在移动支付时代下，老龄群体、中小学学生群体以及入境人士群体存在使用智能手机进行移动支付相对不便的情况。对于老龄人而言，移动支付并未普及，智能手机与支付App更新太快、种类太多，造成老年人学习屏障越来越高。在中小学教育场景下，教育部明确规定印发《关于加强中小学生手机管理工作的通知》，原则上不允许学生带手机进入校园，造成了学生日常线下消费时移动支付工具的缺口。跨境场景下的短期旅游或工作入境人士，需要完成开户开卡手机验证并下载App等一系列流程才能体验手机移动支付，存在诸多不便。银行应依据优势进一步挖掘银发场景客群、教育场景客群和跨境场景客群，打造更加贴近客群需求的产品，为多场景客户提供更优质的金融服务。而数字人民币硬钱包的出现，可解决上述客群面临的现实问题，提供更便捷的支付体验。
一、硬件钱包助力数字人民币推广
数字人民币钱包体系较为丰富。按照载体可分为软件钱包和硬件钱包，其中硬件钱包为存储数字人民币的实体介质，基于安全芯片等技术实现数字人民币相关功能，依托IC卡、手机终端、可穿戴设备、物联网设备等为用户提供服务。
数字人民币硬件钱包的类型多样，按照实现模式来说可以分为以下三类：
一是基于价值模式。该模式的数字人民币硬件钱包，币串存储于本地安全芯片中，通过芯片和算法进行硬件钱包之间的币串交换，实现数字人民币点对点价值转移，支持双离线支付。
二是基于账户模式。数字人民币软件钱包和硬件钱包一体化绑定，共享余额，支持线上联机交易，支持扫码支付。
三是基于准账户模式。准账户模式和价值模式的区别在于，准账户模式硬件钱包的币串存储于运营机构的后台服务器系统中，收款设备需要联网，仅支持单离线支付。其和账户模式的数字人民币软件钱包一样，受理逻辑仍然是账户形式。冬奥会场景下流通发行的数字人民币硬钱包，便是基于准账户模式的产品实践。
目前央行正在积极探索基于账户模式的数字人民币硬钱包，从技术和标准建立等方面也推出了更多的规范。在目前互联网培养的用户习惯下，扫码支付早已成为主流，未来相当长一段时间，难以有其他支付手段颠覆和取代，并且动态二维码付款对于机具升级要求低、兼容能力强。因此在可以预见的数字人民币支付体系中，基于账户模式的二维码支付也将成为主要方式。本文据此探索账户模式数字人民币硬钱包的实现方式，研究物联网技术赋能技术和业务需求落地。
二、物联网赋能账户模式硬钱包
基于上文提及的账户模式数字人民币硬钱包优点，中国银行通过挖掘老龄人、中小学生、入境游客等在使用智能手机移动支付和账务查询时存在相对不便的客群需求，开发出墨水屏移动硬钱包让移动支付安全、简单且便捷。硬件钱包主要包含移动支付、电子存折和应用扩展三大功能，客户在硬件钱包上完成指纹身份识别通过后，即可使用出示二维码或者NFC近距拍卡的方式完成数字人民币收付款，也可以通过墨水屏查看账户的当前余额，最近交易流水，交易用途附言等。另外，硬钱包也支持空中升级扩展功能，例如健康码展示、金融产品营销等功能。
墨水屏移动硬钱包加入了物联网设备接入、低功耗通信、低功耗墨水屏、硬件加密、3D打印以及区块链交易加密等新技术，满足通过物联网云管边端来实现统一接入、统一管理、快速投放、空中扩展的要求，同时也具有高安全低功耗长续航的特点，符合日常使用的场景。
1.低功耗电子墨水屏
电子墨水屏又被叫做电子纸显示技术。由于它像多数传统墨水一样，表面附着着很多的体积很小的“微胶囊”，而封装了带有负电的黑色颗粒还有带有正电的白色颗粒，在通电时就会通过改变电荷来使得不同得颜色的颗粒进行有序排列，从而呈现出我们所看到的黑白分明的像墨水一样的可视化效果。电子墨水屏可以保持画面常亮时处于零耗电状态，经过实验测算，在户外的情况下，电子墨水屏功耗仅为液晶显示屏的0.8%，而室内情况下，电子墨水屏功耗则为液晶显示屏的3.3%。此外，电子墨水屏阳光下可视，并没有蓝光伤害，使使用者可以达到舒适护眼的阅读效果。
2.低功耗LTE Cat.1通信模组
Cat.1的全称是LTE UE-Category 1，其中UE是指User Equipment，是对于LTE网络下用户终端设备的无线性能的一种分类。LTE Cat.1是低成本LPWAN低功耗广域网技术。它是NBIoT的补充技术，速度更快，延迟时间更低，且与NBIoT在其他方面有所不同：LTE Cat.1以及Cat.M1支持蜂窝塔式越区切换，因此可与移动应用程序配合使用，例如资产跟踪和车队管理。它还支持物联网应用程序中的语音功能，例如医疗警报和家庭报警。该标准具有足够的吞吐量将固件、软件和其他安全更新传输到设备，而NBIoT无法做到。LTE Cat.1以及LTE Cat.M1的常见应用案例包括可穿戴设备，如健身腕带、智能手表和自动柜员机，以及资产跟踪、健康监视器和警报。
3.物联网硬件芯片级加密
硬钱包涉及到移动终端认证信息密钥的数据存储和加密算法程序代码的安全问题。以上问题可以用硬件芯片级加密的方式解决（如图1所示）。存储加密算法代码和相关运行数据存储器分别在MCU和本地安全芯片加密，通信数据与设备数据物理隔离存储，并使用金融标准硬加密传输。
图1 硬件芯片级加密示意
4.物联网金融设备管理
物联网设备管理可提供对数字人民币硬钱包进行设备认证、设备鉴权、设备配置接入和规则引擎转发等，并使流程自动化。物联网设备管理也可以对这些连网设备执行数据收集、数据路由和边缘计算等任务的安全性和正常运行时间进行保障。当数字人民币硬钱包出现异常时，运维人员通过物联网管理应用程序安全可靠地对这些设备进行故障排除、更新固件等。
三、未来展望
墨水屏移动硬钱包加入了物联网设备接入、低功耗通信、低功耗墨水屏、硬件加密、3D打印以及区块链交易加密等新技术，满足通过物联网云管边端来实现统一接入、统一管理、快速投放、空中扩展的要求，同时也具有高安全低功耗长续航的特点，符合日常使用的场景。
墨水屏移动硬钱包产品在数字人民币普及推广之际，挖掘老龄人、入境游客以及中小学学生群体等使用智能手机存在相对不便的客户群体需求，实现移动支付、电子存折和应用扩展三大功能，让移动支付普及到各个客群，践行普惠金融。未来将结合对产品使用的分析评估，收集用户的反馈和建议，继续开展研究数字人民币在移动硬钱包应用的可行性分析，最终实现优化产品、丰富功能、解决痛点的目标。
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