DE10221451A1

DE10221451A1 - Kontaktlose Kommunikation von Transpondern unmittelbar untereinander

Info

Publication number: DE10221451A1
Application number: DE10221451A
Authority: DE
Inventors: Steffen Drews; Karl-Ragmar Riemschneider
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US20050231330A1; JP2005525768A; AU2003224380A1; EP1506517A1; WO2003098532A1; CN1653475A

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Einrichtung für die Kommunikation mikroelektronisch integrierter Datenträger, welche kontaktlose Kommunikationseinrichtungen enthalten, ist vorgesehen, dass wenigstens zwei der Datenträger in die wechselseitige Reichweite ihrer kontaktlosen Kommunikationseinrichtungen verbracht werden, dass mindestens eine Komponente (Feldgenerator) ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, wodurch die Datenträger ausreichend mit Energie für die internen Verarbeitungs- und die Kommunikationsvorgänge versorgt werden, und dass Daten wenigstens von einem der Datenträger zu wenigstens einem anderen Datenträger unmittelbar übertragen werden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur Kommunikation zwischen mikroelektronisch integrierten Datenträgern, welche kontaktlose Kommunikationseinrichtungen enthalten. Dies sind insbesondere Transponder und kontaktlose Chipkarten.

Hintergrund der Erfindung

Transpondersysteme sind zahl- und variantenreich im Einsatz. Vielfältige Anwendungsfelder sind bekannt, genannt werden hier exemplarisch die kontaktlose Chipkarte oder das elektronische Etikett. Transponder, die als Bestandteil der Autoschlüssel für die Wegfahrsperre moderner Kraftfahrzeuge arbeiten, sind millionenfach verbreitet.

Den Transpondern verschiedener Bauformen ist bislang gemeinsam, dass sie zunächst Energie von einem aussendenden Terminal (auch Basisstation, Lesestation oder Reader genannt) erhalten, mit dem sie dann kommunizieren. Die Energie wird in Form eines elektromagnetischen Wechselfeldes vom Terminal zur Verfügung gestellt. Die Frequenzbereiche des Wechselfeldes liegen meist zwischen etwa 100 KHz und wenigen GHz.

Der Transponder entnimmt mit einer Antenne oder einer Spule einen Teil der Energie, welche bei Erzeugen des elektromagnetischen Feldes ausgesendet wird. Er erzeugt aus der Antennenspannung eine Gleichspannung und versorgt damit seine elektronischen Baugruppen, welche u. a. Daten verarbeiten und nach verschiedenen Verfahren und Übertragungsprotokollen wieder mit dem Terminal kommunizieren.

Die elektronischen Baugruppen der Transponder sind überwiegend monolithisch auf einem Schaltkreis integriert. Neben der Antenne sind sehr wenige oder keine diskreten Bauelemente vorhanden.

Terminals für Transponder sind ebenfalls in verschiedenen Bauformen bekannt. Als wesentliche Baugruppen verfügen sie über Antennen, jeweils eine Sende- und Empfangseinrichtung und Datenverarbeitungseinrichtungen mit unterschiedlicher Funktionalität und Komplexität. Die Antennen erzeugen Wechselfelder, die sich in den freien Raum hinaus ausformen. Die Aussendung kann aber auch durch Rahmenantennen räumlich so gestaltet sein, dass in einem Durchgangsbereich etwa homogene Felder vorherrschen.

In einem räumlichen Bereich um das aussendende Terminal gibt es eine ausreichende Feldstärke. In diesem Bereich - im folgenden auch Arbeitszone genannt - ist hinreichend Energie für die Versorgung des Transponders entnehmbar. Für die Kommunikation zwischen Transponder und Terminal muss daneben auch die jeweils empfangene Signalstärke der Kommunikationsübertragung ausreichen. Das Problem der stark unterschiedlichen Leistungen der Energieabstrahlung und des als Transponderantwort im Terminal empfangenen Signals löst man durch geeignete Gestaltung der Modulation und der Protokolle. Auch Kanaltrennungen im Frequenzbereich sind üblich.

Kontaktlose Chipkarten enthalten Transponder innerhalb der Kartenbauform. Die Antennen sind dabei oft in Spulenform in die Kartenfläche eingebracht. Darüber hinaus sind vielgestaltige Erweiterungen des Transponderprinzips bekannt. Genannt werden sollen hier exemplarisch:

- die Kombinationen aus kontaktierter und kontaktloser Kommunikation,
- die Benutzung verschiedener Kanäle für jede Richtung der Datenübertragung,
- die Verwendung von Sensoren, deren Messwerte in der Art von Transpondern vermittelt werden.

Typische Transponder verfügen über keine eigene Energiequelle, puffernd wirkende Energiespeicher, wie Kondensatoren oder Induktivitäten, ausgenommen.

DE 31 49 789 C1 beschreibt einen induktiven Transponder. Dort wird ein Schlüsselteil (der Transponder) und ein Schlossteil (das Terminal) erwähnt. In letzterem sind Energieaussendung und Leseeinrichtung vereint.

DE 37 21 822 C1 beschreibt einen Transponder und eine kontaktlose Chipkarte mit der Besonderheit, dass die Antennenspule mit auf dem Chipkristall integriert ist. Jedoch wird auch hier ausschließlich mit einer stationären, versorgenden Schaltung - dem Terminal - kommuniziert.

DE 196 52 324 A1 beschreibt eine Mikrowellenantenne für Transponder. Dies zeigt die Möglichkeit, auch höhere Frequenzbereiche für das Transponderprinzip generell zu benutzen.

DE 199 40 561 C1 beschreibt eine Ausbildung der Terminalantenne als Dorn oder Stift, der durch ein besonderes Loch der Chipkarte geführt wird. Hierdurch wird eine gute Ankoppelung der Terminalantenne erreicht.

Diese Schrift zeigt auch zwei Chipkarten, welche zusammen auf den Dorn gesteckt sind und "gleichzeitig übereinandergelegt betreibbar sind". Dabei findet jedoch die Kommunikation jeweils zwischen dem Terminal und der Chipkarte, nicht jedoch das unmittelbare Kommunizieren der Chipkarten untereinander statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikation zwischen zwei Datenträgern zu ermöglichen und damit neue Anwendungen von Datenträgern mit Transpondern zu erschließen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst,

- dass wenigstens zwei der Datenträger in die wechselseitige Reichweite ihrer kontaktlosen Kommunikationseinrichtungen verbracht werden,
- dass mindestens eine Komponente (Feldgenerator) ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, wodurch die Datenträger ausreichend mit Energie für die internen Verarbeitungs- und die Kommunikationsvorgänge versorgt werden, und
- dass Daten wenigstens von einem der Datenträger zu wenigstens einem anderen Datenträger unmittelbar übertragen werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Transponder und mindestens ein Feldgenerator benötigt. Die Transponder verfügen - wie gewöhnlich - über Antennen, Empfangs- und Sendeschaltungen und Einrichtungen, um Daten zu verarbeiten. Sie besitzen alle notwendigen Einrichtungen und passende Parameter (Frequenzbereiche), um miteinander zu kommunizieren, verfügen jedoch nicht über eigene Energiequellen. Dort sind besonders geeignete Übertragungsverfahren und Sende- und Empfangsprotokolle implementiert, insbesondere muss die empfindliche Empfangsmöglichkeit von schwachen informationstragenden Signalen vor dem Hintergrund starker Einstrahlung der Energieversorgung sichergestellt werden.

Der Feldgenerator erzeugt das Wechselfeld in hinreichender Feldstärke in einem bestimmten (teilweise) umschlossenen Raum oder in einer Arbeitszone im Freifeld. Die Gestalt des Raumes oder die Ausdehnung der Arbeitszone wird von der Applikation bestimmt. Die Arbeitszone muss mindestens groß genug sein, um zwei Transponder, Chipkarten bzw. deren Antennenbaugruppen aufzunehmen. Außerdem muss ausreichend Energie für mindestens zwei Transponder aus dem Feld zu entnehmen sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass die felderzeugende Komponente keine Daten von den Datenträgern empfängt. Allein durch die in den Datenträgern gewählte Schaltungsanordnung und die dort gespeicherten Kommunikations-Programme ist die Art der Kommunikation dann bestimmt. So kann beispielsweise einer der in das Wechselfeld eingebrachten Datenträger - angeregt durch das Feld - Daten senden, während der andere lediglich Daten empfängt und speichert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Feldgenerator zum Start der Kommunikation Informationen über die Art der Kommunikation sendet. Diese Informationen können beispielsweise beinhalten, welcher der Datenträger sendet und welcher empfängt oder ob Daten ausgetauscht werden oder welche Daten von der Kommunikation betroffen sein sollen.

Auch ohne zusätzliche Informationen kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass durch die Verfügbarkeit von Energie aus dem Wechselfeld die Datenträger zur Aufnahme von wechselseitiger Kommunikation angeregt werden. Sollten sich mehrere Datenträger in einem räumlichen Bereich um den Feldgenerator herum befinden, von denen jedoch nur eine bestimmte Anzahl an der Kommunikation teilnehmen kann, so kann gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Raum des energieliefernden Wechselfelds durch mechanische Maßnahmen begrenzt wird, so dass nur eine bestimmte Anzahl von Datenträgern an der Kommunikation teilnehmen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Einrichtung für die Kommunikation von mikroelektronisch integrierten Datenträgern, welche kontaktlose Kommunikationseinrichtungen aufweisen, dadurch gelöst,

- dass wenigstens zwei der Datenträger mit kontaktlosen Kommunikationseinrichtungen in wechselseitiger Kommunikationsreichweite vorhanden sind,
- dass mindestens eine Komponente zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes vorhanden ist, von dem die Datenträger mit Energie für Verarbeitung und Kommunikationsvorgänge versorgt werden, und
- dass dieses Feld einen ausreichenden räumlichen Bereich hinreichender Feldstärke überspannt, in dem die Datenträger für die unmittelbare Kommunikation versorgt werden können.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die felderzeugende Komponente keine Datensende- oder - empfangseinrichtungen zur Kommunikation mit den Datenträgern aufweist.

Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, den Feldgenerator zu einer Datenübertragung von und zu den Datenträgern auszubilden, die zusätzlich zu der unmittelbaren Kommunikation zwischen den Datenträgern stattfindet. Dies kann beispielsweise dazu dienen, die Kommunikation zwischen den Datenträgern durch Zeitstempel, Ortsangaben oder Angaben zum jeweiligen Feldgenerator zu dokumentieren. Ein Empfang von Daten aus den Datenträgern kann beispielsweise dazu dienen, den erfolgreichen Abschluss der unmittelbaren Kommunikation am Feldgenerator und/oder am Transponder durch ein geeignetes akustisches oder optisches Signal anzuzeigen.

Es kann vorgesehen sein, dass der Feldgenerator und die Datenträger auf verschiedenen Frequenzen oder Frequenzbändern senden. Zusätzliche Kennungsdaten, die der Feldgenerator sendet, können von den Datenträgern dazu benutzt werden, zwischen Wechselfeldern verschiedener Frequenzgeneratoren zu unterscheiden.

Aus Vereinfachungsgründen kann die felderzeugende Komponente eine Einrichtung sein, welche an sich für einen anderen Zweck als die unmittelbare Kommunikation der Datenträger ausgelegt ist. So ist es beispielsweise durchaus möglich vorzusehen, dass die felderzeugende Komponente ein herkömmliches Transponderterminal ist, von dem das abgestrahlte Wechselfeld die Energie für die umittelbare Kommunikation der Datenträger liefert, jedoch keine Daten aus der umittelbaren Kommunikation der Datenträger in das Terminal aufgenommen werden.

Andere Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Ein anderer Zweck kann im besonderen Fall auch der Betrieb eines konventionellen Transponderterminals sein. Der Feldgenerator ist dann baugleich - aber funktional wohl unterscheidbar - mit herkömmlichen Transponderterminals. Der konventionelle Transponderbetrieb kann beispielsweise in einer zeitlich disjunkten Phase ablaufen oder er kann durch Protokolle, Übertragungsverfahren und dergleichen klar von der vorgeschlagenen Lösung getrennt sein.

Ebenso wie es bereits heute Chipkarten mit Dual-Interface - mit Kontakten und Transponderkommunikation - gibt, sind auch Karten möglich, die erfindungsgemäße Kommunikation und die herkömmliche Kommunikation mit kontaktlosen Terminals und/oder die Kommunikation über Kontakte kombinieren. Diese Kombinationen sind auch für andere mit Transpondern ausgestattete Gegenstände in sinngemäß geeigneter Form möglich.

Die Kommunikation kommt zustande, wenn sich mindestens zwei Transponder in der Arbeitszone des Feldgenerators befinden und zueinander einen ausreichend geringen Abstand haben. Sowohl die Lage der Arbeitszone als auch das Ausmaß dieses Abstandes sind durch Signalstärken, die Empfangsempfindlichkeiten, die Störverhältnisse und besonders maßgeblich durch die Lage aller beteiligten Antennen zueinander und deren Antennenabstrahlgeometrie mitbestimmt. Es wird ein von einem Transponder ausgesendetes Signal von einem oder mehreren anderen empfangen. Es kann nach einem festgelegten Protokoll mit Signalen in der Gegenrichtung beantwortet werden.

Die vorgeschlagene Lösung erlaubt im Prinzip alle bekannten und geeigneten Übertragungsverfahren für die Kommunikation einschließlich der Verfahren und Protokolle, die an sich für die Terminal-Transponder-Strecke vorgesehen sind.

Das energieliefernde Signal kann durch wechselnde Belastung vom Transponder aus moduliert werden. Zugleich kann die Taktung des Transponders aus dem Energiesignal gewonnen werden. Die Modulation erfolgt nun mit einem heruntergeteilten Takt und hat daher maximal einen Bruchteil der Taktfrequenz. Das begünstigt die Trennbarkeit von starkem Träger und schwach empfangener Antwortmodulation durch den großen Abstand im Frequenzbereich.

Wie bei jeder Art der Datenkommunikation auf demselben Übertragungskanal oder - medium, kann es bei einem zunächst als willkürlich anzunehmenden Aufbau der Kommunikation zu Konflikten kommen, z. B. zu den sogenannten Kollisionen. Dann senden zwei (potentielle) Teilnehmer der Kommunikation zugleich und unabgestimmt Daten aus. Die resultierende Überlagerung verhindert die Empfangbarkeit der Daten.

Eine zeitliche Entzerrung von Übertragungsversuchen, eine Synchronisation oder Koordination durch einen sogenannten Master sind hierbei die üblichen Mittel. Die Erfindung lässt die umfangreich veröffentlichten und der Fachwelt bekannten Konflikt- oder Kollisionsschutzverfahren prinzipiell zu. Denkbar ist auch eine Kanaltrennung in der Übertragung durch Frequenzmanagement, Spreizmodulation mit verschiedenen Codefolgen (CDMA).

Bei kontaktlosen Chipkarten bieten sich eine Reihe neuer Applikationen durch die erfindungsgemäßen Lösungen an. So könnte von einer Chipkarte, die als Zahlungsmittel arbeitet, direkt eine Zahlung an eine andere erfolgen. Die Geschäftspartner dieses Vorgangs müssten sich hierzu eines Feldgenerators bedienen, der sich an für Zahlungsvorgänge üblichen Plätzen befindet, etwa in Kassen- oder Schalterbereichen. Bauformen der Feldgeneratoren als Tablets oder tellerförmige Generatoren sind möglich. Für den Zahlungsverkehr müssen gegen Fremdeinwirkung und Manipulation stark gesicherte Transaktionsprotokolle verwendet werden.

Ähnlich wäre die Guthabenübertragung von Payback- oder Prepaid-Karten durchzuführen. Die Guthaben könnten aus Rabatt- oder Kreditpunkten, Meilen oder Telefoneinheiten bestehen. Insbesondere dort, wo viele konstante Kleinstbeträge bezahlt oder gebucht werden (Eintrittsgelder, Fahrscheine, Zeitungen, Warenautomaten, Kantinen, Münzgeräte, Waschsalons und andere) entfällt die umständliche Benutzung von Bargeld, von Wertmarken oder die Strichlistenführung durch die Festwertbuchung auf oder von Chipkarten.

In einem Teil dieser Zahlungsvorgänge muss kein herkömmliches Chipkarten-Terminal verwendet werden, sondern als Transaktionspartner ist eine weitere Karte vorteilhaft einsetzbar. Diese Karte als zweiter Träger von wertbehafteten Daten ist viel kostengünstiger. Sie ist leicht zu transportieren, günstig zu versenden, einfach gesichert zu lagern und dezentral an viele Inhaber zu verteilen.

Der Feldgenerator ist über seinen gegenständlichen Wert hinaus nicht stärker zu sichern, da er keine zu sichernde vertrauliche Daten enthält. Durch den Wegfall von Kommunikationseinrichtung ist er einfacher als ein Terminal auszulegen und kostengünstiger. Eine bei Terminals meist erforderliche Systemanbindung entfällt.

Der Austausch von Visiten- und Geschäftskarten könnte dahingehend automatisiert werden, dass Geschäftspartner ihre persönlichen Chipkarten auf einen tellerförmigen Feldgenerator legen, und jede Karte die Angaben (Adressen, Telefonnummern, Angaben zur Person, Firma usw.) aus der anderen speichert. Im persönlichen Computer, dem Handheldorganizer oder Mobiltelefon können diese Angaben z. B. in Datenbanken verwendet werden.

Ein gegenseitiges Ausweisen in Sicherheitsanwendungen - Polizei, Werkschutz, Ämter - ist mit der Erfindung möglich, ohne dass ein zentrales Sammeln von Informationen erfolgt, das vom Datenschutzrecht eher als bedenklich bewertet würde. In sicherheitstechnischer Hinsicht hat eine Chipkarte-zu-Chipkarte-Kommunikation den Vorteil, dass eine strikte Trennung von schutzwürdigen Informationen in der mitführbaren Chipkarte von der weniger schutzwürdigen Energielieferung erfolgt, die stationär und unbewacht wäre. In vergleichbarer Weise könnten besonders berechtigte Personen Kontrollstempel oder -siegel in Form einer Chipkarte besitzen. Durch die Erfindung kann diese Funktion anderen Chipkarteninhabern zu bestimmten Anlässen oder für definierte Zeitabschnitte übertragen werden.

Eine weitere Anwendung ist der Vorgang des Bevollmächtigen einer Chipkarte durch Übernahme der Vollmacht von einer anderen Chipkarte. In heutigen Systemen ist eine vergleichbare Handlung in der Regel an zentrale Systeme gebunden. Mit der vorgeschlagenen Lösung ist dieses dezentral und mit wenig Aufwand möglich. Eine solche Vollmacht kann ebenfalls nur zu einer einzigen Handlung erteilt oder mit einer Befristung erfolgen.

Eine andere Anwendung ist ein dezentraler und eindeutiger Gültigkeitsübergang von einer in der zeitlich begrenzten Gültigkeit ablaufenden Karte auf eine neue. Bei heutigen Verfahren muss entweder die Gültigkeit zeitlich überlappen und dann die neuen, bereits gültigen Karten risikobehaftet und rechtzeitig verteilt werden. Alternativ können die Inhaber der Karte an zentralen, vertrauenswürdigen Stellen die Karten umtauschen oder die Inhaber werden zum Umtausch aufgesucht. Bei einer direkten Kommunikationsmöglichkeit könnte die Übertragung der Gültigkeit der Inhaber selbst an einem Feldgenerator vornehmen. Die Autorisierung wird von einer ablaufenden Karte übernommen, deren Rechte nach erfolgreicher Übertragung erlöschen.

In einigen, weniger sensiblen Fällen kann dieser Vorgang auch mit der Personalierung einer Karte durch den Inhaber selbst verbunden werden, beispielsweise die Ausstellung von Zweitkarten und Unterkarten, wobei die Hauptkarte gültig bleibt.

Der eindeutige Gültigkeitsübergang im Fall von Retouren, Umtausch oder Abänderung von Tickets, Fahr- oder Flugscheinen, Belegen, Waren und Verpackungen, welche Transponder enthalten, kann günstig durch die erfindungsgemäße Kommunikation durchgeführt werden.

Ebenso wie Guthaben können Pfänder, z. B. für das Ausleihen von Geräten oder die Nutzung von Garderoben, mit Karten verwaltet werden, die untereinander direkt kommunizieren. Eine beteiligte Karte kann beispielsweise die Pfandwerte einsammeln, die Kundenkarte kann die Pfandwerte vergeben und zurücknehmen, eine weitere die Pfandwerte zurückbuchen.

Auch für Einkaufswagen ist dieses vorteilhaft, wenn statt des Münzpfandes eine Transponderkarte (z. B. zugleich Kundenkarte) eingesteckt wird. Im Wagen ist dann ein pfandnehmender Transponder eingebaut. An den Wagen-Sammelstellen gibt es Feldgeneratoren, deren Funktion mit der Wagenfreigabe/-rückgabe oder dem Passieren eines Durchgangs gekoppelt ist. Der Wagen selbst kann einen Feldgenerator enthalten, der während des Einkaufsgeschehens die direkte Kommunikation der Kundenkarte oder des Wagentransponders zu weiteren Transpondern an Regalen, an den Waren selbst zu verschiedenen Zwecken ermöglicht.

Transponderversorgte Preisschilder können sich der Rabattinformation der Kundenkarte anpassen oder Warenbestände im Korb können erfasst und gebucht werden. In diesen und ähnlichen Anwendungen ist die vorgestellte Lösung durch ihren geringen Aufwand für die Installation der Systeme vorteilhaft. Die Pfandnahme kann mit Protokollfunktionen verbunden werden.

Eine weitere Anwendung ist das Regeln des Zugangs für von mehreren Karteninhabern gemeinsam verfügbare - aber jeweils nur exklusiv nutzbare - Ressourcen. Das aktuelle, pro Ressource zur Zeit nur einmalig zu vergebende Zugangsrecht kann über direkt kommunizierende Karten verwaltet werden. Für jede Ressource existiert jeweils nur eine zur Zeit gültige Karte aus der Menge der Karten einer größeren Gruppe von generell autorisierten Karteninhabern. Durch den Übergang der Kennung des exklusiven Zugangsrechtes von einer Karte eines Inhabers jeweils zur Karte eines anderen Inhabers wird der Zugang verwaltet. Zugleich können die Nutzungsdaten in den Karten protokolliert und weitergegeben werden.

Als Beispiel kann ein Pool von Fahrzeugen von einer größeren Gruppe von Fahrern genutzt werden. Jeder Fahrer hat zwar eine Fahrzeugpool-Berechtigungskarte, ggf. mit individueller Kennzeichnung. Er hätte zur Zeit nur das Benutzungsrecht für maximal ein Fahrzeug aus dem Pool. Dieses Recht hat der Fahrer von einem anderen dezentral übernommen und kann es wiederum ebenso weitergeben. Damit verbunden können die Daten für eine Nutzungsabrechnung übergeben werden.

Bei medizinischen Applikationen ist die Übergabe von dezentralen Informationen nach der Erfindung günstig, um zum einen die bekannten Vorteile der Transponder und Chipkarten als Datenträger zuzulassen und um zum anderen die in diesen Umfeld verstärkt auftretende Sensibilität hinsichtlich des Datenschutzes, insbesondere gegen zentrale Systemarchitekturen, zu zerstreuen.

Denkbar sind Ausweise für Blutspender und -empfänger in Transponderbauart sowie elektronische Etiketten an der Blutkonserve mit Datenprotokollierung aber ohne zentrale Datenbanken oder zu deren Ergänzung. Die Etiketten und die Ausweise könnten im Rahmen der Spende oder Transfusion miteinander kommunizieren.

Auch die Medikamentenverordnung auf einer Patientenkarte kann automatisch mit elektronischen Packungsetiketten abgeglichen werden. Irrtümer, Fälschungen und vergessene Arzneimittel-Unverträglichkeiten werden zusätzlich erschwert.

Daten von Strahlungs- oder chemischen Dosimetern mit Transponderschnittstelle können in direkter Transponderkommunikation übergeben und zeitnah - aber mit einfachen Mitteln dezentral - eingesammelt werden.

Möglich sind auch Transponder-Implantate, die unmittelbar miteinander oder direkt nach außen zu einem externen Transponder kommunizieren, wenn der Körper von einem Wechselfeld durchdrungen wird. Chemische, mechanische, elektrische oder Beschleunigungssensoren (z. B. für Blutzucker, Kräfte an Knochen, bioelektrische Spannungen oder Bewegungen), mechanische, elektrische oder akustische Aktuatoren (z. B. Schrittmacher oder das Innenohrimplantat) oder implantierte Medikamenten-Spendersysteme neben Kennungsgebern können in direkter Weise kommunizieren. Auch Aufzeichungsgeräte können nach diesem Prinzip angeschlossen sein.

Eine Systemeinführung wird mit der Erfindung dadurch möglich, dass die Feldgeneratoren nicht in die Applikation eingebunden werden müssen. Im Gegensatz zu konventionellen Terminals können sie bereits applikationsunabhängig gefertigt und installiert sein, noch bevor Protokolle und Anwendung der jeweiligen Chipkarte entwickelt und normiert werden. Somit können neue Protokollversionen oder andere Anwendungsspezifika nur durch Ausgabe der Chipkarten eingeführt werden.

Auf derselben Infrastruktur einmal eingeführter, weitgehend universeller Feldgeneratoren können stark verschiedene Kartensysteme, Protokolle und Anwendungen nebeneinander und generationsweise nacheinander existieren. Primäre Voraussetzung ist nur die Einhaltung von physikalischen Parametern bei neuen Chipkarten, so dass die Energievermittlung gesichert bleibt (z. B. der Frequenzbereich).

Der Entwicklung von neuen Anwendungen werden durch die Möglichkeit universell gehaltener Feldgeneratoren viel weniger technische oder organisatorische Begrenzung auferlegt als durch herkömmliche Terminals, die im Falle einer neuen Applikation oftmals wieder neu in das Systemumfeld einzubinden sind.

Führt man den Gedanken zukünftiger Anwendungen weiter, so könnten Chipkarten nicht nur Daten, sondern auch Programme oder Programmteile ihrer Controllerchips einander übergeben. Damit würden neue Funktionen übertragen, bestehende erweitert oder quasi als Seiteneffekt der normalen Benutzung Softwareversionen aktualisiert werden.

Bei in Verpackung, Gegenständen oder Werkstücken integrierten Transpondern können Informationen über eine Kette jeweils miteinander kommunizierender Transponder weitergereicht werden. Im Inneren der Kette wirkende Transponder sind dabei wie Relais tätig. Eine solche Kommunikationskette kann beispielsweise die Vollständigkeit oder die ablaufende Gültigkeit der Transponder in der Kette in Bezug auf eine gespeicherte Vorgabe abgleichen. Eine solche Kette kann dabei beispielsweise von der Anordnung von Verpackungen oder Gegenständen mit Transpondern in Stapeln, Regalen und ähnlichem gebildet werden.

Verwendet man die Kommunikation von vielen Transpondern in einer Kette, dann ist auch eine Montage- oder Verpackungsunterstützung hierdurch möglich. In einigen Fällen vorteilhaft ist auch die Energiebereitstellung mit mehreren Feldgeneratoren. Am Ende der Kette kann eine konventionelle Datenübergabe an ein Terminal erfolgen.

Die kettenartige Kommunikation mit nur einer Dimension kann auf zwei- oder dreidimensionale Anordnungen sinngemäß ausgedehnt werden. Dann kommunizieren Felder oder räumliche Stapel oder zufällige Schüttungen von Gegenständen mit Transpondern jeweils untereinander.

Die kettenartige Kommunikation aus einer Linien- oder Flächenanordnung, einem Stapel oder dergleichen heraus hat einen allgemeinen technischen Vorteil:
Nur die notwendige Energieaussendung wächst in Abhängigkeit mit dem maximalen Abstand zwischen Transponder und Feldgenerator, kurz der Stapelgröße. Als idealisiertes Modell beschreibt diese Abhängigkeit eine kubische Funktion. Es bedeutet in Umkehrung, dass das Minimum der an den Transpondern verfügbaren Energie mit der dritten Potenz der Stapelgröße fällt. Die notwendige Reichweite der Kommunikation wird jedoch nur vom konstanten Abstand der Transponder in der Kette bestimmt. Bei unregelmäßigen Abständen (z. B. Schüttungen) wird die Reichweite durch den maximal auftretenden Abstand bestimmt. Die Reichweite ist in jedem Fall unabhängig von der Stapelgröße.

Bei herkömmlichen kontaktlosen Transpondern sowie mit konventionellen - jeden Transponder des Stapels einzeln abfragenden - Terminals ist auch die notwendige Kommunikationsreichweite der Antwort zum Terminal zurück in direkter (idealisiert in kubischer) Abhängigkeit wachsend mit der Stapelgröße auszulegen.

Insofern ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei gleicher Emfangsempfindlichkeit bzw. dem gleichen Unterschied von Sende- und Empfangssignal ein weitaus größerer Stapel für die Transponderfunktion zu durchdringen, als es herkömmlich möglich wäre. Der beschriebene allgemeine Vorteil kann auch für eine Erhöhung der Funktionssicherheit oder kostengünstigere Lösungen mit geringer ausgelegter Kommunikationsreichweite genutzt werden. Es können sich zudem Geschwindigkeitsvorteile gegenüber konventioneller Einzelabfrage ergeben.

Ein Feldgenerator kann mobil gestaltet sein. Er kann z. B. ein kleines Handgerät sein. Ein solchermaßen ortsbeweglicher Feldgenerator kann beispielsweise an einer Kette von Transpondern entlang geführt werden, so dass jeweils genau zwei oder eine bestimmte Zahl benachbarter Transponder miteinander kommunizieren. Jeder Transponder prüft die Anwesenheit oder vermittelt die passende Nachbarschaft eines anderen weiter. So kann die Vollständigkeit und/oder die Reihenfolge von Gegenständen in einer Anordnung geprüft werden.

Die Montage-, Prüfungs- und Wartungsvorgänge komplizierter Installationen können durch Transponderkennzeichnung und deren kettenähnliche Transponderkommunikation untereinander unterstützt werden. Vollständigkeit und Lagebeziehungen können mit Planungsdaten abgeglichen werden.

Eine vorteilhafte Anwendung ist die Weitergabe von Parametern von einem Exemplar einer Charge, eines Produktionsbatches oder eines Fertigungsloses auf die anderen Exemplare. So können die Kennfelder von Sensoren, die mit den Transpondern gemeinsam hergestellt worden sind, an einem oder wenigen Exemplaren bestimmt und auf das ganze Fertigungslos übergeben werden. Ähnlich können Sicherheitsmerkmale weitergegeben werden. In der Halbleiterfertigung kann in einigen Fällen die Übertragung auf dem Wafer von Chip zu Chip vor der Trennung in Einzelchips vorteilhaft sein. Dabei können neben Parametern auch Testergebnisse oder jeden Chip personalisierende Daten ermittelt, verarbeitet, weitergereicht und/oder eingetragen werden.

In einer Ausführungsform sind besonders großvolumige Energiebereitstellungen mit mehreren Feldgeneratoren möglich. Die wirksamen Kommunikationsreichweiten der Transponder kann man auch gezielt klein gestalten im Gegensatz zum ausgedehnten Bereich mit hinreichender Energieversorgung. Beispielsweise kann die oftmals notwendige, vom Menschen bewusst vorgenommene Aktivität (die sog. "willentliche Handlung") als das direkte Aufeinanderlegen von Chipkarten festgelegt werden. Der Ort dieser Handlung innerhalb des großvolumigen Feldes ist jedoch nicht fixiert.

Sogenannte Vier-Augen-Prinzipien für wichtige, geldwerte, sicherheitsrelevante oder gefährliche Handlungen können die Anwesenheit von zwei berechtigten Personen erfordern. Jede der Personen besitzt eine besondere Chipkarte. Die Handlung wird erst dann erlaubt, wenn beide Chipkarten geprüft worden sind.

Das Zweikartenverfahren ist nicht ohne Änderung der Transaktionsmechanismen von eingeführten Chipkartensystemen, die auf nur einer Karte basieren, einführbar. Durch direkte Kommunikation der beiden Chipkarten entsprechend der Erfindung ist dieses möglich. Eine oder beide Chipkarten haben dabei wie bisher die herkömmliche Funktion des Karten- Systems mit einer Karte. Diese Kartenfunktion wird aber erst durch die direkte Kommunikation mit der zweiten berechtigten Karte für eine bestimmte Zeit aktiv geschaltet. Werden kontaktbehaftete Karten-Systeme erweitert, benötigen sie zusätzlich einen einfachen Feldgenerator. Der kann u. U. entfallen, wenn eine Transponderantenne für die Abstrahlung mitgenutzt werden kann. Kontaktlose Karten-Systeme können die abgestrahlte Energie des herkömmlichen Terminals mitbenutzen.

In vielen der Anwendungsfälle sind die Anzeige- und Bedienkomponenten zukünftiger Generationen von Chipkarten von erheblichem Vorteil. Diese Komponenten kommen dann zum Einsatz, wenn einer der erfindungsmäßen Abläufe stattfinden soll oder stattgefunden hat. Kommunikationsvorgänge können durch Bedienfunktionen gestattet oder mit Parametern und/oder Werten ausgestattet werden. Ebenso können unmittelbar kommunizierte Daten von Anzeigen abgelesen werden.

Abzurechnende Zeiten für die Bearbeitung, die Behandlung oder Betreuung können durch Feldgeneratoren mit einem eingeprägten Muster von Zeitsignalen von einem Transponder auf einen anderen gebucht werden. Der Zeitpunkt, Ort oder Kennung des Feldgenerators der direkten Kommunikation kann dabei vermerkt werden, z. B. Rondenschlüssel für Wachgänger.

Bei Abläufen oder Sicherungsverfahren, in denen heute Siegel, Plomben, Petschaften oder Plaketten verwendet werden, müssen die Unversehrtheit und Echtheit derselben untersucht werden. Häufig muss dieses in regelmäßigen Zyklen wiederholt geschehen. Ein kostengünstiger "Siegel"- oder "Plomben"-Transponder, der automatisch und viel sicherer gegen Fälschung ausgelesen werden kann, ist von Vorteil. Die zu sichernden Daten können durch direkte Kommunikation zur Prüfung ausgelesen oder auf einen Protokolltransponder kopiert werden. Das Versiegelgerät bringt diese Daten in das Siegel oder die Plombe ein. Eine Siegel- oder Plombenöffnung zerstört zwingend den Transponder mit.

Als weitere Ausführungsform können die Plomben aus zwei oder mehreren zusammenzufügenden Teilen bestehen. Mindestens zwei Teile einer "Transponder-Plombe" können je einen Transponder enthalten, der Vorgang des Versiegelns/Plombierens kann neben der zerstörungsfrei unlösbaren Verbindung der Teile auch mit der direkten Kommunikation der Transponder verbunden sein. Die einmal miteinander durch die direkte Kommunikation bei der Versiegelung verbundenen Transponder bilden dann ein eindeutig feststehendes, sehr schwer verfälschbares Paar (bzw. Gruppe) durch ihre gepaarten Kennungsdaten.

Die Anzahl der direkten Kommunikationen während der Lebensdauer oder Gültigkeit eines Transponders kann in der Schaltung oder der unveränderlichen Programmierung fest vorgebbar sein. Bei der "Transponder-Plombe" kann das Zulassen genau einer "paarbildenden" direkten Kommunikation für das Versiegeln sinnvoll sein, ebenso wie begrenzte oder beliebig viele Auslesevorgänge. Der Auslesevorgang kann konventionell - also nacheinander zwischen jedem Transponder und einem Terminal - ablaufen. Alternativ kann der Auslesevorgang wenigstens in bestimmten Phasen oder während einiger Teilfunktionsabläufe wieder die direkte Kommunikation nach der vorgeschlagenen Lösung verwenden. Alle Kommunikationen der "Siegel" oder "Plomben"-Transponder kann man kryptologisch sichern.

Ist mindestens einer der Transponder mit einem Sensor verbunden, können Sensordaten - auch aus zwischengelagerten Protokollspeichern - durch direkte Kommunikation an den anderen Transponder vermittelt werden.

Sehr interessant sind Lösungen, die als Feldgeneratoren nicht zusätzliche Geräte, sondern bereits für andere Zwecke eingeführte oder vorgesehene mitbenutzen, beispielsweise ein Mobiltelefon. Das Gerät wird zu einer Aussendung - z. B. durch einen Telefonanruf - provoziert. Hierbei wird die erforderliche Feldenergie für die Kommunikation geliefert. Die Transponder können die Sendeenergie auf den Frequenzbändern für den Mobilfunk aufnehmen. Sie können jedoch dann auch auf anderen Frequenzbändern kommunizieren, um Konflikte zu vermeiden. Ein Beispiel von vielen Anwendungen ist die Übermittlung von Restbeträgen der Abrechnungseinheiten von einer Prepaid-Telefonkarte auf eine neue.

Auch andere gewollte oder ungewollte Aussendungen mit hinreichender Feldstärke sind als Feldgeneratoren mitbenutzbar. Bei entsprechender Sicherung gegen zuviel Feldenergie ist auch ein Mikrowellenofen möglich, wenn die Transponder im Bereich einiger GHz versorgt werden können.

Überspannungs- und Überstromsicherungen, schaltbare Dämpfungen und Fehlanpassungen, Abschirmungen und/oder Kühlung sind derartige Sicherungsmaßnahmen. Diese Felderzeugung ist besonders vorteilhaft bei Transponderanwendungen im Zusammenhang mit Produkten, die ohnehin im Mikrowellenofen zubereitet oder behandelt werden.

Die Transponderantennen sind durch Abmessungen und Geometrie meist auch recht gut geeignet, das energieliefernde Wechselfeld abzustrahlen, welches sie im Normalfall aufnehmen.

Viele Geräte und Datenträger mit Transponder haben ohnehin Kontakte oder Anschlüsse bzw. sind einfach mit solchen auszustatten. Als Beispiel für einen solchen Datenträger sei die Dual-Interface-Karte genannt, eine verbreitete Chipkarte sowohl mit Kontaktfeld als auch mit kontaktloser Schnittstelle. Über die Kontakte kann nun in einer Einsteckvorrichtung elektrische Energie in das Gerät oder den Datenträger eingespeist werden. Sie kann entweder direkt als Wechselspannung zugeführt werden und unmittelbar zur Transponderantenne gelangen. Alternativ kann die zugeführte Gleich- oder Netzwechselspannung über einen Wechselspannungsgenerator auf dem Datenträger passend für die Abstrahlung umgewandelt werden.

Damit kann sich der zu installierende Aufwand für einen Feldgenerator auf die Einsteckvorrichtung noch weiter reduzieren. Eine üblicher Kartenleser, der Teile der Karte nicht abschirmt und Spannung zuführt, kann zusammen mit einer solchen Karten einen Feldgenerator bilden.

Als sehr einfacher Feldgenerator mit hauptsächlich induktiver Feldenergie ist eine Spule mit einem im Magnetfluss geöffneten Transformatorkern herstellbar. Sie wird direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt. Voraussetzung ist, dass geeignete Transponder in diesen üblicherweise niedrigen Frequenzbereichen (16-400 Hz) wirken können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die Anwendung der Erfindung mit zwei Chipkarten und einem Feldgenerator,
Fig. 2 das Zusammenwirken von mehreren Feldgeneratoren und Transpondern,
Fig. 3 die Kommunikation zweier Chipkarten in einem räumlich abgeschlossenen Feldgenerator,
Fig. 4 die Kommunikation mehrerer Chipkarten auf einem tellerförmigen Feldgenerator,
Fig. 5 die Nutzung eines Mobiltelefons als Feldgenerator,
Fig. 6 die Anwendung der Erfindung zur dezentralen Personalisierung von Transpondern am Beispiel des Kopierens von Transpondern in Autoschlüsseln,
Fig. 7 eine medizinische Anwendung der Erfindung,
Fig. 8 eine Erweiterung der Erfindung und
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel mit einem ortsveränderlichen Feldgenerator.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 dient der Verdeutlichung der Erfindung. Zwei kontaktlose Chipkarten 1 und 2 befinden sich über einem Feldgenerator 3, der hier schematisch als Sendespule und hochfrequenter Wechselstromgenerator dargestellt ist.
Die Chipkarten 1 und 2 werden vom ausgesendeten Wechselfeld 4 durchdrungen. Dieses Feld wird vom Feldgenerator 3 geliefert. Der Feldgenerator verfügt bei diesem Ausführungsbeispiel über keine datenverarbeitenden Komponenten. Der Datenaustausch 5 erfolgt ausschließlich zwischen den kontaktlosen Chipkarten unmittelbar, d. h. ohne Daten sendende, Daten empfangende oder Daten speichernde Beteiligung des Feldgenerators 3.
Fig. 2 veranschaulicht das Zusammenwirken für ein Beispiel mit mehreren Feldgeneratoren und Transpondern. Zahlreiche Transponder 6 befinden sich in einer bestimmten, ausgedehnten räumlichen Anordnung, jeweils einer in einer Verpackungseinheit, einem Werkstück oder dergleichen. Die dargestellte Anordnung könnte beispielsweise von quaderförmigen Einheiten auf einem Transportband oder einer Palette stammen.
Mehrere Feldgeneratoren 7 senden Wechselfelder 8 aus, die jeweils einen Teil der Transponder 6 versorgen. Jeder Transponder kann mit unmittelbar oder mittelbar benachbarten kommunizieren, was durch Doppelpfeile 9 angedeutet ist. Dieses kann für die unabhängige Kommunikation in großen räumlichen Bereichen genutzt werden.
Es können aber auch schrittweise Informationen weitergereicht werden. Es kann beispielsweise die Kennung aller Kommunikationsteilnehmer weitergegeben werden, so dass eine Vollständigkeitsinformation bei jedem Teilnehmer vorliegt. Am Ende oder an einem beliebigen Transponder einer solchen Kette kann eine herkömmliche Kommunikation mit einem nicht dargestellten Terminal eingesetzt werden. Alternativ kann auch ein Transponder nur zum Zweck des Datentransports angefügt oder aus der Kette entnommen werden.
Fig. 3 zeigt als Beispiel die Kommunikation von Chipkarten, die in einem geschlossenen Feldgenerator 13 eingesteckt oder eingesetzt wurden. Dargestellt sind zwei kontaktlos arbeitende Chipkarten 10, welche in ein Gehäuse eingebracht sind, in dem ein Feldgenerator 11 - hier mit zwei Sendeantennen - das energieliefernde Wechselfeld 12. Beispielsweise können durch geeignete Einsteckschlitze die Karten, welche kommunizieren sollen, in das Gehäuse eingeführt werden. Es kann aber auch eine besondere Karte (z. B. eine Händler-, Supervisor- oder Masterkarte) für eine Nutzungsperiode oder einen bestimmten Zweck in das Gehäuse eingesetzt werden.
Hierdurch kann der Feldgenerator im Gehäuse als Vielzweckgerät hergestellt und vertrieben werden, jedoch durch die eingesetzte Karte auf einen Zweck festgelegt werden. Die eingesetzte Karte kann auch Transaktionen protokollieren oder Beträge speichern. Eine willentliche Handlung wäre mit dem Einführen in das Gehäuse zu definieren.
Fig. 4 zeigt einen tellerförmigen Feldgenerator auf dem einige Chipkarten liegen. Dabei wird ein Gehäuse 14 ähnlich einem Teller, einem Tablett oder einer Schale benutzt, dessen Material das elektromagnetische Wechselfeld weitgehend unbeeinflusst durchlässt. In dem Gehäuse befindet sich der Feldgenerator 15 mit der Sendeantenne oder -spule. Auf die Oberseite des Gehäuses können Chipkarten 16, Transponder bzw. Geräte oder Verpackungen mit Transpondern aufgelegt werden. Sie werden vom Feld durchdrungen und nehmen die wechselseitige Kommunikation auf.
Diese Bauform kann beispielsweise bei elektronischen Visiten- oder Geschäftskarten zur Vermittlung der Angaben der Gesprächsteilnehmer dienen. Für andere, bereits geschilderte Anwendungsfelder ist diese Ausführungsform durch ihre Einfachheit im Aufbau und ihre unkomplizierte Handhabung vorteilhaft.
Fig. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel für die Nutzung eines an sich zu anderen Zwecken ausgelegten Gerätes als Feldgenerator ein Mobiltelefon 17, das ein elektromagnetisches Wechselfeld 18 aussendet. Mehrere Transponderkomponenten 19, beispielsweise Minikarten für die Mobilfunkabrechnung, befinden sich im Feld hinreichender Stärke und in Kommunikationsreichweite. Für die Erfindung ist unerheblich, ob dieses innerhalb des Mobiltelefongehäuses oder außerhalb wirkt. Eine Abschirmung des Feldes darf jedoch nicht erfolgen.
Eine Anwendung kann die Übermittlung von auf den Transpondereinheiten dezentral und personalisiert gespeicherten Kennungen, Telefondaten, Guthaben oder Nachrichten sein. Für die Frequenzbereiche der Mobiltelefone (z. B. 900, 1800 oder 2400 MHz) muss die Transpondertechnik, insbesondere auch die Antennenbauformen, angepasst sein.
Der Informationsgehalt der Telefonaussendungen ist für die Anwendung ohne Belang, genutzt wird hier die Energie des hochfrequenten Feldes, d. h. z. B. des Trägers. Die Transponder müssen Einflüsse und Schwankungen durch Modulation und Frequenzmanagement des Mobiltelefonsystems tolerieren. Gegebenenfalls ist eine Aussendung maximaler Sendeleistung zu provozieren. Dies kann auch als eine spezielle Bedienfunktion der Telefone vorgesehen werden.
Fig. 6 stellt eine Vorrichtung zum Kopieren von Autoschlüsseln dar, welche mit Transpondern ausgestattet sind. Ein Feldgenerator 20 liefert ein Wechselfeld 21, welches mehrere Schlüssel 22, 23, 24 in einer mechanischen Haltevorrichtung durchdringt. In Schlüsselgriffen befinden sich Transponder, welche im Wechselfeld in unmittelbare Kommunikation miteinander treten. Durch diese Kommunikation entstehen "Nachkommen" der berechtigten Transponder auf unmittelbarem Wege durch direkten Datentransfer. Dieser Datentransfer kann durch kryptologische Maßnahmen geschützt werden.
Eine solche einfache Vorrichtung, welche keinerlei sicherheitsrelevante Information aufweisen muss und recht kostengünstig herzustellen und zu verbreiten ist, kann in Autowerkstätten und Schlüsseldiensten zur Verfügung stehen. Ein organisiertes Datenmanagement ist nicht erforderlich, die Bedienung ist trivial. Schutzmaßnahmen sind nicht notwendig. Das Gerät kann frei käuflich sein.
Von einem bereits personalisierten Transponder (z. B. 24) kann nun durch Einbringen eines zweiten nicht personalisierten Transponders (z. B. 23) eine Kopie durch unmittelbare Kommunikation der Transponder erstellt werden. Dabei werden die Daten von einem Schlüssel zum anderen gesichert übertragen. Der zweite Schlüssel ist noch nicht oder nicht mehr personalisiert. Der bereits personalisierte Schlüssel entspricht dem Vorlageschlüssel, der andere einem Schlüsselrohling wie beim mechanischen Kopieren von Schlüsseln.
Zusätzlich kann ein Sonderschlüssel (z. B. 22) existieren, der den Personalisierungsvorgang anstößt, wobei er mit dem zu kopierenden Schlüssel als auch mit dem nicht personalisierten "Rohling" in Kommunikation tritt. Der Sonderschlüssel kann im übertragenen Sinne die Aufgaben eines Notars erfüllen. Eine Kopie kann mit einschränkenden Merkmalen ausgestattet werden. Sie kann z. B. auch zeitlich befristet werden, etwa bei Firmen- und Mietwagen oder bei der zeitweiligen Überlassung in Werkstätten, Hotelgaragen etc. Es kann außerdem verhindert sein, dass von einer solchen minder privilegierten Kopie weitere Kopien erstellt werden. Ein Sonderschlüssel kann diese Beschränkungen vornehmen.
Das Einstecken eines anderen Sonderschlüssels kann in einer Vorrichtung gleicher Art das Löschen von Berechtigungen bewirken, nützlich für eine Codeumstellung beim Autoverkauf. Der Sonderschlüssel kann in einer anderen Ausführung Eingabeelemente besitzen. Er kann für erhöhte Sicherheit auch in besonders verfolgbarer Weise verteilt werden. Seine Gültigkeit kann zeitlich oder in der Anzahl der Kopien begrenzt werden. Er kann die Kennungsnummern der Schlüssel festhalten, welchen er das Kopieren ermöglichte. Somit ist ein eventueller Missbrauch ermittelbar. Es kann auch auf die Kopien oder die Schlüsselvorlage eingetragen werden, ob, wann und mit Hilfe welchen Sonderschlüssels kopiert wurde.
Dieses Beispiel ist auf viele ähnliche Anwendungen sinngemäß übertragbar. Gegenüber einem Transponderterminal liegen die Vorteile insbesondere im Aufbau des Feldgenerators ohne Datenverarbeitung, Systemeinbindung und im stark verringerten Verwaltungs- und Sicherungsaufwand.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird das energieliefernde Wechselfeld 25 von einem Feldgenerator 26 erzeugt. Es durchdringt das Körpergewebe 27 und einen Bereich im Umfeld des Körpers. Zwei Implantate 28, 29, die Transponder enthalten, kommunizieren unmittelbar miteinander. Ebenso können Daten zwischen implantierten Transpondern 28, 29 und außerhalb des Körpers befindlichen Transpondern 30 übertragen werden. Beispielsweise könnten Sensordaten übermittelt werden. Auch die Programmierung von Parametern aktiver Implantate wäre durch unmittelbare Kommunikation möglich. Implantate könnten Daten zu verschiedenen Zeiten aufzeichnen und entsprechend der vorgeschlagenen Lösung an andere Transponder weitergeben.
Ein implantierter Transponder kann für die Abgabe von Kennungen oder personenbezogenen Merkmalen irrtumssicher genutzt werden. Ein zweiter externer Transponder, z. B. auf einer Patientenkarte oder einer Medikamentenpackung, kann dazu mit dem Implantat unmittelbar kommunizieren.
Fig. 8 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem das energieliefernde Wechselfeld 31 von einem Feldgenerator 32 erzeugt wird, der neben der Feldenergie einfache Signale, Impulse oder Kenndaten aussendet. Die Erzeugung dieser Signale erfordert keine oder nur wenig aufwendige Systemeinbindung, z. B. eine einmalige Einstellung bei der Installation oder Wartung.
Die Signale können Weck-, Takt- und Synchronisationssignale sein. Ebenso können Zeitmarken, Ortskennzeichnungen oder Gerätekennungen und dergleichen eingeblendet werden. Es kann ein Sensorwert oder eine Zustandsinformation den kommunizierenden Datenträgern zugeführt werden, wie z. B. über Temperatur, den Druck oder die Rauchemission bzw. über die Zustände "defekt", "Havarie" oder "Alarm". Bei diesem Ausführungsbeispiel empfängt der Feldgenerator keine Daten von den Transpondern, was mit einem durchgestrichenen Pfeil 35 symbolisiert ist.
Fig. 9 stellt ein Ausführungsbeispiel mit einem ortsveränderlichen Feldgenerator 42 dar, der als kleines mobiles Handgerät ausgeführt ist. Das energieliefernde Wechselfeld 43 durchdringt nur einen kleineren räumlichen Bereich, so dass aus einer großvolumigen Anordnung von zahlreichen Transpondern 37 bis 41 nur ein kleiner Teil 38 und 39 davon aktuell zu einer Zeit kommuniziert.
Diese Transponder sind hier schematisiert innerhalb von Gegenständen (Werkstücke, Verpackungen, Montageteile, Rohre, Transportmittel, Fahrzeuge oder dergleichen) dargestellt, welche jeweils an zueinander zugewandten Enden oder Seitenflächen eine Antennenspule aufweisen. Vom Wechselfeld 43 kann genau eine Berührungs- oder Annäherungsstelle von zwei Gegenständen hinreichend versorgt werden. Dort werden die zu übertragenden Daten weitergegeben. Wird der Feldgenerator 42 in einer Bewegungsrichtung 44 an den Gegenständen entlang geführt, so kann eine Information schrittweise von Gegenstand zu Gegenstand 45 herübergeleitet werden. Außerdem könnten so Informationen über räumliche Nachbarschaftsbeziehungen gewonnen werden, wenn man dazu die Kennung der jeweils miteinander kommunizieren Transponder heranzieht.
Vollständigkeitsmarkierungen, Fehlerzustände, Gültigkeiten, Chargen-Nummern, Sensordaten und dergleichen können auf diese Weise weitergeleitet werden, ebenso wie die räumliche Anordnung der Gegenstände zueinander oder deren Reihenfolgeinformation geprüft werden kann. Dieses Prinzip kann bei der Prüfung, Auszählung und Weiterverarbeitung von Transpondern eingesetzt werden. Dabei liegen ohnehin oftmals geeignete räumliche Anordnungen vor (Halbleiterwafer, Chipkartenlaminatfolien als Bögen, Geldscheine jeweils mit Transpondermarkierung). An die Stelle der Bewegung des Feldgenerators kann die Bewegung der Gegenstände mit Transpondern treten, z. B. auf Förderbändern, Taktstraßenfahrzeugen, Aufzügen, in bewegten Behältnissen oder in Materialrollen (Rolle-zu-Rolle- Produktion) sowie in Rohrleitungen.

Claims

1. Verfahren für die Kommunikation mikroelektronisch integrierter Datenträger, welche kontaktlose Kommunikationseinrichtungen enthalten, dadurch gekennzeichnet,

- dass wenigstens zwei der Datenträger in die wechselseitige Reichweite ihrer kontaktlosen Kommunikationseinrichtungen verbracht werden,

- dass mindestens eine Komponente (Feldgenerator) ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, wodurch die Datenträger ausreichend mit Energie für die internen Verarbeitungs- und die Kommunikationsvorgänge versorgt werden, und

- dass Daten wenigstens von einem der Datenträger zu wenigstens einem anderen Datenträger unmittelbar übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass dabei die felderzeugende Komponente keine Daten von den Datenträgern empfängt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Feldgenerator zum Start der Kommunikation Informationen über die Art der Kommunikation sendet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass durch die Verfügbarkeit von Energie aus dem Wechselfeld die Datenträger zur Aufnahme von wechselseitiger Kommunikation angeregt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Raum des energieliefernden Wechselfelds und/oder der Kommunikationsbereich durch mechanische Maßnahmen begrenzt wird, so dass nur eine bestimmte Anzahl von Datenträgern an der Kommunikation teilnehmen kann.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens ein Teil der Daten mindestens eines Datenträgers auf mindestens einen anderen Datenträger kopiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens ein Datenträger ein Transponder-Schlüssel eines Objektes (Fahrzeug, Räumlichkeit, Gelände, Maschine, Computer, Schließfach usw.) ist und

- die unmittelbare Kommunikation für das Kopieren des Transponder-Schlüssels verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

- dass maximal eine bestimmte ganzzahlige Anzahl (zwischen Null und einer großen endlichen Zahl) Kopien auf diese Weise hergestellt werden kann.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine durch unmittelbare Kommunikation erstellte Kopie eines Datenträgers nur eine bestimmte ganzzahlige Anzahl (zwischen Null und einer großen endlichen Zahl) erneuter Kopien auf diese Weise hergestellt werden kann.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

- dass sich die Anzahl der noch erlaubten Kopien sich mit jedem Kopiervorgang vermindert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine durch unmittelbare Kommunikation erstellte Kopie eine zeitlich beschränkte Funktionsdauer aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

- dass eine durch unmittelbare Kommunikation erstellte Kopie auf einen vorgebbaren Umfang von Benutzungen des Datenträgers beschränkte Funktionsdauer aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Datenträger Teile einer Plombierung sind und

- dass das Plombieren und/oder das Prüfen einer Plombe mit einem Datenaustausch durch unmittelbare Kommunikation verbunden ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Feldgenerator neben der Energie des Wechselfeldes zusätzliche Informationen aussendet, die in mindestens einem der Datenträger zum Dokumentieren der Kommunikation gespeichert werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Feldgenerator neben der Energie des Wechselfeldes zusätzlich Weckimpulse für die Datenträger aussendet.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass mit mehreren Feldgeneratoren Wechselfelder für die Versorgung der Datenträger in einem räumlich ausgedehnten Bereich erzeugt werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Kommunikation über mehrere Datenträger hinweg erfolgt, wobei die benachbarten jeweils unmittelbar miteinander kommunizieren.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Anwesenheit jedes Datenträgers, der Teilnehmer an der Kommunikation ist, in den übergebenen Daten vermerkt wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass neben einer Phase der unmittelbaren Kommunikation der Datenträger eine weitere Phase der Kommunikation zwischen wenigstens einem der Datenträger und der felderzeugenden Komponente abläuft, in welcher die felderzeugende Komponente als Transponderterminal an der Kommunikation teilnimmt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente Teil eines ortsbeweglichen Gerätes ist und

- dass mit diesem Gerät die Transponderantennen, deren Transponder mit einander kommunizieren sollen, so aufgesucht werden, so dass genau diese Transponder vom Wechselfeld versorgt werden.

21. Einrichtung für die Kommunikation von mikroelektronisch integrierten Datenträgern, welche kontaktlose Kommunikationseinrichtungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet,

- dass wenigstens zwei der Datenträger (1, 2, 6, 10, 19, 23, 28, 29, 30, 36, 37 bis 41) mit kontaktlosen Kommunikationseinrichtungen in wechselseitiger Kommunikationsreichweite vorhanden sind,

- dass mindestens eine Komponente (3, 7, 11, 14, 17, 20, 26, 32, 42) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes vorhanden ist, von dem die Datenträger (1, 2, 6, 10, 19, 23, 28, 29, 30, 36, 37 bis 41) mit Energie für Verarbeitung und Kommunikationsvorgänge versorgt werden, und

- dass dieses Feld einen ausreichenden räumlichen Bereich hinreichender Feldstärke überspannt, in dem die Datenträger für die unmittelbare Kommunikation versorgt werden können.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente (3, 7, 11, 14, 17, 20, 26, 32, 42) keine Datensende- oder -empfangseinrichtungen zur Kommunikation mit den Datenträgern (1, 2, 6, 10, 19, 23, 28, 29, 30, 36, 37 bis 41) aufweist.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens einer der Datenträger (1, 2, 6, 10, 19, 23, 28, 29, 30, 36, 37 bis 41) Daten von mindestens einem Sensor erhält, dessen Messdaten mindestens einem anderen der Datenträger (1, 2, 6, 10, 19, 23, 28, 29, 30, 36, 37 bis 41) durch unmittelbare Kommunikation zuführbar sind.

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens einer der kommunizierenden Datenträger Teil eines Körperimplantats (28, 29) ist.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der kommunizierenden Datenträger zur Zeit der Kommunikation Teil desselben Vorproduktes (Halbleiterwafer, Laminatbogen, Materialträgerrolle usw.) sind.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente eine Einrichtung (17) ist, welche an sich für einen anderen Zweck als die unmittelbare Kommunikation der Datenträger ausgelegt ist.

27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente ein herkömmliches Transponderterminal ist, von dem das abgestrahlte Wechselfeld die Energie für die ummittelbare Kommunikation der Datenträger liefert, jedoch keine Daten aus der ummittelbaren Kommunikation der Datenträger in das Terminal aufgenommen werden.

28. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente die Sendeeinrichtung eines Mobiltelefon (17) ist.

29. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,

- dass die felderzeugende Komponente die Sendeeinrichtung eines Mikrowellenofens ist.