AT506817B1 - Verfahren und vorrichtung zum drahtlosen übertragen von daten von, zu und/oder zwischen schliesstechnischen einrichtungen - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506 817B1 2009-12-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drahtlosen Übermitteln von Daten, wie z.B. Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten, Schlüsseldaten oder dgl., von, zu und/oder zwischen schließtechnischen Einrichtungen oder deren Komponenten sowie eine schließtechnische Einrichtung mit Mitteln zum drahtlosen Senden und/oder Empfangen von Daten, wie z.B. Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten, Schlüsseldaten oder dgl., insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0002] Unter schließtechnischen Einrichtungen sind hierbei im Rahmen der Erfindung alle Einheiten zu verstehen, die dem Betrieb einer Schließeinrichtung dienen können und/oder die am Datenaustausch beteiligt sind.

[0003] Es sind schließtechnische Einrichtungen bekannt, bei welchen Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten, Schlüsseldaten oder dgl. beispielsweise zwischen einem elektronischen Schlüssel und einem Schloss drahtlos übertragen werden.

[0004] Für die Übertragung der Daten können unterschiedlichste Verfahren angewendet werden. Weit verbreitet ist beispielsweise die Datenübertragung per Infrarot, über Funkwellen im ISM-Frequenzband oder mit Hilfe der RFID-Technologie (Radio Frequency Identification). Die Reichweite der Datenübertragung ist unter anderem abhängig von der Sendeleistung, von der Empfindlichkeit des Empfängers und von dem für die Übertragung verwendeten Frequenzband. Dabei muss in der Regel ein Kompromiss geschlossen werden zwischen Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit der Datenübertragung. Eine große Reichweite erhöht die Benutzerfreundlichkeit in der Regel, da die Kommunikation zwischen schließtechnischen Einrichtungen oder deren Komponenten stattfinden kann, ohne dass der Benutzer sich entsprechend weit deplatzieren muss. Dies führt aber dazu, dass die Sende- und Empfangsleistung des Systems entsprechend groß sein muss, wodurch die Leistungsaufnahme der am Datenaustausche beteiligten Komponenten hoch und das mögliche Ausmaß der Miniaturisierung der Komponenten begrenzt ist. Weiters führt eine hohe Reichweite aber vor allem dazu, dass die Datenübertragung einfacher von unautorisierten Personen gestört werden kann oder die Daten von unautorisierten Personen empfangen ("mitgeschnitten") werden können, sodass die Sicherheit der Datenübertragung und die Vertraulichkeit der Daten nicht gewährleistet ist.

[0005] Zwar werden sensible Daten insbesondere bei schließtechnischen Einrichtungen meist verschlüsselt übertragen, der Verschlüsselungsalgorithmus kann jedoch je nach der Qualität des Algorithmus unter Einsatz eines entsprechenden Rechenaufwandes in der Regel ermittelt werden. Ein Abhören der Datenübertragung ist nur dann ausgeschlossen, wenn, wie es beispielsweise bei der RFID-Technologie bei entsprechender Auslegung der Fall sein kann, die Datenübertragung zwischen Transponder und der Leseeinrichtung nur über eine Distanz von wenigen Zentimetern erfolgen kann, was aber wiederum die Benutzerfreundlichkeit verringert. Der Benutzer ist beispielsweise nämlich gezwungen den elektronischen Schlüssel zum Sperren eines Schlosses aus einer Tasche oder dgl. zu nehmen und sehr nahe an die Leseeinrichtung des Schlosses heranzuführen. Wesentlich komfortabler aber wäre es, wenn der Benutzer den elektronischen Schlüssel in der Tasche belassen könnte und sich das Schloss beim Annähern schon zur Öffnung vorbereitet, bevor der Türknauf in Griffweite ist.

[0006] Die Erfindung zielt daher darauf ab, das Verfahren bzw. die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch bei höherer Reichweite die Sicherheit der Datenübermittlung zwischen den schließtechnischen Einrichtungen nicht beeinträchtigt wird. Weiters zielt die Erfindung darauf ab, die Übertragungsrate zu erhöhen und den Energieverbrauch für die Datenübertragung zu reduzieren.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von 0,1 bis 10 Terahertz übermittelt werden. Terahertzstrahlung, auch Submillimeterwellen genannt, durchdringt viele Materialien und Gewebe, ist aber aufgrund der geringen Energie der Photonen nicht ionisierend, wodurch der Einsatz im Umfeld von Menschen unbedenklich erscheint. Terahertzstrahlung wird jedoch von einigen Metallen und vor allem von 1/6 österreichisches Patentamt AT506 817 B1 2009-12-15

Wasser stark absorbiert, weshalb Menschen und Tiere gute Absorber für die Terahertzstrahlung darstellen. Diese Eigenschaft kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei der Datenübertragung bei schließtechnischen Einrichtungen dahingehend ausgenützt werden, dass eine Person, der sich mit einem elektronischen Schlüssel ausgestattet einer zu öffnenden Tür nähert, automatisch die zu übertragenden Daten gegenüber Dritten, die sich hinter ihm befinden, abschirmt. Die Terahertzstrahlung breitet sich dadurch wesentlich gerichteter aus als bei der herkömmlichen Datenkommunikation. Es ist für unbefugte Personen daher wesentlich schwieriger, die übertragenen Daten unbemerkt zu empfangen und für schädliche Zwecke zu nutzen. Durch die gerichtete Ausbreitung der Terahertzstrahlung wird auch sichergestellt, dass die Daten lediglich an die jeweils gewünschte Einrichtung gesendet werden, was beispielsweise bei Hotelschließanlagen oder Schließanlagen in großen Gebäuden und dgl. von Vorteil ist, bei welchen eine Vielzahl von sperrbaren Türen in geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Der programmtechnische Aufwand kann wesentlich verringert werden, wenn die vom elektronischen Schlüssel ausgesendeten Identifikationsdaten nur dem Schloss der gewünschten Tür zur Verfügung gestellt werden, nicht aber auch einer Vielzahl von benachbarten Türen, in denen auf Grund des Empfangs von Identifikationsdaten ebenfalls eine Identifikationsprüfung ausgelöst wird. Darüber hinaus wird vermieden, dass dann, wenn der jeweilige elektronische Schlüssel eine Zutrittsberechtigung für mehrere der benachbarten Türen ergeben würde, all diese Türen geöffnet werden, wenn die jeweilige Person nur eine dieser Türen öffnen möchte.

[0008] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass Stoffe wie z.B. Kunststoff, Papier und Kleidung für Terahertzstrahlung meist transparent sind. Im Bereich der Schließtechnik kann dies nützlich sein, weil ein elektronischer Schlüssel nicht an die Türe gehalten werden muss, sondern er kann sich z.B. in einem geeigneten Behältnis oder unter der Kleidung befinden.

[0009] Weiters ist auf Grund der Verwendung von Terahertzstrahlung die Übertragungsrate wesentlich höher, sodass in einer gegebenen Zeitspanne wesentlich mehr Daten übertragen werden können als mit herkömmlichen Systemen. Der Stromverbrauch kann dadurch erheblich gesenkt werden.

[0010] Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von wenigstens 0,5, vorzugsweise wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 2 Terahertz übermittelt werden. Es hat sich gezeigt, dass bereits bei diesen Frequenzen die oben beschriebenen positiven Effekte zu beobachten sind.

[0011] In besonders bevorzugter Weise wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von höchstens 8, vorzugsweise höchstens 5 Terahertz übermittelt werden. Je höher hierbei die Trägerfrequenz gewählt wird, desto mehr Daten lassen sich übertragen und desto geringer ist die Reichweite bei gleichbleibender Sendeleistung. Eine geeignete Wahl der Trägerfrequenz hängt also von der Menge der zu übertragenden Daten und der zu Verfügung stehenden Zeit für die Übertragung ab.

[0012] Bevorzugt wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Daten über elektromagnetische Wellen übermittelt werden. Durch die Verwendung von elektromagnetischen Wellen wird die Möglichkeit geschaffen auf kleinbauende elektronische Komponenten zurückzugreifen.

[0013] Eine weitere bevorzugte Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass die Daten zwischen einem elektronischen Schlüssel und einer Schließeinrichtung übermittelt werden. Vor allem bei Schließanlagen, kann auf Grund der Verwendung von Terahertzstrahlung und der Einstellung einer geringeren Sendeleistung, wodurch einerseits die möglichen Positionen für ein Abhören stark eingeschränkt werden und andererseits selbst dieses Gebiet durch die Abschirmung durch den Körper des Schlüsselinhabers noch weiter reduziert wird, eine besonders hohe Sicherheit des Schließsystems gewährleistet werden.

[0014] Die Sicherheit der Übertragung kann in bevorzugter Weise dadurch weiter erhöht werden, dass die Daten verschlüsselt übermittelt werden.

[0015] Dadurch, dass in bevorzugter Weise die Daten über Richtantennen gesendet werden, kann der potentielle Bereich für einen unerwünschten Eingriff weiter reduziert werden, wodurch 2/6 österreichisches Patentamt AT506 817B1 2009-12-15 die Sicherheit der Übertragung weiter erhöht wird.

[0016] In bevorzugter Weise wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Daten über wenigstens zwei Antennen gesendet oder empfangen werden. Dadurch wird erreicht, dass einerseits der von der Person mitgeführte Schlüssel räumlich lokalisiert werden kann, wodurch sich feststellen lässt, ob die betreffende Person beispielsweise vor oder hinter einer Tür steht, welche es zu öffnen gilt, andererseits kann dadurch festgestellt werden, wie viele Transponder bzw. Mithörgeräte sich in Reichweite befinden. So kann verhindert werden, dass wichtige Schlüsseldaten in der Anwesenheit eines Mithörgerätes überhaupt übertragen werden.

[0017] Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine schließtechnische Einrichtung mit Mitteln zum drahtlosen Senden und/oder Empfangen von Daten, wie z.B. Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten, Schlüsseldaten oder dgl., bereitgestellt, wobei erfindungsgemäß die Mittel zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen der Daten über eine Trägerfrequenz von 0,1 bis 10 Terahertz ausgebildet sind. Die Mittel zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen können dabei problemlos in Mauerwerk, Türstöcke, etc. eingearbeitet werden, da Materialien wie Holz, Stein o.ä. von der Terahertzwellen durchdrungen werden können. Durch einfache Schirmung mittels von Terahertzwellen nicht durchdringbaren Materialien, insbesondere Metallen, kann der Empfangs- bzw. Sendewinkel weiter verkleinert bzw. genauer definiert werden.

[0018] Bei dickerem Mauerwerk kann sich eine Dämpfung des Terahertzsignals ergeben, wobei das Ausmaß der Dämpfung ggf. durch Auswahl der Frequenz innerhalb des Terahertzbandes eingestellt werden kann. Diese Möglichkeit besteht bei herkömmlicher Datenübertragung nicht, was den Nachteil mit sich bringt, dass das Signal oft über einen großen Bereich verteilt wird, auch durch Wände hindurch, und die schließtechnischen Vorrichtungen somit nicht oder nur schwer und oft auch unzureichend erkennen können, ob die Person tatsächlich in unmittelbarer Nähe der zu öffnenden Tür steht oder sich lediglich im Empfangsbereich des Senders befindet. Dabei kann es passieren, dass eine Tür fälschlicherweise einer sich in der Nähe der Tür befindlichen nicht berechtigten Person freigegeben wird, wenn die Schließvorrichtung das Signal einer berechtigten Person, die sich in größerer Entfernung von dieser Tür befindet, empfangen kann. Diese Problematik mancher Funksysteme kann bei Terahertzfrequenzen viel leichter in den Griff bekommen werden.

[0019] In bevorzugter Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so weitergebildet, dass die Mittel zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen der Daten über eine Trägerfrequenz von wenigstens 0,5, vorzugsweise wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 2 Terahertz ausgebildet sind und dass die Mittel zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen der Daten über eine Trägerfrequenz von höchstens 8, vorzugsweise höchstens 5 Terahertz ausgebildet sind, wobei die gewählte Frequenz naturgemäß von dem Anwendungsgebiet abhängt.

[0020] Dadurch, dass in bevorzugter Weise Mittel zum Verschlüsseln bzw. Entschlüsseln der Daten vorgesehen sind, kann die Sicherheit der Übertragung noch weiter erhöht werden. Durch die verhältnismäßig großen übertragbaren Datenmengen können auch die Verschlüsselungsalgorithmen sehr komplex sein bzw. es können längere Schlüssel übertragen werden, womit die Möglichkeiten der unbefugten Entschlüsselung stark reduziert werden.

[0021] In besonders bevorzugter Weise ist die Vorrichtung derart weitergebildet, dass die Mittel zum Senden der Daten wenigstens eine Richtantenne aufweisen. Durch die gerichtete Übertragung und die Abschirmung durch den Schlüsselinhaber kann der potentielle Mithörbereich weiter reduziert werden und die Sicherheit weiter erhöht werden.

[0022] Bevorzugt ist hierbei die Vorrichtung so ausgebildet, dass die schließtechnische Einrichtung als Identmedium, elektronischer Schlüssel, mechatronischer Schlüssel, elektronischer Schlüsselanhänger oder Tag, Karte, Programmiergerät, Schließzylinder (z.B. Knaufzylinder, Doppelknaufzylinder, Doppelzylinder, Halbzylinder und Halbknaufzylinder), Knauf, Beschlag mit oder ohne Schließzylindereinsatz, Beschlag mit Fallen oder Fallen- und Riegelbetätigung, Drücker, Druckknopf, Notstromöffengerät, Visualisierungsgerät, Leseterminal mit und ohne Schreibfunktion, Wandleser mit und ohne Schreibfunktion, Leseeinheit mit Protokollumsetzer für die 3/6 österreichisches Patentamt AT506 817 B1 2009-12-15

Datenweitergabe mit oder ohne Schreibfunktion, Netzwerkwandler (z.B. Router), Desktopreader mit oder ohne Schreibfunktion, Computerinterfacegerät, Steuereinheit, Motorzylinder oder Motorschließzylinder oder Motorschloss oder elektrisches Schloss ausgebildet ist.

[0023] Durch die bevorzugte Verwendung eines zweiten Mittels zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen der Daten kann einerseits die Richtung des Signals bestimmt werden, also beispielsweise ob sich der Empfänger vor oder hinter der zu öffnenden Tür befindet, andererseits kann dadurch auch eine Ortung von eventuellen Mithörern vorgenommen werden.

[0024] Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Anwendungsbeispielen näher erläutert.

[0025] Im schließtechnischen Bereich kann der erfindungsgemäße Datenaustausch zwischen Identmedien und Schlössern (wie z.B. Schließzylinder, Beschlag, etc.) im Frequenzbereich von 0,1 bis 10 Terahertz vorgenommen werden. Der Datenaustausch kann auch zwischen den Identmedien und anderen schließtechnischen Vorrichtungen, wie z.B. Lese- und/oder Schreibvorrichtungen für Identmedien (Programmiergerät, Interfacegerät, etc.) vorgenommen werden. Dabei kann die Lese- und/oder Schreibvorrichtung auch nur als Anzeige von Daten dienen oder beliebige zusätzliche Schnittstellen aufweisen. Beispiele für die zusätzlichen Schnittstellen sind LAN-, WLAN-, USB-, RS232- und Funktechnologieschnittstellen. Mittels der zusätzlichen Schnittstelle können Daten auch zwischen den beiden Schnittstellen (Terahertzbereich und der zusätzlichen Schnittstelle) ausgetauscht werden. Die zusätzliche Schnittstelle kann je nach Gerät nur bei Bedarf angeschlossen werden oder über eine dauerhafte Möglichkeit des Datenaustausches (z.B. bei Schnittstellenumsetzer von Terahertzkommunikation auf LAN) verfügen.

[0026] Der Datenaustausch kann auch zwischen schließtechnischen Vorrichtungen (wie z.B. Schließzylinder, Beschlag, Wandlese-und/oder Schreibgeräte, Codetastaturen, Programmiergeräten, etc.) untereinander im Frequenzbereich von 0,1 bis 10 Terahertz vorgenommen werden.

[0027] Der Datenaustausch kann auch zwischen schließtechnischen Vorrichtungen und einem Netzwerkumsetzer vorgenommen werden. Der Netzwerkumsetzer kann hierbei dazu dienen, die Kommunikation auf der Frequenz von 0,1 bis 10 Terahertz auf Schnittstellen wie zum Beispiel LAN-, WLAN-, USB-, RS485- und Funktechnologieschnittstellen zu übersetzen. Die Kommunikation ist in beiden Richtungen über den Netzwerkumsetzer möglich. Ein Beispiel für ein Gerät könnte ein Router von 0,1 bis 10 Terahertzkommunikation auf LAN-Kommunikation sein.

[0028] Schließtechnische Vorrichtungen können optional auch mit Fremdprodukten, welche für einen Datenaustausch im Frequenzbereich von 0,1 bis 10 Terahertz ausgelegt sind, kommunizieren. Dies gilt auch für ein Identmedium. Beispiele für Fremdprodukte sind Kantinenabrechnungssysteme, Zeiterfassungssysteme, Router, welche gegebenenfalls auch Schnittstellen zu anderen Frequenzbereichen (z.B. WLAN) oder Technologien (z.B. LAN) besitzen können.

[0029] Ein Identmedium, das im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommt, kann folgende Eigenschaften bzw. Zusatzfunktionen aufweisen. Es kann einen ROM-Speicher und/oder einen beschreibbaren Speicher besitzen. Die Daten können verschlüsselt übertragen werden. Das Identmedium kann über einen Prozessor verfügen, welcher einfache bis rechenintensive Rechenaufgaben vornehmen kann und die Ergebnisse an ein Lese- und/oder Schreibgerät weitergeben und/oder auf dem eigenen Speicher ablegen kann. Das Identmedium kann über akustische und/oder optische Signalisierungseinrichtungen verfügen. Weiters ist es denkbar, Eingabefunktionen für den Benutzer vorzusehen, z.B. mittels kapazitiver Taster oder Touchscreendisplays. Die schließtechnische Vorrichtung kann an ortsfesten Objekten (wie z.B. Gebäuden) oder an bewegten Objekten (wie z.B. Auto, Fahrrad, Motorrad, Lastkraftwagen, Anhänger, Lokomotiven, Containern, Bahnwagons) angebracht oder eingebaut sein. Zum Beispiel kann die Erfindung bei Türschlössern, Kofferraumschlössern, Tankschlössern oder Zündschlössern von Kraftfahrzeugen Verwendung finden. Bei Kraftfahrzeugen kann auch eine Funktion für das automatische Öffnen des Garagentors mit Hilfe von drahtlos übertragenen Identifikationsdaten realisiert sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug Fensterflächen aufweist, über welche das Signal nach außen gelangen kann, sodass es ausreichend ist, das Identmedium im Fahrzeug zu belassen, und es insbesondere nicht erforderlich ist, das Identmedium mit der 4/6

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT506 817 B1 2009-12-15 Hand an die Lese- und/oder Schreibvorrichtung der Garagentorsteuerung zu halten. Auch könnte das Identmedium an geeigneter Stelle an der Karosserie angebracht werden, um so das Auslesen und/oder Schreiben von Daten bei der Ein- und/oder Ausfahrt zu ermöglichen. [0030] Bei Lokomotiven kann eine Verwendung in der Art erfolgen, dass bei Einfahrten zu Bahnhöfen Lese- bzw. Schreibgeräte angebracht sind, welche für eine ausreichende Zeit einen Datenaustausch mit z.B. Schießkomponenten der Lokomotive ermöglichen. Dabei können z.B. Schließdaten upgedatet, Informationen für den Lokführer (welche dann z.B. in der Lokomotive angezeigt und gegebenenfalls auch bestätigt werden müssen - dies können auch Informationen der Leitstelle an den Lokführer sein), Lenkzeiten und weitere die Lokomotive betreffende Informationen (z.B. Wartungsinformationen) übertragen werden. Ähnliches gilt auch für den Anwendungsfall Lastkraftwagen für Kommunikationseinrichtungen, welche z.B. bei Firmeneinfahrten montiert sind. [0031] Denkbar ist auch eine Verwendung der Erfindung im Bereich der Warendisposition oder zum Nachverfolgen des Transportwegs von Containern. Leseeinrichtungen für Identifikationsträger könnten an kritischen Punkten angebracht werden, wie z.B. bei der Einfahrt von Bahnhöfen oder Firmengelände, sodass automatisch festgestellt werden kann, welche Container auf das Gelände geführt werden. [0032] Für bewegte Objekte ist auch die Verwendung von im Terahertz-Frequenzbereich arbeitenden Identmedien und entsprechenden Lese- und/oder Schreibeinrichtungen für Mautanwendungen möglich. Patentansprüche 1. Verfahren zum drahtlosen übermitteln von Daten, wie z.B. Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten, Schlüsseldaten oder dgl., von, zu und/oder zwischen schließtechnischen Einrichtungen oder deren Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von 0,1 bis 10 Terahertz übermittelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von wenigstens 0,5, vorzugsweise wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 2 Terahertz übermittelt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über eine Trägerfrequenz von höchstens 8, vorzugsweise höchstens 5 Terahertz übermittelt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über elektromagnetische Wellen übermittelt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten zwischen einem elektronischen Schlüssel und einer Schließeinrichtung übermittelt werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten verschlüsselt übermittelt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über Richtantennen gesendet werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über wenigstens zwei Antennen gesendet oder empfangen werden.
9. 9. Schließtechnische Einrichtung mit Mitteln zum drahtlosen Senden und/oder Empfangen von Daten, wie z.B. Zutrittsberechtigungsdaten, Benutzer-Identifikationsdaten Schlüsseldaten oder dgl., insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum drahtlosen Senden bzw. Empfangen der Daten über eine Trägerfrequenz von 0,1 bis
10. 10 Terahertz ausgebildet sind. 5/6