EP1488564A1 - Verfahren zur gesicherten bertragung von daten, insbesonder e zur bertragung ber eine luftschnittstelle - Google Patents

Verfahren zur gesicherten bertragung von daten, insbesonder e zur bertragung ber eine luftschnittstelle

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Publication number
EP1488564A1
EP1488564A1 EP03745248A EP03745248A EP1488564A1 EP 1488564 A1 EP1488564 A1 EP 1488564A1 EP 03745248 A EP03745248 A EP 03745248A EP 03745248 A EP03745248 A EP 03745248A EP 1488564 A1 EP1488564 A1 EP 1488564A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
count value
sequence
data
value
evaluations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03745248A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Cuylen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1488564A1 publication Critical patent/EP1488564A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0057—Block codes

Definitions

  • the invention relates to a method for the secure transmission of data, the coding of which is represented by a sequence of a predeterminable number of evaluations and evaluations.
  • the invention also relates to a mobile data memory and to a read / write device for carrying out the method, and to an identification system with the read / write device and at least one mobile data memory.
  • Contactless ident systems work on the basis of contactless transmission technologies. These can e.g. based on electromagnetic, infrared or ultrasound. Such systems are used, for example, to identify people or moving goods, e.g. used by means of transport.
  • the necessary data is transferred from a read / write device via a non-contact data transmission link, e.g. via an air interface to a mobile data storage device and back.
  • the contactless identification technology also allows the acquisition of the data e.g. while the mobile data storage is moving past. So that the mobile data storage devices can be used indefinitely, the integration of energy storage devices, e.g. Batteries, dispensed.
  • the necessary electrical energy is external, i.e. an electrical or magnetic field originating from the read / write device, taken contactlessly.
  • Such methods are e.g. known according to the ISO / IEC 15693 Part 2 “Air Interface and Initialization *” or according to the ISO / IEC 14443 standard as a time slot method for operation in an ISM frequency band.
  • Methods of this type permit a continuous energy supply to the data storage electronics by only switching off the carrier frequency modulated with the data to be transmitted for energy transmission for a maximum time interval.
  • an energy storage device previously charged in the mobile data storage device must be able to bridge the energy supply.
  • the data is transmitted from the mobile data storage device to the read / write device by means of a load modulation.
  • the mobile data storage dampens the inducing magnetic field at short intervals.
  • the mobile data storage device requires the maximum power from the previously loaded energy storage device. This stress phase should therefore be as short as possible.
  • the load modulation can be carried out according to the above standards continuously for a time slot as the maximum time interval or alternatively with a subcarrier frequency modulated. With carrier frequency modulation, energy transmission is also possible within a modulated time slot (see also FIG. 3).
  • data transmission between the read / write device and the mobile data memory can be adversely affected by interference.
  • these can be electromagnetic interference sources, such as motors, solenoid valves, welding robots, etc., which are operated in the vicinity. This can lead to incorrect data transmission.
  • Suitable security methods are known to reduce this problem, such as, for example, determining and appending a CRC word (cycle redundancy check) or a parity bit to the end of the data or data sequence to be transmitted.
  • the probability of a transmission error being identified in a backup method based on a supplementary CRC word to a data sequence is very high.
  • a high level of data processing complexity is required by the mobile data memory in order to validate the received first part of the data using the CRC word.
  • this allows the power consumption for the extensive necessary computing operations to become so high that, disadvantageously, a power supply due to the external energy transfer from the read / write device can no longer be provided.
  • Another disadvantage is that any new data that may be received can no longer be processed due to the pending arithmetic operations for CRC validation. As a result, data can be lost during a data transmission. It is also a possible disadvantage that it is no longer possible to exchange all the data pending for transmission while the mobile data memory is in the reception area of the read / write device.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a new method for the secure transmission of data with a high error detection probability of a transmission disturbance with a low expenditure on data processing technology.
  • the object is achieved with a method for the secure transmission of data, the coding of which is represented in each case by a sequence of a predeterminable number of evaluations and evaluations, a counting value representing the predeterminable number being formed by the counting direction after each evaluation changed and the count value incremented or decremented with each evaluation, and error information is generated if a first end value, which is transmitted as a coded sequence of the count value with the data, from a second end value which, like the count value from the transmitted - the sequence is formed, is different.
  • the object is further achieved with a mobile data storage device and a read / write device for carrying out the method.
  • the invention is solved with an identification system with the read / write device and at least one mobile data memory.
  • the counter can furthermore advantageously be implemented by a simple software program or by a simple electronic circuit, such as a binary circulation counter, with little circuitry complexity.
  • FIG. 1 shows an example of an identification system which has a read / write device and a mobile data memory, each with a coding device for carrying out the method according to the invention for the contactless exchange of data,
  • FIG. 2 shows an exemplary coding rule for the secure transmission of data according to the invention, the coding of which is represented by a sequence of evaluations and evaluations
  • FIG. 3 shows an embodiment of the method according to the invention in which the evaluations are based on the ISO / IEC standard 14443, with a Manchester coding and a subcarrier according to type A of the above Norm are modulated.
  • FIG. 1 shows an example of an identification system IS, which has a read / write device SLG and a mobile data memory DT, each with a coding device KE1, KE2 for carrying out the method according to the invention.
  • the mobile data storage device DT is attached to a movable object BO, such as, for example, to a means of transport which moves in a movement direction BR relative to the read / write device SLG.
  • data is transmitted via a contactless data transmission link LS, such as an air interface.
  • an exemplary control computer ST is shown, which is connected to the read / write device SLG via an interface. These are used to exchange the data between the ST control computer and the SLG read / write device, for example for data acquisition.
  • the respective coding devices KE1, KE2 have, for example, a circulation counter CNT and comparison means VM for carrying out the method according to the invention.
  • the comparison means VM are used to generate error information F1, F2 for the corresponding remote station DT, SLG if an incorrect data transmission could be determined.
  • the mobile data memory DT is also supplied with energy via the exemplary air interface LS.
  • Energy flow lines EF are drawn in to illustrate the energy flow from read / write device SLG to mobile data memory DT.
  • the carriers of the necessary energy can be, for example, electrical or magnetic fields.
  • the coding ⁇ S ⁇ ⁇ 0 ⁇ - F of the data D0-D4 is represented by a sequence FR0-FR4 of evaluations and evaluations Z1, Z0 according to the invention.
  • the first data item DO shows an example of a control data item DO, which can contain a control command S ⁇ , for example. This command can be used to indicate to the remote station DT, SLG, for example, that the data D1-D4 waiting for transmission will follow immediately.
  • the data D1-D4 can be regarded as the actual user data. These can be bits or data bytes or, as shown in the example of the figure, hexadecimal numbers with numerical values from 0 to ⁇ F ⁇ .
  • sequence FR0-FR4 according to the invention frequency patterned into a Se ⁇ of time slot frames FR0-FR4, wherein a time slot frame FR0-FR4 for representing a date D0-D4 with the predetermined number of on and off values Z1, is encoded Z0.
  • sequence of time slot frames FR0-FR4 according to the invention follows a corresponding in structure Signa ⁇ SIG door frame, wherein the encoded v S ⁇ 0 ⁇ - F ⁇ sequence SIG ent ⁇ holds.
  • to represent the current xadecimal numerical values of the actual user data D1-D4 advantageously a corresponding number with the value 16 for the coding ⁇ 0 - F ⁇ of the associated sequence FR1-FR4 with evaluations and evaluations Z1, Z0.
  • the coding ⁇ 8 of the data backup block DS being represented by the signature frame SIG.
  • each time slot frame FR0-FR4 and the security frame were divided into 11 time slots ZS1-ZS11 in the example of the figure.
  • the above-mentioned coding S x , 0 ⁇ - ⁇ F can be carried out in these time slots ZSl-ZSll by appropriate assignment with evaluations and evaluations Z1, Z0.
  • a count value C is shown in dashed lines in FIG. 2, which is pre-assigned with a start count value SZW and with a counting direction F / R.
  • the count value C representing the predeterminable number is formed by changing the counting direction F, R after each one value ZI and incrementing or decrementing the count value C for each evaluation ZO.
  • Error information F1, F2 can then be generated if a first end value EC, which is transmitted as coded ⁇ S, 0 - ⁇ F sequence SIG of the count value C with the data D0-D4, from a second end value EC1, EC2, which is how the count value C is formed from the transmitted sequence FR0-FR4, is different.
  • the count value C has already been preset with the start count value SZW 0 and with the start count direction SZR “forward.
  • Zählwert realise the respective values were plotted ZW of the count value C ⁇ and the current counting direction F, R below the timeslots ZSL-ZSll.
  • the count value C is increased by the first time slot of the first time ZS1 ⁇ slot frame FR0 to the value Z0 to the value 1 at the beginning.
  • the count direction F, R changes to “backward *” due to the single value ZI.
  • the count value is therefore decremented to the value 0 in the following time slot ZS3 with the evaluation ZO.
  • the count value C can also assume periodic values ZW, the periodic values ZW being numerical values of a number system. This is already shown in Figure 2 for the further counting. As can be seen, the count value C can only assume values ZW of the hexadecimal number system, 0 ⁇ -, F in a periodic sequence. This is possible because the count value C overflows when incrementing, F ⁇ to, 0 ⁇ or undercuts it in a corresponding manner when it is decremented.
  • the first final value EC with the value, 8 ⁇ corresponding to the previously defined coding, 0 ⁇ -, F ⁇ is finally written into the time slots ZSl-ZSll of the security frame SIG ZO.
  • the 8 X coded in the time slot frame FR1 advantageously has the same assignment with evaluations and evaluations Z1, Z0 as the last final value EC formed by counting in the security frame SIG.
  • the circulation counter CNT can advantageously be implemented by a simple software program or by a simple electronic circuit, such as the above-mentioned binary circulation counter, with little circuit complexity. Another advantage is that each offset of a value ZI in the time slot grid or any additional or missing assignment of the time slots ZSl-ZSll of a time slot frame FR0-FR4 with a value ZI leads to another final value EC of the count value C.
  • the coding of all evaluations and evaluations Z1, Z0 to be transmitted can take place in such a way that an evaluation ZI is followed by at least one evaluation ZO. This is already shown in the example in FIG. 2.
  • the maximum time interval corresponds to the duration of a single value ZI.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention, in which the single values ZI are based on the ISO / IEC standard 14443, with Manchester coding and a subcarrier according to type A of the above. Norm are modulated.
  • a one-value ZI can furthermore be formed by a pulse train PF.
  • the pulse sequence PF can have an even number of pulses PL and pauses PS with the same duty cycle.
  • a predeterminable number of sinusoidal carrier oscillations fo can be assigned to a pulse PL.
  • a mobile data memory DT can be used for the contactless exchange of a sequence of data D0-D4 with a read / write device SLG, which has a first coding device KE1 for carrying out the method according to the invention.
  • the first coding device KE1 of the mobile data memory DT can have a circulation counter CNT for forming the count value C and comparison means VM for generating a first error message F1, if the first end value EC of the count value C with the second end value EC1, which is like the count value C. the transmitted sequence FR0-FR4 is formed, is different.
  • the read / write device SLG can advantageously be shown a transmission error using the first error information F1.
  • the transmission of the last pending data sequence can then e.g. be repeated..
  • a read / write device SLG can be used for the contactless exchange of a sequence of data D0-D4 with at least one mobile data memory DT, which has a second coding device KE2 for carrying out the method according to the invention.
  • the second coding device KE2 of the read / write device SLG can have a circulation counter CNT for forming the count value C and comparison means VM for generating the second error information F2, if the first end value EC of the count value C with the second end value EC2, which is like the count value C. the transmitted sequence FR0-FR4 is formed, is different.
  • an identification system IS can be operated with a modulation method based on the ISO / IEC 14443 standard or the ISO / IEC 15693 standard in an ISM frequency band, in particular in an ISM frequency band of 13.56 MHz.
  • sequences of data D1-D4 can be exchanged in the identification system IS between at least one read / write device SLG and at least one mobile data memory DT via a contactless data transmission link LS.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

Das Verfahren betrifft die gesicherte Übertragung von Daten (D0-D4), deren Kodierung (`S`,`0`-`F`) jeweils durch eine Fol­ge (FR0-FR4) aus einer vorgebbaren Anzahl an Ein- und Auswer­ten (Z1,Z0) repräsentiert wird, wobei ein die vorgebbare An­zahl repräsentierender Zählwert (C) dadurch gebildet wird, dass nach jedem Einwert die Zählrichtung (F,R) gewechselt und bei jedem Auswert der Zählwert inkrementiert oder dekrementiert wird, und eine Fehlerinformation (F1,F2) erzeugt wird, falls ein erster Endwert (EC), welcher als kodierte Folge (SIG) des Zählwertes C mit den Daten übertragen wird, von ei­nem zweiten Endwert (EC1,EC2), welcher wie der Zählwert aus der übertragenen Folge gebildet wird, verschieden ist. Das Verfahren kann vorteilhaft bei Identifikationssystemen (IS), bei mobilen Datenträgern (DT) und bei Schreib-/Lesegeräten (SLG) eingesetzt werden. Damit ist der Vorteil verbunden, dass durch die Verwendung eines einfachen Vor- und Rückwärtszählers (CNT) ein Datenübertragungsfehler schnell und mit hoher Si­cherheit erkannt werden kann. Der Zähler kann dabei durch ein einfaches Softwareprogramm oder durch eine elektronische Schaltung, wie z.B. durch einen binären Umlaufzähler, mit ge­ringem schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur gesicherten Übertragung von Daten, insbesondere zur Übertragung über eine Luftschnittstelle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gesicherten Übertragung von Daten, deren Kodierung durch eine Folge aus einer vorgebbaren Anzahl an Ein- und Auswerten repräsentiert wird. Die Erfindung bezieht sich zudem auf einen mobilen Da- tenspeicher sowie auf ein Schreib-/Lesegerät zur Durchführung des Verfahrens, sowie auf ein Identifikationssystem mit dem Schreib-/Lesegerät und mindestens einem mobilen Datenspeicher.
Kontaktlose IdentSysteme arbeiten auf Basis von berührungslo- sen Übertragungstechniken. Diese können z.B. auf elektromagnetische Weise, mittels Infrarot oder Ultraschall beruhen. Derartige Systeme werden beispielsweise zur Identifikation von Personen oder von bewegten Gütern, wie z.B. von Transportmitteln eingesetzt. Die notwendigen Daten werden dazu von einem Schreib-/Lesegerät über eine berührungslose Datenübertragungsstrecke übertragen, wie z.B. über eine Luftschnittstelle zu einem mobilen Datenspeicher und zurück. Die berührungslose Identtechnik gestattet auch die Erfassung der Daten z.B. während einer Vorbeibewegung des mobilen Datenspeichers. Damit die mobilen Datenspeicher zeitlich unbegrenzt eingesetzt werden können, wird bei diesen auf die Integration von Energiespeichern, wie z.B. Batterien, verzichtet. Die notwendige e- lektrische Energie wird dabei extern, d.h. einem vom Schreib- /Lesegerät stammenden elektrischen oder magnetischen Feld, kontaktlos entnommen.
Zur Kommunikation eines Schreib-/Lesegerät mit derartigen mobilen Datenspeichern sind daher geeignete Übertragungs- und Kodierungsverfahren notwendig, welche sowohl eine energetische Versorgung der Elektronik auf dem mobilen Datenspeicher als auch die Einhaltung von funktechnischen Auflagen sicherstellen, Zudem sind zur Übertragung von Daten i.d.R. nur bestimmte Fre- quenzbänder freigegeben, wie z.B. die ISM-Frequenzbänder (In- dustrial, Scientifc & Medical) für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen.
Solche Verfahren sind z.B. nach der Norm ISO/IEC 15693 Part 2 „Air Interface and Initialization* oder nach der Norm ISO/IEC 14443 als Zeitschlitzverfahren zum Betrieb in einem ISM-Fre- quenzband bekannt.
Verfahren dieser Art erlauben eine durchgehende Energieversorgung der Datenspeicherelektronik, indem zur Energieübertragung die mit den zu sendenden Daten modulierte Trägerfrequenz nur für ein maximales Zeitintervall ausgeschaltet wird. Innerhalb dieser Zeit muss ein zuvor im mobilen Datenspeicher aufgelade- ner Energiespeicher die Energieversorgung überbrücken können. Umgekehrt erfolgt die Datenübertragung vom mobilen Datenspeicher zum Schreib-/Lesegerät mittels einer Belastungsmodulation. Dabei bedämpft der mobile Datenspeicher das induzierende magnetische Feld in kurzen Intervallen. In dieser Belastungsphase benötigt der mobile Datenspeicher die maximale Leistung aus dem zuvor geladenen Energiespeicher. Diese Belastungsphase sollte daher so kurz wie möglich sein. Die Belastungsmodulation kann entsprechend den obigen Normen kontinuierlich für einen Zeitschlitz als maximales Zeitintervall oder alternativ mit einem Hilfsträger trägerfrequenzmoduliert erfolgen. Bei einer Trägerfrequenzmodulation ist zudem innerhalb eines modulierten Zeitschlitzes eine Energieübertragung möglich, (siehe dazu auch Figur 3) .
Eine Datenübertragung zwischen Schreib-/Lesegerät und mobilem Datenspeicher kann jedoch durch Störungen nachteilig beein- flusst werden. Bei einer Datenübertragung auf beispielhaft induktiv gekoppeltem Wege können dies elektromagnetische Störquellen, wie z.B. Motoren, Magnetventile, Schweißroboter etc. sein, welche in der näheren Umgebung betrieben werden. Dadurch kann es zu einer fehlerhaften Datenübertragung kommen. Zur Reduzierung dieses Problems sind geeignete Sicherungsverfahren bekannt, wie z.B. das Ermitteln und Anhängen eines CRC- Wortes (Cycle Redundancy Check) oder eines Paritybit an das Ende der zu übertragenden Daten oder Datensequenz.
Die Fehlererkennungswahrscheinlichkeit eines Übertragungsfeh- lers bei einem Sicherungsverfahren auf Basis eines ergänzenden CRC-Wortes an eine Datensequenz ist sehr hoch. Allerdings ist ein hoher datenverarbeitungstechnischer Rechenaufwand durch den mobilen Datenspeicher erforderlich, um den empfangenen ersten Teil der Daten durch das CRC-Wort zu validieren. Dadurch kann zum einen der Stromverbrauch für die umfangreichen notwendigen Rechenoperationen so hoch werden, dass nachteilig eine Stromversorgung durch die externe Energieübertragung vom Schreib-/Lesegerät nicht mehr bereitgestellt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass ggf. neu eintreffende Daten durch die noch anstehende Rechenoperationen für die CRC-Validierung nicht mehr verarbeitet werden können. Dadurch können während einer Datenübertragung nachteilig Daten verloren gehen. Auch ist es ein möglicher Nachteil, dass nicht mehr alle zur Übertragung anstehenden Daten während des Aufenthalts des mobilen Datenspeichers im Empfangsbereich des Schreib-/Lesegerät ausgetauscht werden können.
Bei Verwendung eines Paritybit zur gesicherten Übertragung von Daten ist dagegen der rechnerische Aufwand i.Vgl. zur Ermittlung eines CRC-Wortes sehr gering ist. Allerdings ist die Fehlererkennungswahrscheinlichkeit für eine gestörte Datensequenz nicht sehr hoch. Sind bei einer Datenübertragung z.B. zwei Zeitschlitze innerhalb einer übertragenen Sequenz so gestört, dass diese komplementäre Werte annehmen, so ändert sich der Wert des Paritybit nicht. Auch ist kein Übertragungsfehler feststellbar, wenn z.B. die Abtastung eines eingehenden Datenstroms im Zeitschlitzraster aufgrund einer nicht hinreichend genauen Synchronisierung zwischen Schreib-/Lesegerät und mobi¬ lem Datenspeicher nicht „mittig erfolgen sollte. Dadurch ist es möglich, dass z.B. ein aktuell anstehender Datenübertra- gungswert fälschlicherweise erst im folgenden Zeitschlitz abgetastet wird. Dadurch würde nachteilig ein anderes logisches Ergebnis resultieren. Auch in diesem Fall würde sich der Wert des Paritybit nicht verändern und eine ordnungsgemäße Daten- Übertragung kennzeichnen. Weitere Ursachen für Zeitversätze können z.B. auch Reflexionen der gesendeten Daten an Metallflächen sein.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein neues Verfahren zur gesicherten Übertragung von Daten mit einer hohen Fehlererkennungswahrscheinlichkeit einer Übertragungsstörung bei einem geringen datenverarbeitungstechnischen Aufwand anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur gesicherten Ü- bertragung von Daten, deren Kodierung jeweils durch eine Folge aus einer vorgebbaren Anzahl an Ein- und Auswerten repräsentiert wird, wobei ein die vorgebbare Anzahl repräsentierender Zählwert dadurch gebildet wird, dass nach jedem Einwert die Zählrichtung gewechselt und bei jedem Auswert der Zählwert in- krementiert oder dekre entiert wird, und eine Fehlerinformation erzeugt wird, falls ein erster Endwert, welcher als kodierte Folge des Zählwertes mit den Daten übertragen wird, von einem zweiten Endwert, welcher wie der Zählwert aus der übertra- genen Folge gebildet wird, verschieden ist.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem mobilen Datenspeicher sowie einem Schreib-/Lesegerät zur Durchführung des Verfahrens. Schließlich wird die Erfindung mit einem Identifika- tionssystem mit dem Schreib-/Lesegerät und zumindest einem mobilen Datenspeicher gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Damit ist der Vorteil verbunden, dass durch die Verwendung ei¬ nes einfachen Vor- und RückwärtsZählers ein Datenübertragungs¬ fehler schnell und mit hoher Sicherheit erkannt werden kann. Zudem ist der Aufwand für die Ansteuerung des Vor- und Rückwärtszählers sehr gering. Der Zähler kann dabei weiterhin vorteilhaft durch ein einfaches Softwareprogramm oder durch eine einfache elektronische Schaltung, wie z.B. durch einen binären UmlaufZähler, mit geringem schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
FIG 1 : ein Beispiel für ein Identifikationssystem, welches ein Schreib-/Lesegerät und einen mobilen Datenspeicher mit je einer Kodiereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum berührungslosen Austausch von Daten aufweist,
FIG 2 : eine beispielhafte Kodiervorschrift zur gesicherten Übertragung von Daten gemäß der Erfindung, deren Kodierung durch eine Folge von Ein- und Auswerten repräsentiert wird, und FIG 3 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Einwerte auf Basis des ISO/IEC- Standards 14443, mit einer Manchesterkodierung und einem Hilfsträger gemäß Typ A der o.g. Norm moduliert werden.
FIG 1 zeigt beispielhaft ein Identifikationssystem IS, welches ein Schreib-/Lesegerät SLG und einen mobilen Datenspeicher DT mit je einer Kodiereinrichtung KE1,KE2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Der mobile Datenspei- eher DT ist dabei an einem beweglichen Objekt BO angebracht, wie z.B. an einem Transportmittel, welches sich in einer Bewegungsrichtung BR relativ zum Schreib-/Lesegerät SLG bewegt. Im Beispiel der Figur werden Daten über eine berührungslose Datenübertragungsstrecke LS, wie z.B. eine Luftschnittstelle ü- bertragen. Im rechten oberen Teil der Figur ist ein beispielhafter Steuerrechner ST dargestellt, der mit dem Schreib- /Lesegerät SLG über eine Schnittstelle in Verbindung steht. Über diese werden die Daten zwischen Steuerrechner ST und Schreib-/Lesegerät SLG z.B. zur Datenerfassung ausgetauscht. Zudem weisen die jeweiligen Kodiereinrichtungen KE1,KE2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft ei- nen UmlaufZähler CNT sowie Vergleichsmittel VM auf. Die Vergleichsmittel VM dienen dabei der Erzeugung einer Fehlerinformation F1,F2 für die entsprechende Gegenstelle DT, SLG, falls eine fehlerhaft Datenübertragung festgestellt werden konnte.
Über die beispielhafte Luftschnittstelle LS erfolgt zugleich die Versorgung des mobilen Datenspeichers DT mit Energie. Zur Veranschaulichung des Energieflusses von Schreib-/Lesegerät SLG zu mobilem Datenspeicher DT sind Energieflusslinien EF eingezeichnet. Die Träger der notwendigen Energie können bei- spielsweise elektrische oder magnetische Felder sein.
FIG 2 zeigt eine beispielhafte Kodiervorschrift zur gesicherten Übertragung von Daten D0-D4. Die Kodierung λS\Λ0Λ- F der Daten D0-D4 wird dabei jeweils durch eine Folge FR0-FR4 von Ein- und Auswerten Z1,Z0 gemäß der Erfindung repräsentiert. Das erste Datum DO zeigt beispielhaft ein Steuerdatum DO, welches z.B. einen Steuerbefehl Sλ enthalten kann. Durch diesen Befehl kann der Gegenstelle DT, SLG z.B. angezeigt werden, dass die zur Übertragung anstehenden Daten D1-D4 unmit- telbar folgen werden. Die Daten D1-D4 können dabei als die eigentlichen Nutzdaten betrachtet werden. Diese können z.B. Bits oder Datenbytes oder wie im Beispiel der Figur dargestellt hexadezimale Zahlen mit Zahlenwerten von 0 bis ΛFΛ sein.
Weiterhin wird die Folge FR0-FR4 erfindungsgemäß in eine Se¬ quenz von Zeitschlitzrahmen FR0-FR4 strukturiert, wobei ein Zeitschlitzrahmen FR0-FR4 zur Repräsentierung eines Datums D0- D4 mit der vorgebbaren Anzahl von Ein- und Auswerten Z1,Z0 kodiert ist. Weiterhin folgt erfindungsgemäß der Sequenz von Zeitschlitzrahmen FR0-FR4 ein im Aufbau entsprechender Signa¬ turrahmen SIG, welcher die kodierte vS\ 0λ- FΛ Folge SIG ent¬ hält. Im Beispiel der Figur wurde zur Repräsentierung der he- xadezimalen Zahlenwerte der eigentlichen Nutzdaten D1-D4 vorteilhaft eine entsprechende Anzahl mit dem Wert 16 für die Kodierung λ0 - Fλ der zugehörigen Folge FR1-FR4 mit Ein- und Auswerten Z1,Z0 vorgegeben. Dies ist bereits im Beispiel der Figur dargestellt, wobei die Kodierung Λ8 des Datensicherungsblocks DS durch den Signaturrahmen SIG repräsentiert wird.
Zudem wurde im Beispiel der Figur jeder Zeitschlitzrahmen FR0- FR4 sowie der Sicherungsrahmen in 11 Zeitschlitze ZSl-ZSll unterteilt. In diese Zeitschlitze ZSl-ZSll kann die o.g. Kodierung Sx, 0Λ-ΛF durch entsprechende Belegung mit Ein- und Auswerten Z1,Z0 erfolgen.
Weiterhin ist in der Figur 2 in strichlinierter Darstellung ein Zählwert C dargestellt, welcher mit einem Startzählwert SZW sowie mit einer Zählrichtung F/R vorbelegt ist.
Erfindungsgemäß wird zur gesicherten Übertragung der Daten D0- D4 der die vorgebbare Anzahl repräsentierende Zählwert C dadurch gebildet, dass nach jedem Einwert ZI die Zählrichtung F,R gewechselt und bei jedem Auswert ZO der Zählwert C inkre- mentiert oder dekrementiert wird. Es kann dann eine Fehlerinformation F1,F2 erzeugt, falls ein erster Endwert EC, welcher als kodierte λS , 0 -λF Folge SIG des Zählwertes C mit den Daten D0-D4 übertragen wird, von einem zweiten Endwert EC1, EC2, welcher wie der Zählwert C aus der übertragenen Folge FR0-FR4 gebildet wird, verschieden ist.
Im Beispiel der Figur 2 wurde der Zählwert C bereits mit dem Startzählwert SZW 0 und mit der Startzählrichtung SZR „Vorwärts vorbelegt. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Zählwertbildung wurden die jeweiligen Werte ZW des Zähl¬ wertes C sowie die aktuelle Zählrichtung F,R unterhalb der Zeitschlitze ZSl-ZSll aufgetragen. Dabei wird zu Beginn der Zählwert C durch den ersten Zeitschlitz ZS1 des ersten Zeit¬ schlitzrahmens FR0 mit dem Auswert Z0 auf den Wert 1 erhöht. Im folgenden Zeitschlitz ZS2 erfolgt durch den Einwert ZI ein Wechsel der Zählrichung F,R nach „Rückwärts* . Der Zählwert wird daher im folgenden Zeitschlitz ZS3 mit dem Auswert ZO auf den Wert 0 dekrementiert .
Erfindungsgemäß kann der Zählwert C weiterhin periodische Werte ZW annehmen, wobei die periodischen Werte ZW Zahlenwerte eines Zahlensystems sein können. Dies ist bereits in Figur 2 für die weitere Zählwertbildung dargestellt. Wie ersichtlich ist, kann der Zählwert C nur Werte ZW des hexadezimalen Zahlensystem ,0Λ-,F in einer periodischen Abfolge annehmen. Dies ist dadurch möglich, dass der Zählwert C bei einer Inkremen- tierung von ,Fλ nach ,0Λ überläuft bzw. bei einer Dekrementie- rung in entsprechender Weise unterläuft. Am Ende der Zählwert- bildung wird schließlich der erste Endwert EC mit dem Wert ,8λ entsprechend der zuvor festgelegten Kodierung ,0λ-,FΛ in die Zeitschlitze ZSl-ZSll des Sicherungsrahmens SIG eingeschrieben ZO. Im Beispiel der Figur weist daher die in den Zeitschlitzrahmen FR1 kodierte , 8X vorteilhaft die gleiche Belegung mit Ein- und Auswerten Z1,Z0 wie der durch Zählung gebildete letzte Endwert EC im Sicherungsrahmen SIG auf.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die jeweiligen Werte ZW des Zählwertes C durch einen einfachen Umlaufzähler CNT nach- zubilden. Im Beispiel der Figur kann dies in einfacher Weise durch einen binären Umlaufzähler CNT mit einer Wertigkeit von 4 zur Darstellung von 16 möglichen Werten ZW erfolgen. Dadurch ist vorteilhaft eine einfache Implementierung dieses erfindungsgemäße Verfahren in entsprechende Vorrichtungen, wie z.B. in einem mobilen Datenspeicher DT oder in einem Schreib- /Lesegerät SLG zur Durchführung des Verfahrens möglich.
Der Umlaufzähler CNT kann dabei vorteilhaft durch ein einfaches Softwareprogramm oder durch eine einfache elektronische Schaltung, wie z.B. durch den o.g. binären UmlaufZähler, mit geringem schaltungstechnischen Aufwand realisiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass jeder Versatz eines Einwertes ZI im Zeitschlitzraster oder jede zusätzliche oder fehlende Belegung der Zeitschlitze ZSl-ZSll eines Zeitschlitzrahmens FR0-FR4 mit einem Einwert ZI zu einem anderen Endwert EC des Zählwertes C führt.
Zusammen mit der bereits o.g. einfachen technischen Implementierung des UmlaufZählers CNT kann somit vorteilhaft ein Datenübertragungsfehler schnell und mit hoher Sicherheit erkannt werden kann.
Weiterhin kann erfindungsgemäß die Kodierung aller zu übertragenden Ein- und Auswerte Z1,Z0 so erfolgen, dass einem Einwert ZI mindestens ein Auswert ZO folgt. Dies ist bereits im Bei- spiel der Figur 2 dargestellt.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass eine durchgehende E- nergieversorgung der Datenspeicherelektronik, wie eingangs beschrieben, ermöglicht wird, indem zur Energieübertragung die mit den zu sendenden Daten modulierte Trägerfrequenz nur für ein maximales Zeitintervall ausgeschaltet wird. Im vorliegenden Beispiel entspricht das maximale Zeitintervall der Dauer eines Einwertes ZI.
FIG 3 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Einwerte ZI auf Basis des ISO/IEC-Standards 14443, mit einer Manchesterkodierung und einem Hilfsträger gemäß Typ A der o.g. Norm moduliert werden.
Dabei kann weiterhin erfindungsgemäß ein Einwert ZI durch eine Pulsfolge PF gebildet werden. Die Pulsfolge PF kann dabei eine gerade Anzahl von Pulsen PL und Pausen PS mit einem gleichen Tastverhältnis aufweisen kann. Zudem kann einem Puls PL eine vorgebbare Anzahl von sinusförmigen Trägerschwingungen fo zu- geordnet werden. Dadurch kann vorteilhaft das erfindungsgemäße Verfahren zur gesicherten Übertragung von Daten auch im technisch spezifizierten Rahmen der o.g. Norm eingesetzt werden.
Weiterhin kann ein mobiler Datenspeicher DT zum berührungslosen Austausch einer Sequenz von Daten D0-D4 mit einem Schreib-/Le- segerät SLG verwendet werden, welcher eine erste Kodiereinrichtung KE1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Die erste Kodiereinrichtung KE1 des mobilen Datenspei- chers DT kann einen UmlaufZähler CNT zur Bildung des Zählwertes C und Vergleichsmittel VM zur Erzeugung einer ersten Fehlermeldung Fl aufweisen, falls der erste Endwert EC des Zählwertes C mit dem zweiten Endwert EC1, welcher wie der Zählwert C aus der übertragenen Folge FR0-FR4 gebildet wird, verschieden ist.
Dadurch kann dem Schreib-/Lesegerät SLG mittels der ersten Fehlerinformation Fl vorteilhaft ein Übertragungsfehler angezeigt werden. Die Übertragung der zuletzt anstehenden Datensequenz kann dann z.B. wiederholt werden..
In entsprechender Weise kann ein Schreib-/Lesegerät SLG zum berührungslosen Austausch einer Sequenz von Daten D0-D4 mit zumindest einem mobilen Datenspeicher DT verwendet werden, welches eine zweite Kodiereinrichtung KE2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Die zweite Kodiereinrichtung KE2 des Schreib-/Lesegerät SLG kann einen Umlaufzähler CNT zur Bildung des Zählwertes C und Vergleichsmittel VM zur Erzeugung der zweiten Fehlerinformation F2 aufweisen, falls der erste Endwert EC des Zählwertes C mit dem zweiten Endwert EC2, welcher wie der Zählwert C aus der übertragenen Folge FR0-FR4 gebildet wird, verschieden ist.
Dadurch kann dem mobilen Schreib-/Lesegerät DT mittels der zweiten Fehlerinformation F2 vorteilhaft ein Übertragungsfeh- 1er angezeigt werden. Die Übertragung der zuletzt anstehenden Datensequenz kann dann z.B. wiederholt werden. Schließlich kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Identifikationssystem IS mit einem Modulationsverfahren auf Basis des ISO/IEC 14443-Standards oder des ISO/IEC 15693-Standards in einem ISM-Frequenzband, insbesondere in einem ISM-Frequenzband von 13,56 MHz betrieben werden. Zudem können in dem Identifikationssystem IS zwischen mindestens einem Schreib-/Lesegerät SLG und mindestens einem mobilen Datenspeicher DT Sequenzen von Daten D1-D4 über eine berührungslose Datenübertragungsstrecke LS ausgetauscht werden.
Dies ist insbesondere für eine Luftschnittstelle LS zur Kopplung zwischen Schreib-/Lesegerät SLG und mobilem Datenspeicher DT auf induktivem Wege vorteilhaft.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur gesicherten Übertragung von Daten (D0-D4), deren Kodierung ( S λ, Λ0 λ- FΛ ) jeweils durch eine Folge (FR0- FR4) aus einer vorgebbaren Anzahl an Ein- und Auswerten (Z1,Z0) repräsentiert wird, wobei a) ein die vorgebbare Anzahl repräsentierender Zählwert (C) dadurch gebildet wird, dass nach jedem Einwert (ZI) die Zählrichtung (F,R) gewechselt und bei jedem Auswert (ZO) der Zählwert (C) inkrementiert oder dekrementiert wird, und b) eine Fehlerinformation (F1,F2) erzeugt wird, falls ein erster Endwert (EC) , welcher als kodierte ( λS , Λ0 Λ- λF ) Folge (SIG) des Zählwertes (C) mit den Daten (D0-D4) über- tragen wird, von einem zweiten Endwert (EC1,EC2), welcher wie der Zählwert (C) aus der übertragenen Folge (FR0-FR4) gebildet wird, verschieden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Folge (FR0-FR4) in eine Sequenz von Zeitschlitzrahmen (FR0-FR4) strukturiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Zeitschlitzrahmen (FR0- FR4) zur Repräsentierung eines Datums (D0-D4) durch die vorgebbare Anzahl von Ein- und Auswerten (Z1,Z0) kodiert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Sequenz von Zeitschlitzrahmen (FR0-FR4) ein im Aufbau entsprechender Signaturrahmen (SIG) folgt, welcher die kodierte (λS ,Λ0 - ,Fλ) Folge (SIG) des Zählwertes (C) enthält.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zählwert (C) periodische Werte (ZW) annehmen kann.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die periodischen Werte (ZW) des Zählwertes (C) Zahlenwerte eines Zahlensystems sind.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kodierung aller zu übertragenden Ein- und Auswerte (Z1,Z0) so erfolgt, dass einem Einwert (ZI) mindestens ein
Auswert (ZO) folgt.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Einwert (ZI) durch eine Pulsfolge (PF) gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Pulsfolge (PF) eine ge- rade Anzahl von Pulsen (PL) und Pausen (PS) mit einem gleichen Tastverhältnis aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei einem Puls (PL) eine vorgebbare Anzahl von TrägerSchwingungen (fo) zugeordnet wird.
11. Mobiler Datenspeicher (DT) zum berührungslosen Austausch einer Sequenz von Daten (D0-D4) mit einem Schreib-/Lesegerät
(SLG) , mit einer ersten Kodiereinrichtung (KE1) zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprü- ehe 1 bis 10.
12. Mobiler Datenspeicher (DT) nach Anspruch 11, wobei die erste Kodiereinrichtung (KE1) einen UmlaufZähler (CNT) zur Bildung des Zählwertes (C) und Vergleichsmittel (VM) zur Erzeugung einer ersten Fehlermeldung (Fl) aufweist, falls der erste Endwert (EC) des Zählwertes (C) mit dem zweiten Endwert (EC1), welcher wie der Zählwert (C) aus der übertragenen Folge (FR0-FR4) gebildet wird, verschieden ist.
13. Schreib-/Lesegerät (SLG) zum berührungslosen Austausch einer Sequenz von Daten (D0-D4) mit einem mobilen Datenspeicher (DT) , mit einer zweiten Kodiereinrichtung (KE2) zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 10.
14. Schreib-/Lesegerät (SLG) nach Anspruch 13, wobei die zweite Kodiereinrichtung (KE2) einen UmlaufZähler (CNT) zur Bildung des Zählwertes (C) und Vergleichsmittel (VM) zur Erzeugung der zweiten Fehlerinformation (F2) aufweist, falls der erste Endwert (EC) des Zählwertes (C) mit dem zweiten Endwert (EC2), welcher wie der Zählwert (C) aus der übertragenen Folge (FR0-FR4) gebildet wird, verschieden ist.
15. Identifikationssystem (IS) zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf Basis des ISO/IEC
14443-Standards zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband.
16. Identifikationssystem (IS) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf Basis des ISO/IEC 15693-Standards zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband.
17. Identifikationssystem (IS) nach Anspruch 15 oder 16, welches in einem ISM-Frequenzband von 13,56 MHz betrieben wird.
18. Identifikationssystem (IS) mit einem Schreib-/Lesegerät (SLG) nach einem der Ansprüche 13 oder 14 und mindestens einem mobilen Datenspeicher (DT) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, welche über eine berührungslose Datenübertragungsstrecke (LS) Sequenzen von Daten (D0-D4) austauschen.
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