KR100566260B1 - 무선주파수 식별 태그와 스마트 카드가 결합된 이동단말기및 그 이동단말기에서의 무선 식별 방법 - Google Patents

무선주파수 식별 태그와 스마트 카드가 결합된 이동단말기및 그 이동단말기에서의 무선 식별 방법 Download PDF

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Abstract

무선주파수 식별 태그와 스마트 카드가 결합된 이동단말기 및 그 이동단말기에서의 무선 식별 방법에 관한 것이다. 상기 스마트 카드는; 사용자 정보를 저장하고, 상기 사용자 정보를 포함하는 사용자 정보 신호를 발생시키는 사용자 정보처리부와; 무선주파수 식별 데이터를 저장하고, 상기 무선주파수 식별 데이터를 포함하는 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 정보처리부와; 상기 사용자 정보처리부와 연결되어 상기 사용자 정보 신호의 발생 및 송신을 제어하고, 상기 무선주파수 식별 정보처리부와 연결되어 상기 무선주파수 식별 신호의 발생 및 송신을 명령하는 주 연산부를 포함함을 특징으로 한다. 무선주파수 식별 태그를 포함하는 스마트 카드가 장착된 상기 이동단말기에서는 상기 무선주파수 식별 태그가 무선주파수 식별 리더기의 접근을 감지하면 상기 스마트 카드의 중앙처리장치로 무선주파수 식별 기능의 수행을 요구하고, 상기 중앙처리장치가 상기 이동단말기의 프로세서에 무선주파수 식별 모드로의 전환을 알리는 모드전환신호를 전송 후 무선주파수 식별 기능을 수행한다.
이동단말기, 무선주파수 식별 태그, 스마트 카드, SIM(Subscriber Identification Module)

Description

무선주파수 식별 태그와 스마트 카드가 결합된 이동단말기 및 그 이동단말기에서의 무선 식별 방법{MOBILE TERMINAL INTEGRATED WITH A RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TRANSPONDER AND SMART CARD AND RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 무선주파수 식별 태그의 구조를 나타낸 도면
도 2는 종래의 이동단말기용 SIM 카드의 구조를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 RFID 태그가 결합된 SIM 카드의 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 RFID 태그가 결합된 SIM 카드의 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SIM 카드의 파일 시스템 구조를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 RFID 데이터를 저장하는 EF의 구조를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SIM 카드의 모드 천이 상태를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 SIM카드와 이동단말기 사이의 신호 교환 상태를 설명하기 위한 도면
도 9는 상기 도 8의 ATR신호의 구조를 나타낸 도면
도 10은 RFID 부분을 갖는 SIM 카드가 장착된 이동단말기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면
본 발명은 활용 빈도 및 중요성이 증대되고 있는 무선주파수 식별(Radio Frequency Identification: 이하 RFID라 함.) 태그와 폭넓게 보급되어 있는 가입자 인증 모듈(Subscriber Identification Module: 이하 SIM이라 함.) 착탈형 이동단말기에 관한 것으로, 특히 RFID 태그가 SIM에 일체형으로 결합된 회로 및 그 회로를 가지는 이동단말기 회로 및 그 이동통신 이동단말기에서의 무선 식별 방법에 관한 것이다.
RFID 트랜스폰더(transponder) 혹은 태그는 미합중국 국립연구소의 농업 부서에서 가축들을 확인하는 목적으로 개발되었다. 동물을 구별할 수 있는 전기적 부호가 태그에 저장되어 동물에 삽입되거나 부착되었다. 이를 판독할 수 있는 리더기(interrogator)가 동물 축사 등에 설치되어서 편리하게 동물의 귀환 여부를 파악하게 되었다. 리더기는 RF 신호를 태그로 전송하고, 태그에 저장되어 있는 전 기적 부호는 태그의 변조기를 거쳐서 리더기로 되돌아오게 된다. 이를 백스케터 변조(backscatter modulation)라 한다. RFID 태그는 안테나 코일을 가지고 있어서, 변조 신호를 리더기로 전송한다. 이러한 초기 시스템은 미합중국 특허번호 4,075,632와 4,360,810에 구체적으로 기술되어 있다.
기술이 진보하면서, 움직이는 사물을 확인하는 기술이 가축 관리의 범위를 넘어서 다양한 분야에 응용되어 왔다. 예를 들어, 자동차나 해양 운송 컨테이너, 철도 차량 등에 쓰였고, 이러한 운송수단의 태그에 저장된 정보는 위치 추적이나 화물의 내용 확인 등에 쓰인다. 이러한 응용 분야와 관련 기술은 미합중국 특허번호 4,739,328, 4,782,345, 4,786,907, 4,816,839, 4,835,377, 4,853,705 등에 자세하게 설명되어 있다.
최근에는 RFID 기술이 보다 다양한 분야에서 시험되고 있는데, 그 중에서도 통신 시스템은 다양한 응용 가능성으로 인해 주목받고 있다. 예를 들어, 이동통신 시스템은 많은 가입자를 수용하고 있으므로, RFID 와 같은 새로운 기술이 접목된 응용 분야가 사업화 되면 수익을 발생시키기 용이할 뿐 아니라, 현재의 이동통신 시스템은 수익성 관점에서 안정화되어 있기 때문에 사업자 입장에서는 새로운 부가 가치를 창출할 수 있는 응용 분야의 개발을 요구하고 있는 실정이다.
도 1은 수동형 RFID 태그의 구조를 나타낸 것으로, 도시된 예는 마이크로칩(Microchip)사의 MCRF200 제품이다.
코일 인터페이스 209는 안테나 코일(도시하지 않음.)과 RFID 회로 요소 간의 연결 부분이다. 상기 안테나 코일은 RFID 리더기(도시하지 않음.)가 RFID 태그 T1 에 근접하게 됨에 따라, 패러데이 법칙에 따라, 리더기와 태그 사이의 인덕턴스 커플링(Inductive Coupling)을 통해서 유도 기전력을 발생한다. 상기 안테나 코일의 전압 크기는 상기 변조회로 209에서 출력되는 변조된 신호(modulated signal)에 따라 변한다. 정류부(Rectifier, 202)는 상기 유도 기전력의 AC 전압을 정류하여 회로의 나머지 요소들에 DC 전압을 제공한다. 클럭 발생부(Clock Generator) 201은 리더기로부터 전송되는 신호로부터 반송파(carrier) 주파수를 추출하여 시스템 클럭을 발생시킨다. 이 클럭은 태그의 나머지 요소들에게 전송 속도(baud rate), 변조 속도(modulation rate), 그리고 프로그래밍 속도(programming rate) 등을 제공한다. 행 디코더(Row Decoder) 204와 열 디코더(Column Decoder) 207은 메모리 206 에 저장되어 있는 ID 데이터를 클럭 속도로 추출하고, 변조에 앞서 NRZ(Non Return Zero) 직접(Direct) 방식, 차동 2상(Differential Biphase) 방식, 혹은 맨체스터 2상(Manchester Biphase) 방식 등으로 코딩하여 시리얼 데이터 열로 만든다. 변조 제어부 203은 각 디코더들 204, 207을 통해서 전달된 시리얼 데이터 열을 약속된 방식, 예를 들어, 주파수 편이 방식(Frequency Shift Keying: FSK) 혹은 위상 편이 방식(Phase Shift Keying: PSK) 등으로 변조하여 코일 인터페이스 209로 전달한다. 카운터 205는 클럭 발생부 201에서 출력되는 클럭을 카운트하여 행 디코더 204와 열 디코더 207에 제공한다.
이동통신 시스템에 RFID 기술이 도입되게 되면, 셀룰러 환경에 맞는 다양한 부가 서비스가 창출될 것으로 예상된다. 이때 가장 시급히 요구되는 것이 현재의 셀룰러 시스템에 현재의 RFID 장치들이 무리 없이 결합되는 것이다.
RFID 태그- 예를 들어 카드 형태-를 기존의 이동단말기에 그대로 장착하는 결합 형태는 이미 공지되어 있다. 대한민국 공개특허공보의 공개번호 특2002-0090929에 나타나 있는 "이동통신 단말장치"를 일예로 들 수 있다. 그런데 이 결합은 범용적으로 사용되는, 독립적, 물리적 형태의 RFID 태그를 아무런 변형이나 적응 과정 없이 기존의 이동단말기 회로에 단순 실장하는 것이기 때문에 이동단말기의 주요 과제인 휴대성과 소형화를 훼손하는 결과를 초래한다.
한편, 통상적으로 GSM(Global System for Mobile telecommunication)방식 이동전화기는 가입자 인증을 위해 SIM 카드를 사용한다. 즉, SIM이 작은 카드 형태로 되어 있고, GSM방식 이동전화기의 본체 뒷면에는 슬롯이 있어서 그 슬롯에 SIM 카드를 끼워 넣어 사용할 수 있도록 되어 있다.
도 2는 종래의 이동단말기용 SIM 카드의 구조를 나타내는 도면이다.
이동통신 시스템, 예를 들어 GSM 시스템에서 사용되는 SIM 카드는 GSM의 표준 문서 11.11, 11.12와 ISO/IEC 7816 등에 정의되어 있다. 여기에는 SIM 카드의 물리적 특성(Physical characteristics), 전기적 신호와 전송 프로토콜(Electrical signals and transmission protocols), 논리적 모델(Logical model) 등이 설명되어 있다. SIM 카드의 외부 핀(pin)은 총 8개이다. 각각 접속핀 C1은 전원(Vcc), 접속핀 C2는 리셋(RST), 접속핀 C3은 클럭(CLK), 접속핀 C5는 접지(GND), 접속핀 C6은 프로그램 전압(Vpp), 접속핀 C7은 데이터 입/출력(I/O)을 위한 외부 핀으로서, 무선주파수 식별용 안테나에 연결된다. 그리고 접속핀 C4와 C8은 예비용(reserved: RFU)이다.
SIM 카드 내부에는 SIM 카드를 동작시키는 운영 체제(Operation System)가 내장되어 있는 ROM 304가 있으며, SIM 카드 동작을 관장하는 CPU 302 와 데이터 처리 공간인 RAM 300이 있으며, EEPROM 306은 SIM 카드의 아이덴티티(Idendity) 정보 등을 저장하는 곳이다.
SIM 카드는 스마트 카드의 일종이다. SIM 카드 착탈형 이동단말기에 스마트 카드 기능을 가진 RFID 태그를 별도로 설치하게 되면 낭비적 요소가 발생한다. SIM 카드와 RFID 태그를 별도 설치하면, SIM 카드를 이용하여 다양한 서비스를 제공하고 이를 통한 부가가치 창출을 추구하는 서비스 사업자들이 RFID 태그를 관리하는 데 어려움을 겪게 된다. 그래서 RFID 태그를 도입했을 때 기대했던 장점들, 즉 RFID 서비스를 통한 수익 증대나 사용자 및 서비스 확대 등의 기회를 놓치게 된다.
또한 SIM 카드가 이동단말기의 사용자 인증의 일차적인 기능 이외의 부가 기능을 제공하는 방법이 있다. 예를 들어, AP 서비스 제공을 위한 WIM{WAP(Wireless Application Protocol) Identity Module} 기능을 구현한 SIM/WIM 카드는 '왑 프로비저닝 스마트 카드(WAP Provisioning Smart Card)' 표준(WAP-186-PROVSC-20010710-a)으로 왑 포럼(WAP forum)에 의해 제정되어 있으며, SIM 카드를 동적으로 활용하여 부가 서비스를 제공하는 툴킷 어플리케이션(Toolkit Application)은 GSM 표준 문서 11.14에 정의되어 있다.
그러나 WIM과 툴킷 등에서 요구되는 응용 서비스를 제공하기 위한 파일 구조 및 프로토콜 등이 기술되어 있을 뿐, RFID 태그를 SIM 카드와 연계 혹은 통합할 때 수반되는 하드웨어 혹은 소프트웨어 프로토콜 구성의 변경 및 기타 제반 문제점을 해결하지는 못하고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 RFID 태그가 결합된 스마트 카드를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 RFID 태그가 결합된 스마트 카드를 실장 가능한 이동단말기 및 상기 이동단말기에서의 무선주파수 식별 기능 수행 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 제1발명은 스마트 카드가; 사용자 정보를 저장하고, 상기 사용자 정보를 포함하는 사용자 정보 신호를 발생시키는 사용자 정보처리부와; 무선주파수 식별 데이터를 저장하고, 상기 무선주파수 식별 데이터를 포함하는 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 정보처리부와; 상기 사용자 정보처리부와 연결되어 상기 사용자 정보 신호의 발생 및 송신을 제어하고, 상기 무선주파수 식별 정보처리부와 연결되어 상기 무선주파수 식별 신호의 발생 및 송신을 명령하는 주 연산부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 제2발명은 사용자 정보를 저장하는 스마트 카드를 장착한 이동단말기가, 상기 스마트 카드는 무선주파수 식별 태그를 포함하며, 상기 이동단말기의 프로세서는 상기 스마트 카드와 통신하여 상기 스마트 카드의 무선주파수 식별 기능 수행을 허가 혹은 거절함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 제3발명은 무선주파수 식별 태그를 포함하는 스마트 카드가 장착된 이동단말기에서 무선주파수 식별 기능을 수행하는 방법 이, 상기 무선주파수 식별 태그가 무선주파수 식별 리더기의 접근을 감지하는 제1과정과, 상기 무선주파수 식별 리더기의 접근을 감지한 무선주파수 식별 태그가 상기 스마트 카드의 중앙처리장치로 무선주파수 식별 기능의 수행을 요구하는 제2과정과, 상기 스마트 카드의 중앙처리장치가 상기 이동단말기의 프로세서에 무선주파수 식별 모드로의 전환을 알리는 모드전환신호를 전송하는 제3과정과, 상기 신호의 전송 후 상기 스마트 카드가 무선주파수 식별 기능을 수행하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
RFID 태그와 SIM 카드의 결합은 하드웨어 구조(Hardware Configuration), 파일 시스템(Logical Structure), 동작 절차(Operational Procedure)의 관점에서 종래의 SIM 카드를 진보시켜서 이루도록 한다.
1) 하드웨어 구조(Hardware Configuration)
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 SIM 카드의 구조를 나타낸 도면들이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 RFID 태그가 결합된 SIM 카드의 구조를 나타낸 도면이다. 상기 결합에 관련된 부분을 제외한 SIM 카드 고유의 혹은 공지의 구성 요소들은 도시하지 않았음을 밝혀둔다. 또한 점선 블록으로 표시된 RFID 데이터는 EEPROM 404 혹은 ROM 410 중 어느 하나에 RFID 메모리부를 구비할 수 있음을 나타낸 것이다.
종래의 RFID 태그에서 ID(Identification) 데이터는 EEPROM에 저장되는 것이 일반적이다. 그런데 SIM 카드에도 EEPROM이 구비되어 있다. 그러므로 EEPROM의 여유 공간을 RFID 데이터의 저장 공간으로 활용할 수 있다. 도시된 EEPROM 404에는 SIM 카드 고유의 데이터 외에도 RFID 데이터가 저장된다.
RFID 코덱부 406과 RFID 변조부 408은 SIM 카드의 ROM 410에 구현된다. SIM 카드의 ROM 410은 SIM 카드의 운영 체제가 구현되는 디지털 논리 회로부이며, 이를 디지털 코덱과 변조부를 구현한다.
CPU 402는 ROM 410에 명령을 전달하여 필요한 기능이 수행되게 한다. 이때 RFID 데이터의 저장은 종래의 SIM 카드의 파일 시스템에 준거하여 이루어지므로 RFID 데이터는 또 하나의 SIM 카드 데이터로 처리될 수 있다. 다시 말해서, GSM 11.11 표준 문서의 '8. Description of the functions'에 기술되어 있는 기능 명령어들(SELECT, STATUS, READ BINARY, UPDATE BINARY 등)이 제안되는 SIM 카드 내의 RFID 기능을 동작시킬 소프트웨어에서 그대로 사용된다.
현재 그 쓰임새가 유보되어 있는 접속핀들 C4, C8은 RFID 안테나 코일(도시하지 않음.)에 코일 연결부 412를 통해 연결시키고, 코일 연결부 412는 인터럽트부 414에 연결된다. RFID 리더기(도시하지 않음.)가 접근하면 RFID 안테나 코일에 유도기전력이 발생하고, 이것이 코일 연결부 412를 통해 인터럽트부 414게 전달되어 인터럽트가 발생된다. 이 인터럽트를 감지한 CPU 402는 RFID 데이터의 추출 및 프로세싱이 필요한 시점임을 감지하고, 메모리부(EEPROM 404 혹은 ROM 410)에 저장되어 있는 RFID 데이터를 읽어 RAM 400에 저장하며, RFID 코덱부 408과 RFID 변조부 410을 통해 RFID 데이터가 처리되도록 제어한다. RFID 변조부 410에서 출력되는 RFID 신호는 RFID 시스템에서 정해진 주파수로 코일 연결부 412를 통해서 RFID 리더기로 전송된다.
한편, CPU 402는 인터럽트부 414에 의한 인터럽트 발생뿐만 아니라 소프트웨어 타이머 등 여러 가지 방식으로 RFID 기능 수행 시점을 알 수 있을 것이다.
본 제1실시 예를 사용 전원 측면에서 살펴보면, EEPROM 404, RFID 코덱부 408과 RFID 변조부 410과 같은 RFID 기능 블럭들이 SIM 카드의 접속단자 C1을 통해서 공급받는 Vcc는 이동단말기의 안정적인 전원이다. 그러므로 종래에 전원 공급이 주변 환경에 따라 불안정해질 수 있는 유도 기전력이었기 때문에 야기되었던 문제점을 해소할 수 있다.
본 제1실시 예를 클럭의 관점에서 살펴보면, 접속핀 C3으로 제공되는 클럭 CLK는 표준에 의하면 1MHz ~ 5MHz 범위에 속하며, 이동단말기의 클럭 공급처로부터 수신되는 것이다. RFID 신호가 코일 연결부 412에 전달될 때, CPU 402는 클럭 CLK를 RFID 시스템에 맞게 변경하고 그 변경된 클럭에 동기시켜 RFID 신호를 전송한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 RFID 태그가 결합된 SIM 카드의 구조를 나타낸 도면이다. 상기 결합에 관련된 부분을 제외한 SIM 카드 고유의 혹은 공지의 구성 요소들은 도시하지 않았음을 밝혀둔다.
전술한 도 3과 비교하면, RFID 코덱부와 RFID 변조부를 SIM 카드 내에 구비하되 메모리부와는 별개로 한다.
클럭변조부 516은 SIM 카드의 접속핀 C3를 통해 이동단말기로부터 제공되는 클럭 CLK을 변조하여 RFID 클럭신호 518과 SIM 클럭신호 520을 발생시킨다. RFID 클럭신호 518은 RFID 코덱부 508과 RFID 변조부 510 등과 같은 RFID 기능 블럭들의 동작에 필요한 주파수이다. SIM 클럭신호 520은 CPU 500, RAM 502, ROM 504, EEPROM 506 등과 같은 SIM 기능 블럭들의 동작에 필요한 주파수이다. 다른 예로서, RFID 클럭신호 518을 RFID 기능 블록들의 동작에 사용하지 않고, CPU 500이 최종적으로 RFID 신호를 생성할 때만 참고하는 용도로 쓰일 수도 있다. 이 경우 RFID 기능 블럭들은 SIM 기능 블럭들과 같은 클럭신호, 이를테면 SIM 클럭신호 520을 쓸 수 있다. 이와 같은 클럭 발생은 클럭변조부 516에 의해 항상 실행되거나 CPU 500으로부터 인가되는 제어신호 522에 의해 제어될 수 있다.
CPU 500은 메모리부, 예를 들어 EEPROM 506 또는 ROM 504에 저장되어 있는 RFID 데이터를 읽어 RAM 502에 저장한다. 또한 CPU 500은 RFID 데이터를 RFID 코덱 부 508로 전달하여 RFID 변조부 510를 거친 다음 RFID 신호로 변환되게 한다. RFID 신호는 코일 연결부 514로 전달되고, 전달된 RFID 신호는 코일 연결부 514에 연결된 안테나 코일(도시하지 않음.)을 통해 전파된다.
2) 파일 시스템(Logical Structure)
예를 들어 GSM 이동단말기에 사용되는 SIM 카드 파일 시스템은 GSM 11.11 표준 문서에 의해 규정되어 있다. 본 발명의 실시예와 같이 RFID 기능을 제공하기 위해서 상기 SIM 카드 파일 시스템에 대한 변경이 필요하다. 단, 상기 변경은 호환성을 유지할 수 있는 범위 내에서 이루어지도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SIM 카드의 파일 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
SIM 카드의 파일 시스템은 MF(Master File), DF(Dedicated File), 그리고 EF(Elementary File)로 구성되어 있다. MF는 SIM 카드가 동작하기 시작할 때 최초로 선택되어 현재 디렉토리(directory)로 지정된다. DF는 사업자 독자 서비스(Telecom Service), GSM, DCS1800, 혹은 IS41 등이 요구하는 다기능을 지원하기 위해 각 서비스를 위한 독자적인 파일(dedicated file)이다. 이 DF들은 각 서비스에 활용되는 데이터를 저장하고 있는 EF를 가지고 있다.
본 발명의 구현을 위해서는 기존의 SIM 파일 시스템에 새로운 DF와 그에 따르는 EF를 추가한다. 도시된 바와 같이, 새로운 DF는 RFID 기능을 위한 DFRFID이다. EF6은 RFID 서비스 목적의 EF로서, RFID 데이터가 저장된다.
SIM 파일 시스템에서는 DF의 파일 식별번호(File ID) 7F2X를 신규 서비스를 위해 할당해놓고 있다. 그래서 7F2X를 식별번호로 가지는 DF와 이 DF에 종속되어 있는 EF에 RFID 데이터를 저장함으로써 종래의 SIM 파일 시스템 안에서 RFID 서비스를 위한 데이터 저장 및 종래의 SIM 소프트웨어 명령어을 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 RFID 서비스를 위한 파일들은 전술한 도 3의 EEPROM 406, 도 4의 EEPROM 506 등에 저장된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 RFID 데이터를 저장하는 EF의 구조를 나타낸 도면이다.
EF는 GSM 표준에 준거한 것이므로 기존 SIM 파일 시스템의 확장 형태로 구현되어 기존 소프트웨어의 계속적인 사용이 보장되는 장점이 있다.
정의(Identifier)는 DF의 정의에 따라 가변될 수 있는 범위가 정해져 있는데, DFRFID가 7F2X이면, 6F2X, 6F3X, 6F4X를 가질 수 있다. 구조(structure)는 EF의 파일 구조인데, EF는 전송(transparent), 선형 고정(linear fixed), 사이클릭(cyclic) 타입이 표준에 정의되어 있으며, RFID 데이터와 같은 바이트의 열(sequence) 형태는 전송 타입이 적합하다.
파일 크기(file size)는 저장되는 RFID 데이터 크기(예: 4바이트)이다. EF에 저장되어 있는 RFID 데이터를 제어하는 소프트웨어 명령어로는 READ, UPDATE, INVALIDATE, REHABILITATE 등이 있으며, 이는 모두 GSM 표준에 준거한 것이고, 각 명령어가 실행될 조건으로는 CHV1, ADM 등이 있다. CHV1(Card Holder Verification 1)은 사용자(card holder)의 파일 접근이 허가된 소프트웨어 타스크(task)임을 나타내고, ADM(Administration)은 SIM 카드 운용자(administrator)의 파일 접근이 허가된 소프트웨어 타스크를 나타낸다.
3) 동작 절차(Operational Procedure)
종래의 SIM 카드가 RFID 기능을 제공함으로서 달라지는 동작 절차는 SIM 카드 자체의 모드 변화와 이동단말기와 SIM 카드 사이의 인터페이스 변화가 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SIM 카드의 모드 천이 상태를 나타낸 도면이다.
SIM 카드는 이동단말기로부터의 리셋 요구에 응하는 ATR(Answer-To-Reset)신호 송신 이후에 특정 모드(Specific Mode)와 협의 모드(Negotiable Mode)로 천이할 수 있다. 특정 모드는 통신전용 모드(예: GSM 모드)와 RFID전용 모드로 구분된다. 협의모드는 이동단말기와의 신호 교환을 통해서 이동단말기의 응용 소프트웨어(Application Software) 등에서 요구하는 모드이다. 이동단말기의 요구에 따라 스마트 카드가 RFID 모드로 천이되는 것도 협의모드의 일 예이다.
모드의 전환은 ISO/IEC 7816-3에 정의되어 있는 ATR신호의 특정 모드 바이트(Specific Mode byte) TA(2)에 의해서 표시된다. ATR신호는 이동단말기로부터의 리셋(reset)에 대한 응답(answer)으로서, SIM 카드에 의해서 이동단말기 측으로 전달되는 바이트 시퀀스(the sequence of bytes)이고, 비동기 방식(asynchronous character)이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 SIM카드와 이동단말기 사이의 신호 교환 상태를 설명하기 위한 도면이다.
RFID 기능을 지원하는 SIM 카드는 RFID 리더기의 접근(approach)을 SIM 카드의 CPU가 인터럽트 방식으로 인지하였을 때, 이를 이동단말기의 CPU에게 ATR신호의 형태로 알리게 된다. SIM 카드로부터 RFID 기능의 동작을 알리는 ATR신호를 이동단말기가 받게 되면, 이동단말기의 응용 프로그램 혹은 동작 상태에 따라, 이를 허가(grant)하여 SIM 카드가 RFID 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 또한 이동단말기가 SIM 카드의 일차적 기능, 즉 통신 시스템에 대한 사용자 인식(identification) 등을 우선 요청해야 할 필요가 있을 때나 기타 RFID 기능을 수행하지 못하는 상황일 때 거절(reject) 할 수도 있다. 또한 이러한 우선순위에 대한 고려 없이 SIM 카드가 RFID 리더기의 접근을 감지하면 바로 RFID 모드로 사용되도록 구현할 수도 있다.
도 9는 상기 도 8의 ATR신호의 구조를 나타낸 도면이다.
ISO/IEC 7816-3에 정의되어 있는 ATR신호는 일렬로 전송되는 바이트의 조합이다. 각 바이트는 ISO/IEC 7816-3에 그 쓰임새가 정의되어 있는데, 사용이 유보되어 있는 바이트도 있다. 그러므로 이를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 SIM 카드가 RFID 기능의 시작을 이동단말기에게 알리도록 구현할 수 있다. 하나의 예로써, 특정모드 바이트 TA(2)에 RFID 모드임을 알리는 비트들(예: 하위 4비트의 값 '1111')을 포함하는 ATR신호를 만들 수 있다. 이 특정모드 바이트 TA(2)는 콜드 리셋(Cold Reset) 이후 특정모드에서 RFID 모드로 이미 설정되어 있음을 알리는(현재 RFID 모드인 SIM 카드가 이동단말기로부터 RFID와 무관한 요구를 받았을 때에 해당한다. 예를 들어 이동단말기가 사용자 ID를 요구한 경우가 그와 같은 경우에 해당된다.)과 RFID 리더기의 접근에 따르는 RFID 모드의 시작을 알리는(통화모드에서 RFID 모드로 전환하도록 알리는 상태) 것, 두 가지 용도로 사용될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 인터페이스 바이트(Interface byte)인 TD(i)의 하위 4비트에 RFID 모드임을 알리는 비트를 삽입할 수도 있다. ISO/IEC 7816-3 표준에서는 TD(i), TA(2) 등의 하위 4 비트를 계수(Parameter) T로 정의하고, T = 5 ~ 13까지는 미래를 위해서 사용을 유보하고 있다. 그러므로 이 T값들 중에서 일부를 RFID 용도로 사용하면 관련 표준을 위배하지 않으므로 기존 시스템과의 호환성이 용이하다.
도 10은 RFID 부분을 갖는 SIM 카드가 장착된 이동단말기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
참조부호 900은 이동단말기 ME의 프로세서를 나타낸다. 이 프로세서의 구현 예에는 일명 모바일 프로세서로 불리는 퀄컴(Qualcomm)사의 MSM(Mobile Station Modem) 칩(chip)이 있다.
참조부호 950은 SIM 카드를 나타낸다. RFID 부분을 갖는 SIM 카드가 이동단말기에 장착되었을 때 SIM 카드가 이동단말기에게 무선주파수 식별모드로의 전환을 알리는 것을 설명하기 위한 것임을 고려하여, SIM 카드의 CPU 912와 SIM 부분 914와 RFID 부분 916만을 나타내고 공지의 구성 요소들은 나타내지 않았음을 밝혀둔 다.
SIM 부분 914는 사용자 정보를 저장하고, 이 사용자 정보를 포함하는 사용자 정보 신호를 발생시키는 사용자 정보처리부이다. 또한 사용자 정보처리부는 사용자 정보를 저장하는 사용자 정보 메모리부와 상기 사용자 정보 신호를 발생시키는 프로그램을 포함하는 사용자 프로그램 메모리부를 포함한다. 도 3을 참조하여 그 구현 예를 설명하면, 사용자 정보 메모리부는 EEPROM 404로 구현될 수 있고, 사용자 프로그램 메모리부는 ROM 410으로 구현될 수 있다. 도 4를 참조하여 그 구현 예를 설명하면, 사용자 정보 메모리부는 EEPROM 506으로 구현될 수 있고, 사용자 프로그램 메모리부는 ROM 504로 구현될 수 있다.
상기 RFID 부분 916은 무선주파수 식별 데이터를 저장 및 처리하며 무선주파수 식별 데이터를 포함하는 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 정보처리부이다. 또한 무선주파수 식별 정보처리부는 무선주파수 식별 정보를 저장하는 무선주파수 식별 정보 메모리부와 상기 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 기능부를 포함한다. 도 3을 참조하여 그 구현 예를 설명하면, 무선주파수 식별 정보 메모리부는 EEPROM 404 혹은 ROM 410에 구비될 수 있고, 무선주파수 식별 기능부는 RFID 코덱부 406과 RFID 변조부 410을 포함한다. 도 4를 참조하여 그 구현 예를 설명하면, 무선주파수 식별 정보 메모리부는 EEPROM 506 혹은 ROM 504에 구비될 수 있고, 무선주파수 식별 기능부는 RFID 코덱부 508과 RFID 변조부 510을 포함한다.
CPU 912는 상기 사용자 정보처리부와 연결되어 상기 사용자 정보 신호를 발 생시키도록 명령하고, 상기 사용자 정보 신호를 송신하며, 상기 무선주파수 식별 정보처리부와 연결되어 상기 무선주파수 식별 신호를 발생시키도록 명령하고, 상기 무선주파수 식별 신호를 송신하는 주 연산부이다. 도 3의 CPU 402와 도 4의 CPU 500에 해당한다.
RFID 리더기(도시되지 않음.)를 이동단말기 ME에 일정 거리 이상 접근시키면, 상기 이동단말기 ME에 장착된 SIM 카드 950의 RFID 부분 916에서 이를 감지한다. RFID 부분 916은 이 감지 결과를 SIM 카드 950의 CPU 912에 전달함으로써 SIM 카드 950이 무선주파수 식별 기능의 수행을 요청받는 단계임을 인식시킨다. 이렇게 되면 SIM 카드 950의 CPU 912가 이동단말기의 프로세서 900에게 무선주파수 식별 모드로의 전환을 알리는 신호를 전송한다. 그리고 상기 SIM 카드 950은 무선주파수 식별 기능을 수행하는 모드로 전환한다.
본 발명은 기존 RFID 태그와 같이 RFID 리더기로부터 전원을 공급받거나 코일 연결부가 RFID 리더기에서 송신하는 반송파 신호(carrier wave signal)로부터 클럭을 추출하여 기능 블럭들에게 제공하지 않고, 이동단말기의 안정적인 전원과 클럭을 RFID 기능 블럭들에게 공급하도록 구현함으로써 안정화를 꾀한다. 기존의 공급 방식은 RF 환경 등에 따라 발생될 수 있는 반송파 신호 혹은 유도 기전력의 열화 등을 통해서 불안정해질 수 있기 때문이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후 술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 SIM 카드를 응용하여 RFID 기능을 구현함으로써 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, SIM 카드를 탈착 가능한 이동단말기에 RFID 기능을 구현함에 있어서 이동단말기의 주요한 기술적 고려 사항인 휴대성과 소형화를 위배하지 않는다. 반면에, SIM 카드와 RFID 태그를 별개로 구현한다면 휴대성과 소형화를 위배하게 될 것이다.
둘째, 기능적 측면에서 기존 SIM 카드를 업그레이드시킴으로써 SIM 카드의 신규 수요를 창출한다.
셋째, RFID 기술을 SIM 카드를 통해서 공급함으로써 신규 RFID 기술을 무리 없이 기존의 이동통신 시스템에 접목시킬 수 있다. 반면에, SIM 카드와 RFID 태그를 별개로 구현한다면, SIM 카드와 달리 RFID 태그가 이동단말기에 실장될 때는 고정식으로 구현될 것이므로 향후 새로운 RFID 기술이 도입되면 이를 반영시키기가 힘들것이다.
넷째, SIM 카드를 관장하여 가입자에게 서비스를 제공하는 서비스 사업자의 수익성이 개선된다. 그 이유는 SIM 카드에 새로운 응용 서비스의 기반이 되는 RFID 기술이 결합되게 되어 기존의 과금 체계와 사용자 관리 체계를 그대로 응용하여 추 가적인 기술을 제공할 수 있기 때문이다. SIM 카드와 RFID 태그가 별개로 구현된다면, RFID 태그를 활용한 새로운 서비스를 시작하는 것이 대단히 힘들게 되므로 수익성도 그만큼 떨어질 것이다.

Claims (20)

  1. 사용자 정보를 저장하고, 상기 사용자 정보를 포함하는 사용자 정보 신호를 발생시키는 사용자 정보처리부와,
    무선주파수 식별 데이터를 저장하고, 상기 무선주파수 식별 데이터를 포함하는 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 정보처리부와,
    상기 사용자 정보처리부와 연결되어 상기 사용자 정보 신호의 발생 및 송신을 제어하고, 상기 무선주파수 식별 정보처리부와 연결되어 상기 무선주파수 식별 신호의 발생 및 송신을 명령하는 주연산부를 포함함을 특징으로 하는 스마트 카드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 정보처리부는 사용자 정보를 저장하는 사용자 정보 메모리부와, 상기 사용자 정보 신호를 발생시키는 프로그램을 포함하는 사용자 프로그램 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선주파수 식별 정보처리부는 무선주파수 식별 정보를 저장하는 무선주파수 식별 정보 메모리부와 상기 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 기능부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 정보처리부는 사용자 정보를 저장하는 사용자 정보메모리부와 상기 사용자 정보 신호를 발생시키는 프로그램을 포함하는 사용자 프로그램메모리부를 포함하고,
    상기 무선주파수 식별 정보처리부는 무선주파수 식별 정보를 저장하는 무선주파수 식별 정보메모리부와 상기 무선주파수 식별 신호를 발생시키는 무선주파수 식별 기능부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 정보메모리부는 상기 무선주파수 식별 정보메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 프로그램메모리부는 상기 무선주파수 식별 기능부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  7. 제3, 4, 또는 5항에 있어서,
    상기 무선주파수 식별 기능부는 무선주파수 식별 코덱부와 무선주파수 식별 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  8. 제1항에 있어서,
    전원 핀, 클럭 핀, 그리고 데이터 입/출력 핀을 포함하는 적어도 하나 이상의 외부 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 핀이 무선주파수 식별용 안테나에 연결되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  10. 제1, 8, 또는 9항에 있어서,
    상기 주 연산부가 상기 무선주파수 식별 신호를 상기 스마트 카드에 연결된 무선주파수 식별용 안테나로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 주 연산부에 연결되고, 스마트 카드 내부 혹은 외부의 인터럽트신호를 수신하여 무선주파수 식별 시점을 상기 주 연산부에 알리는 인터럽트부를 더 구비함을 특징으로 하는 스마트 카드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무선주파수 식별 정보처리부에 무선주파수 식별용 클럭을 공급하기 위한 클럭 발생기를 더 구비함을 특징으로 하는 스마트 카드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주 연산부가 상기 클럭 발생기를 제어하는 제어 신호를 발생함을 특징으로 하는 스마트 카드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 주 연산부에 무선주파수 식별용 클럭을 공급하기 위한 클럭 발생기를 더 구비함을 특징으로 하는 스마트 카드.
  15. 사용자 정보를 저장하는 스마트 카드를 장착한 이동단말기에 있어서,
    상기 스마트 카드는 무선주파수 식별 태그를 포함하며,
    상기 이동단말기의 프로세서는 상기 스마트 카드와 통신하여 상기 스마트 카드의 무선주파수 식별 기능 수행을 허가 혹은 거절함을 특징으로 하는 이동단말기.
  16. 무선주파수 식별 태그를 포함하는 스마트 카드가 장착된 이동단말기에서 무선주파수 식별 기능을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 무선주파수 식별 태그가 무선주파수 식별 리더기의 접근을 감지하는 제1과정과,
    상기 무선주파수 식별 리더기의 접근을 감지한 무선주파수 식별 태그가 상기 스마트 카드의 중앙처리장치로 무선주파수 식별 기능의 수행을 요구하는 제2과정과,
    상기 스마트 카드의 중앙처리장치가 상기 이동단말기의 프로세서에 무선주파수 식별 모드로의 전환을 알리는 모드전환신호를 전송하는 제3과정과,
    상기 신호의 전송 후 상기 스마트 카드가 무선주파수 식별 기능을 수행하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이동단말기가 상기 모드전환신호에 대한 응답신호를 상기 스마트 카드에 전송하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 모드전환신호는 무선주파수 식별 기능의 실행을 나타내는 플래그를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 응답신호는 무선주파수 식별 기능 실행의 허가 혹은 거절을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 응답신호는 무선주파수 식별 기능 실행의 허가 혹은 거절을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
KR1020030085300A 2003-11-27 2003-11-27 무선주파수 식별 태그와 스마트 카드가 결합된 이동단말기및 그 이동단말기에서의 무선 식별 방법 KR100566260B1 (ko)

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