POS應用發展到今天,卡用戶量、交易量及相關應用都在日益增長,對在POS交易網絡結構中占據重要地位的接入設備的要求也越來越高,比如更高的接入密度、更快的接通速度、更好的性價比等等,非凡是網絡技術的快速發展,一個統一的ip化的網絡也將是POS網絡目前及今后發展的趨勢。
本文首先介紹了POS應用的基本概念,介紹了POS接入相關技術的發展,并在業界首次提出了第一代POS接入、第二POS接入、第三代POS接入的概念,并以華為3Com公司基于路由器的POS接入實現和要害部件參數為實例進行了介紹。最后以華為3Com Quidway路由器POS接入解決方案為例,介紹了路由器POS接入的各種典型組網方案。
路由器POS接入 POS SDLC MODEM 大前置/大集中
POS POINT OF SALE,銷售點
POSP POS前置機
MODEM 調制解調器
FCM FAST CONNECT MODEM,快速連接MODEM
RS232 一種串口通信標準
RS485 一種基于差分技術的總線型網絡通信標準
第三代POS接入產品--華為3Com POS接入路由器
銷售點終端服務/POS(Point of Sale)是指目前商場、加油站等地廣泛提供的一種刷卡消費業務,是一種重要的電子交付手段。POS應用已經有了很長時間的發展,在國外一些發達國家已到處可見。在我們國家,由于諸多因素的影響,POS業務發展比較緩慢。1993年江主席做了減少現金流通量,發展新型貨幣流通手段,促進電子貨幣的使用即現在的金卡工程的指示后,各大銀行都開始了網絡互聯的建設和改造,非凡是銀聯機構的確立,使我國的POS網絡建設走上了一個新的發展時期,網絡互聯和大集中對POS網絡提出了更高的需求。
在整個POS交易過程中,除了POS終端、前置機和銀行的帳務處理系統外,還有一個非常核心的設備:POS接入設備。由于POS終端往往分布在商場、加油站、酒店等商戶端,位置比較分散,應用范圍比較廣,所以大多基于PSTN構成POS網絡。POS接入設備主要完成商戶端POS機(位于商場、加油站等地)通過PSTN的接入及與前置機間的通信,最后由賬務處理系統完成用戶刷卡消費業務處理。基于PSTN組網的POS終端內嵌了一個MODEM,通過PSTN撥號到銀行的POS接入設備,POS接入設備通過內嵌的MODEM實現POS終端的數據接入、排隊分發及與前置機的數據交互功能。
POS接入技術的發展與POS應用的發展程度密切相關,HYPERCOM公司是POS接入設備的一個主要供給商。最初的POS應用比較簡單,主要完成接入和本地授權處理,在網絡互聯性方面的需求不是很突出,POS接入設備與前置機間采用低速的RS232異步串口來實現。基本組網圖如下:

POS機在響應刷卡操作后,利用內置Modem進行同步或異步撥號,位于銀行側的POS接入設備內部的快速連接Modem響應POS端的撥號請求并建立通信鏈路,從而將商戶端的POS機接入到銀行的卡帳戶系統上。POS接入設備與前置機間采用流方式,而不是IP方式。這種組網方式基本上可以解決POS接入的功能需求,但在同前置機的通信上,由于RS232的通信距離比較近,通常要求與前置機并行設置,另外,RS232通信方式是一種點對點的通信方式,一臺接入設備就對應一臺前置機,組網不是很靈活。隨著POS應用的規模和范圍的不斷擴大,要求網絡間實現互聯,包括同一個銀行不同地區的網絡之間的互聯,也包括不同銀行間的同城互聯等。由于采用RS232通信方式的POS接入設備與前置機間不是基于IP,非常不適合網絡互聯的要求。在這種方式下解決網絡互聯有兩種方法:
一、 保留目前的網絡結構,POS接入設備與前置機間仍然采用RS232非IP通信方式,在前置機上進行轉換,前置機上送給業務主機的報文基于IP方式傳送;
組網圖如下:

二、 進行技術改進,POS接入設備通過IP方式與前置機相聯,這種改進后的POS接入設備即是第二代POS接入設備。
組網圖如下:

第二代POS接入設備對與前置機RS232方式進行了改進,可提供以太網及其它廣域網接口。同時,考慮了網絡互聯的發展趨勢,具有一定的路由器技術,但與組網路由器相比,路由方面的功能很弱,因此在與廣域網相聯時往往需要單獨增加一臺路由器來完成網絡互聯。典型組網圖如下:

隨著POS應用的迅速發展,卡用戶量、交易量及相關應用都在日益增長,POS通信網絡也在快速發展,非凡是隨著網絡大集中的發展,一個IP化、互聯的、安全的、開放的、可治理的、低成本的網絡要求也將是POS網絡今后發展的趨勢。第二代POS接入設備在組網靈活性方面有了很大的改進,包括提供一定的路由器功能,但路由功能很弱,所以通常需要另外再單獨增加一臺路由器完成網絡互聯的功能。由于目前POS接入設備的廠商大都是金融終端設備廠商,很難提供完整的強大的路由功能,這種組網方案并沒有在很大程度上減少用戶的投資和維護。基于路由器的POS接入解決方案便是一個既具備POS接入功能又具備網絡互聯功能的解決方案,也可以稱之為第三代POS接入解決方案。
華為3Com公司是國內金融行業的一個主要的設備供給商,并于2001年立足金融POS網絡的發展需求,推出了完全擁有自主知識產權的第三代POS接入產品??POS接入路由器產品。在華為3Com公司現有路由器的基礎上通過一塊插卡就可實現POS接入的功能。基本組網圖如下:

與第二代的組網圖比較可以發現,基于路由器的POS接入產品不再需要單獨增加一臺路由器完成與廣域網絡的互聯,直接由路由器完成POS接入及網絡互聯。
華為3Com公司基于路由器的POS接入在下聯上繼續了目前已有的各種通信方式,下聯方式包括撥號接入方式及組網接入方式,上聯方式包括RS232異步串口方式及IP方式,同時也較好的解決了專用POS接入設備在網絡互聯功能方面的欠缺,可提供強大路由功能及轉發功能,而且路由器還可提供其它的增值業務如安全方面、可治理方面、可維護、QOS等方面的業務,在路由器上完成POS接入設備完成的功能,減少了用戶投資,不再是一個專用于POS接入設備的同時也保護了用戶的投資。同時,華為3Com POS接入路由器解決方案充分考慮了用戶現有的投資,在軟硬件接口上保持了與目前主流設備HYPERCOM的網控器兼容,在不更改任何前置機軟件、POS終端軟件的前提下就可實現與NAC的替換及聯合組網。在后面的典型解決方案中會提到。
基于路由器的POS接入使得接入方式更靈活,包括GSM、CDPD、GPRS等無線POS終端及ISDN POS終端等接入都可在路由器上實現。由于繼續了目前已有的各種通信方式,使得路由器POS接入可與當前其它POS專用接入設備兼容或聯合組網,使得組網及擴容更靈活。基于路由器的POS接入逢迎了目前金融方面大前置及大集中的需求和發展,將推動POS網絡的發展和POS應用的開展。
POS接入經歷了一個長時間的發展,技術方面主要包括下聯技術及上聯技術兩個方面,下面做一簡單介紹。
通常,人們將POS接入從POS終端到業務中心的連接方式分為以下幾種:撥號POS接入方式和POS組網接入方式。
這種接入方式下,POS機在響應刷卡操作后,利用內置Modem進行同步或異步撥號,位于銀行側的POS接入設備內部的快速連接Modem響應POS端的撥號請求并建立通信鏈路,從而將商戶端的POS機接入到銀行的卡帳戶系統上。
典型撥號POS接入方式的組網圖如下:

POS撥號接入方式組網圖
由于POS接入業務的非凡性:要求接口板能提供快速的功能,而目前普通的PC Modem顯然無法滿足這一需求(響應時間在10~20秒)。因此,對POS接入設備的MODEM握手有一個較高的要求:快速握手。
在這種接入方式下,提供POS接入服務的設備位于商戶端,完成商戶端所有POS機接入。
典型POS組網接入方式的組網圖如下:

POS組網(RS232/RS485)接入方式
在POS組網接入方式下,POS接入設備與POS終端之間有兩種連接方法:
l 將POS機的RS232接口與POS接入設備的異步接口(包括同/異步接口的異步方式)直接連接,若連接距離超過15米,需要在連接線的兩端各安裝一個長線驅動器,一對無源長線驅動器的有效連接距離為1200米左右。
l POS機廠家的子母POS機組成RS-485網絡,然后將母POS的RS232接口與POS接入設備的異步口相連,POS接入設備的出口通信方式與第一種連接方式一樣。采用這種方式的接入可大大節省路由器的接口資源。
POS組網接入方式,有以下特點:
l 不存在撥號時間問題,與業務處理中心連接快。
l 減少了通信鏈路的占用數量,大大地節省了通信費用。
l 每臺POS機相當于享受一條專線,不存在業務排隊現象。
POS接入上聯技術主要包括RS232異步串口非IP方式和IP方式兩種。
RS232異步串口方式是比較傳統,至今仍在大量應用的一種方式。POS接入設備與POSP通過RS232串口相連,采用一種簡單的報文格式進行封裝,完成兩者間的通信。

POS接入設備通過RS232串口與POSP相聯組網圖
由于RS232通信的局限性:通信距離短、通信速率低、點對點的通信方式,往往要求前置機與POS接入設備位于同一機房內,且一臺前置機能同時連接的POS接入設備數量也有限,通常只能連接兩臺POS接入設備。
另外,隨著網絡技術的發展,POS應用的規模和地域都在擴大,往往要求不同的POS接入網絡互聯。目前大多組網方案中都是在POSP中另外增加一塊網卡,同時另外增加一臺路由器用于網絡互聯,組網圖如下:

POS接入網絡互聯組網圖
目前只有少數POS接入設備廠商能夠提供該功能。解決了RS232的通信距離及組網問題,但連接WAN時仍需要一臺專門的路由器來完成。采用較多的是以太網方式,組網圖如下:

POS接入設備通過以太網與POSP相聯
基于IP的上聯方式在POS組網上提供了很大的靈活性,但由于目前此類設備都是專用設備,僅能提供基本的IP功能,在組網及路由方面的功能基本上沒有或很弱,用戶往往需要再單獨增加一臺路由器完成互聯功能。
與僅基于IP的POS接入設備相比,“IP+路由”的上聯方式具有IP上聯方式的所有優點,同時,具有了路由器功能的POS接入設備可以同時完成POS接入及網絡互聯功能。華為3Com公司基于路由器的POS接入借助專業路由器本身的強大功能非常勝任POS接入的功能及網絡互聯功能,即我們所說的第三代POS接入設備??POS接入路由器產品。組網圖如下:

l 在快速連接Modem口上實現了POS同步或異步撥號的接入功能。Quidway系列路由器開發的6FCM(Fast Connect Modem)單板,就是為POS撥號接入服務專門設計的快速握手Modem。該單板在同/異步方式下都能在很短的時間內完成撥號建鏈的過程。
l 支持在同/異步接口上POS機RS-232接口接入、以及RS485組網方式。
l 支持POS機的多應用接入功能,即支持在一臺或多臺POS機上針對不同的卡實現POS機與多個后臺應用之間的通信。
l 路由器與銀行前置機之間可采用TCP/IP連接與異步兩種方式通信。
l 支持金融行業ISO8583協議。
l 在下聯及上聯技術中,與當前各大主流接入設備軟件兼容,保護了用戶現有軟硬件設備投資,組網靈活。
Quidway系列路由器開發的FCM(Fast Connect Modem)單板是為POS撥號接入服務專門設計的快速握手Modem。該單板在同/異步方式下都能在較短時間內完成撥號建鏈的過程。目前Quidway R2600/R3600系列模塊化路由器支持的FCM型號為6FCM,該單板對外提供6個MODEM接口(采用RJ-45接插件),接口線纜為模擬電話線。
6FCM單板支持如下特性:
l 在同步方式下支持SDLC及HDLC,但目前僅用于POS接入,缺省方式下為同步SDLC方式。
l 采用獨特振鈴檢測方法,獲得最可能短時間內可靠振鈴檢測及摘機。
l 在兼容標準協議的同時,可與其它主流POS機廠商(如HYPERCOM、VERIFONE、LIPNET、安智、瑞柏、百富、實達、國光、新大陸)實現互通。
l 每塊單板將提供6路MODEM接入,在Quidway R3680上滿配置時,最大可以接入8´6=48路。
l 硬件上采用了分布式的處理方法,單板有獨立的CPU,完成所有關于振鈴檢測、摘掛機、MODEM協議處理、數據收發及中斷響應等功能,由主板側軟件完成數據包轉發。
l 與Quidway系列路由器的其它有獨立CPU的單板一樣,FCM單板支持單板軟件在線升級。
l 與其它模擬MODEM一樣,只提供模擬電話線接口。
l 支持被叫呼入:就是指當POS機呼叫接入時,FCM單板軟件要及時響應并完成接入。
l 控制臺提供對單板在線調試功能。
l 提供對端口流量統計、出錯查詢的功能。
6FCM模塊外觀如下圖所示:

6FCM模塊外觀示意圖
6FCM模塊接口屬性如下表所示:
6FCM模塊接口屬性表
屬性
描述
接頭
RJ-45
接口數量
6
支持業務
POS接入
支持的通信協議
ISO8583
6FCM模塊的面板如下圖所示:

6FCM模塊面板的示意圖
每個POS接入端口都有兩個指示燈:一個為CD燈,另一個為ACT燈,分別表示是否有載波及數據收發。
6FCM模塊指示燈含義
指示燈
含義
CD(綠色)
通道載波檢測指示燈(Carrier Detect):
端口接收到載波信號時,指示燈閃爍;其他情況時燈滅。
ACT(黃色)
數據收發指示燈(Active):
端口檢測到有載波的情況下,若端口進行數據收發的操作,指示燈閃爍;建立連接后該燈保持長亮狀態;其他情況下燈滅。
0~5
對應FCM接口序號
6FCM單板接口遵循以下規則:
第一個FCM接口為FCM0。從插槽0開始遞增計算,第一塊6FCM板的接口為FCM0到FCM5;第二塊6FCM板的接口為FCM6到FCM11,依次遞增。

路由器位于前置機端TCP/IP連接方式下的配置組網圖(以Quidway系列為例)
這種方式是目前廣泛應用的一種方式,Quidway POS接入路由器位于前置機端,遠端POS終端或類POS終端通過PSTN撥號,Quidway路由器完成接入功能,并完成與前置機間的數據交互功能,完成POS終端或類POS終端設備的接入。通過Quidway系列化的路由器配置可提供不同的接入密度,滿足各種用戶的需求。

路由器位于商戶端采用撥號方式POS接入的組網圖
多個POS機通過商場內部的PBX(小交換機)接入位于商戶端的Quidway系列路由器,通過PSTN、ISDN、X.25、FR或DDN接入UNIX前置機。通過內部的PBX撥號,可以節省用戶的話費資源,同時在商場內部可以提供一個高密度的接入。
對于用戶已經使用其它廠家設備組網,比如HYPERCOM的NAC設備,組網圖如下:

POS終端通過PSTN撥號,由NAC設備完成接入,網絡擴容可以在不改變POS終端及前置軟件及配置的情況下直接追加華為3Com的路由器完成POS接入。組網圖如下:

網絡擴容簡單易行,很大程度上保護了用戶現有投資,且不需要用戶增加或修改任何環節的軟件或配置。
對于用戶已經使用其它廠家設備組網,比如HYPERCOM的NAC設備,組網圖如下:

POS終端通過PSTN撥號,由NAC設備完成接入,網絡改造可以在不改變POS終端及前置軟件及配置的情況下直接用華為3Com的路由器替代NAC完成POS接入。組網圖如下:

網絡改造簡單易行,很大程度上保護了用戶現有投資,且不需要用戶增加或修改任何環節的軟件或配置。
銀聯大集中模式在全國劃分了幾個大的區域中心,在區域中心大前置統一處理,基于路由器的解決方案可以非常方便的實現基于IP的網絡大集中方式,從圖中也可以看處,使用NAC設備時往往需要另外增加一臺路由器來完成接入,而使用路由器則減少了設備的數量,節省了用戶的投資。

省會大集中方式與銀聯大集中方式在功能結構上類似,單省會大集中的處理中心集中在省會一級,組網結構如下圖:

各地的POS通過當地的路由器/NAC完成接入,最后統一由省中心的大前置處理,簡化了網絡結構并提高了處理效率。

基于路由器的POS接入解決方案還提供了對無線POS終端的接入解決方案,包括對GSM無線POS終端、CDPD無線POS終端、GPRS無線POS終端等等。主要是利用華為3Com路由器的RS232串口外接無線MODEM來實現,利用路由器內部的排隊分發機制實現無線POS的接入。

路由器位于商戶端通過WAN(IP)接入多臺UNIX前置機的組網圖
多個POS機通過位于商戶端的Quidway系列路由器,通過WAN接入多臺UNIX前置機。本例中只畫了兩臺前置機,每臺前置機分別運行針對銀行的某一種應用的軟件。前置機與路由器可以通過串口也可以通過以太網或其它網絡方式連接。通過這種組網,可以通過路由器實現不同銀行/或同一銀行不同業務的分流處理。與業務主機相聯部分的組網圖本例中沒有畫出。

POS接入與路由器其它業務綜合應用的組網圖(POS接入IBM主機)
多個POS機通過位于商戶端的路由器Quidway A,通過QUIDWAY路由器完成接入,同時該接入路由器還可完成SNA及啞終端、語音等業務,為用戶提供綜合、完整的解決方案。圖中畫出的是接入SNA時前置端的連接情況。通過WAN以及路由器Quidway B(支持dlsw特性),接入銀行中心機IBM AS/400。
POS應用必將隨著經濟的發展及科技的進步越來越廣泛,甚至會遍步生活的每個角落,電子交付給人們的生活帶來很大便利。隨著POS應用的普及及規模、范圍的擴大,用戶必將對網絡的互聯及投資提出更高的要求,一個IP化的、可治理的、低成本的整網解決方案也必將是今后網絡改造的目標。基于路由器的POS接入解決方案使得POS接入技術走到了一個新的起點,在POS接入技術領域上是一個新的里程碑,因此我們稱之為第三代POS接入技術。第三代POS接入解決方案適合并滿足目前金融行業發展的需求,同時技術上的先進性也必將推動和加速POS應用業務的發展。
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