DE102009037998A1

DE102009037998A1 - Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Transpondern

Info

Publication number: DE102009037998A1
Application number: DE102009037998A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Friedrich (Fh)
Original assignee: Atmel Automotive GmbH
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: DE102009037998A8; US20110045861A1; DE102009037998B4

Abstract

Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Transpondern, wobei von der Basisstation aus den mehreren Transpondern eine Gruppe mit wenigstens zwei Transpondern ausgewählt wird und aus der Gruppe der Transponder ein erster Transponder ausgewählt wird, wobei mit dem ersten Transponder eine Sitzung zum Austausch von Daten vereinbart wird, und wobei die Sitzung einen Anfangszeitpunkt und einen Endzeitpunkt aufweist und mit dem ersten Transponder während der Sitzung Daten ausgetauscht werden und von der Basisstation während der Sitzung des ersten Transponders ein zweiter Transponder der Gruppe ausgewählt und mit dem zweiten Transponder eine Sitzung vereinbart wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Transpondern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Verfahren zur Kommunikation mit einer Basisstation und mehreren Transpondern ist beispielsweise aus dem ISO-Standard 18000-6C Version vom 1. Juli 2005 bekannt. Beispielsweise wird auf Seite 35 des Standards mittels eines Auswahlprozesses unter Verwendung von Auswahlbefehlen, auch „select-Befehle” genannt, aus mehreren Transpondern eine Gruppe von Transpondern ausgewählt und mittels eines daran anschließenden Prozesses dem sogenannten „inventory”-Prozess eine Sitzung mit einem einzelnen Transponder der ausgewählten Gruppe vereinbart. Nachfolgend werden innerhalb der vereinbarten Sitzung, während des sogenannten „access”-Prozesses, Daten zwischen der Basisstation und dem ausgewählten Transponder ausgetauscht. Ferner lassen sich mit den derart ausgewählten Transpondern unterschiedliche Arten von Sitzungen durch ein Setzten von Zustandsbits vereinbaren. Nachdem eine Sitzung bzw. eine bestimmte Art von Sitzung beendet ist, lässt sich mit einem weiteren Transponder ebenfalls eine Sitzung vereinbaren.
Transponder werden unter anderem zum Erfassen bzw. Identifizieren von Waren und deren Eigenschaften eingesetzt. Hierbei werden die Transponder an einzelnen Waren, die auf einem Stapel angeordnet sein können oder an einer Palette angeordnet. Zur Erhöhung der Effektivität und Reduzierung der Kosten ist es wichtig, eine Vielzahl von Transpondern bzw. Waren möglichst schnell durch eine Basisstation zu erfassen und die gelesenen Daten zu verarbeiten. Hierzu werden beispielsweise auch mehrere Basisstationen eingesetzt. Die einzelnen Basisstationen sind hierzu mit einem sogenannten Host-Rechner verbunden. Im Allgemeinen werden aus Kostengründen zur Kennzeichnung der Waren meist passive Transponder eingesetzt. Derartige Transponder beziehen die Energie mittels einer Absorptionsmodulation aus der Energie der von der Basisstation ausgesendeten Trägerwelle. Um die Kommunikationsreichweite zu vergrößern, ist es vorteilhaft den Energieverbrauch beispielsweise durch Reduzierung der Transpondertaktrate gering zu halten. Hierdurch reduziert sich jedoch die Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen der Basisstation und den Transpondern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde den Stand der Technik möglichst zu verbessern und ein dafür geeignetes Verfahren bereitzustellen.
Die genannte Aufgabe wird durch Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Transpondern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Transpondern bereitgestellt, wobei von der Basisstation aus den mehreren Transpondern eine Gruppe mit wenigstens zwei Transpondern auswählt wird und aus der Gruppe der Transponder ein erster Transponder ausgewählt wird, mit dem ersten Transponder eine Sitzung zum Austausch von Daten vereinbart wird, und wobei die Sitzung ein Anfangszeitpunkt und ein Endzeitpunkt aufweist und mit dem ersten Transponder während der Sitzung Daten austauscht werden und von der Basisstation während der Sitzung des ersten Transponders ein zweiter Transponder der Gruppe ausgewählt und mit dem zweiten Transponder eine Sitzung vereinbart wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass durch die Kommunikation bzw. der Vereinbarung von mehreren Sitzungen von der Basisstation mit mehreren Transpondern wesentlich mehr Transponder je Zeiteinheit erfasst werden. Hierdurch werden durch einen Aufbau von wenigstens einer weiteren Sitzung während einer bestehenden Sitzung Wartezeiten der Basisstation, die beispielsweise durch die Reduzierung der Taktrate innerhalb des Transponders zur Sicherstellung der Energieversorgung des Transponders bedingt sind, genutzt.
In einer Weiterbildung werden von der Basisstation mit dem zweiten Transponder innerhalb der vereinbarten Sitzung Daten ausgetauscht. Unter anderem wird während einer Sitzung der elektronische Produktkode des jeweiligen Transponders an die Basisstation übermittelt.
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Vereinbarung der Sitzung mit dem zweiten Transponder während einer Authentifizierungsroutine des ersten Transponders durchgeführt wird. Insbesondere treten bei der Authentifizierungsroutine, bedingt durch erhöhte Sicherheitsanforderungen an die Datenverschlüsselung und die hierfür im Transponder benötigte Rechenleistung, insbesondere bei einer Reduzierung der Taktrate, längere Wartezeiten bei der Basisstation auf, bis der Transponder die erforderlichen Antworten zurücksendet. Des Weiteren ergeben sich auch Wartezeiten, wenn die Basisstation mit einen sogenannten Host-Rechner Daten austauscht bzw. abgleicht und erst nach dem Austausch der Daten wieder mit dem Transponder die Kommunikation innerhalb einer bestehenden Sitzung fortgeführt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich derartige Wartezeiten reduzieren.
In einer anderen Weiterbildung wird die Vereinbarung der Sitzung mit dem zweiten Transponder während eines verschlüsselten Lesezugriffs auf den Speicherbereich des ersten Transponders durchgeführt. Auch hier treten bei der Basisstation häufig erhöhte Wartezeiten auf, bis der Transponder die verschlüsselten Daten an die Basisstation zurücksendet.
Des Weiteren ist es gemäß einer anderen Weiterbildung vorteilhaft, mit einer Mehrzahl von Transpondern, die vorzugsweise eine größere Anzahl als zwei aufweist und höchstvorzugsweise mit einer Vielzahl von Transpondern, die eine größerer Anzahl als fünf Transponder umfasst, zeitlich teilweise parallele Sitzungen zu vereinbaren. Hierdurch wird die Effektivität des Verfahrens weiter gesteigert.
Gemäß dem erwähnten Standard lassen sich wenigstens zwei Arten von Sitzungen unterscheiden. In einer ersten Art von Sitzung wird unter anderem von der Basisstation eine Authentifizierungsroutine mit dem Transponder durchgeführt und in einer zweiten Art von Sitzung mittels des in der ersten Sitzung vereinbarten Schlüssels ein verschlüsselter Lesezugriff von Seiten der Basisstation auf Speicherbereiche des ausgewählten Transponders durchgeführt. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich die Erfassungsrate der Transponder durch die Basisstation weiter erhöhen lässt, wenn unterschiedliche Arten von Sitzungen teilweise zeitlich parallel aufgebaut werden, d. h. während des Zeitraums in dem eine erste Art von Sitzung mit einem Transponder vereinbart worden ist, von der Basisstation mit einem weiteren Transponder eine zweite Art von Sitzung vereinbart wird.
Weiterhin lässt sich das Verfahren auch vorteilhaft einsetzten, wenn bei einem Transponder die Antwortzeit beispielsweise infolge eines Energiemangels ungewöhnlich lange oder gar zum vorzeitigen Abbruch führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden lange Wartezeiten, die bei einer sequentiellen Sitzungsvereinbarung der Basisstation mit den innerhalb einer Gruppe ausgewählten Transponder auftreten, wesentlich reduziert. Des Weiteren lassen sich Transponder, die neu in das Feld der Basisstation gelangen und das Auswahlkriterium der Gruppe erfüllen, bereits während einer laufenden Sitzung erfassen und gegebenenfalls auslesen.
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft bei passiven Transpondern durchführen lässt, d. h. bei Transpondern, die während einer Sitzung die Energie mittels Absorptionsmodulation aus dem Trägerfeld der Basisstation beziehen und insbesondere die Kommunikation zur Basisstation mittels modulierter Rückstreuung der von der Basisstation ausgesendeten Trägerwelle durchführen. Hiermit sind vor allem UHF-Transponder umfasst, welche in Frequenzbereich oberhalb von 500 MHz betrieben werden. Ferner lässt sich das Verfahren besonders vorteilhaft bei induktiv, d. h. transformatorisch gekoppelten LF-Transpondern, die im vorzugsweise bei 125 KHz und höchst vorzugsweise bei 13.56 MHz arbeiten, durchführen. Derartige LF-Transponder weisen im Allgemeinen eine geringe Datenrate und entsprechend lange Kommunikationszeiten auf.
In einer bevorzugten Anwendung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Erfassungsgeschwindigkeit von einer Vielzahl von Transpondern in einem Warenwirtschaftssystem einsetzen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Darin zeigen die:
1a eine Basisstation und mit einer Vielzahl von Transpondern in dem Feld der Basisstation,
1b eine sequentielle Abfolge von Sitzungen gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematisierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3a eine detaillierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine erste Art von Sitzung,
3b eine detaillierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine zweite Art von Sitzung,
4 eine schematisiert dargestellte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Mehrzahl von Basisstationen.
Die Abbildung der 1 zeigt eine Basisstation BS1 mit einer Vielzahl von Transpondern T1, T2 bis TN und T01, T02 bis T0N im Feld der Basisstation BS1. Hierbei sind von der Basisstation die Transponder T1, T2 bis TN als eine Gruppe G1 ausgewählt.
Die Abbildung der 1b zeigt gemäß dem bisherigen Stand der Technik eine sequentielle Vereinbarung von Sitzungen der Basisstation BS1 mit den ausgewählten Transpondern T1 und T2. Aufgetragen ist schematisiert ein Signal S über einer Zeit t. Von der Basisstation BS1 wird mit dem Transponder T1 eine erste Art von Sitzung S1A vereinbart. Die erste Art von Sitzung S1A weist einen Anfangszeitpunkt T1A1 und einen Endzeitpunkt T1E1 auf. Nach dem Ende der Sitzung S1A vereinbart die Basisstation BS1 mit dem Transponder T2 eine erste Art von Sitzung S1A mit einem Anfangszeitpunkt T2A2 und einem Endzeitpunkt T2E1. Nach dem Ende erste Sitzung mit dem Transponder T2 vereinbart die Basisstation BS1 mit dem Transponder T1 eine zweite Art von Sitzung S1B mit einem Anfangszeitpunkt T1A2 und einem Endzeitpunkt T1E2. Innerhalb der einzelnen Arten der Sitzungen werden zwischen dem Transponder T1 bzw. dem Transponder T2 und der Basisstation BS1 Daten ausgetauscht. Es zeigt sich anhand der Darstellung, dass zum Erfassen der Transponderdaten aller Transponder einer Gruppe eine Addition der einzelnen benötigten Sitzungszeiträume erforderlich ist.
In der Abbildung der 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisiert dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Ausführungen in Zusammenhang mit den Erläuterungen der Zeichnungsunterlagen der 1b angeführt. Demgemäß wird von der Basisstation BS1 mit dem Transponder T2 während der laufenden ersten Art der Sitzung S1A eine ebenfalls erste Art der Sitzung S1A vereinbart. Des Weiteren wird mit einem Transponder T3, einem Transponder T4 und schließlich mit einem Transponder TN jeweils die erste Art von Sitzung S1A vereinbart und Daten ausgetauscht, während die erste Art der Sitzung des Transponders T1 andauert. Hierbei dauert die erste Art der Sitzung der Transponder T1, T2, T3, T4 und TN noch an, während die Basisstation bereits mit dem Transponder T1 die zweite Art der Sitzung vereinbart. Während die zweite Art der Sitzung S1B mit dem Transponder T1 andauert, wird von der Basisstation mit dem Transponder T2 und dem Transponder T4 ebenfalls die zweite Art der Sitzung S1B vereinbart.
Die zeitliche Länge der einzelnen ersten Art und der einzelnen zweiten Art der Sitzungen ist willkürlich dargestellt und kann von Sitzung zu Sitzung erheblich variieren. Der Austausch von Daten bei parallel aufgebauten Sitzungen zwischen dem jeweiligen Transponder und der Basisstation erfolgt bevorzugt derart, dass sich der Datenaustausch von den ausgewählten Transpondern mit der Basisstation nicht überlagert. Die mögliche Anzahl von zeitlich teilweise parallel vereinbarbaren Sitzungen ist von den Bedingungen der Kommunikation und der Geschwindigkeit der Kommunikation zwischen der den Transpondern und der Basisstation abhängig. Je schneller die Kommunikation zwischen einem Transponder und einer Basisstation durchgeführt wird, desto weniger parallele Sitzungen werden von der Basisstation vereinbart.
In der Abbildung der 3a und 3b ist eine detaillierte beispielhafte Ausführungsform der Kommunikationsstruktur zwischen der Basisstation BS1 und dem Transponder T1 und dem Transponder T2 innerhalb der ersten Art der Sitzung S1A und innerhalb der zweiten Art der Sitzung S1B dargestellt. Der Aufbau der Kommunikation ist stark vereinfacht dargestellt. Insbesondere sind die Zeitdauern der einzelnen Sitzungsintervalle S1A bzw. S1B und die einzelnen Kommunikationsintervalle innerhalb der abgebildeten Sitzungsintervalle willkürlich dargestellt und können stark schwanken. Oberhalb der t-Achse ist die Kommunikation von der Basisstation BS1 zu dem Transponder T1 bzw. zu dem Transponder T2 abgebildet. Unterhalb der t-Achse ist die Kommunikation des Transponders T1 bzw. des Transponders T2 zu der Basisstation BS1 dargestellt. Zu dem Zeitpunkt T1A1 vereinbart die Basisstation BS1 mit dem Transponder T1 die erste Art der Sitzung S1A mittels eines Befehles INV, worauf der Transponder einer Datum RN16 zurücksendet und die Basisstation BS1 eine Datum RN16A an den Transponder T1 zurücksendet. Der Transponder T1 sendet anschließend den Produktkode EPC1, worauf die Basisstation BS1 das Datum RQ_RN und der Transponder T1 das Datum SKY sendet. Daraufhin beginnt die Basisstation BS1 mit einer Datum AU1 und erhält von dem Transponder T1 das Datum RE zurück. Anschließend ist die erste Art der Sitzung S1A beendet. Während des Datums AU1, das beispielsweise als Authentifizierungssequenz ausgebildet ist, werden eine erhebliche Anzahl von Daten innerhalb der Basisstation BS1 erzeugt. Währenddessen vereinbart die Basisstation BS1 mit dem Transponder T2 ebenfalls eine erste Art von Sitzung S1A und erhält unter anderem in parallelen Sitzung als Datum EPC2 den elektronischen Produktkode EPC2 des Transponders T2 gesendet.
In der Abbildung der 3b ist eine zweite Art von Sitzung S1B abgebildet. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Ausführungen in Zusammenhang mit den Erläuterungen der Zeichnungsunterlagen der 3a angeführt. Demgemäß wird von dem Transponder T1 in der Sitzung das Datum EPC1S zurückgesendet. Während des Datums RENCT2, das beispielsweise als verschlüsselten Lesezugriff ausgebildet ist, werden eine erhebliche Anzahl von Daten innerhalb der Basisstation BS1 erzeugt. Währenddessen vereinbart die Basisstation BS1 mit dem Transponder T2 ebenfalls die Sitzung S1B und erhält unter anderem in parallelen Sitzung als Datum EPC2S zurückgesendet.
In der Abbildung der 4 sind neben der Basisstation BS1, die mit dem Transpondern T1, dem Transponder T2 bis dem Transponder TN und einem Hostcomputer H1 kommuniziert, eine Basisstation BS2, die mit einem Transponder TM1, einem Transponder TM2 bis einem Transponder TMN und mit dem Hostcomputer H1 kommuniziert und eine Basisstation BS3, die mit einem Transponder TN1 und einem Transponder TN2 und einem Transponder TNN und dem Hostcomputer H1 kommuniziert, abgebildet. Indem die Basisstationen mit dem Hostcomputer während den Sitzungen Daten austauschen, treten neben den Berechnungen die innerhalb der Basisstationen durchzuführen sind, weitere Verzögerung in der Geschwindigkeit der Kommunikation innerhalb einer Sitzung zwischen dem Transponder und der Basisstation auf. Es ist daher besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Anordnung, bestehend aus einer Vielzahl von Basisstationen anzuwenden. Hierdurch wird mittels der Parallelisierung der Sitzungen eine erhebliche Einsparung von Zeiten bei der Erfassung der Daten der Transponder erzielt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-Standard 18000-6C [0002]

Claims

Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Basisstation (BS1) und mehreren Transpondern (T1, T2, TN), wobei von der Basisstation (BS1) – aus den mehreren Transpondern (T1, T2, TN) eine Gruppe mit wenigstens zwei Transpondern (T1, T2, TN) auswählt wird, – aus der Gruppe der Transpondern (T1, T2, TN) ein erster Transponder (T1) ausgewählt wird, – mit dem ersten Transponder (T1) eine Sitzung (S1A, S1B) zum Austausch von Daten vereinbart wird, wobei die Sitzung (S1A, S1B) ein Anfangszeitpunkt und ein Endzeitpunkt aufweist, – mit dem ersten Transponder (T1) während der Sitzung (S1A, S1B) Daten austauscht werden, dadurch gekennzeichnet, dass von der Basisstation während der Sitzung (S1A, S1B) des ersten Transponders (T1) ein zweiter Transponder (T2) der Gruppe ausgewählt und mit dem zweiten Transponder (T2) eine Sitzung (S1A, S1B) vereinbart wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass von der Basisstation (BS1) mit dem zweiten Transponder (T2) Daten ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den Transpondern (T1, T2, TN) während der Sitzung (S1A, S1B) ein elektronischer Produktkode an die Basisstation (BS1) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinbarung der Sitzung (S1A, S1B) mit dem zweiten Transponder (T2) während einer Authentifizierungsroutine des ersten Transponders (T1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinbarung der Sitzung (S1A, S1B) mit dem zweiten Transponder (T2) während eines verschlüsselten Lesezugriffs auf einen Speicherbereich des ersten Transponders (T1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von zeitlich teilweise parallelen Sitzungen (S1A, S1B) aufgebaut werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Arten von Sitzungen (S1A, S1B) parallel aufgebaut werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von den Transpondern (T1, T2, TN) während der Sitzungen (S1A, S1B) die Energieversorgung mittels Absorptionsmodulation aus dem Trägerfeld der Basisstation (BS1) durchgeführt wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Erhöhung der Erfassungsgeschwindigkeit von einer Vielzahl von Transpondern (T1, T2, TN) in einem Warenwirtschaftssystem.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Transponder, die eine transformatorische Kopplung an das Trägerfeld der Basisstation (BS1) aufweisen.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Transponder, die die Kommunikation mit der Basisstation (BS1) mittels modulierter Rückstreuung der von der Basisstation (BS1) ausgesendeten Trägerwelle, durchführen.