DE10336308A1 - Verfahren zur Auswahl eines oder mehrerer Transponder - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswahl eines oder mehrerer Transponder aus einer Vielzahl von Transpondern durch eine Basisstation, bei dem für einen jeweiligen Auswahlvorgang in den Transpondern jeweils eine Identifikationsbitfolge (IB) bereitgestellt wird, eine Auswahlbitfolge (AB) durch die Basisstation bitweise an die Transponder übertragen wird, in dem jeweiligen Transponder ein bitweiser Vergleich zwischen den entsprechenden Bits der Identifikationsbitfolge (IB) und der Auswahlbitfolge (AB) anhand eines vorgebbaren Vergleichskriteriums durchgeführt wird und anhand des Vergleichsergebnisses einem Selektionsbit eine Wertigkeit zugewiesen wird und der jeweilige Transponder abhängig von der Wertigkeit seines Selektionsbits ausgewählt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird in dem jeweiligen Transponder eine Zufallszahlbitfolge (ZB) erzeugt und als Identifikationsbitfolge (IB) eine solche bereitgestellt, welche die Zufallszahlbitfolge (ZB) enthält. DOLLAR A Verwendung z. B. für transponderbasierte Identifikationssysteme und Remote-Sensoren.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auswahl eines oder mehrerer Transponder aus einer Vielzahl von Transpondern durch eine Basisstation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Auswahlverfahren, die auch als Antikollisionsverfahren bezeichnet werden, finden beispielsweise bei kontaktlosen Identifikationssystemen oder sogenannten Radio-Frequency-Identification(RFID)-Systemen Verwendung. Ein derartiges System besteht üblicherweise aus einer Basisstation bzw. einem Lesegerät und einer Vielzahl von Transpondern oder Remote-Sensoren, die sich gleichzeitig im Ansprechbereich der Basisstation befinden. Wenn die Datenübertragung nur zwischen einem bzw. einer Gruppe von Transpondern und der Basisstation erfolgen soll, muss vor der entsprechenden Datenübertragung ein solches Auswahlverfahren durchgeführt werden.
  • Ein Auswahlverfahren, bei dem die Transponder anhand eines bitweisen Vergleichs ihrer eindeutigen, statisch vergebenen Identifikationsbitfolge mit einer Auswahlbitfolge ausgewählt werden, ist in der US 5 856 788 beschrieben. Die Auswahl erfolgt hierbei in einem Halbduplex-Verfahren, bei dem die Transponder jeweils ein Bit ihrer Identifikations bitfolge übertragen und die Basisstation anschließend anhand der übermittelten Bitwerte ein Auswahlbit überträgt. Die Transponder vergleichen das entsprechende Bit ihrer Identifikationscode-Bitfolge mit dem zugehörigen Auswahlbit anhand eines Vergleichskriteriums. Das Vergleichskriterium ist in diesem Fall der Gleich-Operator, d.h. Transponder, deren entsprechendes Bit ihrer Identifikationscode-Bitfolge mit dem Auswahlbit übereinstimmt, bleiben aktiviert. Aufgrund des Halbduplex-Verfahrens wird relativ viel Zeit benötigt, bis ein Transponder ausgewählt ist.
  • In der ISO WD 18000-6 Mode 3 vom 01.02.2002 ist ein gattungsgemäßes Auswahlverfahren beschrieben, bei dem die Auswahl ebenfalls anhand einer eindeutigen Identifikationsbitfolge erfolgt. Das Auswahlverfahren arbeitet im Vollduplex-Verfahren, wodurch die Auswahldauer abnimmt. Die Transponder werden auch hier anhand ihrer eindeutigen, statisch vergebenen Identifikationsbitfolge ausgewählt.
  • Die genannten Verfahren setzen voraus, dass jedem Transponder im Ansprechbereich der Basisstation eine eindeutige Identifikationscode-Bitfolge zugeordnet ist. Die Identifikationsbitfolge wird üblicherweise durch eine sogenannte Unique-Identification(U-ID) gebildet, die den Transpondern beispielsweise bei ihrer Herstellung zugewiesen wird. Die Eindeutigkeit der U-ID kann jedoch aufgrund der Vielzahl von U-ID-Spezifikationen bei offenen Systemen nicht immer garantiert werden.
    •
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, welches zur Auswahl eines oder mehrerer Transponder aus einer Vielzahl von Transpondern durch eine Basisstation das Vorhandensein eines eindeutigen, statisch zugewiesenen Identifikationscodes in den Transpondern nicht zwingend voraussetzt und die Auswahl eines oder mehrerer Transponder auch bei mehrfach vergebenen, statisch zugewiesenen U-Ids ermöglicht.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß wird in dem jeweiligen Transponder eine Zufallszahlbitfolge erzeugt. Die Identifikationsbitfolge wird derart bereitgestellt, dass sie die Zufallszahlbitfolge enthält. Die Identifikationsbitfolge kann allein aus der Zufallszahlbitfolge bestehen oder weitere Anteile enthalten. Die Auswahl mit Hilfe der Zufallszahlbitfolge ermöglicht den Einsatz eines bitweisen Auswahlverfahrens auch bei offenen System, bei denen die in den Transpondern statisch enthaltenen Identifikationsbitfolgen mehrfach vorhanden sein können.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 wird das Vergleichskriterium durch die Basisstation an die Transponder übertragen. Dies vereinfacht die Auswahl bei veränderlichen Auswahlbedingungen.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 hängt das Vergleichskriterium von der Bitposition der zu vergleichenden Bits der Identifikationsbitfolge und der Auswahlbitfolge ab. Dies ermöglicht eine flexible Auswahl bei komplexen Auswahlbedingungen.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 4 ist das Vergleichskriterium ein arithmetischer Operator, insbesondere der Größer-Operator, der Kleiner-Operator oder der Gleich-Operator. Mit Hilfe arithmetischer Operatoren lassen sich in einfacher Weise Vergleichskriterien realisieren.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 5 enthält die Identifikationsbitfolge einen statischen Bitfolgenanteil, der dem Transponder bei seiner Herstellung zugeordnet oder in ihn einprogrammiert wird. Der einprogrammierte Bitfolgenanteil kann beispielsweise in einem ROM oder eine EEPROM des Transponders abgelegt sein. Auf diese Weise können auch herstellerspezifische oder einprogrammierte Datenstrukturen in das Auswahlverfahren mit einbezogen werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die eindeutige Auswahl der Transponder selbst dann möglich, wenn deren statisch vergebene Identifikationsbitfolge bzw. Bitfolgenanteil übereinstimmt. Weiterhin ermöglicht es die Migration herkömmlicher, statischer Identifikationsbitfolgen, wie sie in geschlossenen Systemen vorkommen, in offene Systeme.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 6 wird der Auswahlvorgang wiederholt durchgeführt, wobei diejenigen Transponder, die in dem jeweils zuvor durchgeführten Auswahlvorgang ausgewählt wurden, nicht mehr an den nachfolgenden Auswahlvorgängen teilnehmen. Dies ermöglicht die sequentielle Auswahl einzelner oder Gruppen von Transpondern. Vorteilhaft erzeugen gemäß Anspruch 7 diejenigen Transponder, die noch an den Auswahlvorgängen teilnehmen, eine neue Zufallszahlbitfolge und die Identifikationsbitfolge enthält die neue Zufallszahlbitfolge. Dies verringert für die verbleibenden Transponder noch weiter die Wahrscheinlichkeit, dass ihre Zufallszahlbitfolgen bzw. Ientifikationsbitfolgen identisch sind.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 8 überträgt der jeweilige Transponder vor dem bitweisen Vergleich zwischen den entsprechenden Bits seiner Identifikationsbitfolge und der Auswahlbitfolge die Wertigkeit des betreffenden Bits seiner Identifikationsbitfolge an die Basisstation. Dies verringert die Anzahl der benötigten Auswahlverfahrensschritte, bis alle gewünschten Transponder ausgewählt worden sind.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 9 wird die Auswahlbitfolge durch die Basisstation in Abhängigkeit von der oder den von ihr empfangenen Identifikationsbitfolgen eingestellt. Dies ermöglicht die gezielte Auswahl der im Ansprechbereich der Basisstation vorhandenen Transponder.
    •
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen schematisch:
  • 1 ein RFID-System mit einer Basisstation und zwei Transpondern,
  • 2 eine Auswahlbitfolge und eine zugehörige Identifikationsbitfolge mit einem Zufallszahlbitfolgen-Bereich und einem statischen Bitfolgen-Bereich,
  • 3 ein Diagramm der zeitlichen Abfolge einer ersten von der Basisstation übertragenen Auswahlbitfolge zur Auswahl eines ersten Transponders und der zugehörigen Informationsbitfolgen, die von den in 1 gezeigten Transpondern an die Basisstation übertragen werden, und
  • 4 ein Diagramm der zeitlichen Abfolge einer zweiten von der Basisstation übertragenen Auswahlbitfolge zur Auswahl eines zweiten Transponders und der zugehörigen Informationsbitfolgen, die von den in 1 gezeigten Transpondern an die Basisstation übertragen werden.
  • 1 zeigt ein RFID-System RS mit einer Basisstation BS und zwei Transpondern TR1 und TR2, wie sie beispielsweise in Lagerhaltungs-Anwendungen vorkommen. Zur Datenübertragung emittiert die Basisstation elektromagnetische Trägerwellen, die sie entsprechend den zu übertragenden Informationen moduliert. Zur Datenübertragung von den Transpondern TR1 und TR2 zur Basisstation BS modulieren die Trans ponder TR1 und TR2 die von ihnen empfangenen Trägerwellen durch Änderung ihrer Eingangsimpedanz.
  • Bei derartigen Lagerhaltungs-Anwendungen kann es sich um ein offenes System handeln, d.h. es können sich beliebige Transponder im Ansprechbereich der Basisstation BS befinden, deren statische Identifikationsbitfolge, beispielsweise die bei ihrer Herstellung vergebene U-ID, identisch sein kann. In einem Anfangszustand des RFID-Systems sind der Basisstation BS weder die Anzahl der vorhandenen Transponder TR1 und TR2 in ihrem Ansprechbereich, noch die statischen Identifikationsbitfolgen bekannt, die den Transpondern TR1 und TR2 bei ihrer Herstellung zugeordnet wurden.
  • Zur Datenübertragung mit den Transpondern TR1 und TR2 muss die Basisstation BS die Anwesenheit der Transponder TR1 und TR2 in ihrem Ansprechbereich feststellen und anschließend mit Hilfe eines Auswahlverfahrens einen der Transponder TR1 bzw. TR2 auswählen. Nach einer erfolgten Auswahl kann die Basisstation BS Schreib- oder Leseoperationen mit dem ausgewählten Transponder TR1 oder TR2 durchführen.
  • 2 zeigt eine Auswahlbitfolge AB und eine zugehörige Identifikationsbitfolge IB mit einem Zufallszahlbitfolgen-Bereich ZB und einem statischen Bitfolgen-Bereich SB, die zur Auswahl eines Transponders TR1 bzw. TR2 verwendet werden. Das höchstwertige Bit MSB der jeweiligen Bitfolge AB bzw. IB steht links, das niederwertigste Bit LSB rechts. Der Zufallszahlbitfolgen-Bereich ZB wird in den Transpondern TR1 und TR2 jeweils mit einer Zufallszahlbitfolge ausgefüllt, die durch einen nicht gezeigten Zufallszahlengenerator, beispielsweise ein lineares, rückgekoppeltes Schieberegister, erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die Transponder identische Werte in ihrem jeweiligen statischen Bitfolgen-Bereich SB aufweisen. Mit dem eingangs er wähnten, herkömmlichen bitweisen Auswahlverfahren wären die Transponder TR1 und TR2 somit nicht getrennt ansprechbar.
  • Zur Auswahl eines der Transponders TR1 bzw. TR2 überträgt die Basisstation BS einen Startbefehl, der den Auswahlvorgang einleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die am jeweiligen Zufallszahlengenerator anstehende Zufallszahl bzw. Zufallszahlenbitfolge in den jeweiligen Zufallszahlbitfolgen-Bereich ZB der Transponder TR1 und TR2 eingetragen.
  • 3 zeigt, wie die Transponder TR1 und TR2 anschließend gleichzeitig jeweils die Wertigkeit ihres höchstwertigen Bits aus ihrem Zufallszahlbitfolgen-Bereich ZB an die Basisstation übertragen. TR1 überträgt die Wertigkeit 0 und TR2 die Wertigkeit 1.
  • Die Kodierung der jeweiligen Wertigkeiten durch die Transponder TR1 und TR2 erfolgt durch eine der Wertigkeit zugeordnete Zeitdauer t0 bzw. t1 eines Rückstreusignals bis zu einem Modulationswechsel bezogen auf eine von der Basisstation BS ausgesendete Synchronisationsmarke, die beispielsweise durch einen Modulationswechsel des von der Basisstation BS ausgesendeten Trägersignals erzeugt werden kann.
  • Die Basisstation BS empfängt die rückgestreuten Signale und kann aufgrund der Kodierung erkennen, welche Wertigkeiten gesendet wurden und ob unterschiedliche Wertigkeiten vorliegen. Die Basisstation BS sendet anhand der empfangenen Wertigkeiten ein erstes Auswahlbit mit der Wertigkeit 0 an die Transponder TR1 und TR2. Die Kodierung der Wertigkeit des Auswahlbits erfolgt über die Zeitdauer zwischen zwei Synchronisationsmarken. Eine Zeitdauer T0 ist der Wertigkeit 0 und eine Zeitdauer T1 der Wertigkeit 1 zugeordnet.
  • In den Transpondern TR1 und TR2 findet nun ein Vergleich zwischen dem ersten Auswahlbit und dem jeweiligen höchstwertigen Bit aus ihrem Zufallszahlbitfolgen-Bereich ZB anhand eines Vergleichskriteriums statt. Das Vergleichskriterium, das im Kontext des Startbefehls übertragen wurde, ist hierbei ein Gleich-Operator.
  • Da die Wertigkeit des Auswahlbits und des zugehörigen Bits der Zufallszahlenbitfolge des ersten Transponders TR1 gleich sind, wird sein Selektionsbit auf den Wert "selektiert" gesetzt, d.h. er nimmt weiter am Auswahlverfahren teil. Da sich die entsprechenden Wertigkeiten des zweiten Transponders TR2 unterscheiden, wird sein Selektionsbit auf den Wert "nicht selektiert" gesetzt, wodurch er in einen sogenannten Stillhalte-Betriebszustand wechselt und nicht mehr am aktuellen Auswahlvorgang teilnimmt. Der Vergleich wird nun bitweise für alle Bits der Identifikationsbitfolge IB des ersten Transponders TR1 entsprechend durchgeführt. Da im gezeigten Beispiel jeweils eine Übereinstimmung des Auswahlbits mit dem zugehörigen Bit der Identifikationsbitfolge IB vorliegt, wird bzw. bleibt der erste Transponder TR1 ausgewählt. Die Basisstation BS kann nun eine Schreib- und/oder Leseoperation mit ihm durchführen.
  • 4 zeigt eine sich anschließende Auswahl des zweiten Transponders TR2 durch eine Wiederholung des Auswahlvorgangs. Die Basisstation BS überträgt zur Initiierung des wiederholten Auswahlvorgangs erneut einen Startbefehl, der den zweiten Auswahlvorgang einleitet. Aufgrund des Startbefehls erzeugt der zweite Transponder TR2 eine neue Zufallszahlbitfolge ZB. Da der erste Transponder TR1 bereits im ersten Auswahlverfahren ausgewählt wurde, wechselt er in den Stillhalte-Betriebszustand und nimmt an dem in 4 gezeigten Auswahlvorgang nicht mehr Teil. Der zweite Transponder TR2 überträgt nun bitweise seine Identifikationsbitfolge, worauf die Basisstation ein jeweils gleichwertiges Auswahlbit an den Transponder überträgt. Das Selektionsbit des zweiten Transponders weist folglich nach der Übertragung aller Identifi kationsbits den Wert "ausgewählt" auf, und die Basisstation BS kann nun eine Schreib- und/oder Leseoperation mit ihm durchführen.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Auswahl eines oder mehrerer Transponder aus einer Vielzahl von Transpondern (TR1, TR2) durch eine Basisstation (BS), bei dem für einen jeweiligen Auswahlvorgang – in den Transpondern (TR1, TR2) jeweils eine Identifikationsbitfolge (IB) bereitgestellt wird, – eine Auswahlbitfolge (AB) durch die Basisstation (BS) bitweise an die Transponder (TR1, TR2) übertragen wird, – in dem jeweiligen Transponder (TR1, TR2) ein bitweiser Vergleich zwischen den entsprechenden Bits der Identifikationsbitfolge (IB) und der Auswahlbitfolge (AB) anhand eines vorgebbaren Vergleichskriteriums durchgeführt wird und anhand des Vergleichsergebnisses einem Selektionsbit eine Wertigkeit zugewiesen wird und – der jeweilige Transponder (TR1, TR2) abhängig von der Wertigkeit seines Selektionsbits ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem jeweiligen Transponder (TR1, TR2) eine Zufallszahlbitfolge (ZB) erzeugt wird und als Identifikationsbitfolge (IB) eine solche bereitgestellt wird, welche die Zufallszahlbitfolge (ZB) enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichskriterium durch die Basisstation (BS) an die Transponder (TR1, TR2) übertragen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichskriterium von der Bitposition der zu vergleichenden Bits der Identifikationsbitfolge (IB) und der Auswahlbitfolge (AB) abhängt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichskriterium ein arithmetischer Operator, insbesondere der Größer-Operator, der Kleiner-Operator oder der Gleich-Operator, ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationsbitfolge (IB) einen statischen Bitfolgenanteil enthält, der dem Transponder (TR1, TR2) bei seiner Herstellung zugeordnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahlvorgang wiederholt durchgeführt wird, wobei diejenigen Transponder (TR1), die in dem jeweils zuvor durchgeführten Auswahlvorgang ausgewählt wurden, nicht mehr an dem oder den nachfolgenden Auswahlvorgängen teilnehmen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Transponder (TR2), die noch an dem oder den Auswahlvorgängen teilnehmen, eine neue Zufallszahlbitfolge (ZB) erzeugen und die Identifikationsbitfolge (IB) die neue Zufallszahlbitfolge (ZB) enthält.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Transponder (TR1, TR2) vor dem bitweisen Vergleich zwischen den entsprechenden Bits seiner Identifikationsbitfolge (IB) und der Auswahlbitfolge (AB) die Wertigkeit des betreffenden Bits seiner Identifikationsbitfolge (IB) an die Basisstation überträgt.
  9. Verfahren nach einem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlbitfolge (AB) durch die Basisstation (BS) in Abhängig keit von der oder den von ihr empfangenen Identifikationsbitfolgen eingestellt wird.
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