СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОСТУПОМ ОТ СТАНЦИИ ДАННЫХ К ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУМ МОБИЛЬНЫМ НОСИТЕЛЯМ ДАННЫХ Российский патент 2001 года по МПК H04B10/22 H04B7/155 G06K7/08 

Изобретение относится к способу управления доступом от станции данных по меньшей мере к двум носителям данных. Кроме того, изобретение относится к мобильному носителю данных для использования в станции данных и в системе, содержащей носители данных и станцию данных.

В случае мобильных носителей данных, в частности, таких, которые имеют бесконтактную связь со станцией данных, в поле приема станции данных могут находиться несколько носителей данных. Поэтому должны предусматриваться меры, чтобы избежать, при обмене данными станции данных с одним из мобильных носителей данных, коллизии с другими находящимися в поле приема носителями данных.

В принципе способы арбитража до сих пор использовались в связанных проводами системах шин. В этих способах арбитража, в частности, в известном способе арбитража, используемом в случае шины CAN (сети с абонентским доступом), передаваемые подключенным абонентам шины сообщения могут также приниматься и оцениваться. Поскольку мобильный носитель данных, в противоположность к соединенному проводами абоненту шины, имеет довольно малую мощность передачи, которая является недостаточной для приема сообщения другими мобильными носителями данных, то эти известные способы арбитража для соединенных проводами систем шин не могут быть применены без каких-либо проблем для мобильных носителей данных. Кроме того, эти способы арбитража требуют от каждого абонента шины сложных мер по управлению.

Известна система передачи данных для автоматической идентификации транспортных средств (см. IBM Technical Disclosure Bulletin, том 37, номер 04В, апрель 1994, стр. 235-237). Базовая станция передает сигнал с заранее определенной частотой, посредством которого транспортные средства побуждаются к регистрации при обработке протокола множественного доступа. Мобильные станции занимают канал передачи для передачи своих идентификационных сигналов на базовую станцию. Протокол множественного доступа учитывает тот случай, когда больше одного транспортного средства имеет доступ к тому же самому каналу передачи. После регистрации транспортным средствам выдается подтверждение от базовой станции.

Известны различные варианты реализации носителей данных и базовых станций для бесконтактной передачи данных (см. "Системы идентификации и бесконтактные микросхемные карты", GME-специальный выпуск 13, издательство VDE Берлин и Оффенбах, 1994). На стр. 11 описано, что носитель данных работает по принципу частотной манипуляции (ЧМн). На стр.16 описано, что с помощью ЧМн модулируют несущую частоту посредством переключателей. На стр. 25 и 29 описано, что носитель данных содержит колебательный контур LC. На стр. 34 представлена вся система передачи, причем модуль носителя данных содержит два катушечных контура, выходной сигнал которых подается для приема данных фазовой демодуляции.

Задача изобретения состоит в создании способа управления доступом от станции данных по меньшей мере к двум мобильным носителям данных, который позволяет избежать коллизий с высокой надежностью и является простым в реализации.

Кроме того, задачи изобретения состоят в схемных решениях для мобильного носителя данных, станции данных, а также системы, содержащей станцию данных и по меньшей мере два носителя данных, которые являются пригодными для осуществления способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления доступом от станции данных по меньшей мере к двум мобильным носителям данных, при котором носители данных по требованию станции данных синхронно передают идентификационный код опознавания, и станция данных определяет, принимаются ли по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания два различных значения бита, и затем, если по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания в качестве принятых определены два различных значения бита, то по требованию станции данных только тот носитель данных снова передает по меньшей мере часть идентификационного кода опознавания, идентификационный сигнал которого содержит в двоичном разряде установленное станцией данных значение бита.

При этом в качестве установленного станцией данных значения бита может быть использовано значение, которое определено с большей интенсивностью сигнала, причем если базовой станцией определен прием по меньшей мере двух значений битов в одном двоичном разряде, передачу остальных двоичных разрядов идентификационного кода опознавания от мобильных носителей данных по требованию станции данных прерывают.

При этом если в одном двоичном разряде идентификационного кода опознавания в качестве принятых определены два различных значения бита, носители данных побуждаются станцией данных передавать двоичные размеры более низкозначимые или более высокозначимые относительно данного двоичного разряда. Более конкретно, те носители данных, которые содержат в двоичном разряде другое, чем установленное значение бита, побуждаются станцией данных не выполнять последующего обмена данными, пока не будет закончен обмен данными с теми носителями данных, которые содержат установленное значение бита.

Логические состояния идентификационного кода опознавания могут передаваться носителями данных с использованием ЧМ, а на станции данных для принятого сигнала используют частотные диапазоны, соответствующие логическим состояниям, причем первому логическому состоянию придается в соответствие первая частота, а второму логическому состоянию - вторая частота, и сигнал несущей модулируется первой или второй частотой в соответствии с передаваемым значением бита.

Указанный технический результат достигается так же в мобильном носителе данных, содержащем колебательный контур для индуктивно связанной передачи сигнала к станции данных, колебание которого в зависимости от передаваемого бита идентификационного кода опознавания модулируется сигналом первой или второй частоты, причем носитель данных управляется таким образом, что после излучения первого количества битов идентификационного кода опознавания излучается второе количество битов идентификационного кода опознавания, большее первого количества битов.

Носитель данных может содержать управляющее устройство, которое выдает в зависимости от бита "0" или "1" сигнал с первой или второй частотой, и устройство модуляции, которое управляется управляющим устройством и воздействует на колебательный контур для модуляции несущей, содержащей индуктивность и элемент, подключаемый посредством переключателя к индуктивности, причем переключатель включается управляющим устройством с частотой, соответствующей первому или второму значению бита.

Станция данных, в которой может быть реализован заявленный способ, содержит колебательный контур для индуктивного приема сигналов, выдаваемых носителями данных, связанные с колебательным контуром средства фильтрации для разделения сигнала приема на частотные диапазоны, содержащие первую или вторую частоту, соответственно значению бита идентификационного кода опознавания, и связанное со средствами фильтрации управляющее устройство для обеспечения приема двух различных значений бита одного двоичного разряда в идентификационном коде опознавания.

При этом между каждым из средств фильтрации и управляющим устройством предпочтительно включен соответствующий пороговый детектор.

Кроме того, между каждым из средств фильтрации и управляющим устройством предпочтительно включено соответствующее средство для установления уровня приема, при этом управляющее устройство в зависимости от уровней приема принимает решение о значении бита.

Система данных, в которой может быть реализован способ, соответствующий изобретению, содержит по меньшей мере два мобильных носителя данных и станцию данных, как описано выше.

Таким образом, в соответствующем изобретению решении не требуется "подслушивание" обмена данными между мобильными носителями данных и станцией данных другим носителем данных. Средства управления для арбитража расположены в основном в станции данных.

Изобретение поясняется на примерах осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых показано следующее:
Фиг. 1 (a)-(d) - конфигурации битов для идентификационных кодов опознавания различных носителей данных и конфигурации битов, принимаемые в станции данных на определенных этапах способа;
Фиг. 2 - схемотехническая реализация носителя данных и станции данных.

Носителем данных для бесконтактного обмена сообщений со станцией данных является, например, бесконтактная карта с микросхемой. Она содержит колебательный контур 50 (фиг. 2), который находится в индуктивной связи с колебательным контуром 60 в станции 61 данных. Носитель 51 данных получает энергопитание от выдаваемого колебательным контуром 60 сигнала. Также из выдаваемого станцией 61 данных сигнала формируются несущие частоты и тактовые частоты в носителе 51 данных. Каждый из трех представленных на фиг. 2 носителей данных содержит однозначный, присвоенный только ему идентификационный (ID) номер, который обычно загружается изготовителем. ID-номера отличаются, таким образом, по меньшей мере в одном двоичном разряде. На фиг. 1 (а) для примера приведены три ID- номера длиной 8 битов. На практике вследствие очень большого числа носителей данных ID-номер будет значительно длиннее.

Для осуществления арбитража, то есть определения приоритетов в обработке носителей 51 данных станцией 61 данных, станцией 61 данных передается сигнал, который может приниматься всеми находящимися в поле приема станции данных носителями данных, и посредством которого носители данных побуждаются передавать свои ID-номера. Передача ID-номера производится синхронно вследствие тактовой связи с частотой передачи станции 61 данных для всех носителей данных. Станция данных принимает затем последовательность битов, показанную на фиг. 1(b). Станция 61 данных, как поясняется ниже более подробно, выполнена таким образом, что она может одновременно распознавать в одном двоичном разряде различные значения битов "1" и "0". В третьем двоичном разряде принимаемых данных, согласно фиг. 1(b), одновременно распознают оба логических состояния "1" и "0". Это связано с тем, что три ID-номера, показанных на фиг. 1(a), в третьем двоичном разряде содержат оба логических состояния. Соответствующим образом оба логических состояния принимаются также в шестом, седьмом и восьмом двоичном разряде.

После того, как на станции данных в третьем двоичном разряде был распознан прием обоих логических состояний, для дальнейшей связи в процессе осуществления процедуры арбитража устанавливают значение бита, которое должны иметь ID- номера, с которыми продолжается арбитраж. В данном случае арбитраж продолжают с теми ID-картами, которые имеют "1" в третьем двоичном разряде ID- номера. Другие ID-карты, а именно те, которые имеют "0" в третьем двоичном разряде своего ID-номера, переводятся по команде станции данных в пассивное состояние так, что они больше не участвуют в данной процедуре арбитража, пока не будет выбран один единственный носитель данных и закончен обмен данных с этим носителем данных. После этого по команде станции данных остальные носители данных повторно активизируют. Носители данных со значением "1" в третьем двоичном разряде побуждаются станцией данных снова передавать свои ID-номера. Теперь различные значения битов принимаются в шестом двоичном разряде. Станция данных снова переводит в пассивное состояние ту ID-карту, которая имеет значение "0" в шестом двоичном разряде; связь продолжается с другой картой, которая имеет в указанном разряде значение бита "1", причем ID-карта снова побуждается станцией данных передавать свой ID-номер. Наконец, ни в одном из двоичных разрядов принятых ID-данных не имеется двузначности (фиг. l(d)). В этом состоянии имеется только один носитель данных, который еще активизирован. С ним станция данных осуществляет требуемый информационный обмен. После окончания обмена данными этот носитель данных деактивируется как обработанный, а остальные носители данных повторно активизируются. С использованием одинаковой процедуры арбитража следующий носитель данных выбирается для информационного обмена. Станция данных действует в процедуре арбитража как ведущая.

Согласно возможному варианту осуществления, если согласно фиг. 1(b) в третьем двоичном разряде принимаются два различных значения бита, станция данных посредством команды прерывает передачу остальных двоичных разрядов 4-8. Дополнительно носителем данных может быть передана команда после распознавания различных значений битов в третьем двоичном разряде, в случае фиг. 1(с), последовательно передавать только значения битов двоичных разрядов 4-8 или соответственно, в случае фиг. 1(с), только значения битов двоичных разрядов 7-8. Это позволяет ускорить процедуру арбитража.

При выборе значения бита "1" или "0" для продолжения процедуры арбитража после распознавания двузначности в двоичном разряде станция данных может безусловно задавать одно из логических состояний. Таким образом реализуется зависимое от ID-номеров автоматическое приоритетное регулирование. Дополнительно или альтернативно, целесообразно выбирается то значение бита, которое дает более высокий уровень приема и тем самым в текущий момент может осуществляться наиболее надежный и помехоустойчивый режим передачи и приема.

В приведенном на чертеже схемо-техническом представлении одного из носителей 51 данных и станции 61 данных указаны только те блоки, которые являются существенными для изобретения. В частности, не представлены ради простоты устройства приема и оценки в носителе 51 данных, а также устройства передачи в станции 61 данных.

Носитель 51 данных содержит колебательный контур 50, который содержит катушку 52. Параллельно к катушке 52 может подключаться резистор 53, управляемый посредством переключателя 54. Переключатель 54 с заданным тактом включается и выключается устройством управления 55. Выдаваемый устройством управления 55 переключающий сигнал при передаваемом значении бита "0" имеет первую частоту переключения f₁, а при передаваемом значении бита "1" - вторую, отличную от первой частоту переключения f₂. За счет параллельного подключения с заданным тактом резистора 53 к катушке 52 колебательного контура 50 несущая передачи, запитывающая колебательный контур, модулируется боковыми полосами. При этом частоты модуляции различны и соответствуют передаваемым значениям бита "0" или "1". Вместо резистора 53 могут быть использованы и другие электронные компоненты, предпочтительно конденсаторы, или такие нелинейные элементы, как диоды, которые создают коэффициент гармоник и тем самым боковые полосы при умножении несущей частоты. В качестве несущей частоты может применяться несущая частота, передаваемая станцией данных. Предпочтительно используется частота, отличная от несущей частоты станции данных, но полученная из нее, например делением, так называемая поднесущая. Частоты модуляции f₁ и f₂ должны быть определены относительно несущей так, чтобы для передачи данных могла быть обеспечена желаемая скорость передачи данных в битах в секунду. Станция 61 данных может быть стационарной или мобильной, например в виде портативного устройства. В противоположность этому носители 51 данных всегда являются мобильными. Станция 61 данных содержит приемный колебательный контур 60 с катушкой 62 колебательного контура. Сигнал приема выделяется обычным приемником 63, преобразуется в исходную полосу частот и усиливается. Сигнал приема для демодуляции значений бит "0" и "1" подается на первый фильтр 64, который отфильтровывает сигналы первой частоты f₁, и на второй фильтр 65, который отфильтровывает сигналы второй частоты f₂. После фильтров 64, 65 включен соответственно детектор порогового значения 66 или 67. За счет этого можно одновременно определять оба состояния приема "0" и "1" для двоичного разряда в случае синхронно переданных носителями данных ID-номеров. Выходные сигналы детекторов 66, 67 оценивают в устройстве 68 управления на наличие состояния "1" или "0" или "1/0". Кроме того, устройство 68 управления устанавливает, с каким из значений бита продолжает осуществляться процедура арбитража, если в двоичном разряде определены различные значения бита "1/0". Чтобы можно было продолжать работу с тем значением бита, которое имеет более высокий уровень приема, устройство управления 68 от детекторов 66, 67, кроме того, получает информацию об уровне приема. Соответствующие этому пороговые значения сравниваются друг с другом в устройстве 68 управления, и выбирается то значение бита "1" или "0", которое имеет более высокий уровень приема.

Изобретение относится к области средств связи и может быть использовано для управления доступом от станции данных к по меньшей мере двум мобильным носителям данных. Техническим результатом является ускорение арбитража при обмене данными между носителями данных и станцией данных. Способ заключается в том, что носители данных по требованию станции данных синхронно передают идентификационные коды опознавания и станция данных определяет, принимаются ли по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания два различных значения бита, и затем если по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания в качестве принятых определены два различных значения бита, то по требованию станции данных только тот носитель данных снова передает по меньшей мере часть идентификационного кода опознавания, идентификационный сигнал которого содержит в двоичном разряде значение бита, установленное станцией данных. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления доступом от станции данных по меньшей мере к двум мобильным носителям данных, при котором носители данных по требованию станции данных синхронно передают идентификационные коды опознавания и станция данных определяет, принимаются ли по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания два различных значения бита, и затем если по меньшей мере в одном двоичном разряде принятых идентификационных кодов опознавания в качестве принятых определены два различных значения бита, то по требованию станции данных только тот носитель данных снова передает по меньшей мере часть идентификационного кода опознавания, идентификационный сигнал которого содержит в двоичном разряде значение бита, установленное станцией данных. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве значения бита, установленного станцией данных, используют значение, которое определено с большей интенсивностью сигнала. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при определении базовой станцией приема по меньшей мере двух значений битов в одном двоичном разряде передачу остающихся двоичных разрядов идентификационного кода опознавания от мобильных носителей данных по требованию станции данных прерывают. 4. Способ по любому из п.1-3, отличающийся тем, что при определении по меньшей мере в одном двоичном разряде идентификационного кода опознавания в качестве принятых двух различных значений бита станция данных побуждает носители данных в последующем передавать относительно этого двоичного разряда только двоичные разряды, являющиеся более низкозначимыми или более высокозначимыми. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при определении по меньшей мере в одном двоичном разряде идентификационного кода опознавания в качестве принятых двух различных значений бита станция данных побуждает носители данных, которые содержат в двоичном разряде отличное от установленного значение бита, не выполнять дальнейшего обмена данными, пока не будет закончен обмен данными с носителями данных, которые содержат установленное значение бита. 6. Способ по любому из п.1-5, отличающийся тем, что логические состояния идентификационного кода опознавания передаются носителями данных с использованием частотной модуляции, при этом в станции данных для принимаемого сигнала используется фильтрация в частотных диапазонах, соответствующих логическим состояниям. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что первому логическому состоянию соответствует первая частота, а второму логическому состоянию - вторая частота, при этом сигнал несущей модулируется первой или второй частотами в соответствии с передаваемым значением бита. 8. Мобильный носитель данных для осуществления способа по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что содержит колебательный контур для индуктивно связанной передачи сигнала к станции данных, колебание которого в зависимости от передаваемого бита идентификационного кода опознавания модулируется сигналом первой или второй частоты, при этом носитель данных управляется таким образом, что после излучения первого количества битов идентификационного кода опознавания производят последующее излучение второго количества битов идентификационного кода опознавания, причем первое количество является меньшим, чем второе количество.