JP2018531565A - Ｎｆｃ「分割スタック」アーキテクチャ - Google Patents

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Abstract

近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイス（５、１６、２６）であって、近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理するとともに、第１のインターフェースプロトコル（ＮＣＩ、ＥＭＶ）に基づいて通信するホストドライバ（７、２８）を処理するホストコントローラ回路（３、２７）と、近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）とホストコントローラ回路（３、２７）とインターフェースするコントローラドライバ（１１、３２）とを処理するＮＦＣコントローラ回路（４、３３）とを含み、ホストコントローラ回路（３、２７）は、第１のインターフェースプロトコル（ＮＣＩ、ＥＭＶ）に基づいてホストドライバ（７、２８）とインターフェースし、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバ（１１、３２）とインターフェースする第１の送信モジュール（９、３０）を処理し、第１の送信モジュール（９、３０）は、近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクをさらに処理し、ＮＦＣコントローラ回路（４、３３）は、近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）に対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール（１２、３４）を含む、デバイス（５、１６、２６）。

Description

本発明は、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）型アプリケーションを処理するデバイスであって、
近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理し、第１のインターフェースプロトコルに基づいて通信するホストドライバを処理するホストコントローラ回路と、
近距離無線通信型非接触インターフェースと、ホストコントローラ回路とインターフェースするコントローラドライバとを処理するＮＦＣコントローラ回路とを含み、ホストコントローラ回路は、第１のインターフェースプロトコルに基づいてホストドライバとインターフェースし第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバとインターフェースする第１の送信モジュールを処理し、第１の送信モジュールは、さらに、近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理し、ＮＦＣコントローラ回路は、近距離無線通信型非接触インターフェースに対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュールを含む、デバイスに関する。
文献米国特許出願公開第２００９／０２０６９８４（Ａ１）号は、近距離無線通信（ＮＦＣ）機能を備えた携帯電話のようなデバイスを開示している。ＮＦＣ技術は、ＮＦＣフォーラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｆｃ−ｆｏｒｕｍ．ｏｆｇ）の名称の産業コンソーシアムによって開発され、ＲＦＩＤ技術から派生したものである。ＮＦＣ構成要素は、ＩＳＯ１８．０９２で標準化されているように「リーダ」モード、「カードエミュレーション」モード、および「ピア２ピア」モードで動作可能である。ＮＦＣ構成要素は、その近距離無線通信非接触インターフェース磁界を介して発信し、磁界の振幅を変調することによってデータを送信し、負荷変調と誘導結合とによってデータを受信する。例えばＥＰ１３２７２２２に記載されているエミュレーションモードでは、ＮＦＣ構成要素は、トランスポンダのように受動的に動作して別のリーダと対話し、その別のリーダからはＲＦＩＤチップとして見られる。
米国特許出願公開第２００９／０２０６９８７（Ａ１）号で開示されているデバイスは、通常の電話機能に関係するすべてのデバイスアプリケーションを処理するホストコントローラ回路または携帯電話プロセッサを含む。これらのアプリケーションは、例えば、電話に出ること、ＳＭＳの送信、またはインターネット検索を可能にする。この携帯電話に近距離無線通信機能を加えるために、ＮＦＣコントローラ回路という名称の別個の集積回路がこの携帯電話に付加されている。ＮＦＣフォーラム規格「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」は、ホストコントローラ回路とＮＦＣコントローラ回路との間の通信を可能にするために使用されるインターフェースプロトコルを定義している。ホストコントローラ回路は、このＮＣＩインターフェースを、ＮＦＣコントローラ回路で処理されるコントローラドライバという名称のソフトウェアのスタックとＮＣＩインターフェースに基づいて通信する、ホストドライバという名称のソフトウェアのスタックによって実装する。
図１に、従来技術のデバイスの標準ＮＦＣアーキテクチャのホストコントローラ回路１およびＮＦＣコントローラ回路２の、そのような典型的な設定を示す。図２に、この２つの集積回路内で処理される機能と、シングルワイヤプロトコルを介してＮＦＣコントローラ回路２に接続されたスマートカード（ＵＩＣＣ）のより詳細なブロック図を示す。ホストコントローラ回路のデバイスホストは、一部がデバイスホストで処理され、一部がＮＦＣコントローラ回路２のＮＣＩ−ＦＷ（スタック）で処理される近距離無線通信アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する。この標準ＮＦＣアーキテクチャにおけるＮＣＩ−ＦＷ（スタック）は、コントローラドライバとしてＮＣＩインターフェースを介したホストコントローラ回路１との通信を可能にする。
この標準ＮＦＣアーキテクチャの欠点は、ＮＦＣコントローラ回路２で処理される近距離無線通信アプリケーションの部分を更新する能力が限定されていることである。ＮＣＩインターフェースは、そのような無線更新の容易で高速な方法を可能にしない。特に、携帯電話製造業者用のＮＦＣコントローラ回路２はほとんどの場合、ＮＦＣコントローラ回路２上で処理されるファームウェアの更新にきわめて限られた作用しか及ぼさないサードパーティ集積回路である。また、ＮＦＣコントローラ回路２は、ホストコントローラ回路１と比較して限られたメモリ空間および処理能力しかなく、このことは、例えば異なるクレジットカード会社の多くの新しいペイメントアプリケーションを使用可能にする可能性を制限している。
本発明の目的は、無線によるファームウェア更新が容易でより柔軟性のある、近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイス、チップセットおよび方法を提供することである。
この目的は、ファームウェア更新によって更新される近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアが非リアルタイムホストコントローラ回路内に存在する、デバイスおよびチップセットによって達成される。
この目的は、さらに、近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する非リアルタイムホストコントローラ回路と、近距離無線通信型非接触インターフェースを処理するＮＦＣコントローラ回路とを含むデバイスによって近距離無線通信型アプリケーションを処理する方法であって、
ホストコントローラ回路において近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理するステップと、
ＮＦＣコントローラ回路において近距離無線通信型非接触インターフェースに対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理するステップと、
ＮＦＣコントローラ回路から独立してファームウェア更新によって更新される近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアを処理するステップとが処理される方法によって達成される。
この「分割スタック」アーキテクチャは、近距離無線通信型アプリケーションの、非タイムクリティカルおよび／またはメモリ消費型のタスクまたは部分を、ＮＦＣコントローラ回路からホストコントローラ回路に移動する。近距離無線通信非接触インターフェースに対する正常な通信を確保するために、近距離無線通信型アプリケーションのタイムクリティカルおよびパフォーマンスクリティカルなタスクまたは部分は依然としてＮＦＣコントローラ回路内に配置される。これに加えて、例えば反復的なプロセスのきわめて限られたその他のタスクを、ＮＦＣコントローラ回路によって処理することができる。その結果、近距離無線通信型アプリケーションのソフトウェアスタックは実質的にすべて、大量のメモリ資源を備え、携帯電話のデバイスアプリケーションにその電話またはＷＬＡＮデータ転送機能により直接接続された高速プロセッサであるホストプロセッサ回路内に存在して、近距離無線通信型アプリケーションの無線更新を可能にする。
本発明の上記およびその他の態様は、以下に記載の実施形態を参照すれば明らかになり、わかるであろう。当業者は、様々な実施形態を組み合わせることができることがわかるであろう。
従来技術によるデバイスにおける標準ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 従来技術によるデバイスにおける標準ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 本発明によるデバイスにおける「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 本発明によるデバイスにおける「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 近距離無線通信アプリケーションのどのタスクまたは部分を、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくどの集積回路で処理すべきであるかを、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較して示す略図である。 セキュアエレメントとしてスマートカードによりスマートカードをエミュレートするために、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスが近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 セキュアエレメントとしてスマートカードによりスマートカードをエミュレートするために、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスが近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 標準ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによってポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを処理する２つの異なる従来技術の手法を開示する図である。 標準ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによってポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを処理する２つの異なる従来技術の手法を開示する図である。 「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスがポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 ポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのどのタスクまたは部分を、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくどの集積回路で処理すべきであるかを、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較して示す略図である。 アプリケーションレベルでの「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスを示すシステム図を開示する図である。
図１および図２に、上述のような従来技術の携帯電話のホストコントローラ回路１とＮＦＣコントローラ回路２とを示す。図３および図４に、本発明による「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えた携帯電話５のホストコントローラ回路３とＮＦＣコントローラ回路４とを示す。携帯電話５は、例えば電話に出ること、ＳＭＳの送信、またはインターネット検索を可能にするように、デバイスアプリケーションを処理し、通常の電話機能を実現するための、図示しないあらゆる種類の従来技術のモジュールを含む。ホストコントローラ回路３は、このような機能を可能にするためにこれらすべてのタスクを統括制御し、携帯電話５の他の集積回路とインターフェースする、携帯電話５の主プロセッサである。
ＮＦＣコントローラ回路４は、当業者には周知の近距離無線通信機能を可能にするための上記の他の集積回路のうちの１つである。ＮＦＣ技術は、ＮＦＣフォーラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｆｃ−ｆｏｒｕｍ．ｏｆｇ）の名称の産業コンソーシアムによって開発されたものであり、ＲＦＩＤ技術から派生している。ＮＦＣコントローラ回路４は、図示されていないＲＦＩＤアンテナに接続され、他のＮＦＣ対応デバイスと通信するために非接触インターフェース６のホストとして動作する。無線ＮＦＣ非接触インターフェースプロトコルが、ＩＳＯ１８．０９２、ＩＳＯ１４．４４３、ＩＳＯ１５．６９３、ＮＦＣフォーラム規格、およびＥＭＶＣｏにおいて標準化され、規定された時間枠内で処理される必要がある。その他のタイムクリティカルまたはパフォーマンスクリティカルなタスクは以下の通りである。
１．データを早過ぎず遅過ぎずに送信することを意味する遅延時間／保護時間。
２．動作磁界をリセットするＥＭＶＣｏタイミング。
３．ＮＦＣアクティブモード衝突回避。
４．ウェイティングタイムエクステンションのタイミング。
５．電磁妨害処理（ＥＭＤ）。
したがって、ＮＦＣコントローラ回路４は、このＮＦＣ非接触インターフェースプロトコルを実現するように、タイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを処理し、このことはホストコントローラ回路の必要レイテンシを短縮するのに役立つ。
ＮＦＣフォーラム規格「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」は、ホストコントローラ回路３とＮＦＣコントローラ回路４との間の通信を可能にするために使用されるインターフェースプロトコルを定義している。ホストコントローラ回路３は、このＮＣＩインターフェースを、ホストドライバ７という名称のソフトウェアのスタックによって実現し、ホストドライバ７は、コントローラドライバ８という名称のソフトウェアのスタック（ＮＣＩ−ＦＷ（スタック））とＮＣＩインターフェースに基づいて通信する。第１の送信モジュール９の一部としてのこのコントローラドライバ８は、ＮＣＩインターフェースを処理し、実現する。コントローラドライバ８またはホストソフトドライバ１０の送信モジュール９のいずれかが、携帯電話５の近距離無線通信アプリケーションのすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理する。典型的な近距離無線通信アプリケーションは、例えば、カードエミュレーションアプリケーションまたはポイントオブセールスアプリケーションであり、これについては図６、図７および図１０ないし図１２に示す実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
第１の送信モジュール９は、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバまたはＮＦＣコントローラソフトドライバ１１と通信するホストソフトドライバ１０をさらに含む。ＮＦＣコントローラ回路４は、近距離無線通信型非接触インターフェース６に対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール１２をさらに含む。これに加えて、第２の送信モジュール１２は、反復タスクまたは全体的なスループット時間に影響するタスクも処理することができる。図４に示すＮＦＣコントローラ回路４は、シングルワイヤプロトコルを介してスマートカード１４とインターフェースするための論理リンクレイヤ１３をさらに含む。
図３および図４に示すホストコントローラ回路３およびＮＦＣコントローラ回路４の「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャは、第２の送信モジュール１２が、近距離無線通信アプリケーションを可能にするためにタイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを実現するようにＮＦＣコントローラ回路４により処理される必要があるソフトウェアの比較的小規模なスタックに過ぎないという利点を有する。近距離無線通信アプリケーションの他のすべての非タイムクリティカルなタスクおよびメモリまたはデータ消費型タスクは、高い処理能力と十分なメモリ空間と携帯電話５の他の機能への容易なリンクとを有するホストコントローラ３によって、第１の送信モジュール９内で処理される。その結果、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャに基づくＮＦＣコントローラ４によって処理される必要のあるソフトウェアスタックは、ホストコントローラ３に移動される。
ファームウェア更新は、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャによる方がＮＦＣ標準アーキテクチャと比べてはるかに容易である。例えば、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャにおけるファームウェア更新は、ホストコントローラ回路３の完全制御下にあり、したがって、ＮＦＣコントローラ回路４から独立して更新し、確認することができる。ＮＦＣ標準アーキテクチャの従来の手法では、ホストコントローラ回路３は新しいファームウェアをサードパーティＮＦＣコントローラ回路４に更新／コピーする必要がある。これは、通常、保護されており、したがってＮＦＣコントローラ回路４の製造業者は、ＮＦＣコントローラ回路４上のファームウェアを更新するためのインターフェースとルーチンとを提供する必要がある。期待通りに機能しないものがある場合、ホストシステムの製造業者は、それを再び機能させる方法を提供するために、サードパーティＮＦＣコントローラの製造業者と再度接触しなければならない。
これにより、近距離無線通信アプリケーションの容易なファームウェア更新が可能になり、ホストコントローラ３においてより高性能な近距離無線通信アプリケーションを処理することが可能になる。ホストドライバ７は依然としてＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＮＣＩに基づいて通信するため、この新規な「分割スタック」アーキテクチャを実装する際に、デバイスホスト１５において処理されるソフトウェアのスタックに変更を加える必要がない。これは、デバイスホスト１５によって処理される、近距離無線通信アプリケーションを使用する通常の電話デバイスアプリケーションが、アーキテクチャの変更のために修正される必要がないことを意味する。
図５に、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較した「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャの略図を示す。図からわかるように、タイムクリティカルまたは高タイミング精度レイヤ３およびレイヤ４のプロトコルは、ＮＦＣコントローラ回路４内で処理する必要があるが、近距離無線通信アプリケーションのデータ集約型またはメモリ消費型タスクは、ホストコントローラ回路３で処理される。当業者は、近距離無線通信アプリケーションのタスクまたは部分のうちのいずれがタイムクリティカルであり、したがってパフォーマンスクリティカルであるか、および、タスクまたは部分のうちのいずれが大量のメモリ空間を必要とするかについて明確な決定を行うことができ、それらをどこで処理すべきかを決定することができる。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスを使用したスマートカード（ＵＩＣＣ）によるカードエミュレーション
図６および図７に、セキュアエレメントとしてのＵＩＣＣによりスマートカードをエミュレートするために近距離無線通信アプリケーションを処理するデバイス１６のための最も重要なアプリケーションの１つを開示する。図６は、ＨＣＩ上のＵＩＣＣの設定方法を示す。ＵＩＣＣによるカードエミュレーションを可能にするために、ＨＣＩネットワークを介した接続を確立する必要がある。これは、ホストコントローラ回路３におけるＨＣＩホストの実装によって行われる。物理接続（通常はシングルワイヤプロトコルＳＷＰ）とスマートカード１４の論理リンクレイヤ１７とは、近距離無線通信アプリケーションのタイムクリティカルなタスクであり、したがってＮＦＣコントローラ回路４上で処理される。
図７に、スマートカード１４との接続が確立された後のＨＣＩを介したカードエミュレーションを示す。ＮＦＣコントローラ回路４が、外部リーダ／ライタ１８とスマートカード１４との間の接続と通信とを処理する。カードエミュレーションとは関連のないその他のＨＣＩ通信は、ホストコントローラ回路３内の送信モジュール９によって処理される必要がある。スマートカード１４によるこのカードエミュレーションモードにより、ＣＬＦモードの標準レイヤ４通信のようなすべての通信機構がサポートされる。
この「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャはカードエミュレーションアプリケーションにとって、タイムクリティカルなタスクを有する近距離無線通信アプリケーションのためのスタックのうちの小部分と、場合によりいくつかの小規模の反復タスクのみをＮＦＣコントローラ回路４において処理するだけでよく、これにより、近距離無線通信アプリケーションの全体的なパフォーマンスが高速化されるとともにファームウェア更新が容易になるという利点を有する。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによるポイントオブセールスソリューション
図８ないし図１１に、別の重要な近距離無線通信アプリケーションである、ポイントオブセールスソリューションを開示する。図８および図９は、２つの異なる従来技術の手法、すなわち、図８のＮＦＣフロントエンド手法と図９のＮＦＣコントローラ手法とを開示し、図１０は「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくポイントオブセールスソリューションのための本発明の新規な手法を開示する。
図８に開示する従来技術のＮＦＣフロントエンド手法では、近距離無線通信アプリケーションとしてのペイメントカード２２による非接触型決済を処理するために、３つの集積回路（ベースバンドコントローラ１９、専用コントローラ２０およびＮＦＣフロントエンドＩＣ２１）が接触インターフェースを介してインターフェースする。ＮＦＣフロントエンドＩＣ２１は、単に非接触インターフェースを可能にするだけであり、ＥＭＶＣｏレベル１およびレベル２プロトコルは、専用コントローラ２０によって処理される。
図９に開示する従来技術のＮＦＣコントローラ手法は、２つの集積回路、すなわちベースバンドコントローラ２３（ホストコントローラ回路に相当）とＮＦＣコントローラＩＣ２４（ＮＦＣコントローラ回路に相当）のみを使用する。ＮＦＣコントローラＩＣ２４は、ペイメントカード２２と非接触インターフェースする。ベースバンドコントローラ２３のペイメントホスト２５が、一部はベースバンドコントローラ２３において処理され、一部はＮＦＣコントローラＩＣ２４のＥＭＶＣｏレベル１スタックにおいて処理されるポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する。この標準ＮＦＣアーキテクチャにおけるＥＭＶＣｏレベル１スタックは、コントローラドライバとしてＥＭＶＣｏインターフェースを介したベースバンドコントローラ２３との通信を可能にする。
ＥＭＶは、スマートペイメントカードと、それらのカードを受け付け可能な支払い端末および現金自動預払機のための技術標準である。ＥＭＶカードは、ペイメントカード２２と同様に、データを磁気ストライプではなく集積回路に記憶するスマートカードである。「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを使用するデバイス２６を備える図１０に示すこのポイントオブセールスソリューションでは、ベースバンドコントローラ２７（ホストコントローラ回路に相当）が、ＥＭＶインターフェースに基づいてコントローラドライバ２９（ＥＭＶＣｏレベル１という名称のソフトウェアのスタック）と通信するホストドライバ２８（ＥＭＶＣｏレベル２という名称のソフトウェアのスタック）を使用して、このＥＭＶインターフェースを実装する。第１の送信モジュール３０の一部としてのこのコントローラドライバ２９は、一方ではＥＭＶインターフェースを処理し、実装し、他方では、デバイス２６の近距離無線通信アプリケーションのすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理する。
第１の送信モジュール３０は、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバ３２と通信するホストソフトドライバ３１をさらに含む。ＮＦＣコントローラ回路３３は、近距離無線通信型非接触インターフェース３５に対するポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルおよびパフォーマンスクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール３４をさらに含む。これに加えて、第２の送信モジュール３４は、反復タスクまたは全体的なスループット時間に影響するタスクも処理することができる。
図１０に示すベースバンドコントローラ２７およびＮＦＣコントローラ回路３３の「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャは、第２の送信モジュール３４が、近距離無線通信アプリケーションを可能にするためにタイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを実現するようにＮＦＣコントローラ回路３３により処理される必要があるソフトウェアの比較的小規模なスタックに過ぎないという利点を有する。近距離無線通信アプリケーションの他のすべて、または実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよびメモリまたはデータ消費型タスクは、高い処理能力と十分なメモリ空間とデバイス２６の他の機能への容易なリンクとを有するベースバンドコントローラ２７によって、第１の送信モジュール３０内で処理される。その結果、図９に示すように、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャに基づくＮＦＣコントローラ−ＩＣ２４によって処理される必要のあるソフトウェアスタックは、ＥＭＶインターフェースを介した困難なアクセスを回避するためにベースバンドコントローラ２７に移動される。
図１１に、ポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのための従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較した、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャの略図を示す。図からわかるように、タイムクリティカルまたは高タイミング精度型レイヤ２ないしレイヤ４プロトコルのみは依然としてＮＦＣコントローラ回路３３内で処理される必要があるが、近距離無線通信アプリケーションのデータ集約型またはメモリ消費型タスクはベースバンドコントローラ２７で処理される。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスのアプリケーションビュー
図１２に、アプリケーションレベルの、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスのシステム図を開示する。従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャでは、ＮＦＣコントローラ回路２がピアデバイス上のアプリケーションとホストコントローラ回路１上のアプリケーションとの間の通信センターである。「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャでは、近距離無線通信アプリケーションの主要部分がホストコントローラ回路３上にあり、ＮＦＣコントローラ回路４が主としてそのＮＦＣコントローラソフトドライバ１１および第２の送信モジュール１２によって異なる各部分を接続する。この新規な「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャでは、以下のような利点が得られる。
１）ホストコントローラ回路３が、ＮＦＣコントローラ回路４上で処理されるファームウェア／ソフトウェアの更新の従来の制約なしに、直接無線更新を行うことができる。
２）ホストコントローラ回路３は、現在のアーキテクチャの制約、すなわち、ＮＦＣコントローラ回路４のメモリ空間および処理能力の制約なしに、多数の新規アプリケーション（例えば、Ｖｉｓａ、Ｍａｓｔｅｒｃａｒｄなどからのペイメントアプリケーションから、ロイヤルティーカード、発券、アクセス制御に至るまで）を追加し、管理することができる。
３）ウェアラブル装置やＩｎｔｅｒｎｅｔ−ｏｆ−Ｔｈｉｎｇｓ（モノのインターネット）ソリューションなどの空間制約型および／または価格重視型デバイスが、既存のホストコントローラ回路を使用して、ＮＦＣハードウェアコントローラを必要とせずにＮＦＣ機能を備えることができる。
本発明の上述の各実施形態では、デバイス５、１６および２７が、
・近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを、ホストコントローラ回路３または２７において処理するステップと、
・近距離無線通信型非接触インターフェース６または３５に対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを、ＮＦＣコントローラ回路４または３３において処理するステップと、
・ファームウェア更新によって更新すべき近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアを、ＮＦＣコントローラ回路から独立して処理するステップとを備える方法を処理する。
この方法は、本発明の実施形態に関して上述した利点の達成を可能にする。
また、近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイスは、携帯電話のみならず、他のモバイルデバイス、ウェアラブル装置やＩＯＴデバイスであってもよいと言える。本発明は、特に、近距離無線通信アプリケーションを処理するデバイスに有利であるが、類似の種類のＲＦＩＤアプリケーションを使用するデバイスにも有利であろう。
さらに、ＮＦＣコントローラ回路は、マイクロプロセッサまたは専用集積回路によって実現可能であると言える。
図中のＮＳＣという略語は、ＮＦＣソフトコントローラ（ＮＦＣ Ｓｏｆｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を意味する。
なお、アプリケーションは、ホストコントローラ内またはセキュアエレメント内のいずれかに配置されることを明記しておく。分割スタックアーキテクチャは、任意の新規アプリケーションに適応するように、ＮＣＩまたはＮＦＣスタックの修正を（ホストコントローラにおいて直接）可能にする。これは、例えば、スタックを再構成するだけでＮＦＣＣ機能を支払い端末機能に変換することができることを意味する。
ＲＦＩＤ通信をサポートするために、典型的にはタイムクリティカルであってリアルタイム応答を必要とする低レベルのＮＦＣ機能は、ＮＳＣ−ＩＣに集積される。ＮＳＣ−ＩＣは、変更の可能性がきわめて低く、したがって機能の頻繁な更新を要求しない十分に確立されたＲＦＩＤ標準を実装する。
高レベルのＮＦＣ／ＮＣＩ−ＦＷは、典型的には非タイムクリティカルであるがよりメモリおよびデータ集約的な、より高レベルのＮＦＣ機能を含む。また、ＮＣＩ標準は比較的新しく、依然として発展過程にあり、その結果、機能が頻繁に更新される。また、このレベルでは、プロプライエタリ機能が必要とされることが多い。
分割スタックは、更新だけでなく、集積のカスタマイズも可能にする。
・特に、ＮＣＩを「ネイティブにサポート」しないアプリケーションは、集積がより容易であるとわかる（ＮＣＩを実装する必要がない）。
・これにより、このスタックの多用途性とＮＦＣ／モバイル、決済およびインフラストラクチャまたは運輸に対する適合性が明らかになる。
また、「ファームウェア−ダウンローダ」を実装する必要がなく、スタックは製造業者のデバイスＳＷ更新で更新される。
ホストインターフェースプロトコルに関しては、トランザクション数が最小限になるように、ＮＦＣコントローラモジュールと非リアルタイムホストコントローラとの間の通信のためのインターフェースプロトコルが実装されると言うことができる。ＮＦＣフロントエンドを使用する従来技術の実装では、ホストコントローラは状態情報を取得し、構成を行うために、多数のアクセスを行う必要がある。したがって、ＦＷは、非リアルタイムシステムにおけるＮＦＣコントローラの使用を可能にするためにオンチップに移動されていた。ＮＳＣデバイスは、ＮＦＣコントローラとホストコントローラとの間で最小限の数のトランザクションしか必要としないようにして状態情報を収集し、処理する。同様にして、ホストコントローラからＮＳＣに送信される制御情報が最適化される。非リアルタイムコントローラはすべてのトランザクションにかなりのレイテンシを加え、それによって通常なら全体的な処理時間を遅くすることになるため、この態様はきわめて重要である。
従来技術のアーキテクチャは、きわめて制約された環境における内蔵ＡＲＭファームウェアのために、試験、再検討、検査および全体的な開発と再現性確認に膨大なオーバーヘッドを要する。資源が限られていることにより、新規機能の追加に制約が生じる。特許請求対象の分割スタックアーキテクチャは、オーバーヘッドと、より迅速な全体的な開発および再現性確認とをほとんど必要としない、（包括的試験および検証のための）構成要素ベースの（デバッグを容易にするためにＩ／Ｏからプロトコルロジックを分離する）層構造スタックを使用し、これはＩＯＴ（Ｉｎｔｅｒ−Ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ−Ｔｅｓｔｓ：相互運用性テスト）にとって重要である。
ＮＳＣコントローラに常駐する「ソフトウェア」という用語は、ソフトウェアのこの小規模なスタックがハードウェアアクセラレータまたは論理機能とも呼ばれ得るという意味に解釈すべきであるものと言っておかなければならない。このソフトウェアは更新の必要がないため、ハードウェアでも実現可能であり、本発明の実質的利点を有する。
本発明は、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）型アプリケーションを処理するデバイスであって、
近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理し、第１のインターフェースプロトコルに基づいて通信するホストドライバを処理するホストコントローラ回路と、
近距離無線通信型非接触インターフェースと、ホストコントローラ回路とインターフェースするコントローラドライバとを処理するＮＦＣコントローラ回路とを含む、デバイスに関する。
文献米国特許出願公開第２００９／０２０６９８４（Ａ１）号は、近距離無線通信（ＮＦＣ）機能を備えた携帯電話のようなデバイスを開示している。ＮＦＣ技術は、ＮＦＣフォーラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｆｃ−ｆｏｒｕｍ．ｏｆｇ）の名称の産業コンソーシアムによって開発され、ＲＦＩＤ技術から派生したものである。ＮＦＣ構成要素は、ＩＳＯ１８０９２で標準化されているように「リーダ」モード、「カードエミュレーション」モード、および「ピア２ピア」モードで動作可能である。ＮＦＣ構成要素は、その近距離無線通信非接触インターフェース磁界を介して発信し、磁界の振幅を変調することによってデータを送信し、負荷変調と誘導結合とによってデータを受信する。例えばＥＰ１３２７２２２に記載されているエミュレーションモードでは、ＮＦＣ構成要素は、トランスポンダのように受動的に動作して別のリーダと対話し、その別のリーダからはＲＦＩＤチップとして見られる。
米国特許出願公開第２００９／０２０６９８７（Ａ１）号で開示されているデバイスは、通常の電話機能に関係するすべてのデバイスアプリケーションを処理するホストコントローラ回路または携帯電話プロセッサを含む。これらのアプリケーションは、例えば、電話に出ること、ＳＭＳの送信、またはインターネット検索を可能にする。この携帯電話に近距離無線通信機能を加えるために、ＮＦＣコントローラ回路という名称の別個の集積回路がこの携帯電話に付加されている。ＮＦＣフォーラム規格「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」は、ホストコントローラ回路とＮＦＣコントローラ回路との間の通信を可能にするために使用されるインターフェースプロトコルを定義している。ホストコントローラ回路は、このＮＣＩインターフェースを、ＮＦＣコントローラ回路で処理されるコントローラドライバという名称のソフトウェアのスタックとＮＣＩインターフェースに基づいて通信する、ホストドライバという名称のソフトウェアのスタックによって実装する。
図１に、従来技術のデバイスの標準ＮＦＣアーキテクチャのホストコントローラ回路１およびＮＦＣコントローラ回路２の、そのような典型的な設定を示す。図２に、この２つの集積回路内で処理される機能と、シングルワイヤプロトコルを介してＮＦＣコントローラ回路２に接続されたスマートカード（ＵＩＣＣ）のより詳細なブロック図を示す。ホストコントローラ回路のデバイスホストは、一部がデバイスホストで処理され、一部がＮＦＣコントローラ回路２のＮＣＩ−ＦＷ（スタック）で処理される近距離無線通信アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する。この標準ＮＦＣアーキテクチャにおけるＮＣＩ−ＦＷ（スタック）は、コントローラドライバとしてＮＣＩインターフェースを介したホストコントローラ回路１との通信を可能にする。
この標準ＮＦＣアーキテクチャの欠点は、ＮＦＣコントローラ回路２で処理される近距離無線通信アプリケーションの部分を更新する能力が限定されていることである。ＮＣＩインターフェースは、そのような無線更新の容易で高速な方法を可能にしない。特に、携帯電話製造業者用のＮＦＣコントローラ回路２はほとんどの場合、ＮＦＣコントローラ回路２上で処理されるファームウェアの更新にきわめて限られた作用しか及ぼさないサードパーティ集積回路である。また、ＮＦＣコントローラ回路２は、ホストコントローラ回路１と比較して限られたメモリ空間および処理能力しかなく、このことは、例えば異なるクレジットカード会社の多くの新しいペイメントアプリケーションを使用可能にする可能性を制限している。
文献ＷＯ２０１２／０６５６４３Ａ１は、さらに、デバイスアプリケーションを処理するホストコントローラ回路と、近距離無線通信非接触インターフェースを処理し、可能にするＮＦＣコントローラ回路とを含むデバイス（例えば携帯電話）を開示している。この文献は、ＮＦＣコントローラ回路から異なるＮＦＣ実行環境にデータをルーティングする機構を開示している。ＷＯ２０１２／０６５６４３Ａ１で開示されているデバイスは、上記と同じ欠点を含む。
本発明の目的は、標準準拠近距離無線通信型アプリケーションと、ＮＦＣコントローラ回路の限られた処理能力およびメモリのみの必要性とを処理するデバイスおよび方法を提供することである。
この目的は、ホストコントローラ回路が、第１のインターフェースプロトコルに基づいてホストドライバとインターフェースするコントローラドライバと、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバとインターフェースするホストソフトドライバとを備える第１の送信モジュールを処理し、第１の送信モジュールは、ＵＩＣＣまたはセキュアエレメントによるカードエミュレーションを可能にするためにＨＣＩネットワークの確立をさらに処理し、
ＮＦＣコントローラ回路が、ホストコントローラ回路の関与なしにカードエミュレーション中に事前に確立されたＨＣＩネットワークを使用して、ＵＩＣＣまたはセキュアエレメントとピアデバイスとの間のカードエミュレーションアプリケーション中の実際のデータ交換を処理する第２の送信モジュールを含む、デバイスによって達成される。
この目的は、
近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理し、第１のインターフェースプロトコルに基づいて通信するホストドライバを処理するホストコントローラ回路と、
近距離無線通信型非接触インターフェースと、ホストコントローラ回路とインターフェースするコントローラドライバとを処理するＮＦＣコントローラ回路とを含むデバイスによって近距離無線通信型アプリケーションを処理する方法であって、
第１のインターフェースプロトコルに基づいてホストドライバとインターフェースするためにホストコントローラ回路を備える第１の送信モジュールのコントローラドライバを処理するステップと、
第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバとインターフェースするためにホストコントローラ回路によって第１の送信モジュールのホストソフトドライバを処理するステップと、
ＵＩＣＣまたはセキュアエレメントによるカードエミュレーションアプリケーションを可能にするために第１の送信モジュールとのＨＣＩネットワークを確立するステップと、
ホストコントローラ回路の関与なしにＮＦＣコントローラ回路の第２の送信モジュールによるカードエミュレーション中に事前に確立されたＨＣＩネットワークを使用して、ＵＩＣＣまたはセキュアエレメントとピアデバイスとの間のカードエミュレーションアプリケーション中の実際のデータ交換を処理するステップとが処理される方法によってさらに達成される。
この「分割スタック」アーキテクチャは、近距離無線通信型アプリケーションの、非タイムクリティカルおよび／またはメモリ消費型のタスクまたは部分を、ＮＦＣコントローラ回路からホストコントローラ回路に移動する。近距離無線通信非接触インターフェースに対する正常な通信を確保するために、近距離無線通信型アプリケーションのタイムクリティカルおよびパフォーマンスクリティカルなタスクまたは部分は依然としてＮＦＣコントローラ回路内に配置される。これに加えて、例えば反復的なプロセスのきわめて限られたその他のタスクを、ＮＦＣコントローラ回路によって処理することができる。その結果、近距離無線通信型アプリケーションのソフトウェアスタックは実質的にすべて、大量のメモリ資源を備え、携帯電話のデバイスアプリケーションにその電話またはＷＬＡＮデータ転送機能により直接接続された高速プロセッサであるホストプロセッサ回路内に存在して、近距離無線通信型アプリケーションの無線更新を可能にする。
ＵＩＣＣによるカードエミュレーションを可能にするために全ＮＣＩプロトコルと、ＨＣＩネットワークの確立とをホストコントローラ回路に移動することによって、ＮＦＣコントローラ回路から手続きを除去するとともに、デバイスを標準準拠の状態に維持する。実際のデータ交換の全手続きをＮＦＣコントローラ回路に移すことによって、ホストコントローラ回路にプロトコルを介してデータを転送する必要がない高速な処理が実現される。両方の特徴が組み合わさって、処理能力とメモリが限られたＮＦＣコントローラ回路が、要件を満たすのに十分な高速でＣＥアプリケーションを処理することができる能力の実現を可能にする。これは、安全で信頼性の高いＮＦＣペイメント機能およびその他のアプリケーション（例えば運輸）を保証するために重要である。
本発明の上記およびその他の態様は、以下に記載の実施形態を参照すれば明らかになり、わかるであろう。当業者は、様々な実施形態を組み合わせることができることがわかるであろう。
従来技術によるデバイスにおける標準ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 従来技術によるデバイスにおける標準ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 本発明によるデバイスにおける「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 本発明によるデバイスにおける「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを示す図である。 近距離無線通信アプリケーションのどのタスクまたは部分を、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくどの集積回路で処理すべきであるかを、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較して示す略図である。 セキュアエレメントとしてスマートカードによりスマートカードをエミュレートするために、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスが近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 セキュアエレメントとしてスマートカードによりスマートカードをエミュレートするために、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスが近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 標準ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによってポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを処理する２つの異なる従来技術の手法を開示する図である。 標準ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによってポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを処理する２つの異なる従来技術の手法を開示する図である。 「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスがポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションをどのように処理するかを開示する図である。 ポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのどのタスクまたは部分を、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくどの集積回路で処理すべきであるかを、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較して示す略図である。 アプリケーションレベルでの「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスを示すシステム図を開示する図である。
図１および図２に、上述のような従来技術の携帯電話のホストコントローラ回路１とＮＦＣコントローラ回路２とを示す。図３および図４に、本発明による「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えた携帯電話５のホストコントローラ回路３とＮＦＣコントローラ回路４とを示す。携帯電話５は、例えば電話に出ること、ＳＭＳの送信、またはインターネット検索を可能にするように、デバイスアプリケーションを処理し、通常の電話機能を実現するための、図示しないあらゆる種類の従来技術のモジュールを含む。ホストコントローラ回路３は、このような機能を可能にするためにこれらすべてのタスクを統括制御し、携帯電話５の他の集積回路とインターフェースする、携帯電話５の主プロセッサである。
ＮＦＣコントローラ回路４は、当業者には周知の近距離無線通信機能を可能にするための上記の他の集積回路のうちの１つである。ＮＦＣ技術は、ＮＦＣフォーラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｆｃ−ｆｏｒｕｍ．ｏｆｇ）の名称の産業コンソーシアムによって開発されたものであり、ＲＦＩＤ技術から派生している。ＮＦＣコントローラ回路４は、図示されていないＲＦＩＤアンテナに接続され、他のＮＦＣ対応デバイスと通信するために非接触インターフェース６のホストとして動作する。無線ＮＦＣ非接触インターフェースプロトコルが、ＩＳＯ１８０９２、ＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１５６９３、ＮＦＣフォーラム規格、およびＥＭＶＣｏにおいて標準化され、規定された時間枠内で処理される必要がある。その他のタイムクリティカルまたはパフォーマンスクリティカルなタスクは以下の通りである。
１．データを早過ぎず遅過ぎずに送信することを意味する遅延時間／保護時間。
２．動作磁界をリセットするＥＭＶＣｏタイミング。
３．ＮＦＣアクティブモード衝突回避。
４．ウェイティングタイムエクステンションのタイミング。
５．電磁妨害処理（ＥＭＤ）。
したがって、ＮＦＣコントローラ回路４は、このＮＦＣ非接触インターフェースプロトコルを実現するように、タイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを処理し、このことはホストコントローラ回路の必要レイテンシを短縮するのに役立つ。
ＮＦＣフォーラム規格「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」は、ホストコントローラ回路３とＮＦＣコントローラ回路４との間の通信を可能にするために使用されるインターフェースプロトコルを定義している。ホストコントローラ回路３は、このＮＣＩインターフェースを、ホストドライバ７という名称のソフトウェアのスタックによって実現し、ホストドライバ７は、コントローラドライバ８という名称のソフトウェアのスタック（ＮＣＩ−ＦＷ（スタック））とＮＣＩインターフェースに基づいて通信する。第１の送信モジュール９の一部としてのこのコントローラドライバ８は、ＮＣＩインターフェースを処理し、実現する。コントローラドライバ８またはホストソフトドライバ１０の送信モジュール９のいずれかが、携帯電話５の近距離無線通信アプリケーションのすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理する。典型的な近距離無線通信アプリケーションは、例えば、カードエミュレーションアプリケーションまたはポイントオブセールスアプリケーションであり、これについては図６、図７および図１０ないし図１２に示す実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
第１の送信モジュール９は、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバまたはＮＦＣコントローラソフトドライバ１１と通信するホストソフトドライバ１０をさらに含む。ＮＦＣコントローラ回路４は、近距離無線通信型非接触インターフェース６に対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール１２をさらに含む。これに加えて、第２の送信モジュール１２は、反復タスクまたは全体的なスループット時間に影響するタスクも処理することができる。図４に示すＮＦＣコントローラ回路４は、シングルワイヤプロトコルを介してスマートカード１４とインターフェースするための論理リンクレイヤ１３をさらに含む。
図３および図４に示すホストコントローラ回路３およびＮＦＣコントローラ回路４の「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャは、第２の送信モジュール１２が、近距離無線通信アプリケーションを可能にするためにタイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを実現するようにＮＦＣコントローラ回路４により処理される必要があるソフトウェアの比較的小規模なスタックに過ぎないという利点を有する。近距離無線通信アプリケーションの他のすべての非タイムクリティカルなタスクおよびメモリまたはデータ消費型タスクは、高い処理能力と十分なメモリ空間と携帯電話５の他の機能への容易なリンクとを有するホストコントローラ３によって、第１の送信モジュール９内で処理される。その結果、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャに基づくＮＦＣコントローラ４によって処理される必要のあるソフトウェアスタックは、ホストコントローラ３に移動される。
ファームウェア更新は、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャによる方がＮＦＣ標準アーキテクチャと比べてはるかに容易である。例えば、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャにおけるファームウェア更新は、ホストコントローラ回路３の完全制御下にあり、したがって、ＮＦＣコントローラ回路４から独立して更新し、確認することができる。ＮＦＣ標準アーキテクチャの従来の手法では、ホストコントローラ回路３は新しいファームウェアをサードパーティＮＦＣコントローラ回路４に更新／コピーする必要がある。これは、通常、保護されており、したがってＮＦＣコントローラ回路４の製造業者は、ＮＦＣコントローラ回路４上のファームウェアを更新するためのインターフェースとルーチンとを提供する必要がある。期待通りに機能しないものがある場合、ホストシステムの製造業者は、それを再び機能させる方法を提供するために、サードパーティＮＦＣコントローラの製造業者と再度接触しなければならない。
これにより、近距離無線通信アプリケーションの容易なファームウェア更新が可能になり、ホストコントローラ３においてより高性能な近距離無線通信アプリケーションを処理することが可能になる。ホストドライバ７は依然としてＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＮＣＩに基づいて通信するため、この新規な「分割スタック」アーキテクチャを実装する際に、デバイスホスト１５において処理されるソフトウェアのスタックに変更を加える必要がない。これは、デバイスホスト１５によって処理される、近距離無線通信アプリケーションを使用する通常の電話デバイスアプリケーションが、アーキテクチャの変更のために修正される必要がないことを意味する。
図５に、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較した「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャの略図を示す。図からわかるように、タイムクリティカルまたは高タイミング精度レイヤ３およびレイヤ４のプロトコルは、ＮＦＣコントローラ回路４内で処理する必要があるが、近距離無線通信アプリケーションのデータ集約型またはメモリ消費型タスクは、ホストコントローラ回路３で処理される。当業者は、近距離無線通信アプリケーションのタスクまたは部分のうちのいずれがタイムクリティカルであり、したがってパフォーマンスクリティカルであるか、および、タスクまたは部分のうちのいずれが大量のメモリ空間を必要とするかについて明確な決定を行うことができ、それらをどこで処理すべきかを決定することができる。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスを使用したスマートカード（ＵＩＣＣ）によるカードエミュレーション
図６および図７に、セキュアエレメントとしてのＵＩＣＣによりスマートカードをエミュレートするために近距離無線通信アプリケーションを処理するデバイス１６のための最も重要なアプリケーションの１つを開示する。図６は、ＨＣＩ上のＵＩＣＣの設定方法を示す。ＵＩＣＣによるカードエミュレーションを可能にするために、ＨＣＩネットワークを介した接続を確立する必要がある。これは、ホストコントローラ回路３におけるＨＣＩホストの実装によって行われる。物理接続（通常はシングルワイヤプロトコルＳＷＰ）とスマートカード１４の論理リンクレイヤ１７とは、近距離無線通信アプリケーションのタイムクリティカルなタスクであり、したがってＮＦＣコントローラ回路４上で処理される。
図７に、スマートカード１４との接続が確立された後のＨＣＩを介したカードエミュレーションを示す。ＮＦＣコントローラ回路４が、外部リーダ／ライタ１８とスマートカード１４との間の接続と通信とを処理する。カードエミュレーションとは関連のないその他のＨＣＩ通信は、ホストコントローラ回路３内の送信モジュール９によって処理される必要がある。スマートカード１４によるこのカードエミュレーションモードにより、ＣＬＦモードの標準レイヤ４通信のようなすべての通信機構がサポートされる。
この「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャはカードエミュレーションアプリケーションにとって、タイムクリティカルなタスクを有する近距離無線通信アプリケーションのためのスタックのうちの小部分と、場合によりいくつかの小規模の反復タスクのみをＮＦＣコントローラ回路４において処理するだけでよく、これにより、近距離無線通信アプリケーションの全体的なパフォーマンスが高速化されるとともにファームウェア更新が容易になるという利点を有する。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスによるポイントオブセールスソリューション
図８ないし図１１に、別の重要な近距離無線通信アプリケーションである、ポイントオブセールスソリューションを開示する。図８および図９は、２つの異なる従来技術の手法、すなわち、図８のＮＦＣフロントエンド手法と図９のＮＦＣコントローラ手法とを開示し、図１０は「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャに基づくポイントオブセールスソリューションのための本発明の新規な手法を開示する。
図８に開示する従来技術のＮＦＣフロントエンド手法では、近距離無線通信アプリケーションとしてのペイメントカード２２による非接触型決済を処理するために、３つの集積回路（ベースバンドコントローラ１９、専用コントローラ２０およびＮＦＣフロントエンドＩＣ２１）が接触インターフェースを介してインターフェースする。ＮＦＣフロントエンドＩＣ２１は、単に非接触インターフェースを可能にするだけであり、ＥＭＶＣｏレベル１およびレベル２プロトコルは、専用コントローラ２０によって処理される。
図９に開示する従来技術のＮＦＣコントローラ手法は、２つの集積回路、すなわちベースバンドコントローラ２３（ホストコントローラ回路に相当）とＮＦＣコントローラＩＣ２４（ＮＦＣコントローラ回路に相当）のみを使用する。ＮＦＣコントローラＩＣ２４は、ペイメントカード２２と非接触インターフェースする。ベースバンドコントローラ２３のペイメントホスト２５が、一部はベースバンドコントローラ２３において処理され、一部はＮＦＣコントローラＩＣ２４のＥＭＶＣｏレベル１スタックにおいて処理されるポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する。この標準ＮＦＣアーキテクチャにおけるＥＭＶＣｏレベル１スタックは、コントローラドライバとしてＥＭＶＣｏインターフェースを介したベースバンドコントローラ２３との通信を可能にする。
ＥＭＶは、スマートペイメントカードと、それらのカードを受け付け可能な支払い端末および現金自動預払機のための技術標準である。ＥＭＶカードは、ペイメントカード２２と同様に、データを磁気ストライプではなく集積回路に記憶するスマートカードである。「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを使用するデバイス２６を備える図１０に示すこのポイントオブセールスソリューションでは、ベースバンドコントローラ２７（ホストコントローラ回路に相当）が、ＥＭＶインターフェースに基づいてコントローラドライバ２９（ＥＭＶＣｏレベル１という名称のソフトウェアのスタック）と通信するホストドライバ２８（ＥＭＶＣｏレベル２という名称のソフトウェアのスタック）を使用して、このＥＭＶインターフェースを実装する。第１の送信モジュール３０の一部としてのこのコントローラドライバ２９は、一方ではＥＭＶインターフェースを処理し、実装し、他方では、デバイス２６の近距離無線通信アプリケーションのすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理する。
第１の送信モジュール３０は、第２のインターフェースプロトコルに基づいてコントローラドライバ３２と通信するホストソフトドライバ３１をさらに含む。ＮＦＣコントローラ回路３３は、近距離無線通信型非接触インターフェース３５に対するポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルおよびパフォーマンスクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール３４をさらに含む。これに加えて、第２の送信モジュール３４は、反復タスクまたは全体的なスループット時間に影響するタスクも処理することができる。
図１０に示すベースバンドコントローラ２７およびＮＦＣコントローラ回路３３の「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャは、第２の送信モジュール３４が、近距離無線通信アプリケーションを可能にするためにタイムクリティカルなタスクまたはパフォーマンスクリティカルなタスクを実現するようにＮＦＣコントローラ回路３３により処理される必要があるソフトウェアの比較的小規模なスタックに過ぎないという利点を有する。近距離無線通信アプリケーションの他のすべて、または実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよびメモリまたはデータ消費型タスクは、高い処理能力と十分なメモリ空間とデバイス２６の他の機能への容易なリンクとを有するベースバンドコントローラ２７によって、第１の送信モジュール３０内で処理される。その結果、図９に示すように、従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャに基づくＮＦＣコントローラ−ＩＣ２４によって処理される必要のあるソフトウェアスタックは、ＥＭＶインターフェースを介した困難なアクセスを回避するためにベースバンドコントローラ２７に移動される。
図１１に、ポイントオブセールス近距離無線通信アプリケーションのための従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャと比較した、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャの略図を示す。図からわかるように、タイムクリティカルまたは高タイミング精度型レイヤ２ないしレイヤ４プロトコルのみは依然としてＮＦＣコントローラ回路３３内で処理される必要があるが、近距離無線通信アプリケーションのデータ集約型またはメモリ消費型タスクはベースバンドコントローラ２７で処理される。
「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスのアプリケーションビュー
図１２に、アプリケーションレベルの、「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャを備えたデバイスのシステム図を開示する。従来技術の標準ＮＦＣアーキテクチャでは、ＮＦＣコントローラ回路２がピアデバイス上のアプリケーションとホストコントローラ回路１上のアプリケーションとの間の通信センターである。「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャでは、近距離無線通信アプリケーションの主要部分がホストコントローラ回路３上にあり、ＮＦＣコントローラ回路４が主としてそのＮＦＣコントローラソフトドライバ１１および第２の送信モジュール１２によって異なる各部分を接続する。この新規な「分割スタック」ＮＦＣアーキテクチャでは、以下のような利点が得られる。
１）ホストコントローラ回路３が、ＮＦＣコントローラ回路４上で処理されるファームウェア／ソフトウェアの更新の従来の制約なしに、直接無線更新を行うことができる。
２）ホストコントローラ回路３は、現在のアーキテクチャの制約、すなわち、ＮＦＣコントローラ回路４のメモリ空間および処理能力の制約なしに、多数の新規アプリケーション（例えば、Ｖｉｓａ、Ｍａｓｔｅｒｃａｒｄなどからのペイメントアプリケーションから、ロイヤルティーカード、発券、アクセス制御に至るまで）を追加し、管理することができる。
３）ウェアラブル装置やＩｎｔｅｒｎｅｔ−ｏｆ−Ｔｈｉｎｇｓ（モノのインターネット）ソリューションなどの空間制約型および／または価格重視型デバイスが、既存のホストコントローラ回路を使用して、ＮＦＣハードウェアコントローラを必要とせずにＮＦＣ機能を備えることができる。
本発明の上述の各実施形態では、デバイス５、１６および２７が、
・近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを、ホストコントローラ回路３または２７において処理するステップと、
・近距離無線通信型非接触インターフェース６または３５に対する近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを、ＮＦＣコントローラ回路４または３３において処理するステップと、
・ファームウェア更新によって更新すべき近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアを、ＮＦＣコントローラ回路から独立して処理するステップとを備える方法を処理する。
この方法は、本発明の実施形態に関して上述した利点の達成を可能にする。
また、近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイスは、携帯電話のみならず、他のモバイルデバイス、ウェアラブル装置やＩＯＴデバイスであってもよいと言える。本発明は、特に、近距離無線通信アプリケーションを処理するデバイスに有利であるが、類似の種類のＲＦＩＤアプリケーションを使用するデバイスにも有利であろう。
さらに、ＮＦＣコントローラ回路は、マイクロプロセッサまたは専用集積回路によって実現可能であると言える。
図中のＮＳＣという略語は、ＮＦＣソフトコントローラ（ＮＦＣ Ｓｏｆｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を意味する。
なお、アプリケーションは、ホストコントローラ内またはセキュアエレメント内のいずれかに配置されることを明記しておく。分割スタックアーキテクチャは、任意の新規アプリケーションに適応するように、ＮＣＩまたはＮＦＣスタックの修正を（ホストコントローラにおいて直接）可能にする。これは、例えば、スタックを再構成するだけでＮＦＣＣ機能を支払い端末機能に変換することができることを意味する。
ＲＦＩＤ通信をサポートするために、典型的にはタイムクリティカルであってリアルタイム応答を必要とする低レベルのＮＦＣ機能は、ＮＳＣ−ＩＣに集積される。ＮＳＣ−ＩＣは、変更の可能性がきわめて低く、したがって機能の頻繁な更新を要求しない十分に確立されたＲＦＩＤ標準を実装する。
高レベルのＮＦＣ／ＮＣＩ−ＦＷは、典型的には非タイムクリティカルであるがよりメモリおよびデータ集約的な、より高レベルのＮＦＣ機能を含む。また、ＮＣＩ標準は比較的新しく、依然として発展過程にあり、その結果、機能が頻繁に更新される。また、このレベルでは、プロプライエタリ機能が必要とされることが多い。
分割スタックは、更新だけでなく、集積のカスタマイズも可能にする。
・特に、ＮＣＩを「ネイティブにサポート」しないアプリケーションは、集積がより容易であるとわかる（ＮＣＩを実装する必要がない）。
・これにより、このスタックの多用途性とＮＦＣ／モバイル、決済およびインフラストラクチャまたは運輸に対する適合性が明らかになる。
また、「ファームウェア−ダウンローダ」を実装する必要がなく、スタックは製造業者のデバイスＳＷ更新で更新される。
ホストインターフェースプロトコルに関しては、トランザクション数が最小限になるように、ＮＦＣコントローラモジュールと非リアルタイムホストコントローラとの間の通信のためのインターフェースプロトコルが実装されると言うことができる。ＮＦＣフロントエンドを使用する従来技術の実装では、ホストコントローラは状態情報を取得し、構成を行うために、多数のアクセスを行う必要がある。したがって、ＦＷは、非リアルタイムシステムにおけるＮＦＣコントローラの使用を可能にするためにオンチップに移動されていた。ＮＳＣデバイスは、ＮＦＣコントローラとホストコントローラとの間で最小限の数のトランザクションしか必要としないようにして状態情報を収集し、処理する。同様にして、ホストコントローラからＮＳＣに送信される制御情報が最適化される。非リアルタイムコントローラはすべてのトランザクションにかなりのレイテンシを加え、それによって通常なら全体的な処理時間を遅くすることになるため、この態様はきわめて重要である。
従来技術のアーキテクチャは、きわめて制約された環境における内蔵ＡＲＭファームウェアのために、試験、再検討、検査および全体的な開発と再現性確認に膨大なオーバーヘッドを要する。資源が限られていることにより、新規機能の追加に制約が生じる。特許請求対象の分割スタックアーキテクチャは、オーバーヘッドと、より迅速な全体的な開発および再現性確認とをほとんど必要としない、（包括的試験および検証のための）構成要素ベースの（デバッグを容易にするためにＩ／Ｏからプロトコルロジックを分離する）層構造スタックを使用し、これはＩＯＴ（Ｉｎｔｅｒ−Ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ−Ｔｅｓｔｓ：相互運用性テスト）にとって重要である。
ＮＳＣコントローラに常駐する「ソフトウェア」という用語は、ソフトウェアのこの小規模なスタックがハードウェアアクセラレータまたは論理機能とも呼ばれ得るという意味に解釈すべきであるものと言っておかなければならない。このソフトウェアは更新の必要がないため、ハードウェアでも実現可能であり、本発明の実質的利点を有する。

Claims (9)

  1. 近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイス（５、１６、２６）であって、
    前記近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理するとともに、第１のインターフェースプロトコル（ＮＣＩ、ＥＭＶ）に基づいて通信するホストドライバ（７、２８）を処理するホストコントローラ回路（３、２７）と、
    近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）と、前記ホストコントローラ回路（３、２７）とインターフェースするコントローラドライバ（１１、３２）とを処理するＮＦＣコントローラ回路（４、３３）とを含み、
    前記ホストコントローラ回路（３、２７）は、前記第１のインターフェースプロトコル（ＮＣＩ、ＥＭＶ）に基づいて前記ホストドライバ（７、２８）とインターフェースし、第２のインターフェースプロトコルに基づいて前記コントローラドライバ（１１、３２）とインターフェースする第１の送信モジュール（９、３０）を処理し、前記第１の送信モジュール（９、３０）は、前記近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクをさらに処理し、前記ＮＦＣコントローラ回路（４、３３）は、前記近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）に対する前記近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理する第２の送信モジュール（１２、３４）を含むデバイス（５、１６、２６）において、
    ファームウェア更新によって更新される前記近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアが前記非リアルタイムホストコントローラ回路内に存在することを特徴とする、デバイス（５、１６、２６）。
  2. 前記第１のインターフェースプロトコルは、ＮＦＣフォーラム規格で規定されている「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」である、請求項１に記載のデバイス（５、１６）。
  3. 前記第１のインターフェースプロトコルは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６およびＩＳＯ／ＩＥＣ１４．４４３に基づく「ＥＭＶ Ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐａｙｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ」である、請求項１に記載のデバイス（２６）。
  4. 前記ホストコントローラ回路（３）または前記ＮＦＣコントローラ回路（４）は、スマートカード（１４）との接触インターフェースのための論理リンク制御レイヤ（１３）を処理し、前記第１の送信モジュール（９）または前記ＮＦＣコントローラ回路（４）は、前記デバイスアプリケーションのためにスマートカードをエミュレートするためにホストコントローラインターフェースを処理する、請求項１ないし３のいずれかに記載のデバイス（５、１６）。
  5. 近距離無線通信型アプリケーションを処理するデバイス（５、１６、２６）のためのチップセットであって、請求項１ないし４に記載のホストコントローラ回路（３、２７）とＮＦＣコントローラ回路（４、３３）とを含むことを特徴とするチップセット。
  6. 近距離無線通信型アプリケーションを使用するデバイスアプリケーションを処理する非リアルタイムホストコントローラ回路（３、２７）と、近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）を処理するＮＦＣコントローラ回路（４、３３）とを含むデバイス（５、１６、２６）によって前記近距離無線通信型アプリケーションを処理する方法であって、
    前記ホストコントローラ回路（３、２７）において、前記近距離無線通信型アプリケーションの実質的にすべての非タイムクリティカルなタスクおよび／またはメモリ消費型タスクを処理するステップと、
    前記ＮＦＣコントローラ回路（４、３３）において、前記近距離無線通信型非接触インターフェース（６、３５）に対する前記近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのタイムクリティカルなタスクを処理するステップと、
    前記ＮＦＣコントローラ回路から独立してファームウェア更新によって更新される前記近距離無線通信型アプリケーションのためのすべてのファームウェアを処理するステップとが処理される方法。
  7. 前記ホストコントローラ回路（３、２７）内で前記近距離無線通信型アプリケーションに関連する情報を送信するために第１のインターフェースプロトコルを処理するステップと、
    前記ホストコントローラ回路（３、２７）と前記ＮＦＣコントローラ回路（４、３３）との間で前記近距離無線通信型アプリケーションに関連する情報を送信するために第２の送信プロトコルを処理するステップとが処理される、請求項６に記載の方法。
  8. ＮＦＣフォーラム規格で規定されている「ＮＦＣ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＮＣＩ）」を第１のインターフェースプロトコルとして処理するステップが処理される、請求項７に記載の方法。
  9. ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６およびＩＳＯ／ＩＥＣ１４．４４３に基づく「ＥＭＶ Ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐａｙｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ」を第１のインターフェースプロトコルとして処理するステップが処理される、請求項７に記載の方法。
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