JP2009223827A - 情報記憶媒体及び情報記憶媒体処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 通信効率の低下を防止することが可能な情報記憶媒体を提供すること。
【解決手段】 カード本体により構成された情報記憶媒体は、カード本体に埋め込まれたモジュールを備え、前記モジュールは、受信データを解析し、前記受信データが所定の通信プロトコルに準拠した正しいデータであるとの判定に基づき、前記受信データの送信先に対してレスポンスデータを返信する正常処理と、前記受信データがエラーデータであるとの判定に基づき、前記受信データの前記送信先に対してエラーを返信するエラー処理とを選択的に実行する通信制御手段を備えている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROMなどの制御素子を有するIC(Integrated Circuit)チップを内蔵するICカードと称される情報記憶媒体に関する。さらに、本発明は、このような情報記憶媒体に対してデータを記録したり、情報記憶媒体からデータを読み出したりするICカードリーダライタと称される情報記憶媒体処理装置に関する。
ICカードは、クレジットカード、定期券、その他の商取引の決済に使われるだけでなく、社員証、会員証、保険証などのIDカードとしても様々な分野で使われるようになっている。これは、従来の磁気カードに比べ、ICカードは、CPU、ROM、RAM、EEPROMなどの制御素子を有するICを備えることにより、様々な機能が実現可能となったこと、さらには偽造が難しいためセキュリティの面でも大きく向上したことが要因である。
ICカードは、外部装置(ICカードリーダライタ)から送信されるコマンドに基づき動作する。例えば、ICカードは、外部装置から送信されるコマンドを受信すると、受信コマンドがコマンド制御テーブルに登録されているコマンドであるかを確認し、受信コマンドが登録されているコマンドであれば、受信コマンドに基づく処理を実行し、レスポンスデータを返信する(特許文献1参照)。
特開2002−342734
ISO/IEC14443において、上記したコマンドデータとレスポンスデータの通信プロトコルが規定されている。つまり、ISO/IEC14443では、非接触ICカードリーダライタから非接触ICカードへコマンドデータを送信し、非接触ICカードがコマンドデータ受信し、受信したコマンドデータに対応した処理を実行し、非接触ICカードリーダライタへ処理結果をレスポンスデータとして送信する通信プロトコルが規定されている。
非接触ICカードが、ISO/IEC14443の通信プロトコルに準拠しないデータを受信すると、受信データに対応した処理を実行することができないため、無応答状態となる。非接触ICカードが、ISO/IEC14443の通信プロトコルに準拠したデータを受信したものの、何らかの通信エラーにより受信データを再生できない場合にも、同様に、受信データに対応した処理を実行することができないため、無応答状態となる。
非接触ICカードリーダライタは、非接触ICカードからのレスポンスデータをあらかじめ設定された最大受信待ち時間まで待ち続け、待ち時間経過後に無応答エラーとして判定する。つまり、上記したように非接触ICカードが無応答状態に陥った場合には、非接触ICカードリーダライタは、最大受信待ち時間まで待ち続けてから無応答エラーとして判定するため、非効率であった。
本発明の目的は、通信効率の低下を防止することが可能な情報記憶媒体及び情報記憶媒体処理装置を提供することにある。
この発明の一実施形態の情報記憶媒体は、モジュールが埋め込まれたカード本体により構成された情報記憶媒体であって、前記モジュールは、受信データを解析し、前記受信データが所定の通信プロトコルに準拠した正しいデータであるとの判定に基づき、前記受信データの送信先に対してレスポンスデータを返信する正常処理と、前記受信データがエラーデータであるとの判定に基づき、前記受信データの前記送信先に対してエラーを返信するエラー処理とを選択的に実行する通信制御手段を備えている。
この発明の一実施形態の情報記憶媒体処理装置は、前記情報記憶媒体に対してデータを送信し、前記情報記憶媒体からのレスポンスデータを受信する通信手段と、前記データを送信してから所定時間以内に前記レスポンスデータを受信できない場合、又は前記データを送信してから所定時間経過前にエラーを受信した場合に通信エラーと判断し、前記情報記憶媒体に対して前記データを再送信する通信制御手段とを備えている。
本発明によれば、通信効率の低下を防止することが可能な情報記憶媒体及び情報記憶媒体処理装置を提供することにある。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1は、ICカードシステムの概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、ICカードシステムは、端末20及び非接触ICカード(情報記憶媒体)10により構成される。端末20は、本体(主制御部)21、ディスプレイ22、キーボード23、非接触ICカードリーダライタ24を備えている。端末20は非接触ICカード10と通信可能に構成されており、端末20は非接触ICカード10に対してデータを送信したり、非接触ICカード10からのデータを受信したりする。
本体21は、コマンドデータの送信/再送信を指示したり、レスポンスデータの受信に基づきコマンド処理の完了を確認したりする。ディスプレイ22は、非接触ICカード10との通信結果等を表示する。キーボード23は、本体21に対して文字や数字等を入力する。カードリーダ/ライタ24は、非接触ICカード10と通信する。
なお、非接触ICカード10が接触式通信機能をサポートするものであってもよく、この場合、カードリーダ/ライタ24も接触式通信機能をサポートすることになる。
図2は、本発明の一実施形態に係る非接触ICカード(情報記憶媒体)の概観を示す図である。図2に示すように、非接触ICカード10はカード本体(プラスチックカード)により構成され、カード本体はICチップ10a(モジュール)を備えている。この非接触ICカード10は、非接触ICカードリーダライタ24に対して通信エラー発生時にエラーを通知し、これにより通信効率の低下を防止する。
図3に示すように、非接触ICカード10は、送受信アンテナ部11、変復調部12、CPU13、コプロセッサ14、不揮発性メモリ15、電源生成部16を備えている。例えば、ICチップ10aが、変復調部12、CPU13、コプロセッサ14、不揮発性メモリ15、電源生成部16を含んでいる。
送受信アンテナ部11は、非接触ICカードリーダライタ24との間でデータを送受信するためのアンテナである。変復調部12は、非接触ICカードリーダライタ24へ送信する送信データを変調したり、非接触ICカードリーダライタ24から受信した受信データを復調したりする。CPU13は、各種データ処理や全体的な制御を行う。コプロセッサ14は、各種データの暗号化を行う。不揮発性メモリは、EEPROM等であり、各種データを記憶する。電源生成部16は、受信した電力波を整流、平滑化し、安定化された直流電圧を生成し、各部に動作電圧として供給する。
次に、ISO/IEC14443TypeBの通信プロトコルについて説明する。
非接触ICカード10は非接触ICカードリーダライタ24の放射する動作磁界領域に進入した場合、5ms以内に活性化されてアイドル(Idle)状態となる。
非接触ICカード10が、非接触ICカードリーダライタ24から初期応答REQB(Request Command TypeB)または、WUPB(Wake Up command TypeB)を正常に受信すると、非接触ICカード10は、ATQB(Answer To Request command TypeB)を非接触ICカードリーダライタ24に送信する。REQBおよびWUPBコマンドは、動作磁界内にISO/IEC14443TypeBの非接触ICカードが存在するかどうかを検出するために使用される。
次に、非接触ICカードリーダライタ24は、非接触ICカード10を選択するためにATTRIBコマンドを送信し、Answer To ATTRIBをレスポンスとして受信する。以降は各コマンド処理へ移行する。
非接触ICカードリーダライタ24から非接触ICカード10に送信されるデータの振幅は、搬送波(13.56MHz)に対して10%程度変調されている。また、このデータには、NRZ符号化方式が適用されている。非接触ICカード10から非接触ICカードリーダライタ24へ送信されるレスポンスデータの位相は、上記した搬送波の1/16(=1/n)に相当する副搬送波(847.5KHz)により変調されている。また、このレスポンスデータにも、NRZ符号化方式が適用されている。
非接触ICカード10が、非接触ICカードリーダライタ24からのコマンドデータ受信中に、ISO/IEC14443TypeBプロトコルに準拠していないデータフォーマットを受信し伝送エラーと判断すると、非接触ICカード10は、非接触ICカードリーダライタ24に対して伝送エラーであることを通知する。又は、非接触ICカード10が、非接触ICカードリーダライタ24からのコマンドデータ受信中に、ISO/IEC14443TypeBプロトコルに準拠しているが外乱ノイズ等の影響で一部欠落したデータを受信し伝送エラーと判断すると、非接触ICカード10は、非接触ICカードリーダライタ24に対して伝送エラーであることを通知する。
例えば、非接触ICカード10の不揮発性メモリ15は、ISO/IEC14443TypeBプロトコルに準拠したデータフォーマットに関する情報を記憶している。非接触ICカード10のCPU13は、受信データを解析し、不揮発性メモリ15に記憶された情報に基づき、受信データがISO/IEC14443TypeBプロトコルに準拠した正しいデータか否かを判断し、受信データが正しいデータであると判断すると、この受信データに対してレスポンスデータを返信する(正常処理)。CPU13が、受信データがISO/IEC14443TypeBプロトコルに準拠しないエラーデータであると判断したり、受信データが一部欠落したエラーデータであると判断したりすると、この受信データに対して伝送エラーを通知する(エラー処理)。
続いてCPU13による伝送エラー通知のタイミングについて説明する。
非接触ICカード10が、非接触ICカードリーダライタ24から送信される第1のコマンドデータの受信中に伝送エラーが発生したと仮定し、非接触ICカード10から非接触ICカードリーダライタ24へ送信するデータを第1のデータと仮定し、この非接触ICカードリーダライタ24から非接触ICカード10へ第1のコマンドデータの次に送信する第2のコマンドデータを第2のデータと仮定する。
例えば、図4に示すように、伝送エラーは、第1のデータの最後部(EOF : End Of Frame)の先端から、第2のデータの最前部(SOF : Start Of Frame)の先端までの期間内(TR2)に通知する。
より好ましくは、伝送エラーは、第1のデータの最後部の後端からさらに所定期間(2etu)経過するのを待ち、この所定期間(2etu)経過後から第2のデータの最前部の先端までの期間内に通知する。或いは、第1のデータの最後部の後端から所定期間(2etu)経過直後に、伝送エラーを通知するようにしてもよい。その理由は、次の通りである。
図4に示すTR2内のEOF期間内では、非接触ICカード10から非接触ICカードリーダライタ24に対して、10etu〜11etuの間でロー(Low)レベル信号が送信されている。1etuの定義は以下の通りである。
1etu(Elementary Time Unit)=128/fc fc=13.56MHz
EOF期間経過後、2etu以内に副搬送波(847.5KHz)がオフになる。副搬送波のオフからSOFの先端までの期間は、無変調期間のため安定した搬送波(安定期間)となる。この安定期間に、非接触ICカード10から非接触ICカードリーダライタ24に対して、伝送エラーを通知する。これにより、非接触ICカードリーダライタ24は、通知される伝送エラーのデータを容易に復調、解読することができる。
なお、上記説明では、第1のデータの最後部の後端から所定期間(2etu)経過するのを待ち、所定期間(2etu)経過後から第2のデータの最前部の先端までの期間内に伝送エラーを通知するケースについて説明したが、第1のデータの最後部の先端より前に伝送エラーを通知するようにしてもよい。
なお、非接触ICカード10は、非接触ICカードリーダライタ24からの送信データの最前部(SOF)を次のようにして検知する。図8に示すように、非接触ICカードリーダライタ24から送信されるSOFの期間は、連続した”L(Low)”レベルである。非接触ICカード10は、受信したデータを復調した結果、連続した”L”レベルの信号をSOFとして認識する(SOFは10〜11etu)。次に、”H(High)”レベルのデータが2〜3etu続き、次の”L”レベルのデータをスタートビットと認識してデータを取り込む。
続いて、CPU13による伝送エラーの通知データの送信方法について説明する。
伝送エラーの通知データの位相は、搬送波の1/16(=1/n)に相当する副搬送波(847.5KHz)により変調される。これにより、伝送エラーの通知データが、ISO/IEC14443TypeBに準拠し、非接触ICカードリーダライタ24は、受信した伝送エラーの通知データを復調することができる。
また、図4及び図5に示されているように、副搬送波の周波数波を変えて伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよいし、また、図4及び図6に示されているように、符号化方式を変えて伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよいし、また、図4及び図7に示されているように、変調方式を変えて伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよい。
図5は、変調周波数を変えて伝送エラーの通知データを送信する一例を示す図である。例えば搬送波13.56MHzの1/m(m=2、4、8)に相当する副搬送波(6.78MHz、3.39MHz、1.695MHz)により、伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよい。
非接触ICカード10は搬送波の1/m (m=2、4、8)で分周して副搬送波を生成するため、上記した伝送エラーの通知データを変調するための回路は容易に実現できる。
或いは、搬送波13.56MHzのm倍に相当する副搬送波により、伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよい。
図6は、NRZ符号化方式と異なる符号化方式により符号化された伝送エラーの通知データを送信する例を示す図である。ISO/IEC14443TypeBでは、非接触ICカード10から非接触ICカードリーダライタ24へ送信するデータをNRZ符号化方式で符号化することが示されている。これに対して、図6に示すように、マンチェスタ符号方式により符号化された伝送エラーの通知データを送信するようにしてもよい。
NRZ符号化方式では、データ0の期間中は信号がロー(Low)レベル、データ1の期間中は信号がハイ(High)レベルとなる。マンチェスタ符号化では、データ0で信号がハイ(High)からロー(Low)へ遷移し、データ1で信号がロー(Low)からハイ(High)へ遷移する。
ここで、端末20の動作について説明する。端末20の非接触ICカードリーダライタ24は、非接触ICカード10に対してコマンドデータを送信し、非接触ICカード10からのレスポンスデータを待ち、非接触ICカード10からのレスポンスデータを受信する。端末20の本体21は、レスポンスデータの受信に基づき、送信したコマンドの処理完了を確認する。さらに、本体21は、コマンドデータを送信してから所定時間以内に前記レスポンスデータを受信できない場合、又はコマンドデータを送信してから所定時間経過前にエラーを受信した場合に通信エラーと判断し、非接触ICカード10に対してコマンドデータの再送信を指示する。
これにより、端末20は、最大受信待ち時間を待たずに、非接触ICカード10に対してコマンドを再送することができる。結果的に、データ送受信の時間短縮、通信の高速化を図ることができる。
なお、非接触ICカード10が非接触ICカードリーダライタ24からの送信データを理解できない場合には、非接触ICカード10は非接触ICカードリーダライタ24に対して伝送エラーを通知することができない。この場合は、端末20は、最大受信待ち時間を待って、非接触ICカード10が無応答であることに基づき、次の処理に移行することになる。
上記した非接触ICカード10が非接触ICカードリーダライタ24からの送信データを理解できない場合とは、例えば、次の2パターンが考えられる。一つは、非接触ICカードリーダライタ24が発生する電波の通信エリア外(動作エリア外)に非接触ICカード10が存在している場合である。もう一つは、通信エリアと非通信エリアの境界付近に非接触ICカード10が存在しており、非接触ICカード10が非接触ICカードリーダライタ24に対して初期応答を返信した後、非接触ICカード10が電力不足に陥り、非接触ICカード10が非活性化してしまった場合である。
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
ICカードシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る非接触ICカード(情報記憶媒体)の概観を示す図である。 非接触ICカードの概略構成を示す図である。 伝送エラー通知タイミングを説明するための図である。 副搬送波の周波数波を変えて伝送エラーの通知データを送信する例を示す図である。 符号化方式を変えて伝送エラーの通知データを送信する例を示す図である。 変調方式を変えて伝送エラーの通知データを送信する例を示す図である。 非接触ICカードリーダライタからの送信データの最前部(SOF)の検知方法を説明するための図である。
符号の説明
10…非接触ICカード、10a…ICチップ、11…送受信アンテナ部、12…変復調部、13…CPU、14…コプロセッサ、15…不揮発性メモリ、16…電源生成部

Claims (8)

  1. モジュールが埋め込まれたカード本体により構成された情報記憶媒体であって、
    前記モジュールは、
    受信データを解析し、前記受信データが所定の通信プロトコルに準拠した正しいデータであるとの判定に基づき、前記受信データの送信先に対してレスポンスデータを返信する正常処理と、前記受信データがエラーデータであるとの判定に基づき、前記受信データの前記送信先に対してエラーを返信するエラー処理とを選択的に実行する通信制御手段を備えたことを特徴とする情報記憶媒体。
  2. 前記通信制御手段は、前記所定の通信プロトコルに準拠しない前記受信データを前記エラーデータと判定することを特徴とする請求項1に記載の情報記憶媒体。
  3. 前記通信制御手段は、一部欠落した前記受信データを前記エラーデータと判定することを特徴とする請求項2に記載の情報記憶媒体。
  4. 前記通信制御手段は、前記受信データの前記送信先に対して送信する送信データの最後部の先端から、前記送信先から送信される次の送信データの最前部の先端までの期間内に、前記エラーを返信することを特徴とする請求項3に記載の情報記憶媒体。
  5. 前記通信制御手段は、搬送波の1/nの副搬送波により前記送信データを送信し、前記送信データの最後尾の後端から所定期間以内に前記副搬送波の送信を停止し、前記所定期間経過後から前記次の送信データの最前部の先端までの期間内に、前記エラーを返信することを特徴とする請求項4に記載の情報記憶媒体。
  6. 前記通信制御手段は、前記搬送波の1/m(n≠m)の副搬送波により前記エラーを送信することを特徴とする請求項5に記載の情報記憶媒体。
  7. 前記通信制御手段は、第1の符号化方式により前記送信データを送信し、前記第1の符号化方式と異なる第2の符号化方式により前記エラーを送信することを特徴とする請求項5に記載の情報記憶媒体。
  8. 前記情報記憶媒体に対してデータを送信し、前記情報記憶媒体からのレスポンスデータを受信する通信手段と、
    前記データを送信してから所定時間以内に前記レスポンスデータを受信できない場合、又は前記データを送信してから所定時間経過前にエラーを受信した場合に通信エラーと判断し、前記情報記憶媒体に対して前記データを再送信する通信制御手段と、
    を備えたことを特徴とする情報記憶媒体処理装置。
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