性测试示意
3.2 R/W兼容性测试
R/W兼容性测试，即使用不同的reader/writer对NFC终端的兼容性进行测试。
由于去除上层应用的影响，实际的POS均可以看作一台R/W，终端只需完成与
R/W的数据交互，即可视为通过测试。测试者可以参照市场典型POS的型号，选
取不同芯片及天线尺寸的R/W。目前芯片厂商、终端厂商、卡商的兼容性测试多
依照此方案进行。
在R/W兼容性测试中，测试者可以方便地从R/W中获取测试数据，统计测试信
息，除进行接触条件下不同R/W一次刷卡成功率测试外，还可以借助机械臂，方
便、精确地进行盲区、不同距离刷卡成功率（0～40 mm)、不同角度刷卡成功率
（0°、45°、90°）、中心点偏移刷卡成功率（上、下、左、右）等测试，如图3
和图4所示。
图3 R/W兼容性测试示意
图4 中心点偏移测试示意
此测试方案的优点在于测试环境简单，测试效率较高，测试结果易于判断。缺点在
于由于忽略了不同POS实现方式（协议差异、封装技术等）、上层应用开发、业
务流程等对兼容性的影响，只能检测NFC终端与有限类别R/W之间的兼容性，
无法完全覆盖真实的用户使用体验。
3.3 POS兼容性测试
实验室POS兼容性测试以市场POS占有率或POS线圈大小、芯片类别为依据，
选取市面使用的典型POS机，进行离线或在线刷卡测试。
由于POS机大多为嵌入式系统，测试时除需要在NFC终端和POS端预置或新开
发应用外，POS端还要根据需要导入证书或插入PSAM卡。在线的刷卡测试还需
要搭建后台计费服务器，用于充值等测试。在POS兼容性测试中，POS覆盖率是
影响NFC兼容性测试结果准确度的重要因素，测试者要根据POS市场份额及型
号特性，尽可能地多提高实验POS覆盖率，并制订合理的结果评价方法。
受POS端接口、证书、业务流程等限制，此类实验室一般由业务主管部门或POS
采购部门进行建设，如国内的“一卡通”实验室、住房和城乡建设部实验室以及日
本的JR实验室等。
典型的POS兼容性测试场景如图5所示。其中仪表1为抓包器，用于抓取SWP-
SIM与NFC终端之间的数据，仪表2为非接抓包器，用于抓取终端与POS之间
的容器数据。
图5 POS兼容性测试示意
鉴于POS兼容性测试是NFC终端与真实商用POS之间的测试，所以能最真实、
直观地反映NFC端到端的兼容性。但由于POS数据的获取需要由POS厂商开放
数据接口，导致难以开发自动化测试工具，盲区、成功率等测试需要耗费大量人工，
且结果不够精确。另外，当遇到偶发性问题时，测试场景难以复现，不利于兼容性
问题的定位及分析。
4 结束语
基于以上分析，更严格的一致性测试容易实现，但完全基于对终端的测试，忽略了
POS等在实现时的差异；仪表兼容性测试通过仪表来模拟POS终端，可以复现实
际POS刷卡过程中遇到的故障，但是实际使用的POS终端要比仪表模拟的POS
终端更加复杂；R/W兼容性测试使用不同的reader/writer对NFC终端的兼容性
进行测试，测试环境简单，测试效率较高，但是却无法覆盖不同POS实现方式、
上层应用开发、业务流程等对兼容性的影响；POS兼容性测试选取市面使用的典
型POS机，进行离线或在线刷卡测试，最能真实、直观地反映NFC端到端的兼
容性，但是需要由POS厂商开放数据接口。各种兼容性测试的方法各有优劣，行
业各方需要根据自身实验环境及需求进行选择。
传统卡片行业也需要正视自身问题，不要因手机支付导致的传统卡片购卡费用减少、
卡片管理权利转移、购卡押金减少等问题而抵触移动支付，消极对待兼容性问题。
优化NFC支付环境，提高NFC兼容性需要整个产业链集体协作，共同努力。仅
有运营商、终端厂商及卡商的努力是远远不够的。NFC与POS的兼容性必须有
POS厂商以及住房和城乡建设部、银联等产业链相关方的大力支持与参与。
在标准层面，需要产业链各方努力推动NFC终端与POS机兼容性标准的制定。
实际使用层面，服务提供方应及时收集用户问题及反馈，并通过兼容性测试对问题
进行定位，修改问题以防相同原因的问题再次发生。测试层面，希望产业链各方能
够有开放的态度，互相共享资源，共同合作，尽快推进NFC兼容性测试，保证用
户良好的使用体验，促进整个NFC产业健康发展。
参考文献
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