沈阳“城市一卡通”系统解决方案

    目前，在我国广泛开展智能卡应用的大潮中，很多城市开始规划市内的“一卡多用”，“城市一卡通”已成为智能卡应用的热门领域之一。2000年10月，沈阳市开始启动“城市一卡通”项目，其应用领域覆盖沈阳城市公共交通收费（公交、地铁、出租车）、公用事业收费（自来水、电、煤气）、金融消费、社会保障等领域。作为该项目的承担方，清华同方公司在系统设计时采用了自主研制开发的双界面CPU 卡技术,为城市的水/电/煤气的统一收费管理、公交售票等公共交通事业、金融消费、社会保障等领域，建立了全面、完善的IC卡管理系统。该系统在设计与搭建中，采用“二级管理机构”、“三层应用结构”的实现方式，支持“一卡一用”、“多卡多用”、“一卡多用”的应用模式，并可根据用户的要求从“一卡一用”应用模式向“一卡多用”应用模式进行转换，便于城市管理部门对系统项目进行分步实施，同时也为先期投资兴建“城市一卡通”项目的业主提供了扩展应用、服务增值的空间。

    技术特点

    在沈阳市“城市一卡通”项目中，清华同方采用的双界面CPU 卡在实用性、安全性、灵活性等方面，为系统提供了良好的支持，主要具有以下特点：

    以国际标准化为基础，采用接触式CPU卡和非接触式、接触式双接口的双界面CPU卡，提高了系统的整体兼容性。

    自主开发的通过中国人民银行检测的金融COS，增加了市政IC卡应用的专用交易流程和密钥管理系统，使卡交易更为快捷、安全，并且不会增加卡的成本。

    数据通信网络采用DDN、ISDN、PSTN等技术，专用网与邮电公网互补，并对重要路由进行备份，保证了网络7×24可靠运行。此外，该系统采用了可靠、高效、功能丰富的网络管理设备以及完善、合理的规章制度。

    在充分利用银行营业网点的基础上建立城市IC卡管理中心，对IC卡的应用进行统一管理。卡的交易在城市IC卡管理中心、银行、各应用业主管理中心的三方认证下进行，保证了交易数据的安全性和有效性。

    系统需求

    沈阳市“城市一卡通”系统要求提供售卡、充值、消费、挂失、退卡、查询等客户支持功能，以及数据采集、统计分析、账户管理、资金清算、安全管理等系统管理功能。在设计与建设过程中，该系统提出功能需求和性能需求两大核心需求。

    功能需求

    功能需求的核心是“一卡多用”。“一卡多用”的具体内容是实现通过使用一张IC卡，完成身份认证以及多种应用支付，并且满足今后系统大批量发卡的发展需求。项目需要涉及两大IC卡应用领域：金融和非金融应用领域。 

    性能需求的核心为“三个保证”，其具体内容包括：在业务清分上保证正确性；在资金管理上保证安全性；在系统运行方面保证不间断。

    系统设计

    根据国家和有关行业的相应标准，为了使该系统具备层次式体系结构以及清晰的数据处理流程，沈阳市“城市一卡通”项目在设计中主要采用了“二级管理机构”和“三层应用结构”的系统设计框架。该系统设计的基本思路为“一个中心、两类网点、三个系统”，相关系统的建设原则为“人字结构、联机缴费、脱机消费”。

    一个中心

    一个中心是指统一的IC卡资金清算和管理中心，作为系统后台，负责全市一卡通项目的资金清算、客户管理和系统管理。该中心统一进行发卡，并对不同类别的应用业务（如公交、煤气、水、电等）进行处理。沈阳市“城市一卡通”系统不设二级分系统中心，相对应的营运单位直接将每天的交易明细上传至清算中心，由清算中心对各种业务的数据进行统一管理和维护。

    这种层次构成的优点是系统结构清晰、易于管理和升级、应用开发比较简单和投资较小，而且账务体系清晰明确、不易发生账目纠纷；其缺点主要是对清算中心的前置机和数据中心主机提出了较高的要求。

    两类网点

    两类网点都作为系统前台。第一类网点为“租卡充值网点”，负责实时联机完成对IC卡进行充值等业务，同时将相关的交易信息发送到IC卡资金清算及管理中心。第二类网点为“数据采集网点”，负责批量地将消费者的消费数据脱机传送到IC卡资金清算及管理中心。

    三个系统

    一是后台主机系统，运行在“IC卡资金清算及管理中心”，是整个系统的核心；二是前台联机交易系统，运行在“租卡充值网点”，负责资金的流入；三是前台脱机交易系统，运行在“数据采集网点”，提供消费场所。

    系统结构

    为了实现沈阳市“城市一卡通”项目，必须建立相应的管理机构来管理和维护系统的运行。

    从资金清算的行政管理角度看，该系统采用“二级管理机构”，即“IC卡资金清算及管理中心”和“租卡充值网点”或“数据采集网点”。IC卡资金清算及管理中心是惟一的清算单位。前台网点只是信息的传送通道，不具有清算职能。其他单位只能按权限查询交易数据，但不能更改交易数据信息。这种二级管理机构的管理模式有利于保证资金的一致性和正确性，其组织机构如图1所示。

    从应用系统设计角度看，该系统采用“三层应用结构”，即在后台主机系统数据库服务器和前台客户机系统之间增加了一个应用服务器，通常称为“中间件服务器”，安装在“IC卡资金清算及管理中心”。这种应用结构有利于系统的安全性、可靠性和可扩展性，其网络架构如图2所示。

    实施体会

    目前，沈阳“城市一卡通”项目实施状况良好，预计2002年初可正式发卡投入使用。该系统具有高度的安全性，从总体结构、业务流程、硬件、软件、机具、卡等方面进行了严格的安全设计和管理。该系统要求保证7×24不间断运行，每日需完成几十万笔联机交易处理，日终要完成上百万笔脱机交易处理。在设计中，该系统还为今后的其他应用预留出扩展空间。

    根据该项目的实施经验，“城市一卡通”系统在设计中应解决以下几个关键问题：

    在一张IC卡内，要实现多种不同类型的非金融应用；

    在多种非金融应用中，要实现充值、消费等功能；

    提供多营业点的并发联机交易处理；

    实现多点的数据采集并发传送；

    完成每日大数据量的并发处理、多实体的财务结算等工作。