TWI294076B - An anti-collision process for elements to be identified by a host computer and a computer readable medium - Google Patents

Description

1294076 玖、發明說明 ,/." ·；.：；·.：-·ί：;. .1:: .； ^ΐ!?·；^；；ί/^'-.5：：'?.· ：·： v：v;：· ：/·. ...r' ^h··'.-^^'；·'^ . ：. .,： ., ,.1 . -：,；· - · ；. . i-：：.λ：,,^>··.； ·.·..,；... ·· -.,.·：： ,；；?,' . ......—.〜.·：：·，，.„ 發明所屬之技術領域 本發明係關於數個單元係能夠同時由一個主機或者設 計成識別該些元件之均等裝置所識別之系統，以避免數個 元件之間之衝突，且特別係關於一種由主機識別單元的抗 衝突方法。 先前技術 一個主機或者均等裝置係被使用於識別單元之許多系 統係存在，每一個系統係具有一個識別碼且具有與該主機 之某一關係。當該些單元係爲屬於相同傳輸網路（屬於相 同網路之關係）之終端時係爲此情況，且當該些單元係爲 當其係由一個讀取器所辨識（接近該讀取器之關係）時允 許存取一個受控制之存取區域之非接觸式物件時係亦爲此 情況。 於這些系統中可能產生之一個重要的問題係在於數個 單元係可以同時回應由該主機或者一個均等裝置而來之詢 問。舉例而言，當數個非接觸式智慧卡係同時出現於一個 讀取器之前時係爲此種情況。一個衝突係稱爲於數個單元 之間產生。此問題係必須藉該讀取器所解決，該讀取器係 必須能夠識別牽涉到該衝突之該些單元之每一個。 於非接觸式智慧卡係位於相對於該讀取器一給定區域 之內之情況下，已知之抗衝突方法係實施樹狀結構之疊代 演算法，其中，所有卡之識別碼係根據一個樹狀結構而表 示。於後者之中，該樹之根係分成兩個“分支”，每一個 1294076 分支係以一個對應於該識別碼之舉例而言爲最高位元之一 個第一位元之邏輯値1或〇之一個“結”作結束。這兩個 結之每一個係分成兩個新的分支，該兩個新的分支之每一 個係以一個對應於該識別碼之另一個位元之該邏輯値1或 0之一個“結”作結束。此種程序持續下去，直到該識別 碼之最後一個位元係知道該樹係具有與用於編碼該卡之識 別碼之位元一樣多之世代爲止。 根據樹狀結構之疊代演算法的抗衝突之方法係具有速 度慢之缺點，用於編碼該識別碼之位元數越高，則代表該 卡識別之最終整個樹的瞭解係越長。以此方式，於諸如一 個大量傳輸網路之某些應用中，大量之位元係必須被提供 ，以編碼該識別碼，而於大部分之情況下，僅非常少之數 量之卡係同時呈現於由該讀取器所涵蓋之區域之中。 發明內容 因此，本發明之目的係爲產生一個不是根據識別碼之 位元接著位元比較之方式之抗衝突之方法，且因此不需要 導致該衝突之該位元之識別，而其係使用關於使用一個致 能該衝突被快速解決之演算法而由該主機所傳送之一個識 別企圖數位値之每一個識別碼之定位。 因此，本發明係關於由一主機所實施之單元的抗衝突 之方法，該些單元係匹配與該主機之一個給定之關係，以 致能由主機識別該些單元，該些單元之每一個係具有於0 及一個最大値（MAX)之間之一個識別碼，該方法係包含 下列步驟= 1294076 該主機傳送一個能夠由匹配與該主機之該給定關係之 任何單元所接收及認知之詢問指令； b)當至少一個單元係匹配與該主機之該給定之關係時 ，該主機係傳送一個包含一個識別企圖之數位値之抗衝突 指令； C)由匹配與該主機之該給定關係且具有小於或等於該 識別企圖數位値之一個識別碼之單元係作出回應；及 d)當該主機係接收數個回應時偵測數個單元之間之衝 突，且於此情況下，傳送由根據一個給定之演算法所定義 之一個識別企圖數位値所組成之抗衝突指令，或者當僅有 一個回應時，藉由該單元之識別碼而選擇該單元。 根據一個較佳實施例，該些單元係非接觸式智慧卡， 諸如至受控制存取區域之存取卡，其係藉由將該卡通過於 一個作爲主機之讀取器之前之一個特定區域而被辨識。 實施方式 本發明之方法係可以使用於數個單元係於與一個主機 爲一給定關係之任何系統之中。然而，於下文中，該方法 係以一個較佳實施例敘述，其中，該些單元係非接觸式智 慧卡，當其係位於關於該讀取器所定義之空間中時，其係 與一個讀取器通訊。 參照第1圖，任何位於關於該讀取器所定義之該空間 內之卡係被期望接收由該讀取器而來之一個詢問，該詢問 係以循環之方式由該讀取器（舉例而言，每5毫秒）所傳 送。因此，每一張卡係檢查其接收該詢問（步驟1 〇 )， 1294076 該步驟係持續地重複’直到該詢問係被接收。 當該詢問已經袖該卡之晶片所接收時，該卡之晶片係 等待由該讀取器而來之一個“抗衝突”指令（步驟1 2 ) ，且反饋直到該指令係被接收爲止。當該抗衝突指令係被 接收時，該晶片係檢查是否其之自己的識別碼係小於或者 等於包含於該指令中之一個識別企圖數位値（步驟1 4 ) 。假如其之自己的識別碼係非小於或者等於包含於該指令 中之一個識別企圖數位値，則該方法係返回，以等待一個 抗衝突指令。應注意的是，所有接收該詢問之卡係參與該 抗衝突方法，且於該詢問已經被傳送之後連接之卡係不參 與，以防止所有新卡之干擾。 假如該卡之識別碼係小於或者等於包含於該指令中之 該數位値，則該卡之晶片係藉由傳送其之識別碼而回應該 讀取器（.步驟1 6 )。 然後，該晶片係等待一個新的指令，該指令可以爲一 個選擇指令或者一個新的抗衝突之指令（步驟18)。假 如該接收之指令係爲一個新的抗衝突指令，則該方法係返 回至步驟1 4，以檢查是否該卡之識別碼係小於包含於該 新的指令內之該識別企圖數位値。應注意的是，步驟1 4 及16之上述迴圈程序可以參照第2圖而如下文所敘述重 複數次。 雖然於參照第1及2圖所敘述之實施例中，本發明之 基本原理係檢查是否該卡之識別碼係小於或者等於一個識 別企圖値，其亦係能夠於不偏離本發明之範疇之下檢查是 1294076 否該卡之識別碼係小於或者等於一個識別企圖値。 假如該卡係接收一個選擇指令，則此係意謂其已經被 識別過。該晶片係再次傳送其識別碼至該讀取器（步驟2 0)，而不再參與該抗衝突之方法。 於該讀取器中所實施之該抗衝突的方法係參照第2圖 而如下文所述產生。首先，該讀取器係傳送一個詢問（步 驟3 0 )至所有位於關於該讀取器所定羲之一個空間內之 卡。該讀取器係等待由一個卡而來之至少一個回應（步驟 3 2 )，且只要未接收到一個回應時即迴圈返回。當一個 回應係被接收時，數個變數係被起始化（步驟3 4); — 個指定該將被識別之識別碼被定位的期間之最低限之MIN 變數係被起始化爲0 ;代表該識別企圖數位値之VALID係 被起始化爲MAX，其係爲指定至該卡之該識別碼所保持之 該最高値，且DERCOLL係爲代表使用於該方法中之該最後 VALID値之變數，其亦被起始化爲MAX。 然後，包含一個識別企圖數位値之一個抗衝突指令係 由該讀取器所傳送（步驟3 6)。於該傳送之後，該讀取 器係等待一個可能的回應（步驟3 8 )。假如接收到一個 回應，則此係意謓係具有至少一個於通訊能夠與該讀取器 產生所定義之空間內之卡。該讀取器係必須決定是否一個 衝突係已經產生或者假如僅有一個單一回應，亦即一個單 一卡係於該定義之空間內（步驟4 0)。 當一個衝突產生時，該DERCOLL變數係被設定成爲該 VALID値（步驟4 2 )，其係爲使用於該先前之抗衝突指 1294076 令中之該識別企圖數位値，且該VALID値係藉由考慮胃胃 大於1之低速度之該參數N而被修改（步驟44)，&τ 列方式中：

VALID=MIN+(VALID-MIN)/N 於該程序係返回至步驟3 6之前，一個新的抗衝: 令係被傳送。應注意的是，由於使用該第一演算法，胃 VALID之新的値係不必小於前一個之値。以此方式，& N= 2且MAX= 1 0 0 0，該VALID之値係成爲5 0 〇。 當無衝突產生時，此係意謂僅只有一個回應時。於& 情況下，該卡之識別碼係由該讀取器所記錄（步驟4 6 ) ，以致能其能夠選擇先前所見之卡。該MIN値係被修改， 且被帶至VALID (步驟4 8 )，該VALID値係變成 DERCOLL値（步驟5 0 )，且於該程序返回該新的抗衝突 指令傳送步驟之前，.該DERCOLL値係被MAX所取代（步 驟5 2 )。應注意的是，該第二演算法係允許該VALID値 被增加至該MAX値’且被致能辨識識別碼係位於接近 MAX之範圍且由於其係與位於較低範圍之識別碼衝突而尙 未被偵測出之卡。 當在該步驟3 8之該抗衝突指令傳送之後無回應時， 此係意謂所有卡之識別碼係目前不被偵測到。該識別碼係 位於接近MAX之一個範圍且無比VALID爲低之識別碼係 可能的。 假如無回應，則係先實施一項檢查，以觀看是否 VALID之値係已經達到MAX (步驟5 4 )。假如爲此種情 11 1294076 況，則可以確定的是無卡可以被辨識且該程序係終止。否 則，係實施一項驗證，以決定是否VALID係等於DERCOLL (步驟5 6 )。假如爲此種情況，則該DERCOLL値係被設 定成爲等於MAX (步驟5 8 )。於這兩個範例中，該MIN 之値係被設定成爲等於該VALID之値（步驟6 0 )，且該 VALID之値係被修改，同時考慮一個稱爲上升速度之參數 M，其於下列之方式下係大於1 (步驟62): VALID=VALID+(DERCOLL-VALID)/M 於該程序係返回至步驟3 6之前，一個新的抗衝突指 令係被傳送。應注意的是，由於使用該第三演算法，該 VALID之新的値係不必大於前一個之値。 上述之抗衝突程序係非常快速的，因爲以極少之指令 以偵測一個卡之機率係意義重大的。以此方式，假設識別 碼係分別爲A，B，C之三個卡係牽涉到該衝突程序，則（於 〜個單一抗衝突指令之後）藉由該數位値VALID分離成0 至MAX之範圍的8種可能的情況，如示於下列之表： ^\LID A，B，C Α,Β A，C B，C A B ’ C □ V;\LID C B A B，C A，C A，B A，B，C 抗衝突 否 是 是 是 否 否 否 否 因此’係有8分之2(0·25)之機會具有3個不 被VALID所分離之識別碼，8分之3 ( 0 · 3 7 5 )之機 會具有另2個識別碼被分離，及8分之3(0· 375) 之機會識別一張卡。爲了知道於兩個指令之後之機率，該 混合之組合係必須被加入至該最後位元。 12 1294076 因此，於兩個指令中決定一個識別碼之機率係爲： P=0 · 3 75 + 2/8*3/8 + 3/8*1/2 = 0 · 656 以此方式，一個表係能夠被建立，其係提供於X個指 令中決定Y個識別碼之中的一個識別碼的機率，X係於1 及1 2之間，Y係於2至1 2之間。 X Υ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 0.500 0.750 0.875 0.938 0.969 0.984 0.992 0.996 0.998 0.999 1.000 1.000 3 0.375 0.656 0.820 0.908 0.954 0.977 0.998 0.994 0.997 0.999 0.999 1.000 4 0.250 0.563 0.776 0.879 0.938 0.969 0.984 0.992 , 0.996 0.998 0.999 0.999 5 0.156 0.479 0.714 0.850 0.924 0.961 0.981 0.990 0.995 0.998 0.999 0.999 6 0.094 0.404 0.664 0.822 0.909 0.954 0.977 0.988 0.994 0.997 0.999 0.999 7 0.055 0.339 0.617 0.795 0.894 0.946 0.973 0.986 0.993 0.997 0.998 0.999 8 0.031 0.283 0.572 0.768 0.880 0.939 0.969 0.984 0.992 0.996 0.998 0.999 9 0.018 0.234 0.530 0.742 0.865 0.931 0.965 0.983 0.991 0.996 0.998 0.999 10 0.010 0.193 0.490 0.717 0.851 0.924 0.961 0.981 0.990 0.995 0.998 0.999 11 0.005 0.158 0.453 0.692 0.837 0.916 0.958 0.979 0.989 0.995 0.997 0.999 12 0.003 0.128 0.418 0.668 0.823 0.909 0.954 0.977 0.988 0.994 0.997 0.999

由上表淸楚可知：於少數指令之後決定一個識別碼之 機率係高的。舉例而言，超過1 0分之9之機會尋找出： 1 )於4個指令中於2或3個碼之中之一個識別碼，2 ) 於5個指令中於4，5或6個碼之中之一個識別碼，3 ) 於6個指令中於7，8，9，1 0，1 1或1 2個碼之間 之一個識別碼。 一般而言最好是，該上升及下降速率號碼N及Μ係以 該上升及下降速率號碼Ν及Μ之一係至少大於或等於2之 方式而被選擇。此外，經驗係顯示假如Ν及Μ係兩者皆等 於2之下該結果係爲最佳的。 爲了顯示本發明，下文之範例係被提出，其中，每一 13 1294076 個卡之識別碼係於1 6位元上作分析，其係意1胃 碼係於0及65，536之間。其亦假設M=N= 2 ’且母 一個指令係延續1 · 5毫秒。假如吾人係考慮由於§亥巧戸气 及其回應之傳送所造成之 間之識別碼之偵測所需之最大値間係因而爲： 1 2之 個起始時間，則於丄及

MAX=1000

於一衝突中牽涉到之4張卡的識別碼： IDU12 ID2=356 ID3 = 567 ID4=568 1 VALID=1000 MIN=0 DERC〇LL=1000 ◊衝突 2 VALID=500 MIN=0 DERCOLL=1000 ->衝突

3 VALID=250 MIN=0 DERCOLL=500 ->一個回應：0012 4 VALID=500 MIN=250 DERC〇LL=1000 ->一個回應：0356 5 VALID=1000 MIN=500 DERC〇LL=1000 ->衝突 6 VALID=750 MIN=500 DERCOLL=1000 ->衝突 7 VALID=625 MIN=500 DERCOLL=750 14 1294076 ->衝突 8 VALID=563 MIN=500 DERC〇LL=625 ->無回應 9 VALID=594 MIN=563 DERC〇LL=625 ->衝突 10 VALID=579 MIN=563 DERC〇LL=594 ->衝突 11 VALID=571 MIN=563 DERC〇LL=579 >衝突 12 VALID=567 MIN=563 DERC〇LL=571 ->衝突 13 VALID=571 MIN=567 DERC〇LL=1000 ->一*個回應：0568 14 VALID=1000 MIN=571 DERC〇LL=1000 ->無回應 1 4個指令及2 8 · 5毫秒係需要的，以偵測該4個識 別碼。 範例2 ( 5張卡） MAX=1000 於一衝突中牽涉到之5張卡的識別碼： ID1-887 ID2=997 ID3 = 938 ID4=562 ID5=294 1 VALID=1000 MIN=0 DERC〇LL=1000 ->衝突 2 VALID=500 MIN=0 DERCOLL二 1000 15 1294076 ->一^個回應：0294 3 VALID=1000 MIN=500 DERC〇LL=1000 ->衝突 4 VALID二750 MIN=500 DERC〇LL=1000 ->一個回應：0562 5 VALID=1000 MIN=750 DERC〇LL=1000 ->衝突 6 VALID=875 MIN=750 DERC〇LL=1000 ->無回應 7 VALID=938 MIN=875 DERC〇LL=1000 ->衝突 8 VALID=907 MIN=875 DERC〇LL=938 ->一^個回應：0887 9 VALID=938 MIN=907 DERCOLL二 1000 -〉一個回應：0938 10 VALID=1000 MIN=938 DERC〇LL=1000 ->一個回應：0997 11 VALID=1000 MIN=1000 DERCOLL二 1000 ◊無回應 1 1個指令及2 5 · 5毫秒係需要的，以偵測該5個識別 碼。 於本案應用至非接觸式智慧卡之情況下，上述之根據 本發明之該程序係使用符合國際標準組織ISO 14443號之該 通訊裝置。然而，於現存程序相反，導致該衝突之該位元 16 1294076 的識別係不需要的，因爲該衝突係因該錯誤的“檢驗和（ checksum ) ”而推論出。其係不與時間相關，且因而能夠 以軟體實施，如在一個人電腦中之BASIC語言或者於該讀 取器中以硬碼實施，而不影響該程序之功能性。 不論其係於舉例而言一個非接觸智慧卡之每一個元件 中’或者於該主機或者諸如該非接觸式智慧卡讀取器之均 等物之中，根據本發明之該程序係透過一個稱爲電腦程式 之軟體碼而予以實施。 圖式簡單說明 由本案之實施方式結合後附圖式，本發明之目的、目 標及特徵係變成更明顯的，其中： 第1圖係代表根據本發明之於每一個單元及當一個非 接觸式智慧卡之晶片呈現於一個讀取器之前時之該非接觸 式智慧卡之晶片中實施之方法的一個方塊圖；及 第2圖係代表根據本發明之於該主機中實施及該非接 觸式智慧卡之識別之方法的一個方塊圖。 17

Claims (1)

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拾、申請專利範圍 1 ·一種主機所要識別之單元的抗衝突之方法，該些 單元係匹配與該主機之一個給定之關係，以致能由主機識 別該些單元，該些單元之每一個係具有於0及一個最大値 (MAX)之間之一個識別碼，該方法之特徵係爲包含下列 步驟： a) 該主機傳送一個能夠由匹配與該主機之該給定關係 之任何單元所接收及認知之詢問指令； b) 當至少一個單元係匹配與該主機之該給定之關係時 Φ ，該主機係傳送一個包含一個識別企圖之數位値之抗衝突 指令； c) 由匹配與該主機之該給定關係且具有小於或等於該 識別企圖數位値之一個識別碼之單元係作出回應；及 d) 當該主機係接收數個回應時偵測數個單元之間之衝 突，且於此情況下，傳送由根據一個給定之演算法所定義 之一個識別企圖數位値所組成之抗衝突指令，或者當僅有 一個回應時，藉由該單元之識別碼而選擇該單元。 ® 2 · —種由一主機所實施之單元的抗衝突之方法，該 些單元係匹配與該主機之一個給定之關係，以致能由主機 識別該些單元，該些單元之每一個係具有於〇及一個最大 値（MAX)之間之一個識別碼，該方法之特徵係爲包含下 列步驟： a)該主機傳送一個能夠由匹配與該主機之該給定關係 之任何單元所接收及認知之詢問指令； 18 、 碎Μ ^θ§^玉.换頁 一^一個單元係匹配與該主機之該給定之關係時 ，該主機係傳送一個包含一個識別企圖之數位値之抗衝突 指令；

C)該主機係傳送一個新的抗衝突指令’該新的抗衝突 指令係包含一個小於先前傳送之該識別企圖數位値之識別 企圖數位値，且假如由該些單元之數個而來之該些回應之 間係具有一項衝突，則產生一個起始演算法，且當只有一 個其之識別碼係小於先前傳送之該識別企圖數位値之單元 存在時，則該主機係記錄該單元之識別碼’ d) 重複步驟c)直到由一識別企圖數位値所組成之抗衝 突指令係導致該些單元之唯——個單元之識別爲止，且於 此情況下，記錄該單元之該識別碼，

e) 該主機係傳送一個新的抗衝突指令’該新的抗衝突 指令係包含一個大於先前傳送之該識別企圖數位値之識別 企圖數位値，且假如由該些單元之數個而來之該些回應之 間係具有一項衝突，則產生一個第二演算法，且當只有一 個其之識別碼係小於先前傳送之該識別企圖數位値之單元 存在時，則該主機係記錄該單元之識別碼， f) 重複步驟e)直到一個抗衝突指令之傳送係包含該最大 値作爲該識別企圖數位値爲止，及 g) 重複步驟c)至步驟f)，直到一個抗衝突指令之傳送 係包含該最大値作爲該識別企圖數位値而造成無由該些單 元而來之回應爲止。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，假如對於步驟c) 19 -Wi^ M\ % · ； ：/j-^' I li〇r / / 及步驟e)係無回應，則其係進一步包含下列步驟： h)驗證該抗衝突指令係不包含該最大値作爲該識別企 圖數位値， ϋ該主機係傳送一個新的抗衝突指令，該新的抗衝突指 令係包含一個大於先前傳送之該識別企圖數位値之識別企 圖數位値，且產生一個第三演算法，及 j)重複步驟c)至g)。

4 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中，該第一演 算法係包含將包含於該抗衝突指令內之該識別企圖數位値 VALID以下列新的値取代（4 4): VALID=MIN+(VALID-MIN)/N 其中，MIN係指定一個期間之較低之値，較高之値係 爲VALID，且其係位於將被識別之單元之識別碼之中，N 係指定値係大於1之一個下降速度參數。 5 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中，該第二演 算法係包含：以包含於剛剛被傳送之該抗衝突指令中之該 識別企圖數位値（VALID)取代（4 8 ) MIN，且以包含 ® 於在剛才被傳送之該抗衝突指令之前之該抗衝突指令中之 該識別企圖數位値取代（5 0 )該識別企圖數位値。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中，該第三演 算法係包含將包含於該抗衝突指令內之該識別企圖數位値 VALID以下列新的値取代（6 2 ): VALID=VALID + (DERC〇LL-VALID)/M 其中，DERCOLL係爲一個其之値係等於MAX或者等 20 12 12

^rinr镀nr送^抗衝突指令之前之該抗衝突指令之該 識別企圖數位値，且Μ係代表具一個大於1之値之一個上 升速度參數。 7 ·如申請專利範圍第2至6項中任一項之方法，其 中，該變數Μ及Ν之每一個係等於2。 8 ·如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其 中，該些單元係爲非接觸式智慧卡，且該主機係爲該非接 觸式智慧卡之一個讀取器。

9 · 一種電腦可讀取媒體，其上係建構一個電腦程式 ，當該電腦程式由一或多個處理器執行時，其係導致該些 處理器實施根據申請專利範圍第1項之方法。 1 0 · —種電腦可讀取媒體，其上係建構一個電腦程 式，當該電腦程式由一或多個處理器執行時，其係導致該 些處理器實施根據申請專利範圍第2至6項中任一項之方 法。

拾壹、圖式 如次頁 21