DE4337202A1 - Beweglicher Datenträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen beweglichen Datenträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bewegliche Datenträger sind insbesondere in Form von Ma­ gnetstreifenkarten und Chipkarten, aber auch als aus der Distanz berührungslos abfragbare Transponder bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen vorteil­ haft einsetzbaren beweglichen Datenträger anzugeben.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung verknüpft auf besonders vorteil­ hafte Weise die an sich bekannten Techniken der Chipkarte einerseits und des berührungslos arbeitenden Transponders anderseits über den gemeinsamen Speicher und ermöglicht damit den Einsatz des Datenträgers in zweierlei Betriebs­ arten, woraus sich besonders vorteilhafte Einsatzmöglich­ keiten ergeben.

Insbesondere ist es von Vorteil, die erste Schaltungs­ gruppe mit Prüfeinrichtungen auszustatten, die einen mißbräuchlichen Einsatz durch Unbefugte ausschließen, bei­ spielsweise über verschlüsselte Identifikationskennungen, und die Energieversorgung der dadurch aufwendigen ersten Schaltungsgruppe über ohmsche Kontakte in den ersten Koppeleinrichtungen vorzunehmen, wozu entsprechende ex­ terne Geräte eines ersten Typs z. B. mit einer Kartenauf­ nahme und Bedieneinrichtungen vorzusehen sind. Derartige Schaltungsgruppen mit umfangreichen elektronischen Schal­ tungen sind z. B. bekannt aus "telecom report" 14 (1993) Heft 3, Seiten 1 bis 4 oder aus "mikroelektronik" Bd. 6 (1992) Heft 2, Seiten 86 bis 91. Durch die externe Ener­ gieversorgung dieser ersten Schaltungsgruppe über ohmsche Kontakte ist der Betrieb auch aufwendiger elektronischer Schaltungen sicher gewährleistet. Insbesondere steht vor­ teilhafterweise ausreichend Energie zum Einschreiben von Daten in einen EEPROM-Speicher als gemeinsamem nichtflüch­ tigem Speicher zur Verfügung. Der Datenaustausch über ohm­ sche Kontakte ist zudem weitgehend abhörsicher.

Demgegenüber kann bei der zweiten Schaltungsgruppe auf be­ sondere Sicherheitsmaßnahmen zur Verbindung eines mißbräuchlichen Einsatzes weitgehend verzichtet werden, da dieser bereits durch die erste Schaltungsgruppe ausge­ schlossen wird. Die zweite Schaltungsgruppe kann daher einfach aufgebaut und auf minimalen elektrischen Lei­ stungsbedarf optimiert werden. Insbesondere kann der Speicherzugriff der zweiten Schaltungsgruppe weitgehend oder vollständig auf das Lesen des gemeinsamen Speichers beschränkt sein. Für einige Anwendungen kann es vorteil­ haft sein, der zweiten Schaltungsgruppe eine einge­ schränkte Schreibmöglichkeit für den gemeinsamen Speicher zugeben, was aber auf einen geringen Umfang, beispiels­ weise die Rücksetzung eines einzigen Bits als Ungültig­ keitsmarkierung (Entwertung) des übrigen Speicherinhalt beschränkt sein kann.

Die eingeschränkte oder gesperrte Schreibmöglichkeit der zweiten Schaltungsgruppe auf den gemeinsamen Speicher ist damit sowohl günstig hinsichtlich der benötigten Leistung als auch hinsichtlich der nicht benötigten Sicherheitsprü­ feinrichtungen in dieser Schaltungsgruppe. Dies steht wie­ derum in vorteilhafter Verbindung mit der Kopplung der zweiten Schaltungsgruppe mit den zweiten Koppeleinrichtun­ gen an ein externes Gerät eines zweiten Typs über elektro­ magnetische Felder, da diese beruhrungslose Kommunikation für den Benutzer äußerst komfortabel, aber nicht abhörsi­ cher und nur zur Übertragung geringer Leistung geeignet ist.

Der erfindungsgemäße Datenträger ist besonders vorteilhaft einsetzbar in einem automatisierten System mit Vergabe von Nutzungsrechten, insbesondere als Ersatz für Wertmarken, einmalige oder zeitbegrenzte Berechtigungskarten wie z. B. Eintrittskarten, Einzelfahrscheine, Zeitkarten und der­ gleichen. Dabei kann die erste Schaltungsgruppe G1 als Bu­ chungssystemteil eingesetzt sein, mit dessen Hilfe einen Berechtigungsvermerk in den gemeinsamen Speicher eintragen lassen und die zweite Schaltungsgruppe dient als Meldeteil für die Berechtigung. Der Inhaber des Datenträgers kann z. B. an einem externen Gerät ersten Typs in den gemeinsa­ men Speicher des Datenträgers eine Verwendungsinformation, beispielsweise einmaliger Eintritt in ein Hallenbad, Ein­ zelfahrschein oder Monatskarte für ein öffentliches Ver­ kehrsmittel einschreiben, wobei der Gegenwert von einem Guthaben des Karteninhabers abgebucht wird. Das Guthaben kann dabei sowohl auf dem Datenträger selbst in der ersten Schaltungsgruppe gespeichert als auch über das externe Ge­ rät belastbar sein. Der Datenträger kann dann zu dem vor­ gesehen Benutzungszweck als Transponder eingesetzt werden in Verbindung mit berührungslos arbeitenden Lese- und/oder Schreibgeräten als externen Geräten zweiten Typs. Trans­ ponder und Lesegeräte sind beispielsweise bekannt aus dem Prospekt "Elektronische Identifikation System Trovan" der Firma AEG AG (Juni 1992). Das externe Gerät prüft durch Aus senden eines Abfragesignals die Berechtigung des Inha­ bers des Datenträgers. Hierfür kann z. B. der Transponder vorzugsweise den Inhalt des gemeinsamen Speichers oder auch nur einen Teil desselben oder eine andere abgefragte Information zum abfragenden Gerät übertragen, beispiels­ weise "Monatskarte für Monat . . . " oder "Einzelfahrschein". Im letztgenannten Beispielsfall kann es von Vorteil sein, wenn zur Entwertung auf ein Signal des Abfragegeräts eine Veränderung im gemeinsamen Speicher vorgenommen werden kann, beispielsweise durch Löschen eines beim Aufwerten gesetzten einzelnen Bits des Speichers an vorgegebener Stelle.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung eines Datenaustausch­ systems mit dem erfindungsgemäßen Datenträger ist in einem Zugangskontrollsystem mit abgestufter Zulassungsbeschrän­ kung zu verschiedenen Bereichen gegeben in der Weise, daß in der Schaltungsgruppe G1 eine Zulassungsberechtigung für einen Bereich strenger Zulassungsbeschränkung (Hochsicher­ heitsbereich) definiert ist, die durch die umfangreichen Prüfmöglichkeiten weitgehend gegen Mißbrauch gesichert ist, und in der zweiten Schaltungsgruppe die Berechtigung für Bereiche mit weniger strenger Zulassungsbeschränkung durch den Inhalt des gemeinsamen Speichers definiert ist, wobei der Speicherinhalt durch den befugten Karteninhaber selbst im Rahmen vorgegebener Einschränkungen festlegbar ist.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Datenträgers ist in der Abbildung skizziert. Als äußere Form sei eine gebräuchli­ che Kartenform angenommen. In den Kunststoffkörper der Karte eingebettet ist eine erste Schaltungsgruppe G1, eine zweite Schaltungsgruppe G2, ein gemeinsamer Speicher M, eine Spulenanordnung S als zweite Koppeleinrichtungen und ein von außen zugängliches Kontaktfeld K als erste Koppel­ einrichtungen. Die erste Schaltungsgruppe kann neben den Speicherfunktionsgruppen vor allem für Sicherheits- und Kontrollfunktionen einfache logische Baugruppen aber auch in flexibler Ausführung einen Mikrocontroller mit Periphe­ riegruppen enthalten. Verschiedene Aufbauten hierfür sind bekannt. Die erste Schaltungsgruppe hat unbeschränkten Schreib- und Lesezugriff auf den gemeinsamen Speicher. Demgegenüber ist die zweite Schaltungsgruppe G2 beim Speicherzugriff weitgehend oder vollständig auf das Ausle­ sen des Speicherinhalts beschränkt. Eine eventuell einge­ schränkt vorhandene Berechtigung zur Veränderung des Spei­ cherinhalts beschränkt sich auf einen kleinen Abschnitt des gemeinsamen Speichers, vorzugsweise auf ein einzelnes Markierungsbit oder -byte.

Zur Aktivierung der ersten Schaltungsgruppe, die mit dem Kontaktfeld K verbunden ist, kann die Karte in die Karten­ aufnahme A eines externen Geräts ersten Typs, eines Be­ diengeräts B eingegeben werden. Gegenkontakte im Bedienge­ rät werden dabei an das Kontaktfeld K angelegt und stellen über diese ohmschen Kontakte die Stromversorgung und die Datenaustauschpfade her. Über Bedienelemente des Geräts B kann der befugte Kartenbenutzer u. a. das Einschreiben ei­ ner Information in den gemeinsamen Speicher M veranlassen, die auch nach Entnahme der Karte aus dem Gerät B erhalten bleibt.

Zur Benutzung der z. B. als Fahrschein oder Eintrittskarte aufgewerteten Karte begibt sich der Benutzer in den Feld­ bereich eines ein elektromagnetisches Feld abstrahlenden externen Geräts zweiten Typs, eines berührungslos arbei­ tenden Lesegeräts L. Das elektromagnetische Feld des Lese­ geräts bewirkt in der zweiten Schaltungsgruppe über die angeschlossene Spulenanordnung und Gleichrichter den Auf­ bau einer karteninternen Versorgungsausgleichspannung.

Die zweite Schaltungsgruppe veranlaßt ihrerseits die Aus­ sendung eines elektromagnetischen Signals über die Spulen­ anordnung S, welches mit einer vorgegebenen Information, insbesondere dem Inhalt des gemeinsamen Speichers oder ei­ nes Teils desselben, moduliert ist und von dem Lesegerät L empfangen und ausgewertet wird. Das vom Lesegerät abge­ strahlte elektromagnetische Feld kann gleichfalls modu­ liert sein und über weitere Einrichtungen in der zweiten Schaltungsgruppe G2 demoduliert und ausgewertet werden, wobei aber der hierfür ggf. vorgesehene Schaltungsaufwand gering gehalten werden kann.

Für den Empfang des vom Lesegerät L abgestrahlten elektro­ magnetischen Feldes und das Aussenden von Informationen zum Lesegerät enthält die Spulenanordnung vorzugsweise nur eine Spule, die für beide Signalrichtungen benutzt wird.

Die Antwortfrequenz des Transponders ist verschieden von der Frequenz des vom Lesegerät abgestrahlten Feldes und vorzugsweise durch Frequenzteilung aus dieser abgeleitet, so daß die beiden Frequenzen in einem konstanten Verhält­ nis zueinander stehen. Die Frequenz des Lesegerätfeldes liegt vorzugsweise im Bereich von 120 kHz bis 140 kHz und die Transponderantwortfrequenz bei der Hälfte dieser Fre­ quenz.

Claims (13)

1. Beweglicher Datenträger mit Einrichtungen zur Daten­ kommunikation mit externen Geräten und mit einem nicht­ flüchtigen Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtungen
eine erste Schaltungsgruppe mit ersten Koppelein­ richtungen und eine zweite Schaltungsgruppe mit zweiten Koppeleinrichtungen enthalten, wobei die Koppeleinrichtungen jeweils zur Energieversorgung der zugeordneten Schaltungsgruppe und zur Daten­ kommunikation dieser Schaltungsgruppe mit einem externen Gerät dienen,
und daß beide Schaltungsgruppen Zugriff auf einen gemeinsamen Speicher mit veränderbarem Inhalt haben.

2. Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungsgruppe mit den zweiten Koppelein­ richtungen zur Datenkommunikation und Energieversorgung über elektromagnetische Felder ausgebildet ist.

3. Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Koppeleinrichtungen vom indukti­ ven Typ sind.

4. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Koppeleinrichtungen zur En­ ergieversorgung ohmsche Kontakte umfassen.

5. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des gemeinsamen Speicher oder zumindest ein Teil desselben nur durch die erste Schaltungsgruppe veränderbar und durch die zweite Schal­ tungsgruppe nur lesbar ist.

6. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Speicher durch die zweite Schaltungsgruppe in eingeschränktem Umfang verän­ derbar ist.

7. Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Speicher einen EEPROM- Speicher umfaßt.

8. Datenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungsgruppe und die zweite Schaltungsgruppe in unterschiedlicher Halblei­ tertechnologie realisiert sind.

9. Datenaustauschsystem mit Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie mit externen Geräten ersten Typs zur Kommunikation mit der ersten Schaltungsgruppe und mit externen Geräten zweiten Typs zur Kommunikation mit der zweiten Schaltungsgruppe.

10. Datenaustauschsystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch seinen Einsatz in einem automatisierten System mit Vergabe von Nutzungsrechten, wobei die erste Schaltungs­ teil als Buchungssystemteil und der zweiten Schaltungs­ gruppe als Meldeteil für eine gebuchte Berechtigung.

11. Datenaustauschsystem nach Anspruch 9, oder 10 gekenn­ zeichnet durch seinen Einsatz als Fahrscheinsystem im öf­ fentlichen Personenverkehr.

12. Datenaustauschsystem nach Anspruch 9 oder 10 gekenn­ zeichnet durch seinen Einsatz als Eintrittskartensystem.

13. Datenaustauschsystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch seinen Einsatz in einem Zugangskontrollsystem in der Weise, daß die Schaltungsgruppen Zugangsberechtigungen zu Bereichen unterschiedlicher Stufen von Zulassungsbeschrän­ kungen definieren.