移动支付系统及其通信方法

1.一种移动支付系统，包括移动POS机、终端通信模块，所述移动POS机包括打印模块、显示模块、键盘以及处理器，其中，所述打印模块、显示模块、键盘用于实现用户数据的输入；所述处理器对输入的用户数据进行加密，其特征在于，
所述移动POS机的音频接口通过音频线连接终端通信模块的音频接口，所述移动POS机、终端通信模块中设有音频处理装置，其中，所述移动POS机通过其音频处理装置，将加密后的用户数据调制为音频信号，并将所述音频信号发送至所述终端通信模块；所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为加密用户数据，并通过无线网络将所述加密用户数据发送至银行POS服务器，并且其中，
所述音频处理装置包括音频控制单元与编解码单元，其中，所述音频控制单元用于与移动POS机或终端通信模块进行消息交互，并执行音频处理的总体调度控制；所述编解码单元用于实现数字信号和音频信号编解码的双向转换。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端通信模块通过无线网络接收来自银行POS服务器的应答数据，并通过其音频处理装置将所述应答数据调制为音频信号，以及将所述音频信号发送至所述移动POS机；所述移动POS机通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为应答数据。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述编解码单元采用FSK调制与解调方式对数据进行调制和解调。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述消息的格式定义如下：
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述编解码单元根据下式对FSK传输中的起始位进行校准：
T(字节起始位传输时间)＝T(当前时间)-[T(当前脉冲宽度)-T(2200Hz脉冲周期/2)]×2.2。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述音频处理装置还包括放音单元，所述放音单元用于实现对移动POS机或终端通信模块的音频硬件的播放控制。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述音频处理装置还包括录音单元，所述录音单元用于实现对移动POS机或终端通信模块的音频硬件的读取控制。
8.一种用于移动支付系统的通信方法，所述系统包括移动POS机、终端通信模块，所述移动POS机包括打印模块、显示模块、键盘以及处理器，其中，所述打印模块、显示模块、键盘用于实现用户数据的输入；所述处理器对输入的用户数据进行加密，其特征在于，所述移动POS机的音频接口通过音频线连接终端通信模块的音频接口，所述移动POS机、终端通信模块中设有音频处理装置，所述音频处理装置包括音频控制单元与编解码单元，其中，所述音频控制单元用于与移动POS机或终端通信模块进行消息交互，并执行音频处理的总体调度控制；所述编解码单元用于实现数字信号和音频信号编解码的双向转换，所述通信方法包括以下步骤：
所述移动POS机通过其音频处理装置，将加密后的用户数据调制为音频信号；
所述移动POS机将所述音频信号发送至所述终端通信模块；
所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为加密用户数据；以及
所述终端通信模块通过无线网络，将所述加密用户数据发送至银行POS服务器。
9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述通信方法还包括以下步骤：
所述终端通信模块通过无线网络，接收来自银行POS服务器的应答数据；
所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所述应答数据调制为音频信号；
所述终端通信模块将所述音频信号发送至所述移动POS机；以及
所述移动POS机通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为应答数据。
10.如权利要求8或9所述的通信方法，其特征在于，所述音频处理装置采用FSK调制与解调方式对数据进行调制和解调。

移动支付系统及其通信方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种移动支付系统，具体而言，涉及一种基于音频通信接口的移动支付系统及其通信方法。\n背景技术\n[0002] 随着金融数字化的大规模发展，电子支付市场高速增长，已经成为人们日常生活中一种必要的支付方式。终端支付、网上支付、移动支付、电话支付等多种支付形式的出现加快了整个产业发展的步伐。在企业业务结算中，与其它交易结算形式相比，电子支付使用率较高，在某些行业中已超过60％。电子支付中，基于账户和银行卡的终端支付方式，是目前最主要的支付方式。利用银行卡或银行账户，用户可通过POS机输入账户或以刷卡的方式连接账户，并借助纸基通过签名方式进行授权，或通过输入密码的方式完成授权。\n[0003] 传统的POS机分为固定方式和移动方式。固定方式下，POS机通过有线网络连接银行的交易中心，完成账户交易。但是，随着商家所使用支付业务的地点不断扩大，固定POS机支付业务已无法满足随时随地支付的要求，而移动POS机解决了这个问题。它在与终端通信模块连接之后，通过无线网络(例如GPRS)与银行的交易中心建立安全通道，从而完成账户交易。\n[0004] 参照图1，图1示出了传统移动POS机的支付通信方式。移动POS机主机自带显示、键盘和打印等模块，完成用户帐户或银行卡的输入功能，并通过处理器完成信息加密和认证。\n处理器则通过终端通信模块，与银行POS服务器建立连接，完成通信。\n[0005] 目前，移动POS机与终端通信模块的连接方式一般有以下三种。一是内置(总线)方式，即，在移动POS机内部安装通信模块，直接完成通信和支付；二是移动POS机通过有线方式(主要为USB方式)与终端通信模块(如手机)相连，借助手机通信功能完成支付；三是移动POS机通过无线方式(如蓝牙、红外、WiFi等接口)与手机等终端通信模块相连，借助手机通信功能完成支付。\n[0006] 以上连接方式中，内置(总线)方式需要在移动POS机中增加通信模块，使得移动POS机的结构复杂、耗电增大、成本增高，而且使用过程中还需考虑终端所支持的网络制式，无法确保移动POS机随时能够建立无线连接；就USB有线方式而言，由于各种USB接口标准不统一，则需要移动POS机增加不同的适配接口，甚至需要为不同的终端适配不同的驱动程序，使得设备的复杂性和成本都增加；对于无线方式，可使用蓝牙、红外、WiFi等无线通信技术，但一方面要求移动POS机支持蓝牙、红外、WiFi技术，另一方面要求手机等终端通信模块也支持上述无线通信技术，导致设备接口更为复杂，成本更高，而且无线通信的安全性得不到保证。\n发明内容\n[0007] 针对以上问题，本发明的目的在于，实现移动POS机与终端通信模块之间的方便快捷连接，降低设备成本和复杂性，同时有效保证数据传输的安全性。\n[0008] 本发明的上述目的通过提供移动支付系统以及用于所述系统的通信方法而实现。\n[0009] 根据本发明的第一方面，提供一种移动支付系统，包括移动POS机、终端通信模块，其特征在于，所述移动POS机的音频接口通过音频线连接终端通信模块的音频接口，所述移动POS机、终端通信模块中设有音频处理装置，其中，所述移动POS机通过其音频处理装置，将用户数据调制为音频信号，并将所述音频信号发送至所述终端通信模块；所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为用户数据，并通过无线网络将所述用户数据发送至银行POS服务器。\n[0010] 在第一方面中，优选的是，所述终端通信模块通过无线网络接收来自银行POS服务器的应答数据，并通过其音频处理装置将所述应答数据调制为音频信号，以及将所述音频信号发送至所述移动POS机；所述移动POS机通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为应答数据。\n[0011] 优选的是，所述音频处理装置包括音频控制单元与编解码单元，其中，所述音频控制单元用于与移动POS机或终端通信模块进行消息交互，并执行音频处理的总体调度控制；\n所述编解码单元用于实现数字信号和音频信号编解码的双向转换。\n[0012] 优选的是，所述编解码单元采用FSK调制与解调方式对数据进行调制和解调。\n[0013] 优选的是，所述消息的格式定义如下：\n[0014]\n[0015] 优选的是，所述编解码单元根据下式对FSK传输中的起始位进行校准：\n[0016] T(字节起始位传输时间)＝T(当前时间)-[T(当前脉冲宽度)-T(2200Hz脉冲周期/\n2)]×2.2\n[0017] 优选的是，所述音频处理装置还包括放音单元，所述放音单元用于实现对移动POS机或终端通信模块的音频硬件的播放控制。\n[0018] 优选的是，所述音频处理装置还包括录音单元，所述录音单元用于实现对移动POS机或终端通信模块的音频硬件的读取控制。\n[0019] 根据第二方面，提供一种用于移动支付系统的通信方法，所述系统包括移动POS机、终端通信模块，其特征在于，所述移动POS机的音频接口通过音频线连接终端通信模块的音频接口，所述移动POS机、终端通信模块中设有音频处理装置，所述通信方法包括以下步骤：所述移动POS机通过其音频处理装置，将用户数据调制为音频信号；所述移动POS机将所述音频信号发送至所述终端通信模块；所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为用户数据；以及所述终端通信模块通过无线网络，将所述用户数据发送至银行POS服务器。\n[0020] 在第二方面中，优选的是，所述通信方法还包括以下步骤：所述终端通信模块通过无线网络，接收来自银行POS服务器的应答数据；所述终端通信模块通过其音频处理装置，将所述应答数据调制为音频信号；所述终端通信模块将所述音频信号发送至所述移动POS机；以及所述移动POS机通过其音频处理装置，将所接收音频信号解调为应答数据。\n[0021] 优选的是，所述音频处理装置采用FSK调制与解调方式对数据进行调制和解调。\n[0022] 按照本发明，基于音频通信接口实现移动POS机与终端通信模块之间的连接，从而可直接利用移动POS机和终端通信模块的音频硬件完成双向通信，方便快捷，不再拘泥于传统的各种复杂连接方式，最终利用终端通信模块的通信功能，与银行的交易中心建立安全通道，实现账户交易。与传统的USB连接方式相比，采用音频方式可使用统一的音频线，不再受终端各种USB传输方式接口限制；与传统的蓝牙、WiFi等连接方式相比，采用音频方式为有线连接，不存在移动POS机与终端通信模块传输过程中数据泄露等安全性问题。\n附图说明\n[0023] 为更好地理解本发明，下文以实施例结合附图对本发明作进一步说明。附图中：\n[0024] 图1示出了传统移动POS机的支付通信方式；\n[0025] 图2示出了本发明移动POS机基于音频接口的支付通信方式；\n[0026] 图3为音频处理装置的示意性结构框图；\n[0027] 图4为本发明移动支付系统的通信时序图。\n具体实施方式\n[0028] 参照图2，图2示出了本发明移动POS机基于音频接口的支付通信方式。其中，移动支付系统(如虚线框所示)包括移动POS机与终端通信模块。移动POS机的音频接口通过音频线与终端通信模块的音频接口相连接，终端通信模块例如为手机。移动POS机在操作过程中的信息，可直接通过音频通信接口传送给手机，手机再通过无线网络连接到银行POS服务器，形成一个支付的通信通道。经过该通道进行加密数据交互后，移动POS机完成支付过程。\n[0029] 相应地，按照本发明的移动支付系统，在移动POS机和手机中增设工作原理相同的音频处理装置，该装置可由软件实现，用以将发送的数据信号调制在音频上，并从接收的音频信号中解调出通信数据。\n[0030] 图3为音频处理装置的示意性结构框图。如图3所示，移动POS机或终端通信模块(如手机)中的音频处理装置，例如可包括音频控制单元、编解码单元、放音单元以及录音单元。其中，音频控制单元负责音频处理的总体调度控制，同时与移动POS机或终端通信模块进行消息交互；编解码单元负责实现数字信号和音频信号编解码的双向转换，优选地，该单元采用FSK调制与解调方式对数据进行调制和解调；放音单元实现对移动POS机或终端通信模块的音频硬件的播放控制，录音单元则实现对所述音频硬件的读取控制。\n[0031] 本发明中，就通信方式而言，采用的是双向通信。即，上行通过移动POS机至终端通信模块至银行POS服务器；下行通过银行POS服务器至终端通信模块至移动POS机。\n[0032] 参照图4，图4为本发明移动支付系统的通信时序图。\n[0033] 其中，发送消息流程如下：\n[0034] 1.消息发送端(移动POS机处理器或终端通信模块)向音频处理装置发送消息请求；\n[0035] 2.音频控制单元接收到请求后，向编解码单元发起编解码请求，并携带数据；\n[0036] 3.音频控制单元向放音单元发起放音申请，放音单元等待放音数据；\n[0037] 4.编解码单元对数据进行FSK调制，并传输给放音单元；\n[0038] 5.编解码单元向音频控制单元反馈编码结果并确认放音；\n[0039] 6.放音单元收到放音数据后，控制移动POS机或终端通信模块的音频硬件播放完成FSK数据调制的音频流。\n[0040] 接收消息流程如下：\n[0041] 7.录音单元收到移动POS机或终端通信模块的音频硬件发送了音频流信息；\n[0042] 8.录音单元读取该音频流并向音频控制单元发送接收消息请求；\n[0043] 9.音频控制单元向编解码单元发起解码请求；\n[0044] 10.录音单元向编解码单元发送音频数据；\n[0045] 11.编解码单元根据接收的音频数据，完成FSK解码并将解码结果和数据发送给音频控制单元；\n[0046] 12.音频控制单元向移动POS机处理器或终端通信模块发送接收的消息数据。\n[0047] 上述流程中，消息发送采用FSK调制，二进制数据“0”和“1”分别被调制为f0和f1，传输方式采用二进制异步串行方式。消息的格式定义如下。\n[0048]\n[0049] 同步引导串：N个固定的“0”和“1”bit位组成。接收端读到该固定长度的bit序列，则认为同步建立；\n[0050] 包头：设置为一个固定字符；\n[0051] 长度：除包头、长度和校验和之外剩余数据的总长度；\n[0052] 消息ID：指明该消息的类型；\n[0053] 有效数据：数据包内容，由命令码+数据体组成；\n[0054] 加密数据：用于移动POS机支付时消息的加密消息传输；\n[0055] 校验和：除校验和字段之外，其余所有内容异或的结果。\n[0056] 以上流程中，FSK是连续相位的，且逻辑1与逻辑0的频率(如1200Hz与2200Hz)不成倍数关系。由于比特流是异步串行通讯方式，并使用从1到0的转换时间点(下降沿)来作为一个字节传输的起始时间，因此，只有精确检测到该时间，才能保证FSK在传输大量字节过程中解码同步。\n[0057] 检测起始位的难点在于，表示1的1200Hz波形和表示0的2200Hz波形在频率上不成倍数关系，导致1到0的改变有可能发生在任意相位，而不是从0相位开始。这就意味着，当从逻辑1到逻辑0变化的时候，会产生一个宽度在1/(2200×2)和1/(1200×2)之间的脉冲。\n[0058] 理论上，用AD转换后的幅值对时间查表可确定上升下降沿，但软硬件太复杂.而且声卡AD采样后幅值相对于频率更容易失真。\n[0059] 本发明中，为了适应于快速软件实现FSK解码，通过大量统计和计算得出如下校准同步开始时间点的经验公式：\n[0060] T(字节起始位传输时间)＝T(当前时间)-[T(当前脉冲宽度)-T(2200Hz脉冲周期/\n2)]×2.2\n[0061] 编解码单元根据上式对FSK传输中的起始位进行校准之后，能够进行FSK传输同步，从而保证长时间多字节FSK解码的可靠性。\n[0062] 采用上述流程以及消息格式的优势在于，均适用于移动POS机与终端通信模块之间的通信，从而实现了移动POS机的支付功能。\n[0063] 下面，将对比传统的移动支付流程与本发明的移动支付流程。首先，描述传统的移动支付流程如下：\n[0064] 1.用户利用移动POS机完成刷卡(或账户输入)和密码输入、确认，移动POS机采集用户数据(如用户交易数据)。\n[0065] 2.移动POS机将用户数据加密后，直接通过自带的无线模块(如GPRS通信模块)在无线环境中发出无线接入请求(如在GPRS网络中进行GPRS接入请求)，在线路畅通的条件下，发送用户数据到无线网络(如GPRS网络)；\n[0066] 3.用户数据经无线网络传送至移动信息服务器，经过运营商数据网络，汇总至移动公司的应用程序服务器；\n[0067] 4.应用程序服务器经过数据处理后，通过专线将数据发送到银行的防火墙；\n[0068] 5.经过数据包安全检查和IP地址转换后，用户数据送至银行POS服务器；\n[0069] 6.用户数据经过中间业务平台、银行账务主机处理之后，返回到POS服务器；\n[0070] 7.POS服务器将信息反馈给移动公司的应用程序服务器；\n[0071] 8.移动公司的应用程序服务器将应答数据返回给相应的移动信息服务器；\n[0072] 9.移动POS机接收应答数据，如果POS服务器对用户数据交易核实无误，则移动POS机打印交易凭证；\n[0073] 10.用户进行确认签字，完成交易。\n[0074] 而根据本发明的移动支付流程，上述步骤2改变为以下步骤：移动POS机将用户数据加密后，通过其音频处理装置调制为音频信号，将音频信号发送给终端通信模块；以及终端通信模块在收到音频信号后，通过其音频处理装置将音频信号解调制为用户数据(加密数据)，并在无线环境中发出无线接入请求(例如在GPRS网络中，使用GPRS无线模块)，在线路畅通的条件下，发送用户数据到无线网络(如GPRS网络)。\n[0075] 上述步骤9改变为以下步骤：终端通信模块收到应答数据后，将应答数据通过其音频处理装置调制为音频信号，并将音频信号发送给移动POS机；移动POS机收到音频信号后，通过其音频处理装置将音频信号解调制为应答数据，并进行处理；以及如果POS服务器对用户数据交易核实无误，则POS机打印交易凭证。其余步骤不变。\n[0076] 可以看出，与传统的移动POS机使用方式相比，按照本发明，移动POS机可在任何时刻连接任何终端，完全不受终端连接方式、无线的回传的网络制式(GSM/CDMA等等)影响，只要具备能够收到信号的终端就能使用。而且，本发明也不受终端支持能力的影响，不需要USB口或者蓝牙、无线等连接方式，只需要一个手机标准配置的音频接口即可。\n[0077] 显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在所附权利要求书的涵盖范围之内。