CN1255993A - 非接触式数据交换系统的改进的冲突管理方法 - Google Patents

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Abstract

本方法管理在一个便携式物体与至少一个数据收发器终端机间交换数据的系统中管理冲突的方法,其中该数据收发器终端机适用于与同时存在于该终端机的通信范围内的多个便携式物体配合操作,该方法包括以下的连续步骤:a)该终端机发出呼叫消息给该便携式物体;b)该便携式物体响应于该呼叫以一个也许小于100%的机率有条件地发送一消息至该终端机,该响应含有一个特定于该便携式物体的识别符号;c)接收机接收来自一个经识别便携式物体的响应,及在没有与由另一个便携式物体所送出的一个响应冲突的响应时,由该终端机与该经织别便携式物体建立一特定数据通讯连结,且数据接着进行交换,然后,此方法回到步骤a)以进行一个新的循环;以及d)在没有无冲突接收状况出现的情形下,此方法即回到步骤a)以进行一个新的循环;根据本发明,该便携式物体随着时间经过,根据该便携式物体本身先前是否已经响应由该终端机所发出的一个呼叫消息,来调制该响应的机率。

Description

非接触式数据交换系统的改进的冲突管理方法
本发明涉及一便携式物体与一终端机之间的非接触式通讯。
非接触式的数据交换为众所周知；该技术的应用，包括按非限定方式控制存取和远距离付款，例如，对公共交通的存取和付款。
在此例中，每一位使用者被提供以“非接触式卡”或“非接触式标记”类型的便携式物体，该便携式物体能够以一个固定的终端机或站藉由移动该便携式物体靠近至该终端机或站处以致于允许一种相互非机械性连结(在此所用的词“终端机”，在本申请是指一适用于与便携式物体配合操作的数据无线电收发机)。
本发明涉及数个便携式物体可以同时地呈现于终端机的作用范围内的特定状况，且该处无物理构件存在，例如，该范围内为分离一个单一物体的到达的一个时间片段的插入。
该物体为以所选便携式物体的其中一个进行数据交换。为达到此目的，一个唯一或准唯一的标识符号给与各个揣带式物体。若一个便携式物体在该终端机的范围内，该便携式物体发射其标识符号至该终端机。若数个便携式物体同时响应，此传递会被干扰。然而，若该终端机正确地接收一个标识符号，然后该终端机送出一个含有该标识符号的消息，只有当该标识符号与其等本身的标识符号一致时，接收该消息的卡才处理该消息，因此在此情况下触发该终端机与一个特定卡之间的数据交换。
就藉由不同便携式物体所发射的信号也许同时彼此互相重叠来说，该终端机必须设有一个“抗冲突”机构，使该终端机能够检测此等状况且能够藉由该便携式物体去处理该信号的转发。
目前存在的常见的不同抗冲突类型：
·“时间片段式的招呼”，其中每一个便携式物体在一段超出数个由该卡随机选择的预先界定的时间区间(该“时间片段”)中，反应至一个藉由该终端机所发射的全呼，然后该终端机只选择其中一个用以对话(见FR-A-2666187)。藉由一卡反应至该呼叫的机率为100％。若一卡的反应在一个时间片段中单独被发现到，则选择成功。
·“机率性的”，其中每一个卡反应至随着在该终端机中所接收的诸应答之间的冲突而来的一个全呼的机率为少于100％且降至获得一个单一响应为止(参见1997年3月3日发明名称为“在一个非接触式交换数据的系统中管理冲突的方法”法国专利申请第9702501号)。该全呼可能包括在该前面的全呼期间的一个简单的冲突指数或没有，在此情况下，如在Ep-A-0702324中，该卡界定其反应应答机率的增加或减少，但是，较佳地，如在法国专利申请第9702501号中，该全呼包括籍由该终端机根据冲突史所界定的一个参数且此为该界定卡响应机率的参数的值。
本发明基于一种组成，该组成为两个系统的某些方面可被有利地合并，以获得一个介于不同因素间的折衷改进，该因素影响此系统的性能，诸如同时存在可被处理的便携式物体的最大数目、能使所有最后存在的便携式物体响应的该全呼叫周期的持续时间以及在一个便携式物体单独存在下(通常最常出现的情况)该全呼叫周期的持续时间。
而且，数种不同的便携式物体群体同时存在，具有一个“拼合”系统为有利的，其中一个单一终端机可以与不同类型的便携式物体且甚至与类型混合便携式物体同样地操作良好；较佳地，一个拼合便携式物体与预定只作一种抗冲突方法类型之用的终端机操作。
更明确地，本发明为包含下列连续步骤的类型的方法：a)该终端机发出呼叫消息给该便携式物体；b)该便携式物体响应于该呼叫以一个可以小于100％的机率有条件地发送一消息至该终端机，该响应含有一个特定于该便携式物体的识别符号；c)接收机接收来自一个经识别便携式物体的响应，及当没有与由另一个便携式物体所送出的一个响应冲突的响应时，由该终端机与该经识别便携式物体建立一特定数据通讯连结，且数据接着进行交换，然后，此方法回判步骤a)以进行一个新的循环；以及d)在没有无冲突接收状况出现的情形下，此方法即回到步骤a)以进行一个新的循环。
根据本发明，便携式物体随着时间经过，根据该便携式物体本身先前是否已经响应由该终端机所发出的一个呼叫消息，来调制该响应的机率。
在不同有利的实施例中：
·该响应机率也取决于一个由该终端机发出的一个机率调制参数；
·若该便携式物体本身先前并未响应于一个由该终端机所发出的呼叫消息，该响应机率即会随着时间经过而被增加，且特别地该响应机率在一段有限时间区间内或在该终端机已发出有限数目的消息之后被增加达到100％；
·便携式物体在响应于一个由该终端机所发出的呼叫消息之后，把该响应的前述机率重新初始化；
·该呼叫消息包括一个代表由该终端机所管理的一或更多类型应用的字段，该便携式物体在存储器中保存其所预期的一或更多类型的应用，且该便携式物体会拿随该呼叫消息被接收到的该应用类型来和其存储器中所保存的应用类型相比较，且当该比较测得无共同应用类型时，即抑制在步骤b)的响应动作；
·该终端机发出二种类型的呼叫消息：把由该便携式物体所作响应机率值初始化的查询消息、以及接连在查询消息后发出的标识物消息，该标识物消息，适于使这些便携式物体依意愿而定地以及在先前未对一个呼叫消息作任何响应的情形下，在接收到一个标识物消息时，调制该机率值；
·在以上的情况中：该便携式物体在紧接于接收标识物消息的动作后的一些时间间隙内选择性地进行响应动作，在诸时间区间中作选择的动作是籍由在便携式物体中在接收一个查询消息时抽出一个随机或伪随机数，而以机率方式来决定；该终端机在测得一个冲突时再度发出一个询问消息；在先前未对一个呼叫消息作任何响应的情形下，该便携式物体依接收到一个标识物消息时被修改的指数值的函数，调制在接收到一个标识物消息时的该机率值，特别是每在一个新的标识物消息被接收时即被加一，且在接收到一个接续的询问消息时被重新初始化的一个指数；
·该终端机在一段预定时期内无任何来自一个经识别便携式物体的响应时，将二个接连呼叫消息之间的时间间隔缩短；且
·籍由便携式物体至呼叫消息，一个便携式物体可由接收到该终端机所发出的一特殊消息且含有一个与该便携式物体的识别符号相对应的识别符号的便携式物体加以抑制，而不能对一呼叫消息发出响应；此一抑制状态会在该便携式物体初始化时及/或在接收到用于该目的的一个消息时被移除。
发明的详细说明
以下是本发明的方法的详细叙述并显示其不同的实拖例。
首先，将描述法国申请第9702501号中的机率系统且也指出其所使用的标记符号。再者，因为便携式物体通常为卡的形式，因此为方便起见，该便携式物体将被通称为“卡”，而无任何限制。
·该读出器以重复的方式发出全呼，该全呼包括一个含有一参数P的询问消息(此后以“查询”表示)，且然后该读出器将其本身置于接收任何也许来自一卡的响应的状况中。每一个检测查询的卡以一机率，该机率为P及一个在该卡中所抽出的随机数目X的函数，决定是否响应。该卡的响应(或“对查询的回答”，ATQ)包括至少一个对每一个卡为单独的识别符号，且可任选地包括其他识别元件。
·在之后的步骤中，该读出器发出至少一个含有该识别符号的应用消息，且只有具有该识别符号响应的卡(即，该卡为这个或这些后来的消息进行与其的识别符号比较的步骤)。
·可选择地，一个应用消息伴随一个由该读出器所选的较短的识别符号。在该答应用消息接着用于该第一个应用消息的卡的规定中，该较短的识别符号将被使用于该起始单独的识别符号的取代(在降低被交换数据体积的目的中)。
该单独的识别符号可为，例如，一个预定的序列数字或一个在四个8比特字节的随机数字。此第二个选择具有不使卡从一种用途到另一种用途被辨识的优点，藉此避免藉由该单独识别符号机构去追踪该卡的用途。对于一个随机识别符号，该识别符号将藉由每一个初始化中或查询接收中的卡被选，且该识别符号也许籍由所选响应的顺序被使用，在一种如以上所提“时间片段式的招呼”变化的相同类型的方法中。
本发明藉由造成该机率根据在先前的询问期间该卡已响应与否的卡的计算寻求以决定该卡对来自读出器的询问的消息响应的机率。此假设可变状态存在于代表这些过去决定(之后的表示I)的该卡中。该询问的查询消息，如法国专利9702501号的系统，较佳地包含一个机率调制参数P，虽然该特征为可任意选择的。
特别简单地，在第一个实施例A中：
a)该读出器以规律的方式发出询问，该所有的询问为相同且无任何参数；
b)在其被切换或在其进入该范围中，该卡起始于一个内部可变I＝1；以及
c)在接收来自该读出器的任何呼叫，该卡随机地选择一个在[1……I]范围内的整数；若该所选数字为1，则该卡在其所发出的识别符号中响应至来自该读出器的询问，且起始于I＝8；否则，该卡将I减少1且不发出其识别符号。
可见在步骤b)的结尾中，卡对读出器的呼叫的响应机率为1，所有的卡响应至该第一个呼叫，之后在步骤c)的结尾该机率为1/8。对接下来的呼叫，若该卡已经响应，机率被重设至1/8；否则只要卡继续不去响应，响应的机率逐次地通过1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2及1。因此，介于该卡的二个响应之间至多有8个询问通过，藉此保证在至多8个询问之内，该读出器将识别该卡的识别符号，从那时开始，该卡提供足够靠近的时间去确保无错误的通讯且提供无冲突的发生。
一变化(实施例B)给予该卡相同的运作方式，但随机数是简单抽取的，且抽取的数减低：
c)在接收从该读出器的一个呼叫中，该卡检查I；若I＝1，该卡在发出其标识符号中响应至从该读出器的询问，且该卡重新初始化I到一个在[1……8]范围中随机所选的整数；否则，该卡将I减少1且该卡不发出其标识符号。
一种更普遍应用的改进在于该读出器能够参数化该卡响应的机率；例如，它可为伴随每一个询问的一个被用于步骤c)中的参数P代替常数8。因此，该读出器可供应一个最佳值，例如，随该读出器有效的通讯范围的大小的增加而增加的值，及其目的，(若该目的为增加数个卡同时存在的机率)而增加的值。一种额外的改进为，若该读出器检测这些冲突，该读出器增加该参数，且若该读出器未检测到该冲突，则该读出器减少该参数。
一种独立于前述的可应用的改进存在于在来自该读出器的该呼叫中提供另一个参数A，用以与一个在该卡的存储器中所纪录的预定的值比较，根据比较的结果，所有响应至一个呼叫被抑制。该抑制可以发生，例如，若识别在读出器中被预定的该应用类型(从钱包、银行信用/借贷卡、电话卡、许可进入游泳池的卡等中)的参数A与被纪录于该卡中的值并不相对应且代表该卡的目的的参数A，不然的话，无元件存在于介于由该读出器所处理且由A所描述的应用组间的交叉中且该应用组藉由该卡被处理且于该卡的存储器中被描述。籍由此改进，限制可以响应于那些降低冲突机率的卡的数量。
一个可独立应用的改进为依据读出器是否检测一个来自至少一卡的消息的该读出器改变该所发出询问的速度：在前面的询问之后，若该读出器检测到无响应，然后下一个询问会比若该读出器已经检测到来自卡的响应更靠近该前面的询问。此效应为询问的数目的增加，然而虽然如此，若此一响应确实被接收，则该接收可能完全从一卡来该响应。在无任何来自一卡的被检测的响应中，介于一个询问的结束与下一个询问的起始间的该等待期间被选作为介于一个询问的结束与来自一卡的一个响应起始之间的最大期间的总合，加上至少需要用以启动检测卡的响应的读出器装置的期间(特别地，一个检测藉由该卡发出的副载波的装置)。
一个可独立应用的改进在于提供二种称之为“查询”及“标识物”的读出器询问。查询重新初始化响应的机率(查询可含有一个参数P。标识物造成一卡与一个根据该卡先前是否已经响应而变化的机率响应。例如，此改进可以变更实施例A的方式如下：
b)在被切换或在进入范围中，该卡重新初始化该内部变数I＝0；且
c)在接收从该读出器的一个呼叫中，该卡决定该卡是否为查询类型，且若是如此，则该卡重新初始化I至一个在[1…8]的范围中随机选择的整数，且然后与如同一个标识物的情况一样的相同方式作用。在二种情况中，若I＝1则该卡籍由发出其识别符号响应来自该读出器的询问。之后，在所有的情况下，该卡将I减少1，除非I已经为0。
可见在一个查询之后，该卡的响应机率为1/8且然后，若该卡持续不去响应，则在一个标识物之后，该机率连续通过1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2及1。接着来自该卡的一个响应或在b)步骤结束之后，响应至一个标识物的机率，若有的话，为0直到下一个查询。一个有利的点为，若参数P及/或A被使用，该参数仅需被用于查询中。
当一卡已经接受一个应用的消息，该消息与该消息本身的识别符号相比较，不管短或长，已经有一个肯定结果，该卡储存此事件且不再从该读出器响应至一个查询或一个标识物直到一些特殊的事件已经发生，诸如该卡的重新初始化作用及/或一个已经从一个读出器接受具有一些特别特征的消息。此使得该机构避免计数已经被处理的卡，藉此降低冲突的机率且增加查询及标识物当时的密度。
一种变化存在于藉由该读出器已被编号的该标识物，且存在于在该卡的响应的机率中已被考虑到的该增量的数字；例如，设数字可与I(在不一致的情况下，被抑制的该卡的响应)相比较，或更普遍地该数字可与在该卡中所含有的可变状态合并。
另一种变化在于藉由该卡所接收的信息的特定特征(诸如控制的总合)不一致的情况中，提供一个该可变状态的抑制及/或修改。
在本发明的一个更普遍的实施中，响应至查询的该卡的机率为二个整数M及N的一个函数。是否响应的决定在该卡中被考虑且包含以下步骤：
·M及N的数字决定，至少其中之一为P的函数；
·抽出具有0≤X＜N均匀分布随机数字的整数X，
·若X小于M则响应，即具有M/N的机率。
此方法对应于已经存在的系统的二种特殊状况：
·在一个机率系统的实施例中，N＝64且M＝p+1，即响应的机率为(P+1)/64；
·然后，在一个时间片段式的招呼类型的系统中，N＝2P且M＝1，即响应的机率为1/(2P)。
然而，在这二种情况中，只有参数M和N中的一个为可变，另一个则被固定。事实为，在抗冲突函数特征的选择中，该为可变的二者给予适应性的优点。
该二个参数M及N为可被包含在全呼的消息周期中的数字，但是至少这些参数的一个也可在该卡本身中被组成或导出。在以下的实施例中，假设藉由终端机被发出的查询消息含有一个定义P的M数字且该查询消息可变动，例如，以在法国专利第9702501号中所描述的方式，如同在本申请较佳实施的一个实施例中。在测得冲突的函数中，参数P动态地变动仍然可适用。
在以下这些实施例中所描述的可变的不同参数可被单独与一个可变参数M的使用一起被使用，或其可与数个这些参数联合，或甚至在不用任何参数M下，其可数个一起被使用。
实施例1：查询包括一个应用A的选择范围，该应用A有条件地抑制从卡而来的响应；例如，若先前在P及X的条件均符合，且若A与在该卡中所含的一个预定值相同时，则卡响应。当数个卡在该读出器的范围中时，此使得冲突的机率降低，但是可知只有那些藉由A所指出带有一个特定应用的卡为适于被处理。此在A上的条件当然可以更复杂，例如，A可为一个应用的列表，若这些应用中的任何一个为存于在该卡中贮存的应用列表内，则该卡响应。
实施例2：查询之后，该读出器可发出一个或数个可和查询区别开的“标识物”消息。这些标识物消息可被使用以计时该来自卡的ATQ响应，藉此可以在响应动作及管理上节省时间。
数个可能的变化。
情况2.1：该标识物消息在这些卡中含有或允许一个指数I(可选择地，这些消息也将包括参数P及也许A)的导出。I在各个查询的时候被初始化(例如，至0)且在各个标识物中被增量。此编号的机构可以在该读出器中被实施或被包括在标识物消息中及/或在该卡中(在发出及/或查询的接收中，该卡初始化I至0，且发出及/或标识物的接收中，该卡增量1)。该编号的机构至少在该读出器或该卡中被实施，以致于在标识物的接收中，I值为该卡所认知。
在一个随机抽出X中(P及X可为一个前面的查询或标识物且不需要在各个标识物被再计算)，响应一个ATQ至标识物的卡为I及P的函数。自从该卡已经响应前面的查询之后，若该卡尚未响应，则该卡响应的机率较已经响应的卡为高。又，在一个标识物之后的冲突情况中，随着I的再启动，该方法可回至查询消息且重复该呼叫周期，以至于当无冲突时，在该终端机的范围中，从该卡响应的全部的机率增加，且当有冲突时，则减小。当一个数据交换未了的消息抑制所有来自于一个已经响应的卡的响应，至少直到下一个全呼，此方法的例子具优势。
典型地，A、P及该随机抽出X，藉由该查询消息被界定且该响应的条件为I*M≤X≤1*M+M。结果，在N/M消息之后(在周期重新开始之后，一个查询及N/M-1标识物)，所有的卡将被响应至少一次。
此改进提供一个“时间片段式的招呼”有利的特征：对参数P的任何值、对在该读出器范围中的一个单一卡以及在无通讯错误下，确定在消息2*N/M的一个有界数字中收到该卡的识别符号至在该范围中该卡的进入的计数，且假定该卡只有响应来自该第一个被接受的标识物消息。
可见，一个具有N/M时间片段的“时间片段式的招呼”与在时间片段的开始藉由该读出器在标识物发出中被清楚地指示，代替藉由该卡的定时进行中被隐含的，之不同相比较所获得的结果。关于该避免准确定时的“时间片段式的招呼”，藉由经该读出器的卡也佳。另一个关于该机率系统的优点为，若在该标识物中缺少P(及A，如上所述)，标识物的持续时间较查询的为短，且该卡不需要必须在每一个标识物上抽出另一个随机数字，藉此更进一步降低周期的持续时间。同样地，该卡能够有系统地响应至第n个标识物，其中n为该卡的一个数字特征，例如，标识物的序列数字的一部分。
若该终端机只有发出查询而无标识物，将可见该终端机与该机率系统等效，且此实施例的该卡与二个系统的终端机相容。
情况2.2：可预料在该或该等接续的应用消息(特别是第一个应用消息)中，该读出器包括指数I，且其在应用消息的范围中与该卡的指数I相比较，与该卡在应用消息的范围中与其本身的识别符号比较相同；此为在该ATQ中，一种选择机构的选择性无该识别符号范围的延长的休息。
情况2.3：可预期编号同时在该标识物中被显示且藉由该卡被隐含，且该卡只有在有一致时才去响应；当被用于除了前面的改进的外，此情况为主要的优点。
实施例3：在一个变化或除了该前面的实施例之外，该终端机可变化在二个逐次标识物间的时间间隔。尤其是，若终端机未接收到任何ATQ响应，则不再需要等候卡与终端机间的数据交换的一般的时间长度。在这个实施例中，若卡响应一个查询或一个标识物，该查询或标识物在一个最大时间长度T0内发出一个信号(始于ATQ)，接着则为该查询或标识物的终了。该读出器寻找此信号，且若在一段适当时间长度(T1≥T0+该读出器检测的长度)内不存在有该信号，接着则为查询的终了，该读出器立即发出一个新的查询类型或标识物类型的消息。在此信号存在下，查询及标识物的发出因此而被抑制直到从该卡的发送的终了(至少只要不超过一个与一个响应的所预期最大长度相当的预定的时间T2，且/或只要在该卡或这些卡所接收的消息中，一个错误或一个冲突未被该读出器所检测到)。
该优点为许可这些卡之间读更快，因为藉由时间单位，查询(及/或标识物)的数字显著地增加。在就查询及标识物而论，ATQ的持续时间为长的假定中，且特别地在实施例1中所使用的系统中，籍由该卡响应的机会更多。

Claims (8)

1.一种在一个便携式物体与至少一个数据收发器终端机间交换数据的系统中管理冲突的方法，其中该数据收发器终端机适用于与同时存在于该终端机的通信范围内的多个便携式物体配合操作，该方法包括以下的连续步骤：
a)该终端机发出呼叫消息给该便携式物体；
b)该便携式物体响应于该呼叫以一个小于100％的机率有条件地发送一消息至该终端机，该响应含有一个特定于该便携式物体的识别符号；
c)接收机接收来自一个经识别便携式物体的响应，及在没有与由另一个便携式物体所送出的一个响应冲突的响应时，由该终端机与该经识别便携式物体建立一特定数据通讯连结，且数据接着进行交换，然后，此方法回到步骤a)以进行一个新的循环；以及
d)在没有无冲突接收状况出现的情形下，此方法即回到步骤a)以进行一个新的循环；
该方法的特征在于，该便携式物体随着时间经过，根据该便携式物体本身先前是否已经响应由该终端机所发出的一个呼叫消息，来调制该响应的机率。
2.如权利要求1所述的方法，其中该响应机率也取决于一个由该终端机发出的一个机率调制参数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中若该便携式物体本身先前并未响应于一个由该终端机所发出的呼叫消息，该响应机率即会随着时间经过而被增加。
4.如权利要求3所述的方法，其中该响应机率在一段有限时间区间内或在该终端机已发出有限数目的消息之后被增加达到100％。
5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中该便携式物体在响应于一个由该终端机所发出的呼叫消息之后，把该响应机率重新初始化。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中该呼叫消息包括一个代表由该终端机所管理的一或更多类型应用的字段，该便携式物体在存储器中保存其所预期的一或更多类型的应用，且该便携式物体会拿随该呼叫消息被接收到的这些应用类型来和其存储器中所保存的应用类型相比较，且当该比较测得无共同应用类型时，即抑制在步骤b)的响应动作。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中该终端机发出二种类型的呼叫消息：把由该便携式物体所作响应机率值初始化的查询消息、以及接连在查询消息后发出的标识物消息，该标识物消息适于使该便携式物体依意愿而定地以及在先前未对一个呼叫消息作任何响应的情形下，在接收到一个标识物消息时，调制该机率值。
8.如权利要求7所述的方法，其中该便携式物体在紧接于接收标识物消息的动作后的一些时间间隙内选择性地进行响应动作。
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