DE10227558A1

DE10227558A1 - System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern

Info

Publication number: DE10227558A1
Application number: DE10227558A
Authority: DE
Inventors: Dominik Berger; Marc Melchior
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-15
Also published as: CN1662925A; TW200401193A; CN100545853C; US7150407B1; WO2004001657A1

Abstract

System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern, insbesondere kontaktlose Chipkarten, wobei mindestens einer der kontaktlosen Datenträger (1) den Datenaustausch als Master steuert und der zumindest andere Datenträger (2) dabei als Slave gesteuert wird.

Description

System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern Die Erfindung betrifft ein System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern gemäß des Patentanspruchs 1.
Heute bekannt sind kontaklos-Chip- oder kontaktlos-SIM-Karten, die eine kontaktlose Übertragung von Daten zwischen einem Datenträger und zugehörigem Lesegerät ermöglichen. Häufig dienen diese der Speicherung von Daten. In der Regel wird auch die zum Betrieb des Datenträgers benötigte Energie durch das Lesegerät kontaktlos übertragen. Entsprechend der eingesetzten Energie- und Datenübertragungsverfahren werden kontaktlose ID-Systeme als RFID Systeme (Radio Frequency Identification) bezeichnet.
Die Engergieversorgung des Datenträgers sowie der Datenaustausch zwischen Datenträger und Lesegerät erfolgt unter Verwendung magnetischer oder elektromagnetischer Felder.
Ein Lese-Schreibgerät beinhaltet typischerweise ein Hochfrequenzmodul (Sender und Empfänger), eine Kontolleinheit sowie ein Koppelelement zum elektronischen Datenträger.
Jegliche Kommunikation der Datenträger untereinander erfolgt über ein Lese- oder Schreibgerät (Sende- und/oder Empfangsstation), welches die Masterfunktion in der Kommunikation wahrnimmt.
Kontaktlose Datenträger arbeiten stets im Slave-Betrieb und können nicht direkt miteinander kommunizieren.
Schreib-und Leseoperationen auf einem kontaktlosen Datenträger werden streng nach dem Master-Slave-Prinzip abgewickelt.
Alle Aktivitäten des Lesegerätes und des Datenträgers werden durch die Applikationssoftware angestoßen.In einer hierarchischen Systemstruktur stellt die Applikationssoftware somit den Master dar, während das Lesegerät als Slave lediglich auf Schreib-Lesebefehle der Applikationssoftware aktiv wird. Um einen Befehl der Applikationssoftware auszuführen, beginnt das Lesegerät damit, eine Kommunikation mit dem Datenträger aufzubauen.Hierbei stellt nun das Lesegerät den Master gegenüber dem Datenträger dar. Der Datenträger antwortet also ausschließlich auf Befehle des Lesegerätes und wird nie selbständig aktiv.
Grundsätzliche Aufgabe eines Lesegerätes ist also die Aktivierung des Datenträgers, der Aufbau einer Kommunikation mit dem Datenträger und der Transport der Daten zwischen der Applikationssoftware und einem kontaktlosen Datenträger. Alle Besonderheiten der kontaktlosen Kommunikation, also Verbindungsaufbau, Antikollision oder Authentifizierung werden allein durch das Lesegerät abgehandelt.
Passive kontaktlose Datenträger finden in vielen Bereichen verstärkt Verbreitung, insbesondere im Consumermarkt. Bis heute ist es nicht möglich, daß zwei kontaktlose Datenträger ohne den Einsatz eines Schreib-Lesegerätes einen direkten Datenaustausch vornehmen können.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System, bzw. ein in diesem System betreibbaren Datenträger vorzusehen, bei dem ein Datenaustausch zwischen zwei kontaktlosen Datenträgern ohne den Einsatz eines Lese-Schreibgerätes realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 und Patentanspruch 11 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dadurch, daß auf dem als Master arbeitenden Datenträger die Funktionen wie Empfangen, Weiterleiten, Speichern, Verarbeiten und Ausgeben von Daten auf diesem schaltungstechnisch ab bildbar sind übernimmt der Datenträger die für die Kommunikation erforderlichen Funktionen wie Verbindungsaufbau, Antikollisionsverfahren, Authentifizierung, Kontrolle und Timing.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben.
Ein weiterer Bestandteil bildet die Applikationssoftware, die sämtliche Aktivitäten der Datenträger untereinander anstößt. Die zum Betrieb eines Datenträgers benötigte Energiequelle wird wahlweise über eine externe Energieversorgung oder über eine interne Energieversorgung zur Verfügung gestellt. Als externe Energiequelle wird entweder ein konventionelles Lese-Schreibgerät oder ein externes, magnetfelderzeugendes Modul verwendet. Der Einbau einer Batterie, eines Akku oder einer Solarzelle auf einem Datenträger kann eine interne Energieversorgung realisieren . Ein großer Vorteil zeigt sich hier in der Flexibilität der Einsatzmöglichkeiten von kontaktlosen Datenträgern, die einen Datenaustausch ohne Einsatz eines kostenintensiven Schreib-Lesegerätes ermöglichen. Eine mögliche Ausführungsform stellt hierbei die interne Energieversorgung dar. Als weitere Ausführungsform können magnetfelderzeugende Module in Mobiltelefone eingebaut werden und liefern die Energiequelle für kontaktlose Datenträger. Ist ein kontaktloser Datenträger mit einer internen Energieversorgung ausgestattet, so besteht die Möglichkeit, die für den weiteren Betrieb eines kontaktlosen Datenträgers benötigte Energie zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Vorteil der internen Energieversorgung besteht darin, daß der Datenträger, sobald er in das magnetische Wechselfeld der Antenne eines anderen Datenträgers gebracht wird, auf die externe Energieversorgung umschalten kann, so daß die eigenen Resourcen nicht verbraucht werden.
Der als Master arbeitende Datenträger ist zu jeder Zeit in den Slavebetrieb versetzbar und beantwortet Anfragen eines Schreib-Lesegerätes oder eines anderen, im Masterbetrieb arbeitenden Datenträgers.
Der Datenaustausch von kontaktlosen Datenträgern untereinander ermöglicht die absolute Abhängigkeit von Schreib-Lesegeräten zu beseitigen, so daß ein Datenaustausch wesentlich flexibler auch ohne Schreib-Lesegeräte vonstatten gehen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1: ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild dargestellt,
2: ein erfindungsgemäßer Datenträger und
3: eine Anwendungsform des erfindungsgemäßen Systems.
In 1 ist der Datenaustausch drahtloser Datenträger im Master-Slavebetrieb gezeigt, wobei der kontaktlose Datenträger 1 als Master arbeitet und über eine interne Energiequelle 6 verfügt oder über eine externe Energiequelle 7 versorgbar ist. Der Datenträger 2 arbeitet als Slave.
Hierbei wird beispielsweise wie bei dem Verfahren der induktiven Kopplung von dem mit einer Engergiequelle 5 ausgestatteten Datenträger 1 eine starkes hochfrequentes, elektromagnetisches Feld 10 erzeugt, welches den Querschnitt der Spulenfläche und den Raum um die Spulenfläche durchdringt. Ein geringer Teil des ausgesendeten Feldes 10 durchdringt die Antennenspule des Datenträgers 2 , der sich in einiger Entfernung zur Spule des Datenträgers 1 befindet und durch Induktion an seiner Spule eine Spannung erzeugt. Wird der Datenträger 2 in das magnetische Wechselfeld der Antenne des Daten trägers 1 gebracht, so entzieht dieser dem magnetischen Feld Energie 5. Über beispielsweise Amplitudenmodulationsverfahren können Daten 3 von Datenträger 2 zu Datenträger 1 übertragen werden.
Die für die Kommunikation erforderlichen Funktionen wie z.B. der Takt 4 kann beispielsweise vom Datenträger 1 gesteuert werden. In diesem Kommunikationsumfeld sind die beiden kontaktlosen Datenträger, 1 und 2, jederzeit, in Abhängigkeit der Anwendung, in den Master- oder Slavebetrieb umschaltbar.
Hiermit wird eine bidirektionale Kommunikation der Datenträger 1 und 2 in der Art ermöglicht, daß die beiden Datenträger eine Kommunikationsumgebeung aufbauen können, in der sie wechselnd als Master oder Slave miteinander kommunizieren.
Somit kann eine von Datenträger 1 als Master generierte Datenabfrage an Datenträger 2 als Slave bewirken, daß, nach Abarbeitung dieser Datenabfrage, Datenträger 2 in den Masterbetrieb umschaltet und von Datenträger 1 als Slave ebenfalls Daten abfragt. Hierbei kann der Datenträger 2 die benötigte Energie für die Datenabfrage von einer internen oder externen Energiequelle beziehen.
In 2 ist eine Ausführungsform des Datenträgers 1 genauer dargestellt.
Dieses Blockschaltbild zeigt ein Beispiel der grundsätzlichen Funktionsblöcke, die ein kontakloser Datenträger 1 zur Ausübung seiner Funktion als Master benötigt. Die Steuerung des Gesamtsystems erfolgt über eine Softwareanwendung, die Applikation 11, durch Steuerbefehle. Die Steuerung 12 kommuniziert mit der Applikationssoftware 11 und führt deren Kommandos aus. Sie steuert desweiteren den Kommunikationsablauf mit einem anderen, im Slavemodus arbeitenden, Datenträger 2, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist, und ist außerdem für Signalcodierung und Signaldekodierung verantwortlich. Zu sätzliche Funktionen wie das Ausführen eines Antikollisionsalgorithmus, Ver- und Entschlüsseln der zwischen den Datenträgern zu übertragenen Daten 3 sowie die Abwicklung einer Authentifizierung werden von einem Mikroprozessor 13 als zentralem Bauelement ausgeführt. In einer zusätzlichen Einheit, wie z. B. einem ASIC 14, können kryptische Verfahren, wie eine Verschlüsselung oder Signalcodierung ausgelagert werden. RAM /ROM 15 dienen als Daten-/Programmspeicher.
Das Hochfrequenz Interface 16 besteht im wesentlichen aus einem Sender und einem Empfänger. Es ist für die Erzeugung einer hochfrequenten Sendeleistung zur Aktivierung und Energieversorgung eines anderen Datenträgers verantwortlich. Desweiteren übernimmt es die Funktion der Modulation des Sendesignals zur Übertragung von Daten an einen anderen Datenträger sowie für den Empfang und die Demodulation von HF-Signalen ausgehend von einem anderen Datenträger. Die Applikation 11 stellt an die nachfolgende Steuerung 12 eine Anfrage, die in einer Abfrage an den drahtlosen Datenträger 2 resultiert. Während der Sendepause des als Master arbeitenden Datenträgers 1 überträgt der als Slave arbeitende Datenträger 2 seine Daten. Im Datenträger 1 sind daher Sender und Empfänger im zeitlichen Wechsel aktiv. Werden in einem Kommunikationssystem zwei als Master arbeitende Datenträger zueinander in Beziehung gesetzt, so wechseln diese entsprechend der Anforderung mittels einer verzögerungsfreien Umschaltelektronik in Sende- oder Empfangsbetrieb. Die Anwendung ist vergleichbar mit einem Walkie-Talkie.
In 3 ist der Betrieb eines Systems zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern aufgezeigt, wobei mindestens ein Datenträger als Master arbeitet und sich zusätzlich ein Lese-Schreibgerät und mehrere als Slave arbeitende kontaktlose Datenträger 2 im Ansprechbereich des als Master arbeitenden Datenträgers 1 befinden.
Wird der als Master arbeitende Datenträger 1 in den Ansprechbereich eines Lese-Schreibgerätes gebracht mit der Anforderung Daten zu übertragen, schaltet dieser in den Slavebetrieb zurück und führt die Anforderung aus.
Weiterhin kann er selbst als Master arbeitend Daten 3 von den als Slave arbeitenden Datenträgern 2 anfordern.
Hierbei muß der Datenträger 1 sich eines Antikollisionsverfahrens bedienen, um die störungsfreie Abwicklung dieses Vielfachzugriffs zu gewährleisten.

1: Kontaktloser Datenträger
2: Kontaktloser Datenträger
3: Daten
4: Takt
5: Energie
6: Interne Energiequelle
7: Externe Energiequelle
10: Feld
11: Applikation
12: Steuerung
13: Mikroprozessor
14: Asic
15: ROM/RAM
16: HF-Interface
17: Lese-Schreibgerät

Claims

System zum Datenaustausch zwischen mindestens zwei kontaktlosen Datenträgern, insbesondere kontaktlose Chip- oder SIM-Karten, wobei mindestens einer der kontaktlosen Datenträger (1) den Datenaustausch als Master steuert und der zumindest andere Datenträger (2) dabei als Slave gesteuert wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenträger (1) und (2) mobile Datenträger sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenträger (1) und (2) die Abmessungen einer üblichen Chip- oder SIM-Karte aufweisen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Energieversorgung des Datenträgers (1) benötigte Energiequelle (5) durch eine externe Energieversorgung (7) gegeben ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Energieversorgung des Datenträgers (1) benötigte Energiequelle (5) durch eine auf dem Datenträger (1) befindliche Energiequelle (6) gegeben ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (6) des Datenträgers (1) aus einer Batterie, einem Akku oder einer Solarzelle besteht.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (5) oder (6) des Datenträgers (1) die für den Betrieb von mindestens einem weiteren kontaktlos betriebenen Datenträger (2) benötigte Energie (5) zur Verfügung stellt.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (6) des Datenträgers (1) auf eine externe Energieversorgung (7) umschaltbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Master arbeitende Datenträger (1) in den Slavebetrieb versetzbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Master arbeitende Datenträger (1) Funktionen, wie Empfangen, Weiterleiten, Speichern, Verarbeiten und Ausgeben von Daten sowie Besonderheiten der kontaktlosen Kommunikation, also Verbindungsaufbau, Antikollision oder Authentifizierung, ausübt.
Mobiler Datenträger mit einem Transponder zur kontaktlosen Datenübertragung von auf dem Datenträger gespeicherten Daten, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Datenträger (1) die die Masterfunktion ausführende Applikation (11) programmierbar ist.