DE69929764T2

DE69929764T2 - Verbessertes Verfahren zur Identifizierung von Chipkarten

Info

Publication number: DE69929764T2
Application number: DE69929764T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie łCabinet Ballot-Schmit Gaultier
Original assignee: STMicroelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: US6321982B1; DE69929764D1; FR2776097A1; EP0944016B1; EP0944016A1; FR2776097B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung von elektronischen Karten.
Sie wendet sich auf alle Systeme an, welche eine feste Abfrageeinheit, wie 10 (1), aufweisen, welche kommunizieren kann – d.h. Nachrichten austauschen kann – mit einer Mehrzahl von elektronischen Karten, wie 11 bis 16, die im Verhältnis zur Abfrageeinheit beweglich sind. Der Dialog bzw. die Kommunikation ist eine kontaktlose Kommunikation. Die Nachrichten werden z. B. durch eine elektromagnetische Funkfrequenz-Trägerwelle oder eine Ultrahochfrequenz-Trägerwelle ausgesendet. Der Übertragungskanal wird somit durch den umgebenden Raum gebildet.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine elektronische Karte insbesondere ein elektronisches Modul, ein Anstecker oder eine Mikrochip-Karte sein, und durch eine Einzelperson, ein Fahrzeug, eine Vorrichtung oder Vieh, etc. ... getragen werden. Die Abfrageeinheit ist z. B. in einer Basisstation, einer Zugangskontroll-Schranke, einer Zahlschranke ohne Anhalten, etc. ... enthalten.
In einer Variante ist die Abfrageeinheit beweglich und die elektronischen Karten sind fest bzw. unbeweglich. In noch einer weiteren Variante sind die Abfrageeinheit und die elektronischen Karten beweglich.
In den drei Fällen können sich Karten, wie die Karten 11 bis 15, im Inneren einer Zone 20 befinden, die auf die Abfrageeinheit 10 zentriert ist, welche die Zone der Reichweite der ausgetauschten Nachrichten ist, wohingegen andere Karten, wie die Karte 16, sich außerhalb dieser Zone befinden können. In der 1 ist die Begrenzung dieser Zone 20 durch eine gestrichelte Linie 25 symbolisiert. Es ist anzumerken, dass die Begrenzung der Zone 20 über die Zeit variieren kann, z.B. aufgrund des Vorhandenseins von Fremdobjekten, welche eine Abschirmung gegen die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen bilden.
Das in der Zone 20 enthaltene Luftvolumen bildet den Übertragungskanal der zwischen einerseits der Abfrageeinheit und den elektronischen Karten andererseits ausgetauschten Nachrichten. Dieser Kanal ist ein einziger Kanal und er muss über die Zeit gemäß einem Kommunikationsprotokoll zwischen der Einheit und den Karten geteilt werden. Dieses Protokoll ist vom Typ Meister/Sklave. Jeder Austausch einer Nachricht zwischen der Abfrageeinheit (Meister) und einer festgelegten Karte (Sklave) wird tatsächlich durch die Abfrageeinheit eingeleitet.
In Abwesenheit sind die elektronischen Karten in einem Zustand, welcher es ihnen weder erlaubt, die durch die Abfrageeinheit ausgesendeten Befehlsnachrichten zu empfangen, noch umso mehr darauf zu antworten. Um diesen Zustand zu bezeichnen, spricht man davon, dass sie „im Ruhezustand" sind.
Dies ist der Grund, warum die Abfrageeinheit vor einem Aussenden einer Befehlsnachricht mit dem Ziel einer festgelegten Karte zunächst die Karte „aufwecken" muss, um die Karte in einen Zustand zu setzen, der es ihr erlaubt, die Befehlsnachricht zu empfangen, und gegebenenfalls darauf durch Aussendung einer Antwortnachricht zu antworten. Zu diesem Zweck sendet die Abfrageeinheit eine speuielle Nachricht W aus, bezeichnet als „Wecknachricht", mit dem Ziel der betreffenden elektronischen Karte. Nach dem Aussenden der Befehlsnachricht und gegebenenfalls dem Empfang der Antwortnachricht sendet die Abfrageeinheit eine speuielle Nachricht S aus, bezeichnet als „Nachricht zum in Ruhezustand setzen", mit dem Ziel der Karte. Diese geht somit wieder in den Zustand über, in welchem sie eine Befehlsnachricht nicht empfangen kann.
Die Nachricht zum Wecken W und die Nachricht zum in den Ruhezustand setzen S, welche oben dargestellt sind, weisen jede einen einzigen Parameter auf, welcher eine Identifizierungsnummer der elektronischen Karte ist, für welche sie bestimmt sind. Dies ist der Grund, warum man sie jeweils als W(X) und S(X) schreiben wird, wobei X der Wert einer Identifizierungsnummer ist, welche es erlaubt, die elektronische Karte, für welche die Befehlsnachricht bestimmt ist, zu identifizieren.
Eine derartige Identifizierungsnummer wird auf eindeutige Art uns Weise jeder elektronischen Karte zugeteilt. Anders gesagt, gehört eine einzige Identifizierungsnummer zu jeder elektronischen Karte.
Aufgrund der Tatsache der Beweglichkeit der elektronischen Karten und/oder ihrer eigenen Beweglichkeit jedoch ignoriert die Abfrageeinheit grundsätzlich ob sich elektronische Karten in der Zone 20 der Reichweite der Befehlsnachrichten befinden, welche sie aussendet. Gegebenfalls ignoriert sie wie viele Karten vorhanden sind und vor allem ignoriert sie, welches die vorhandenen Karten sind.
Dies ist der Grund, warum die Umsetzung des Systems ein Verfahren zur Identifizierung durch die Abfrageeinheit von elektronischen Karten erfordert, welche in der sie umgebenden Zone vorhanden sind und welche der Zone 20 der Reichweite von ausgetauschten Nachrichten entspricht. Im Folgenden wird diese Zone 20 als Ermittlungszone mit der Maßgabe bezeichnet, dass es sich um die Zone handelt, in deren Innerem das Verfahren, auf das sich die Erfindung bezieht, darin besteht, die vorhandenen elektronischen Karten zu erfassen und zu identifizieren. Wie man es verstanden haben wird, bedeutet das Identifizieren einer vorhandenen elektronischen Karte das Identifizieren ihrer Identifizierungsnummer. Tatsächlich ist es die Kenntnis von Identifizierungsnummern von vorhandenen Karten, welche es erlaubt, die Verwaltung des Austauschs von Befehlsnachrichten sicher zu stellen.
Im Stand der Technik hat man schon derartige Identifizierungsverfahren vorgeschlagen. Diese bekannten Verfahren setzen einen iterativen, verzweigten (frz. arborescent) Algorithmus ein, welcher es erlaubt, Bit für Bit die Identifizierungsnummer jeder in der Ermittlungszone vorhandenen Karte wieder herzustellen.
Schematisch kann man die Gesamtheit der Werte der Identifizierungsnummern gemäß einer Baumstruktur darstellen.
Nach der für diese Art von Struktur eigenen Terminologie, welche insbesondere auf dem Gebiet der Informatik verwendet wird, wird man feststellen, dass die „Wurzel" des Baums zwei „Äste" hervorbringt, welcher jeder durch einen „Knoten" endet, welcher jeder dem logischen Wert 1 oder 0 eines ersten Bits der Identifizierungsnummer entspricht, z.B. das Bit des stärksten Gewichts. Diese beide Knoten bringen jeder zwei neue Äste hervor, welche jeder durch einen Knoten entsprechend zu jeweils dem logischen Wert 1 oder 0 eines anderen Bits der Identifizierungsnummer endet, z.B. das Bit des unmittelbar geringeren Gewichts. Und so fort bis zur letzten „Generation" des Baumes, wobei man weiß, dass der Baum gezählt ab der Wurzel so viele Generationen aufweist, wie es Bits zum Kodieren der Identifizierungsnummern gibt.
Anders gesagt, besitzt jeder Knoten außer demjenigen der ersten Generation (welcher dem logischen Wert des Bits mit stärkstem Gewicht entspricht) einen Vater entsprechend dem logischen Wert des Bits von höherem Gewicht, und jeder Knoten, außer dem Knoten der letzten Generation (welcher dem Wert des Bits vom geringsten Gewicht der Identifizierungsnummer entspricht), hat zwei „Söhne" entsprechend dem logischen Wert des Bits von geringerem Gewicht.
Ein irgendwie gearteter Durchlauf, der in dem Baum ausgehend von der Wurzel in Richtung zu einem Knoten der letzten Generation durchgeführt wird, erlaubt es, einen logischen Wert 1 oder 0 bei jedem Bit der Identifizierungsnummer zu bestimmen, wobei man in dem Beispiel bei den Bits mit stärkstem Gewicht startet.
Das Prinzip der bekannten Verfahren besteht genau darin, den Baum der 2 zu durchlaufen, um daraus die Identifizierungsnummern der in der Ermittlungszone vorhandenen elektronischen Karten abzuleiten. Noch genauer weisen diese Verfahren Schritte auf eines Aussendens von Abfragenachrichten durch die Abfrageeinheit mit dem Ziel der in der Ermittlungszone vorhandenen Karten oder zumindest mit dem Ziel einer Gruppe derartiger Karten, welchen es erlaubt ist, zu antworten, und Schritte eines Sendens von Antwortnachrichten von diesen Karten.
Die Interpretation von Antwortnachrichten, welche durch die Abfrageeinheit bei jeder Iteration des Algorithmus empfangen werden, erlaubt es, in dem Baum der Identifizierungsnummern fortzuschreiten unter einem Identifizieren des Werts eines zusätzlichen Bits der Identifizierungsnummern von zumindest einer der Karten.
Bei diesen bekannten Verfahren zur Identifizierung weist jede durch eine zum Antworten autorisierte Karte ausgesendete Antwortnachricht die vollständige Identifizierungsnummer der Karte auf.
Wenn nun also mehrere elektronische Karten sich gleichzeitig in der Ermittlungszone befinden und autorisiert sind zu antworten, können mehrere elektronische Karten gleichzeitig eine Antwortnachricht aussenden. Man sagt sodann, dass es eine „Kollision" gibt, da die elektromagnetischen Signale, welche gleichzeitig auf dem Übertragungskanal übertragen werden, sich addieren und letztendlich sich gegenseitig verfälschen. Insbesondere kann es eine Kollision zwischen den Bits der durch die verschiedenen elektronischen Karten ausgesendeten Identifizierungsnummern geben, welche gleichzeitig auf die durch die Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachricht antworten.
Man kennt heutzutage Verfahren, welche es erlauben, sich von diesem Kollisionsproblem zu befreien, ja sogar dieses Phänomen gemäß einem besonderen Algorithmus zur Identifizierung auszunutzen.
Die iterativen, verzweigten, im Stand der Technik bekannten Verfahren, z.B. dasjenige, welches in dem Patentdokument EP 0 702 324 für die Identifizierung eines einzigartigen Etiketts unter einer Mehrzahl von Funkfrequenz-Etiketten, welche in der Ermittlungszone einer Basisstation vorhanden sind, umgesetzt ist, benutzen für eine Umsetzung ein Programm, von dem man weiß, dass es besonders einfach mit geläufigen, zuverlässigen und ökonomischen elektronischen Schaltkreisen, wie z.B. den Mikrosteuerungen, umzusetzen ist. Nichtsdestotrotz weisen diese bekannten Verfahren unter anderen Nachteilen die Besonderheit auf, noch zu langsam zu sein, in der Hinsicht, dass die Untersuchung der Gesamtheit des Baums der Identifizierungsnummern lange dauert, und umso länger als die Identifizierungsnummer auf einer größeren Anzahl von Bits kodiert ist.
Bei bestimmten Anwendungen muss man die Koexistenz einer beträchtlichen Anzahl von verschiedenen elektronischen Karten vorsehen, also eine bedeutende Anzahl von Bits zum Kodieren ihrer jeweiligen Identifizierungsnummern vorsehen, wobei man weiß, dass in den meisten Fällen lediglich eine sehr geringe Anzahl unter ihnen gleichzeitig in der Ermittlungszone vorhanden sein wird. Dies ist z.B. der Fall bei Systemen zum Zahlen ohne Anhalten, wo die elektronischen Karten Transponder-Module sind, mit welchen jedes Kraftfahrzeug ausgestattet ist, dessen Besitzer den betroffenen Dienst abonniert hat, und bei welchen die Abfrageeinheit in einer festen Zahlschranke enthalten ist.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung von elektronischen Karten vorzuschlagen, welches schneller als die im Stand der Technik bekannten Verfahren ist.
Die Erfindung schlägt tatsächlich ein Verfahren zur Identifizierung von elektronischen Karten vor, denen jede auf eindeutige Art und Weise eine auf M Bits kodierte Identifizierungsnummer zugeordnet ist, wobei das Verfahren darin besteht, die in einem Ermittlungsbereich vorhandenen Identifizierungsnummern von Karten gemäß einem iterativen, verzweigten Algorithmus wieder herzustellen. Gemäß der Erfindung weist dieser Algorithmus bei jeder Iteration die nachfolgenden Schritte auf:

A) Aussenden einer Abfragenachricht durch eine Abfrageeinheit (10), wobei die Abfragenachricht aufweist: – entweder eine allgemeine Abfragenachricht mit dem Ziel aller vorhandener, noch nicht identifizierter Karten, die sich in dem Ermittlungsbereich befinden können, wobei eine derartige allgemeine Abfragenachricht insbesondere bei der ersten Iteration des Verfahrens ausgesendet wird; – oder eine spezielle Abfragenachricht mit dem Ziel von nur gewissen der Karten, die dazu bevollmächtigt sind, auf eine derartige Nachricht zu antworten;
B) Aussenden einer Antwortnachricht, welche eine variable Nummer aufweist durch: – entweder, wenn die Abfragenachricht eine allgemeine Abfragenachricht ist, gleichzeitig von jeder der vorhandenen, noch nicht identifizierten Karten, in welchem Fall der Wert der Identifizierungsnummer der Karte vor dem Aussenden als laufender Wert der variablen Nummer angenommen wird; – oder, wenn die Abfragenachricht eine spezielle Abfragenachricht ist, lediglich von denjenigen vorhandenen Karten, welche zum Antworten auf eine derartige Nachricht bevollmächtigt sind, die eine variable Nummer aufweisen, deren k-tes Bit einen vorherbestimmten logischen Wert aufweist, in welchem Fall der laufende Wert der variablen Nummer vor dem Aussenden durch eine Verschiebung seiner Bits um eine Anzahl von Stellen gleich zu k verändert wird, wobei k ein ganzzahliger Parameter der speziellen Abfragenachricht ist, wobei die anderen Karten sich in einen Zustand setzen, in welchem sie nicht mehr bevollmächtigt sind, auf die speziellen Abfragenachrichten zu antworten, und aus welchem sie nur bei Empfang einer neuen allgemeinen Abfragenachricht herausgehen;
C) gleichzeitiges Empfangen von Antwortnachrichten durch die Abfrageeinheit und Analysieren der empfangenen Nummern für,
C1) im Fall eines Empfangs von mindestens zwei Antwortnachrichten, wobei somit eine durch den gleichzeitigen Empfang von zwei Bits von unterschiedlichen Werten definierte Kollision notwendigerweise um eine Stelle i der gleichzeitig empfangenen variablen Nummern eintritt, die Identifizierung des Werts einer Gruppe von i Bits der Nummer einer vorhandenen, noch nicht identifizierten Karte und unter Zurückkehren zu Schritt A) das Aussenden einer speziellen Abfragenachricht, deren Parameter k vom Wert i angenommen wird; oder
C2) im Fall eines Empfangs einer einzigen Antwortnachricht die Identifizierung einer Gruppe der j letzten noch nicht identifizierten Bits der Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte derart, dass die Karte identifiziert wird und unter einem Zurückkehren zu Schritt A) das Aussenden einer allgemeinen Abfragenachricht.

Gemäß einem Vorteil der Erfindung wird die Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte nicht Bit für Bit wieder hergestellt sondern Bitblock für Bitblock. Die Größe eines Blocks ist variabel und durch den Rang i bestimmt, an welchem sich eine eventuelle Kollision zwischen den Bits der variablen Nummern einstellt, welche durch die Karten ausgesendet werden. Somit kann die Identifizierung von vorhandenen Karten weniger Iterationen erfordern, da nur Bits identifiziert werden müssen.
Nach einem anderen Vorteil erfordert, wenn sich lediglich eine Karte oder mindestens eine noch nicht identifizierte Karte in der Ermittlungszone befindet, ihre Identifizierung nur eine einzige Iteration in der Maßgabe, dass ihre vollständige Identifizierungsnummer in Antwort auf eine allgemeine Abfragenachricht ausgesendet wird.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher offenbar werden beim Lesen der detaillierten nachfolgenden Beschreibung. Diese wird lediglich zu Zwecken der Darstellung gegeben und muss im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in welchen man dargestellt hat:

– in der schon analysierten 1: ein Beispiel eines Systems, welches eine Abfrageeinheit und eine Mehrzahl von elektronischen Karten aufweist;
– in der 2: ein Formatbeispiel einer ausgesendeten Nachricht;
– in den 3a und 3b: eine schematische Ausführungsform einer elektronischen Karte und einer Abfrageeinheit gemäß der Erfindung;
– in der 4: eine Tabelle, welche die Entwicklung des Inhalts der Verzeichnisse der Karten und der Abfrageeinheit im Verlaufe der Umsetzung des Verfahrens zur Identifizierung von fünf vorhandenen Karten zeigt;
– in den 5a bis 5d: die Form des elektrischen Signals das in dem Übertragungskanal vorhanden ist während der Dauer einer Übertragung eines Bits in Abhängigkeit des Werts des (oder der) übertragenen Bit(s).

Die Übertragung von Nachrichten durch die Abfrageeinheit und durch die elektronischen Karten wird gemäß einem festgelegten Kommunikationsprotokoll realisiert, welches das Format und den Syntax der Nachrichten spezifiziert. Die Übertragung erfolgt auf synchrone Art und Weise. Sie wird in der Abfolge in einem festgelegten Rhythmus durchgeführt, wobei die Abfrageeinheit und die elektronischen Karten bekannte Mittel zum Festlegen auf den Rhythmus eines gleichen Taktgebers oder zweier synchroner oder diasynchroner Taktgeber aufweisen.
In der 2 hat man ein mögliches Beispiel des Formats der Nachricht für die Umsetzung der Erfindung dargestellt. Die ausgesendeten Nachrichten weisen ein (oder mehrere) Wort (Wörter) einer nützlichen Information und mehrere Dienst-Bits auf.
Die Nachricht weist zunächst einen Startbit START auf, welcher als Funktion hat, den Taktgeber der Zieleinheit mit der empfangenen Nachricht zu synchronisieren.
Die Nachricht weist des weiteren mindestens ein Wort einer nützlichen Information auf, wie das Wort INFO, das z.B. auf acht Bits (ein Oktet) kodiert ist. Dieses Wort kann ein Anweisungswort sein, dessen Wert die Art eines durch die Zieleinheit zu realisierenden Befehls angibt. Es kann sich auch um ein Adresswort handeln, dessen Wert die Adresse oder einen Teil der Adresse einer Speicherstelle der Zieleinheit angibt, an welcher z.B. Daten bzw. eine Angabe gelesen oder geschrieben werden muss. Schließlich kann es sich auch um ein Datenwort handeln, dessen Wert den Wert von durch die Einheit oder die Karte zu behandelnden Daten angibt.
Die Nachricht weist des weiteren ein Kontroll-Bit CHECK auf, welches insbesondere ein Paritäts-Überprüfungs-Bit sein kann. Der Wert des CHECK-Bits wird auf den logischen Wert 1 oder 0 festgelegt, um die Summe der Werte der Bits des Worts der nützlichen Information INFO um einen Wert gleich oder ungleich je nach Art der angenommenen Parität zu vervollständigen. Die Rolle des Kontroll-Bits ist es, der Zieleinheit zu erlauben, eventuelle Übertragungsfehler zu erfassen, um gegebenenfalls um eine Wieder-Aussendung der Nachricht zu ersuchen. Übertragungsfehler können durch Störungen auf dem Übertragungskanal hervorgerufen werden.
Die Nachricht weist schließlich ein STOP-Bit zum Beenden der Übertragung auf, welches das Ende der Nachricht angibt.
Außerdem sieht das Protokoll im allgemeinen eine Anzahl von zeitlichen, elementaren Einheiten vor, welche auf das STOP-Bit folgen, während welchen die aussendende Einheit kein Bit mehr auf dem Kanal aussendet, um ihn freizulassen, damit die Zieleinheit ein Bit zur Quittierung der Kommunikation des festgelegten logischen Werts aussendet. Der Wert dieses Quittierungs-Bits gibt an, ob die Nachricht richtig empfangen wurde, insbesondere in Abhängigkeit von der mit Hilfe des Kontroll-Bits CHECK durchgeführten Überprüfung und gegebenenfalls ob eine Wieder-Aussendung der Nachricht angefordert wird. In der 2 hat man vier derartige zeitliche, elementare Einheiten dargestellt, welche auf das genannte STOP-Bit folgen.
Wie es der Fachmann verstanden haben wird, entspricht eine zeitliche, elementare Einheit der normalen Dauer zur Übertragung eines Bits. Diese Dauer hängt von der digitalen Kapazität der Übertragung ab.
Der Syntax der ausgesendeten Nachrichten, d.h. die Reihenfolge der Aussendung der verschiedenen Arten von nützlichen, übertragenen Informationswörtern (Befehlswort, Adresswort oder Datenwort), wird durch das dem System eigene Kommunikationsprotokoll bestimmt.
In dem folgenden Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung betrachtet man elektronische Karten, von denen jeder auf eindeutige Art und Weise eine auf acht Bits (ein Oktet) kodierte Identifizierungsnummer zugeordnet ist. In jeder Karte wird die Identifizierungsnummer in einem Speicher festgehalten. Bei bestimmten Anwendungen wird die Identifizierungsnummer in der Fabrik während der Herstellung der elektronischen Karte zugeordnet. Der Speicher ist somit ein nicht-flüchtiger Speicher von der Art eines EPROM-, EEPROM-, EPROM-Flash-Speichers etc. ... Im folgenden wird man annehmen, dass dies der Fall ist. Bei anderen Anwendungen jedoch wird die Identifizierungsnummer zufallsbedingt definiert und jeder Karte auf dynamische Art und Weise zugeordnet während ihres erstmaligen Eintritts in die Zone der Reichweite 20, welche die Abfrageeinheit 10 umgibt (1). Der Speicher kann somit ein flüchtiger Speicher von der Art eines Speichers mit zufälligem Zugriff (RAM) sein.
Die Informationen werden mit einer digitalen Kapazität von 106 Kilobyte pro Sekunde (Kbits/s) übertragen. Die Nachrichten werden durch Modulation der Amplitude einer Funkfrequenz-Trägerwelle ausgesendet, von einer Frequenz gleich zu 13,56 Megahertz (MHz). Die Tiefe der Modulation ist gleich 15%.
In der 3a hat man schematisch eine Ausführungsform einer elektronischen Karte dargestellt, die zum Umsetzen des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist.
Eine solche Karte weist eine Antenne A1 für das Aussenden und den Empfang von Nachrichten auf dem Wege einer elektromagnetischen Funkfrequenz auf.
Diese Antenne A1 ist mit einem Sende/Empfangs-Modul ER1 verbunden, welches eine Gesamtheit von bekannten Mitteln zusammenfasst, welche nicht erforderlich sind, bei der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben zu werden, da sie selbst dem Fachmann bekannt sind.
Diese Mittel sind dafür bestimmt, mehrere Funktionen zu erfüllen. Somit erlauben sie es beim Empfang, die durch die Antenne A1 eingefangenen Funkfrequenzsignale zu filtern, sie zu demodulieren, das demodulierte Signal zu filtern, um die Bestandteile bei niedrigen Frequenzen aufgrund des elektromagnetischen Rauschens zu eliminieren, das durch den Übertragungskanal eingeführt wird, die Frequenz und den Rhythmus der Übertragung wieder zu finden, das demodulierte Signal auf synchrone Art und Weise zu eichen, und schließlich die nützlichen Daten der empfangenen Nachricht zu extrahieren. Beim Senden erlauben sie es, eine zu sendende Nachricht ausgehend von dem (den) Wort (Wörtern) der nützlichen zu übertragenden Information in Form zu bringen, die Träger-Radiofrequenz bei 13,56 MHz zu erzeugen, sie in der Amplitude zu modulieren in Abhängigkeit von dem Wert der Bits der zu sendenden Nachricht, das modulierte Radiofrequenzsignal zu verstärken und es an dem Eingang der Antenne A1 anzulegen.
Die Karte weist des weiteren eine Steuerungseinheit UC1 auf, welche dafür bestimmt ist, ihren Betrieb zu steuern. Es kann sich um einen Mikroprozessor handeln.
Die Steuerungseinheit UC1 ist mit einem nicht-flüchtigen Speicher NVM1 verbunden. Dieser Speicher weist eine Zone PM1 auf, in welcher auf permanente Art und Weise ein Programm PROG1 des Betriebs der Karte gespeichert ist, welches die Steuerungseinheit UC1 steuert. Sie weist ebenso eine Zone IDN1 auf, in welcher die Identifizierungsnummer der Karte auf permanente Art und Weise gespeichert ist.
Die Steuerungseinheit UC1 ist auch mit einem flüchtigen Speicher VM1 in Verbindung. Dieser Speicher weist eine Zone DM1 auf, in welcher Daten im Verlaufe des Betriebs der Karte gesichert werden können. Man wird unten sehen, dass die variable Nummer gemäß der Erfindung in dieser Zone DM1 während der Umsetzung des Identifizierungsverfahrens gemäß der Erfindung gesichert wird. Dieser Speicher weist des weiteren Speicherstellen, wie die Register R1 und R2 auf, die geeignet sind für die Sicherung von zwei digitalen Informationen (oder Fahnen), deren logischer Wert 1 oder 0 Konfigurationen der Karte bestimmt.
Um es einfach zu machen, spricht man davon, dass die Register R1 und R2 als Funktion haben, als erstes anzugeben, ob die Karte schon identifiziert worden ist, in welchem Fall sie nicht autorisiert wird, auf eine allgemeine Abfragenachricht, welche durch die Abfrageeinheit ausgesendet wird, zu antworten, und als zweites, ob es ihr erlaubt ist, auf spezielle, durch die Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachrichten zu antworten. Die oben genannte allgemeine Abfragenachricht und speziellen Abfragenachrichten sind Nachrichten, welche bei der Umsetzung des Verfahrens zur Identifizierung gemäß der Erfindung auftreten, deren Rolle weiter unten erläutert werden wird.
Das Zustandsregister R1 wird bei dem Empfang jeder allgemeinen Abfragenachricht getestet. Wenn dieses Register im logischen Zustand 0 ist, stellt sich keinerlei Aktion in der Karte ein. Die Karte sendet insbesondere keine Antwortnachricht aus. Gleichermaßen wird das Register R2 beim Empfang jeder speziellen Abfragenachricht getestet. Wenn das Register im logischen Zustand 0 ist, stellt sich keinerlei Aktion in der Karte ein. Die Karte sendet insbesondere keine Antwortnachricht aus.
Die Register R1 und R2 sind anfänglich auf den logischen Wert 1 derart programmiert, dass es der Karte erlaubt wird, jeweils auf eine allgemeine Abfragenachricht und eine spezielle Abfragenachricht zu antworten.
Man wird im folgenden sehen, dass im Verlaufe der Identifizierung aller im Ermittlungsbereich bzw. Untersuchungsbereich vorhandener Karten, eine Karte, welche gerade identifiziert wurde (d.h. deren Identifizierungsnummer gerade wieder hergestellt wurde) in den Ruhezustand versetzt wird aufgrund der Aussendung einer Nachricht zum in den Ruhezustand versetzen S(X) durch die Abfrageeinheit, wobei X ein Parameter ist, welcher die Karte bezeichnet, für welche die Nachricht bestimmt ist. Noch genauer nimmt dieser Parameter den Wert der Identifizierungsnummer an, welche gerade wieder hergestellt wurde.
Die Aussendung des Signals zum in den Ruhezustand versetzen einer Karte, welche gerade identifiziert wurde, ruft die Programmierung eines logischen Werts 0 in den Zustandsregistern R1 und R2 der Karte derart hervor, dass es der Karte nicht mehr erlaubt wird, auf anschließend durch die Abfrageeinheit ausgesendete allgemeine Abfragenachrichten oder spezielle Abfragenachrichten zu antworten.
Man wird ebenso sehen, wie und in welchem Moment der logische Wert 0 in dem einzigen Zustandsregister R2 programmiert wird, was bedeutet, dass die Karte, selbst wenn sie noch nicht identifiziert worden ist (R1 auf dem logischen Wert 1), nicht mehr autorisiert ist, auf spezielle, durch die Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachrichten zu antworten.
In der 3b hat man eine schematische Ausführungsform einer Abfrageeinheit dargestellt, welche für die Umsetzung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist.
Ebenso wie die elektronischen Karten, von denen eine in der 3a schematisch dargestellt worden ist, weist die Abfrageeinheit eine Antenne A2 auf, ein Sende/Empfangs-Modul ER2, eine Steuerungseinheit UC2 und einen nicht-flüchtigen Speicher NVM2, welcher eine Programmzone PM2 und eine Datenzone DM2 aufweist. Diese Mittel sind vergleichbar und erfüllen die gleichen Funktionen wie die entsprechenden Mittel A1, ER1, UC1, NVM1, PM1 und DM1 der oben beschriebenen Karte. Somit hat die Zone des Programms PM2 als Funktion, ein Programm PROG2, welches die Steuerungseinheit UC2 für die Umsetzung des Verfahrens zur Identifizierung gemäß der Erfindung steuert, auf permanente Art und Weise zu sichern. Nichtsdestotrotz ist es klar, dass die Datenzone DM2 Daten einer anderen Art, verschieden von der Identifizierungsnummer der Karte enthält. Diese Daten können eine Identifizierungsnummer der Abfrageeinheit, eine Nummer und/oder Hinweise der Herstellung etc. ... umfassen.
Die Steuerungseinheit UC2 der Abfrageeinheit ist auch mit einem flüchtigen Speicher VM2 in Verbindung, welcher eine erste Zone aufweist, in welcher eine sich in der Wiederherstellung befindende Nummer (nachfolgend als RN-Nummer bezeichnet) gespeichert wird, eine zweite Zone, in welcher ein Zähler auf achter Basis gespeichert wird, dessen Wert im folgenden mit k' angegeben wird, und eine dritte Zone, in welcher die Identifizierungsnummern der vorhandenen, schon identifizierten Karten gespeichert werden.
Das Verfahren zur Identifizierung gemäß der Erfindung besteht darin, die in der Ermittlungszone 20 vorhandenen Karten zu identifizieren unter einem wieder herstellen ihrer Identifizierungsnummern gemäß einem iterativen, verzweigten Algorithmus. Wie es in der Einleitung gesagt wurde, ermöglicht die Erfindung eine schnellere Identifizierung von in der Ermittlungszone vorhandenen Karten in der Maßgabe, dass eine Identifizierungsnummer als Bitblock für Bitblock wieder hergestellt werden kann. Die Größe eines bei einer gegebenen Iteration identifizierten Bitblocks des Algorithmus hängt, wie es nachfolgend deutlicher werden wird, von dem Wert der Identifizierungsnummer der anderen, noch nicht identifizierten Karten ab, welche autorisiert sind, zu antworten, welche sich auch in dem Ermittlungsbereich befinden.
Vorzugsweise werden die Identifizierungsnummern unter einem Beginnen mit ihrem(n) Bit(s) des stärksten Gewichts identifiziert, dann die anderen Bits in abnehmender Reihenfolge ihres Gewichts. Somit wird man in der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens gemäß der Erfindung das Bit des stärksten Gewichts einer Identifizierungsnummer manchmal als „erstes" Bit der Nummer bezeichnen. Ebenso werden die Begriffe, wie folgender, vorheriger, erster und letzter, wie zuvor unter Bezugnahme auf diese Vereinbarung unten verwendet werden.
Jedoch kann man ebenso vermittels der nötigen Annahmen, welche dem Fachmann klar bekannt sind, anders vorgehen unter einem Identifizieren der Bits gemäß einer anderen Regel. Insbesondere kann man ebenso in der umgekehrten Reihenfolge vorgehen indem man mit dem Identifizieren des Blocks mit geringstem Gewicht beginnt, dann die anderen Bits in der aufsteigenden Reihenfolge ihres Gewichts, ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern.
Jede Iteration des Algorithmus des Verfahrens gemäß der Erfindung weist insbesondere einen Schritt A einer Aussendung einer Abfragenachricht durch die Abfrageeinheit auf, sowie gegebenenfalls einen Schritt B einer Aussendung einer Antwortnachricht durch mindestens eine vorhandene, noch nicht identifizierte Karte, und einen Schritt C des Empfangs und der Analyse der durch die Abfrageeinheit empfangenen Antwortnachrichten.
Diese Schritte A, B und C werden nun beschrieben, bevor ein Beispiel einer Umsetzung des Algorithmus gemäß der Erfindung dargestellt wird.
Wie es schon beschrieben worden ist, kann die durch die Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachricht (Schritt A) von zwei verschiednen Arten sein. Es kann sich um eine allgemeine Abfragenachricht GC handeln, es kann sich jedoch auch um eine spezielle Abfragenachricht PC handeln.
Eine allgemeine Abfragenachricht ist eine Nachricht, welche das in der 2 dargestellte Format aufweist, bei welcher das nützliche, ausgesendete Informationswort ein Steuerungswort ist, dessen Wert z.B. 00100000 ist.
Eine spezielle Abfragenachricht ist eine Nachricht, welche das in der 2 dargestellte Format aufweist, bei welcher das nützliche, ausgesendete Informationswort ein Steuerungswort ist, dessen Wert z.B. 00101xxx ist. Die drei Byte des geringen Gewichts dieses Worts bestimmen den Wert eines Parameters k der Nachricht, welcher 8 verschiedene Werte annehmen kann (für auf 8 Bits kodierte Identifizierungsnummern). Dies ist der Grund, warum man im folgenden die Referenz PC(k) zum bezeichnen einer speziellen Abfragenachricht verwendet, deren Parameter gleich k ist. Die Rolle dieses Parameters wird im folgenden deutlich werden.
Eine allgemeine Abfragenachricht wird bei der ersten Iteration des Algorithmus gemäß der Erfindung ausgesendet.
Man wird unten den Ablauf einer Iteration beschreiben, welche mit der Aussendung einer allgemeinen Abfragenachricht beginnt.
Eine allgemeine Abfragenachricht GC wird mit dem Ziel aller in der Ermittlungszone vorhandenen Karten, welche noch nicht identifiziert sind, ausgesendet. Die Bedeutung des Ausdrucks „mit dem Ziel", welcher oben verwendet wird, muss präzisiert werden: Dieser Ausdruck führt die Gruppe von Karten ein, auf welchen die Nachricht eine Wirkung erzielen soll, d.h. die Karten, welche sie empfangen und in welchen eine Wirkung als Folge dieses Empfangs erzeugt wird. Für die anderen gegebenenfalls vorhandenen Karten ist die Nachricht ohne Wirkung, d.h. dass keine Aktion ausgeführt wird.
Beim Empfang einer allgemeinen Abfragenachricht werden die folgenden Aktionen (Schritt B) in jeder elektronischen Karte, für welche sie bestimmt ist, ausgeführt, d.h. in jeder vorhandenen, noch nicht identifizierten elektronischen Karte (d.h. deren Zustandsregister R1 den logischen Wert 1 aufweist):

– Programmierung des logischen Werts 1 in dem zweiten Zustandsregister R2 auf solch eine Weise, dass die Karte, wenn dies noch nicht der Fall gewesen ist, autorisiert wird, auf spezielle Abfragenachrichten zu antworten, welche später durch die Abfrageeinheit ausgesendet werden können (die Rolle dieses Schritts wird beim Lesen des Rests der Beschreibung des vorliegenden Umsetzungsbeispiels der Erfindung deutlich werden);
– Zuweisung als laufender Wert der variablen Nummer VN_p des Werts der Identifizierungsnummer der Karte (wobei der Index p irgendeine der Karten von den anderen unterscheidet);
– Aussenden durch die Karte einer Antwortnachricht, welche die variable Nummer VN_p aufweist.

Somit werden in Antwort auf eine allgemeine Abfragenachricht GC alle vorhandenen, noch nicht identifizierten Karten dazu gebracht, eine Antwortnachricht auszusenden, welche eine Nummer aufweist, deren Wert derjenige der Identifizierungsnummer ist.
Der eventuelle Empfang und gegebenenfalls die Analyse dieser Antwortnachrichten (Schritt C) erlaubt es, zu bestimmen, ob eine Aktion oder nicht während einer anderen Iteration ausgeführt werden muss und gegebenenfalls welche Aktion, die somit ausgeführt werden muss. Es können sich tatsächlich drei Fälle einstellen.
Ein erster Fall ist derjenige, in welchem mindestens zwei Nachrichten empfangen werden, wobei diese Nachrichten zwingend gleichzeitig empfangen werden in der Maßgabe, dass die Karten in dem gleichen Zeitintervall nach dem Empfang der Abfragenachricht antworten. Es ist anzumerken, dass durch Annahme die Bits der variablen Nummern in den Antwortnachrichten mit Beginn der Bits mit höchstem Gewicht übertragen werden.
Da die Identifizierungsnummern der Karten eindeutig sind, ist es klar, dass zwei durch die Abfrageeinheit empfangene, variable Nummern nicht Bit für Bit identisch sein können. Daraus folgt, dass es zwangsweise eine Reihenfolge der empfangenen variablen Nummern gibt, wobei diese Reihenfolge im folgenden mit i bezeichnet wird, bei welcher zwei Bits von verschiedenen Werten gleichzeitig durch die Abfrageeinheit empfangen werden. Es ist daran zu erinnern, dass ein derartiger gleichzeitiger Empfang von zwei Bits von unterschiedlichen Werten als Kollision bezeichnet wird. Anders gesagt, findet eine Kollision somit in diesem ersten Fall notwendigerweise bei einem Rang i der variablen empfangenen Nummern statt.
Die folgenden Aktionen werden somit in der Abfrageeinheit ausgeführt (Schritt C.1):

– Identifizierung des Werts einer Gruppe von i Bits der sich in Wiederherstellung befindenden Nummer RN, welche in dem flüchtigen Speicher VM2 der Abfrageeinheit gespeichert ist (3b); noch genauer werden die i Bits zugewiesen, für die i-1 ersten unter ihnen, von dem Wert der i-1 Bits der vor der Kollision empfangenen variablen Nummern, und für das i-te unter ihnen von einem logischen zufälligen Wert 1 oder 0, z.B. dem logischen Wert 0; wobei dieser Block in abnehmender Reihenfolge des Gewichts den Bits der Nummer RN ausgehend vom entsprechenden Rang zugewiesen wird, welcher dem Wert k' des in dem flüchtigen Speicher VM2 der Abfrageeinheit gespeicherten Zählers entspricht (3b); die Zahl k' den Rang des ersten noch nicht identifizierten Bits der Nummer RN angibt; wobei diese Zahl anfänglich auf den Wert 1 gesetzt wird, wenn die Abfrageeinheit bei Schritt A eine allgemeine Abfragenachricht aussendet;
– Inkrementierung des Zählers k' der i Einheiten;
– Aussendung einer speziellen Abfragenachricht mit für k Parameter dem Wert i des Rangs der empfangenen variablen Nummern, bei welcher sich die Kollision eingestellt hat; anders gesagt, wird dem Wert k des Parameters der speziellen ausgesendeten Nachricht der Wert von i zugewiesen.

Ein zweiter Fall ist derjenige, in welchem eine einzige, Antwortnachricht empfangen wird. Dies bedeutet, dass es eine einzige noch nicht identifizierte Karte in der Ermittlungszone gibt. Es gibt somit keine Kollision in den Bits der empfangenen variablen Nummer. Diese zeigt somit ohne Zweideutigkeit den Wert der noch nicht identifizierten Bits der Nummer NR an.
Somit werden in der Abfrageeinheit die folgenden Aktionen ausgeführt (Schritt C.2):

– Identifizierung einer Gruppe von Bits entsprechend zu den j letzten, noch nicht identifizierten einer vorhandenen elektronischen Karte, d.h. die j letzten, noch nicht identifizierten Bits der Nummer NR; es sei anzumerken, dass die Größen j und k' untereinander durch die Beziehung j = 8 – (k'-1) verbunden sind für die auf 8 Bits kodierten Identifizierungsnummern; anders gesagt, man vervollständigt die j letzten, noch nicht identifizierten Bits der Nummer RN mit in der Reihenfolge ihres Rangs dem Wert der j ersten Bits der variablen, empfangenen Nummer; auf diese Weise hat man alle die Bits der Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte identifiziert;
– Inkrementierung des Zählers k' der j Einheiten; anders gesagt, wird er auf den Wert acht gebracht, d.h. auf den Wert eins, da es ein Zähler auf achter Basis ist;
– Aussenden durch die Abfrageeinheit einer Nachricht S zum in Ruhezustand versetzen mit dem Ziel der so identifizierten Karte, derart, dass die Karte nicht mehr autorisiert ist, auf allgemeine oder spezielle Abfragenachrichten, die später durch die Abfrageeinheit ausgesendet werden, zu antworten;
– Aussenden einer allgemeinen Abfragenachricht, um zu überprüfen, dass tatsächlich keine andere, noch nicht identifizierte Karte in der Ermittlungszone vorhanden ist, insbesondere dass keine neue Karte dort in dem Zeitintervall eingetreten ist, welches seit der letzten Aussendung einer allgemeinen Abfragenachricht abgelaufen ist; wie man es verstanden haben wird, werden der Schritt B einer Aussendung (gegebenenfalls) einer Antwortnachricht durch eine (oder mehrere) Karte(n), welche vorhanden ist (sind), und der Schritt C des Empfangs und der Analyse dieser Antwortnachrichten durch die Abfrageeinheit somit diejenigen sein, welche man schon oben beschrieben hat; anders gesagt, kehrt der Algorithmus somit zu obigem Schritt A zurück.

Ein dritter Fall ist schließlich derjenige, in welchem keine Antwortnachricht durch die Abfrageeinheit empfangen wird. Dies bedeutet, dass es keine noch nicht identifizierten elektronischen Karten in dem Ermittlungsbereich gibt. Der Algorithmus stoppt hier. Dies ist der Fall, wenn keine Karte in der Zone vorhanden ist, oder wenn alle vorhandenen Karten schon identifiziert worden sind.
Es bleibt nun, den Ablauf einer Iteration zu beschreiben, welcher mit dem Schritt A durch die Aussendung einer speziellen Abfragenachricht PC(k) beginnt.
Es sei daran erinnert, dass eine spezielle Abfragenachricht mit dem Ziel von lediglich bestimmten der vorhandenen Karten ausgesendet wird, welche noch nicht identifiziert worden sind (d.h. deren erstes Zustandsregister R1 auf dem logischen Wert 1 ist), d.h. diejenigen deren zweites Zustandregister R2 auf dem logischen Wert 1 ist. Anders gesagt, sind diese Karten die einzigen, welche autorisiert sind, auf eine derartige Nachricht zu antworten.
Dies ist der Grund, warum das Zustandsregister R2 ebenso wie das Register R1 beim Empfang einer speziellen Abfragenachricht durch die Karte getestet werden. Es ist tatsächlich nötig, dass das Register R1 und ebenso das Register R2 den logischen Wert 1 aufweisen, damit die spezielle Nachricht eine Wirkung auf die Karte erzeugt.
Man wird tatsächlich sehen, dass wenn alle Karten diese doppelte Bedingung erfüllen, theoretisch autorisiert sind, auf eine spezielle Abfragenachricht zu antworten, wobei lediglich ein Teil dieser Karten tatsächlich eine Antwortnachricht aussendet.
Beim Empfang einer speziellen Abfragenachricht sind die in jeder elektronischen Karte ausgeführten Aktionen (Schritt B), für welche sie bestimmt war, tatsächlich verschieden, je nach dem laufenden Wert der in dem flüchtigen Speicher VM1 gespeicherten variablen Nummer:

– für die Karten, welche eine variable Nummer VN₁ aufweisen, deren k-tes Bit den zufälligen logischen Wert aufweist, welchen man oben, was den Schritt C.1 betrifft, in Betracht gezogen hat, d.h. in dem Beispiel der logische Wert 1:
– Veränderung des laufenden Werts der variablen Nummer VN_p durch Verschiebung seiner Bits um eine Anzahl von Rängen gleich zu k, wobei k der Wert des genannten Parameters der speziellen Abfragenachricht ist; noch genauer die Bits der variablen Nummern, welche durch die Abfrageeinheit empfangen wurden unter einem Beginnen mit den Bits des höchsten Gewichts, wobei diese Verschiebung der Bits der variablen Nummer um i Ränge eine Verschiebung nach links ist; vorzugsweise dass, in der Maßgabe, dass die Bits der variablen Nummer nach links verschoben werden, den i Bits des geringsten Gewichts der Nummer ein gleicher logischer, festgelegter Wert 1 oder 0, z.B. der logische Wert 1, zugewiesen wird;
– sodann Aussenden durch die Karte einer Antwortnachricht aufweisend die variable Nummer VN_p mit seinem neuen, laufenden Wert, welcher sich aus der Verschiebung seiner Bits, wie oben beschrieben, ergibt;
– für die anderen Karten, d.h. diejenigen, welche eine variable Nummer VN_p aufweisen, deren k-tes Bit den komplementären logischen Wert des oben in Betracht gezogenen logischen, zufälligen Werts aufweist, d.h. in dem Beispiel den logischen Wert 0, wird keine Antwortnachricht ausgesendet; des weiteren wird der logische Wert 0 in dem zweiten Zustandsregister R2 derart programmiert, dass die Karte nicht mehr autorisiert ist, auf spezielle, später durch die Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachrichten, zu antworten.

Die durch die betroffene(n) elektronische(n) Karte(n) ausgesendeten Antwortnachrichten werden durch die Abfrageeinheit im Schritt C empfangen und analysiert, welcher auf identische Art und Weise abläuft, wie dasjenige, was oben hinsichtlich der Behandlung einer Iteration beschrieben wurde, welche mit der Aussendung einer allgemeinen Abfragenachricht beginnt. Auf diese Beschreibung muss somit nicht erneut eingegangen werden.
Man wird einfach feststellen, wie es der Fachmann verstehen wird, dass sobald mindestens eine vorhandene, noch nicht identifizierte Karte eine Antwortnachricht auf eine allgemeine, von der Abfrageeinheit ausgesendete Abfragenachricht aussendet, diese so viele Abfragenachrichten aussendet, wie notwendig sind, um die vollständige Identifizierung der Identifizierungsnummer einer dieser Karten zu erreichen, d.h. auch zum durchführen eines vollständigen Durchlaufs durch den Baum der Identifizierungsnummern.
Bei jeder Iteration, welche durch die Aussendung einer speziellen Abfragenachricht beginnt, kann ein Teil der noch nicht identifizierten Karten in einen Zustand gesetzt wird, in welchem sie nicht mehr autorisiert ist, auf spezielle Abfragenachrichten zu antworten (aufgrund der Programmierung eines logischen Werts 0 in ihrem zweiten Zustandsregister R2). Bei jeder dieser Iterationen schreitet man in dem Baum der Identifizierungsnummern fort, da man ein oder mehrere Bits identifiziert, d.h. dass man um eine oder mehrere Generationen von dem Baums herabsteigt.
Nichtsdestotrotz müssen die somit beiseite gelassenen Karten, da sie noch nicht identifiziert sind, durch die Untersuchungen des Baums der später realisierten Identifizierungsnummern angegangen werden. Dies ist der Grund, warum, wie man es im Übrigen schon weiter oben gesagt hat, eine spätere allgemeine Abfragenachricht unter anderem als Wirkung die Programmierung des logischen Werts 1 in dem zweiten Zustandsregister R2 der noch nicht identifizierten Karten hat (deren erstes Zustandregister R2 immer den logischen Wert 1 aufweist).
Man wird des weiteren feststellen, dass es die Funktion der Zustandsregister R1 und R2 ist, für jede Karte jeweils anzugeben, ob sie schon identifiziert worden ist und ob sie autorisiert ist, auf spezielle Abfragenachrichten zu antworten. Nichtsdestotrotz kann ein Fachmann andere Arten in Betracht ziehen, die Funktion dieser beiden Register sicherzustellen. Die gleiche Anmerkung kann erfolgen, was den Zähler auf achter Basis betrifft, welcher den Wert von k' ergibt. Dies ist der Grund, warum die Register R1 und R2 und die Zahl k' sowie die betroffenen Operationen oben nur dargestellt worden sind zum darstellen eines möglichen Beispiels für die Umsetzung des Algorithmus des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Ein konkretes Beispiel einer Umsetzung des Verfahrens zur Identifizierung gemäß der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben werden.
Für diese Darstellung zieht man fünf elektronische Karten 11, 12, 13, 14 und 15 in Betracht, welche in der Ermittlungszone 20 vorhanden sind (1). Diese Karten weisen eine Identifizierungsnummer auf, deren Wert in binärer Notierung jeweils 01100001, 01110010, 00100110, 00100111 und 01110000 ist.
Die 4 ist eine Tabelle, in welcher die erste Spalte (links) die Nummer einer Iteration des Algorithmus angibt.
Die zweite Spalte gibt für jede Iteration die Art der Abfragenachricht an, welche durch die Abfrageeinheit ausgesendet wird, wobei für die speziellen Abfragenachrichten der Wert des Parameters k in Klammern präzisiert wird.
In die fünf folgenden Spalten schreibt man den Wert der variablen Nummer VN₁₁ bis VN₁₅, welcher in jeder der Karten 11 bis 15 jeweils gespeichert ist, derart, dass sie am Ende des Schritts B der Iteration erscheint. Aus Gründen der Klarheit werden lediglich die laufenden Werte der variablen Nummer der Karten, welche somit autorisiert sind, auf spezielle Abfragenachrichten zu antworten, in diesen Spalten angegeben.
In der achten Spalte hat man den Wert der Nummer RN angegeben, die gerade wieder hergestellt wird, die in dem flüchtigen Speicher VM2 der Abfrageeinheit gespeichert wird, derart, dass sie am Ende von Schritt C der Iteration erscheint. Man wird bemerken, dass die Werte der noch nicht identifizierten Bits, welche somit unbekannt sind, aus Gründen der Klarheit durch das Zeichen x ersetzt sind. Diese Notierung beeinträchtigt jedoch keineswegs den realen Zustand der Programmierung der entsprechenden Bits der Nummer in dem Speicher VM2.
In der neunten Spalte hat man den Wert des Rangs i angegeben, bei welchem sich gegebenenfalls eine Kollision zwischen den Bits der variablen, in Antwort auf Abfragenachrichten ausgesendeten Nummern einstellt. Wenn sich keine Kollision einstellt, d.h. wenn eine einzige Antwortnachricht durch die Karten ausgesendet wird, ist der Wert von i Null.
Schließlich hat man in der zehnten Spalte für jede Iteration den Wert der Zahl k' angegeben, welcher den Rang des ersten, noch nicht identifizierten Bits der Nummer RN, welche gerade wieder hergestellt wird, derart angibt, dass sie am Ende von Schritt C der Iteration erscheint.
Der Inhalt der Tabelle spricht für sich selbst und dies umfasst, wie man es gut gesehen hat, die oben gegebenen Präzisierungen hinsichtlich des Ablaufs jeder Iteration in dem allgemeinen Fall. Es erscheint auch nicht nötig zu sein, den Inhalt jeder Zeile der Tabelle zu kommentieren.
Man wird einfach feststellen, dass im Schritt 12 keine Karte eine Antwortnachricht aussendet (es gibt in keiner Spalte VN₁₁ bis VN₁₅ eine variable Nummer), was darauf hindeutet, dass es keine nicht-identifizierte Karten mehr in der Ermittlungszone gibt. Somit waren nur 12 Iterationen zum vollständigen Identifizieren von fünf vorhandenen Karten erforderlich. Dieses sehr gute Ergebnis wird durch die vorteilhafte Wirkung des Verfahrens der Erfindung ermöglicht, gemäß welchem ein Block von mehreren Bits bei jeder Iteration identifiziert werden kann. Man sieht z.B., dass man bei der neunten Iteration es geschafft hat, sechs Bits der Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte (die Karte 11) zu identifizieren.
Es ist noch angebracht, ein Beispiel auf solch eine Weise zu geben, bei welcher die Kollisionen erfasst werden können.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erfolgt die Kodierung der Bits gemäß einer Kodierung mit Rückkehr auf Null des Signals in der Länge des Bits (als „RZ" bezeichnete Kodierung), wie eine Kodierung vom Typ MANCHESTER.
Gemäß dieser Kodierung entspricht die Aussendung eines Bits des logischen Werts 1 einem elektrischen Signal auf dem Übertragungskanal, welcher auf einem hohen Niveau ist (z.B. 5 Volt) während der ersten Hälfte der Dauer To einer Übertragung des Bits (To entspricht einer zeitlichen Grundeinheit), und welcher auf einem niedrigen Niveau (z.B. 0 Volt) während der zweiten Hälfte dieser Dauer To.
In den 5a bis 5d hat man das Niveau des elektrischen Signals, das auf dem Übertragungskanal vorhanden ist, in verschiedenen Fällen dargestellt.
In der 5a handelt es sich gleichzeitig um den Fall, in welchem ein Bit vom logischen Wert 1 alleine ausgesendet wird und dem Fall, in welchem mehrere Bits vom logischen Wert 1 gleichzeitig ausgesendet werden. Man stellt fest, dass es unmöglich ist, diese beiden Fälle zu unterscheiden, in der Maßgabe, dass gegebenenfalls die elektrischen Signale, welche der gleichzeitigen Aussendung von mehreren Bits vom gleichen Wert entsprechen, sich genau überlagern. Es gibt keine Kollision.
Auf symmetrische Weise entspricht die 5b gleichzeitig dem Fall, in welchem ein Bit des logischen Werts 0 lediglich ausgesendet wird und dem Fall, in welchem mehrere Bits vom logischen Wert 0 gleichzeitig ausgesendet werden. Diese beiden Fälle erfordern die gleiche Bemerkung wie im vorherigen Absatz.
Die 5c entspricht dem Fall, in welchem mindestens ein Bit vom logischen Wert 1 und mindestens ein Bit vom logischen Wert 0 gleichzeitig ausgesendet werden. Man wird feststellen, dass, da die elektrischen Signale zueinander komplementär sind, die Resultierende ihrer Überlagerung ein elektrisches Signal auf hohem Niveau (5 Volt) über die gesamte Dauer To ist. Dies ist der Fall einer Kollision zwischen den auf dem Kanal übertragenen Bits.
Umgekehrt entspricht die 5d dem Fall, in welchem kein Bit auf dem Übertragungskanal ausgesendet wird. Es ist offensichtlich, dass somit kein elektrisches Signal auf dem Kanal vorhanden ist.
Für eine durch eine elektronische Karte empfangene Nachricht kann sich keine Kollision einstellen in der Maßgabe, dass die Abfrageeinheit einzigartig bzw. alleine ist, und wobei als Folge davon eine einzige Abfragenachricht auf dem Übertragungskanal ausgesendet wird. Es reicht somit aus, das auf dem Kanal vorhandene Signal ein einziges Mal in der ersten Hälfte der Dauer To als Probe zu entnehmen. In Abhängigkeit von dem Niveau dieser Probe (0 oder 5 Volt) kennt die Steuereinheit UC1 den logischen Wert des Bits (jeweils 0 oder 1). Nichtsdestotrotz kann man auch eine zweite Probe in der zweiten Hälfte der Dauer To entnehmen, um zu überprüfen, ob diese Probe wirklich ein komplementäres Niveau zum Niveau der vorherigen Probe aufweist (d.h. jeweils 5 oder 0 Volt).
Für eine durch die Abfrageeinheit empfangene Nachricht dagegen ist die Situation anders. Eine Kollision kann sich tatsächlich zwischen den Bits der variablen Nummern, welche in mindestens zwei Antwortnachrichten enthalten sind, die gleichzeitig durch eine Mehrzahl an elektronischen Karten übertragen werden, einstellen. Dies ist der Grund warum die Mittel zur Probeentnahme der Abfrageeinheit zwingend eine Probe in der ersten Hälfte der Dauer To und eine zweite Probe in der zweiten Hälfte dieser Dauer entnehmen müssen. Diese beiden Proben können entweder ein hohes Niveau und ein niedriges Niveau, oder ein niedriges Niveau und ein hohes Niveau oder weiterhin zwei hohe Niveaus oder schließlich zwei niedrige Niveaus aufweisen. Man ist somit jeweils in dem Fall der 5a, 5b, 5c und 5d. D.h. dass man jeweils ein Bit eines logischen Werts 1, ein Bit eines logischen Werts 0, eine Kollision oder kein Bit hat.
Somit versteht man, dass die Verwendung einer Kodierung vom Typ Manchester die Umsetzung eines sehr einfachen Verfahrens für der Erfassung einer eventuellen Kollision während dem Empfang einer Nachricht durch die Abfrageeinheit ermöglicht.

Claims

Verfahren zur Identifizierung von elektronischen Karten (11–15), denen jede auf eindeutige Art und Weise eine Identifizierungsnummer zugeordnet ist, wobei das Verfahren darin besteht, die Identifizierungsnummern von Karten, die in einem Ermittlungsbereich (20) vorhanden sind, gemäß einem iterativen, verzweigten Algorithmus wieder herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus bei jeder Iteration die nachfolgenden Schritte aufweist: A) Aussenden einer Abfragenachricht durch eine Abfrageeinheit (10), wobei die Abfragenachricht aufweist: – entweder eine allgemeine Abfragenachricht (GC) mit dem Ziel aller vorhandener, noch nicht identifizierter Karten, die sich in dem Ermittlungsbereich befinden können, wobei eine derartige allgemeine Abfragenachricht insbesondere bei der ersten Iteration des Verfahrens ausgesendet wird; – oder eine spezielle Abfragenachricht (PC(k)) mit dem Ziel von nur gewissen der Karten, die dazu bevollmächtigt sind, auf eine derartige Nachricht zu antworten; B) Aussenden einer Antwortnachricht, welche gleichzeitig die variable Nummer (VN_p) aufweist durch: – entweder, wenn die Abfragenachricht eine allgemeine Abfragenachricht (GC) ist, jede der vorhandenen, noch nicht identifizierten Karten, in welchem Fall der Wert der Identifizierungsnummer der Karte vor dem Aussenden als laufender Wert der variablen Nummer angenommen wird; – oder, wenn die Abfragenachricht eine spezielle Abfragenachricht ist, lediglich diejenigen vorhandenen Karten, welche zum Antworten auf eine derartige Nachricht bevollmächtigt sind, die eine variable Nummer (VN_p) aufweisen, deren k-tes Bit einen vorherbestimmten logischen Wert aufweist, in welchem Fall der laufende Wert der variablen Nummer (VN_p) vor dem Aussenden durch eine Verschiebung seiner Bits um eine Anzahl von Stellen gleich zu k verändert wird, wobei k ein ganzzahliger Parameter der speziellen Abfragenachricht ist, wobei die anderen Karten sich in einen Zustand setzen, in welchem sie nicht mehr bevollmächtigt sind, auf die speziellen Abfragenachrichten zu antworten, und in welchem sie nur bei Empfang einer neuen allgemeinen Abfragenachricht (GC) herausgehen; C) gleichzeitiges Empfangen von Antwortnachrichten durch die Abfrageeinheit und Analysieren der empfangenen Nummern für, C1) im Fall eines Empfangs von mindestens zwei Antwortnachrichten, wobei somit eine durch den gleichzeitigen Empfang von zwei Bits von unterschiedlichen Werten definierte Kollision notwendigerweise um eine Stelle i der gleichzeitig empfangenen variablen Nummern (VN_p) eintritt, die Identifizierung des Werts einer Gruppe von i Bits der Nummer einer vorhandenen, noch nicht identifizierten Karte und unter Zurückkehren zu Schritt A), das Aussenden einer speziellen Abfragenachricht, deren Parameter k vom Wert i angenommen wird; oder C2) im Fall eines Empfangs einer einzigen Antwortnachricht die Identifizierung einer Gruppe der j letzten noch nicht identifizierten Bits der Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte derart, dass die Karte identifiziert wird und unter Zurückkehren zu Schritt A), das Aussenden einer allgemeinen Abfragenachricht (GC).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen dem Schritt C2) und dem Schritt A) einen Schritt des Aussendens einer Stilllegenachricht durch die Abfrageeinheit mit dem Ziel der so identifizierten Karte derart aufweist, dass die Karte nicht mehr bevollmächtigt ist, auf allgemeine oder spezielle Abfragenachrichten, die durch die Abfrageeinheit ausgesendet werden, zu antworten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt C1) die i identifizierten Bits für die i-1 ersten unter ihnen von dem Wert der i-1 Bits der variablen, vor der Kollision empfangenen Nummern, angenommen werden und den i-ten unter ihnen ein vorherbestimmter logischer Wert, gleich zu demjenigen, der in Schritt B) in Betracht gezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt C2) die j identifizierten Bits durch den Wert der ersten j Bits der variablen Nummer angenommen werden, die in der Antwortnachricht aufgenommen wird, derart, dass die Identifizierungsnummer einer vorhandenen Karte vollständig wieder hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Bits der variablen Nummern durch die Abfrageeinheit unter Beginn mit den stark ins Gewicht fallenden Bits empfangen werden, die Verschiebung der Bits der variablen Nummer, die um i Stellen in Schritt B) ausgeführt wird, eine Verschiebung nach links ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maßgabe, dass die Bits der variablen Nummer nach links verschoben werden, die i Bits von geringem Gewicht der Nummer einen gleichen logischen, vorherbestimmten von Wert 1 oder 0 annehmen, zum Beispiel den logischen Wert 1.
Karte, dadurch gekennzeichnet, dass sie angepasst ist, im Rahmen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umgesetzt zu werden und dass sie aufweist: – eine Steuerungseinheit (UC1), die durch ein Programm (PROG1) gesteuert wird, welches den Schritt B des Verfahrens umsetzt; – einen Bereich (PM1) eines nicht-flüchtigen Speichers (NVM1) zum Sichern des Programms; – einen Bereich (IDN₁) eines nicht-flüchtigen Speichers (NMV1) zum Speichern seiner Identifizierungsnummer; – ein erstes Zustandsregister (R1), das in einem vorherbestimmten logischen Wert ist, zum Beispiel dem logischen Wert 0, wenn die Karte schon identifiziert worden ist, und in dem komplementären logischen Wert im entgegen gesetzten Fall; – ein zweites Zustandsregister (R2), das in einem vorherbestimmten logischen Wert ist, zum Beispiel dem logischen Wert 1, wenn die Karte bevollmächtigt ist, auf spezielle Abfragenachrichten zu antworten, die von der Abfrageeinheit (10) ausgesendet werden; – einen Bereich eines flüchtigen Speichers (VM1) zum Speichern der variablen Nummer (VN_p); – Mittel (ER1) zum Aussenden/Empfangen von Nachrichten.
Abfrageeinheit dadurch gekennzeichnet, dass sie angepasst ist, im Rahmen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umgesetzt zu werden, und dass sie aufweist: – eine Steuerungseinheit (UC2), die durch ein Programm (PROG2) gesteuert wird, das die Schritte A und C des Verfahrens umsetzt; – einen Bereich (PM2) eines nicht-flüchtigen Speichers (NVM2) zum Sichern des Programms; – einen Bereich eines flüchtigen Speichers (VM2) zum Speichern der Identifizierungsnummern von schon identifizierten Karten; – einen Bereich eines flüchtigen Speichers (VM2) zum Speichern einer Nummer (RN), welche gerade wieder hergestellt wird; – Mittel (ER2) zum Aussenden/Empfangen von Nachrichten.
System zur Identifizierung, das zum Umsetzen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere elektronische Karten (11–15) nach Anspruch 7 und eine Abfrageeinheit (10) für Karten nach Anspruch 8 aufweist.