随着物联网技术的发展，以物ID作为受理标记的支付方式逐渐兴起，而边缘计算网关可能是物联网时代的一种新型支付受理方式，本文主要分析了边缘计算场景中的支付需求，提出了汽车充电支付场景中针对性的方案研究与实践。

边缘计算概述

边缘计算技术在信息产业的发展中挥着重要的作用。物联网产业的快速发展需要边缘计算作为支撑，据IDC预测，2025年全球物联网设备数将达到416亿台，产生79.4 ZB的数据，超过50%的数据需要在边缘侧而非云端进行分析、处理和存储，因而边缘计算是物联网时代不可或缺的技术之一。此外，5G的发展也同样带来边缘计算应用的需求，移动终端到5G基站的数据链路可以实现大带宽以及低时延，但由于核心网容量有限，无法延伸5G技术的带宽优势，因此边缘计算的部署可以快速适应高速率、低时延和多样化的网络应用场景。

(一)边缘计算的定义

根据边缘计算产业联盟（ECC）的定义，边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台（架构），它能够就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

我们认为，边缘计算是云计算的一种延伸，边缘计算将云端的计算存储能力下沉到网络边缘，把数据服务推向现场用户，基于分布式的计算与存储在本地完成对特定业务的处理，满足不断出现的新业态对于网络高带宽、低延迟的硬性要求。

(二)边缘计算的分类

图1 Linux基金会对边缘计算的结构定义

根据Linux基金会对边缘计算的结构定义，可以将边缘计算分为两类：工业与家庭边缘和通信运营商边缘。工业与家庭边缘指的是位于物联网设备现场的边缘计算，主要设备为网关、路由器、光调制解调器等，这些设备不由电信运营商主导；通信运营商边缘指的是不在物联网设备现场的边缘计算，主要设备为基站、边缘数据中心等，这些设备由运营商主导。

两种边缘计算对应了两种信息流，根据信息流经的路线，可以将物联网设备与云端的通信分为两类，一类为物联网设备直接通过通信运营商边缘与云端通信，称为单跳通信；另一类为物联网设备先连接工业与家庭边缘，再经过通信运营商边缘与云端建立通信，称为双跳通信。

图2单跳信息流与双跳通信

从支付受理模式来说，使用单跳通信方式时，信息流在电信运营商的基站汇聚，这种模式和移动互联网时代的扫码支付具有相同的本质，订单都是发送到云端完成支付受理，创新空间较小；使用双跳通信方式时，信息流会首先在网关、路由器等工业与家庭边缘汇聚，如果能够在这些边缘计算设备而非云端上统一对支付请求进行受理，那么很有可能会产生物联网时代新型支付受理方式。

从对信息流的利用方面来说，单跳通信的信息流汇聚在相对不开放的电信运营商基站，国内电信运营商强势而封闭，一般只向其他组织开放通信、定位等基础服务，第三方难以介入基站等设备进而受理流经基站的支付请求；双跳通信的信息流汇聚在开放的工业与家庭边缘，可以轻松对边缘计算设备进行定制，通过部署支付受理应用、进行安全加固，将边缘计算设备改造成支付受理设备，进而受理信息流中的支付请求。

因此，工业与家庭边缘更加开放，决定了双跳通信的信息流能够更好地被利用，从支付的角度来看，通过边缘计算设备能够受理双跳信息流中的物联网支付请求，因而工业与家庭边缘可能会诞生物联网时代新型支付受理方式，下文的讨论也主要围绕工业与家庭边缘进行。

(三)边缘计算的应用场景

边缘计算技术广泛应用于大规模物联网设备连接、海量数据快速处理、注重隐私保护的场景中，较为典型的场景有行业商户场景、家庭场景、公共事业场景等。

行业商户场景中，超市、停车场、工厂、发电站等都大量应用了边缘计算技术，以无人超市为例，使用边缘计算服务器连接货架、商品、摄像头、各类传感器等，收集并分析处理这些物联网设备采集到的信息，精确定位每一位顾客及其所购商品，实现自助结算的便捷购物体验。家庭场景中，使用边缘计算网关连接智能冰箱、智能电灯、智能音箱等多种物联网设备，对家居类产品的位置、状态、变化进行监测，分析其变化特征，并根据人的需要，提供实时、便捷的智能家庭服务。公共事业场景中，使用边缘计算网关连接路灯、监控摄像头、交通信号灯及车辆，接收这些物联网设备提交的交通信息并进行分析处理，对拥堵进行预测，引导车辆合理规划行车路线，实现智慧交通。

边缘计算网关是一种新型物联网

支付受理方式

(一)边缘计算场景中的支付需求及受理方式

边缘计算场景中，除了业务需求外，普遍还有支付需求。在行业商户场景中，超市购物、停车缴费、充电结算都有支付需求；在家庭场景中，通过智能家居进行网上购物、购买影视音乐资源等交易活动都需要支付渠道；在公共事业场景中，停车路段收费、违章罚款等也需要方便快捷的支付方式。

物联网设备有可供识别的物ID，可以确定物联网设备身份，适合作为支付受理标记。边缘计算设备通过读取物联网设备上传的信息从而识别物ID，进而确认物联网设备及其关联的支付账户，当收到物联网设备提交的支付请求时，可以对支付请求转换成订单实现对支付的受理。

针对边缘计算场景中典型的支付需求，我们对边缘计算设备的支付受理方式进行了分析整理，如下表所示。

(二)边缘计算网关在物联网支付领域具有优势

对于支付来说，边缘计算使得支付请求在网络边缘侧即可进行受理，相较于当前主流的二维码支付来说，具有更好的真实性、安全性、便利性，能够有效降低金融风险。

在数据真实性方面，一方面，由于边缘计算网关通常与物联网设备直接相连，数据在传输过程中没有经过其他设备，难以被篡改，因而其获得的数据真实、完整、可靠。另一方面，这些数据直接来自场景，携带着交易发生的场景信息，极大地增强了对交易的监管。本质上来说，边缘计算在物联网支付中起到了传统POS的作用。

在数据安全性方面，边缘计算网关获得的信息中包含了大量隐私数据，按照传统的方式将这些数据上传到云端会对用户的隐私产生威胁。通过在边缘计算节点部署数据清洗服务，可以在上送云端之前对敏感数据进行过滤，有效避免支付过程中用户隐私信息的泄露。

在便利性方面，边缘计算网关能够获取物联网设备提交的信息，确定物联网设备的身份。对于通过物联网设备进行支付的场景，边缘计算网关可以以物ID作为支付标记进行受理，无需人参与到支付过程中，实现无感支付，提高支付的便利性。

边缘计算技术

在充电桩场景的应用实践

(一)场景概述

在相关政策的引导下，国内电动汽车产业迅速发展，截止2019年6月份，中国电动汽车保有量达到了344万辆。然而，汽车充电行业中的结算体系并不统一，充电服务平台的服务能力和质量不能满足用户需求，汽车充电行业迫切需要便捷、安全、标准的支付通道。

汽车充电场景传统支付方式为扫码支付，这种支付方式存在以下几个问题：一是充电结算订单在充电运营平台生成，对于支付行业来说难以确定订单真实的交易场景，存在被套用支付通道的风险；二是需要用户在充电结束后扫码进行支付，对于用户来说体验一般，不够方便快捷。

(二)基于边缘计算网关的汽车充电无感支付解决方案

边缘计算网关连接充电桩，由边缘计算网关受理充电支付请求，通过充电桩驱动及支付控件的配合实现插枪识别VIN号（车辆唯一识别号）、拔枪自动支付的无感支付功能。具体原理如下图所示。

图3基于边缘计算网关的无感充电流程

当充电枪插入汽车充电口时，充电桩可以通过汽车的CAN总线读取车辆信息，并将这些信息发送给与其相连的边缘计算网关，网关接收到这些信息后，通过充电桩驱动识别到VIN号，经过物联网安全芯片加密后交由无感充电平台检查车辆可用性。若车辆已经在无感充电平台绑定，则边缘计算网关控制充电桩为车辆进行充电。

当充电结束，充电枪从汽车充电口拔出时，充电桩将车辆信息和充电结算信息一起发送给边缘计算网关，边缘计算网关识别出VIN号后，由支付控件将VIN号和结算信息封装成订单，经物联网安全芯片加密后提交到无感充电平台完成支付。相较于传统方案，基于边缘计算网关的无感充电支付技术具有以下优势。一是整个支付过程不需要用户亲自参与，插枪充电，拔枪时边缘计算网关自动完成结算及订单支付，用户在充电结束时无需再拿出手机打开APP进行付款操作，大大简化了支付流程，提高了用户体验。二是交易由边缘计算网关受理，携带场景信息，方便对交易进行监管。

(三)展望

1.为边缘计算网关集成TEE安全应用能力

所谓TEE，即可信执行环境，是一个与设备原有操作系统并行运行且能为一系列敏感操作提供高安全的执行环境。由于安全芯片的集成需要网关进行软硬件的适配，成本较高，应用场景有一定的局限性，TEE是网关硬件提供的安全解决方案，无需额外进行适配工作，这样即使没有物联网安全芯片，边缘计算网关仍然能够为支付提供金融级的安全保障。

2.将物联网边缘计算支付受理方案与4G/5G通信模组进行融合

4G/5G通信模组具备一定的开放性，通过集成支付受理SDK即可对外提供支付受理能力，凡是购买了4G/5G通信服务的用户，都可以直接模组自带的支付渠道，使用支付服务更加便捷。此外，4G/5G通信模组，尤其是5G模组的性能愈发强劲，能够承载边缘计算网关上的数据服务，甚至取代传统的核心板，这样可以大幅降低设备成本，有利于基于边缘计算的支付服务的普及。

3.边缘计算网关融合PLC技术

电力线载波通信（Power Line Communication，简称PLC）技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输，接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机以实现信息传递。电力场景是物联网边缘计算场景的主要部分，而PLC技术可以使得电力线成为通信媒介，有效解决了电力场景的网络覆盖问题。将PLC技术融合进边缘计算网关，有利于支付网络覆盖更多的电力场景，强化边缘计算网关在电力场景的部署应用适应性。

（本文作者就职于中国银联电子支付研究院）