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Die Erfindung betrifft einen tragbaren
Datenträger
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Datenübertragung
zwischen einem tragbaren Datenträger
und einem Endgerät.
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Tragbare Datenträger können bei einer Vielzahl unterschiedlicher
Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als Ausweisdokumente
bei Zugangskontrollen, als Träger
für eine
elektronische Signatur, zur Abwicklung von Transaktionen des Zahlungsverkehrs
usw. Im Rahmen der Anwendungen erfolgt jeweils eine Datenübertragung
zwischen dem Datenträger
und einem Endgerät
oder auch einem anderen Datenträger.
Je nach Anwendung wird diese Datenübertragung über eine berührende Kontaktierung
einer Kontaktfläche
des Datenträgers
durch das Endgerät
oder kontaktlos abgewickelt. Eine berührende Kontaktierung wird häufig bei
Anwendungen bevorzugt, bei denen die Sicherheit und die Zuverlässigkeit
der Datenübertragung
im Vordergrund stehen. Eine kontaktlose Datenübertragung wird in der Regel dann
gewählt,
wenn mit dem Datenträger
eine Transaktion möglichst
schnell abgewickelt werden soll oder wenn das Umfeld der Anwendung
eine Einführung
des Datenträgers
in das Endgerät
schwierig oder gar unmöglich
macht. Dies führt
dazu, dass sowohl ein erster Typ von Datenträgern im Umlauf ist, der über eine
Kontaktfläche
für eine
berührende
Kontaktierung verfügt,
als auch ein zweiter Typ, der eine Antenne für eine kontaktlose Datenübertragung
aufweist. Da zunehmend versucht wird, denselben Datenträger bei
unterschiedlichen Anwendungen einzusetzen, sind zwischenzeitlich
auch Datenträger
bekannt geworden, die sowohl über
eine Kontaktfläche für eine berührende Kontaktierung
als auch über
eine Antenne für
eine kontaktlose Datenübertragung
verfügen.
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Ein derartiger Datenträger ist
in der
DE 39 35 364
C1 offenbart. Dort ist eine Chipkarte beschrieben, bei
der die Energieversorgung und der bidirektionale Datenaustausch über ein
Kontaktfeld erfolgen. Neben dein Kontaktfeld sind auch Spulen zur
Spannungsversorgung und zum Datenaustausch vorgesehen. Die in den
Spulen induzierte Wechselspannung wird durch ein Dioden-Kondensatornetzwerk
gleichgerichtet und geglättet
und einer Schaltung zugeführt,
an der auch eine gegebenenfalls über
das Kontaktfeld gelieferte Gleichspannung anliegt. Die Schaltung
ist jeweils über
Leitungsreihen mit dem Kontaktfeld, mit den Spulen und mit einem
Chip der Chipkarte verbunden. Abhängig davon, ob eine Spannung
an den Spulen oder am Kontaktfeld anliegt, werden die Signale von
den Spulen oder die Signale vom Kontaktfeld an den Chip durchgeschaltet.
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Ein Nachteil der bekannten Chipkarte
besteht darin, dass ein relativ hoher Schaltungsaufwand erforderlich
ist. Zudem besteht bei dem Umschaltmechanismus das potentielle Risiko
einer Fehlfunktion, durch die die Datenübertragung gestört oder
sogar unterbrochen werden könnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit
einem vertretbaren Aufwand einen zuverlässig arbeitenden tragbaren
Datenträger
zu realisieren, der sowohl für
eine Datenübertragung
durch eine berührende
Kontaktierung als auch für
eine kontaktlose Datenübertragung
ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen tragbaren Datenträger mit
der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Datenträger weist eine erste elektronische
Schaltung zur Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten und eine
Kontaktfläche
zur Datenübertragung
mittels einer berührenden
Kontaktierung gemäß einem
berührenden Übertragungsprotokoll
auf. Weiterhin ist eine mit der ersten elektronischen Schaltung
verbundene erste Antenneneinrichtung zur kontaktlosen Datenübertragung
gemäß einem
kontaktlosen Übertragungsprotokoll
vorgesehen. Der erfindungsgemäße Datenträger zeichnet
sich durch eine zweite elektronische Schaltung aus, die im Kommunikationsweg
zwischen der Kontaktfläche
und der ersten elektronischen Schaltung angeordnet ist und eine
Umwandlung zwischen dem berührenden Übertragungsprotokoll
und dem kontaktlosen Übertragungsprotokoll
vornimmt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass
mit einer vergleichsweise einfachen Schaltungsanordnung sowohl ein
berührender
als auch ein kontaktloser Betrieb des Datenträger möglich ist. Eine Schalteinrichtung
zur wahlweisen Durchschaltung der Signale der Kontaktfläche oder
der ersten Antenneneinrichtung ist nicht vorgesehen, so dass die
damit verbundenen Probleme vermieden werden können. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass keine völlige
Neukonzeption des Datenträgers
erforderlich ist, sondern dass die Erfindung durch eine Erweiterung
bestehender Datenträgerkonzepte
realisiert werden kann. Es werden ausgehend von einem kontaktlosen
Datenträger lediglich
einige Komponenten hinzugefügt
und dadurch zusätzlich
ein berührender
Betrieb ermöglicht.
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Die Datenübertragung zwischen den beiden elektronischen
Schaltungen des Datenträgers
kann entweder kontaktlos oder über
Leitungen erfolgen. Im ersten Fall ist die zweite elektronische
Schaltung mit einer zweiten Antenneneinrichtung verbunden. Dies
hat den Vorteil, dass die Verdrahtung sehr einfach gehalten werden
kann. Im zweiten Fall ist die zweite elektronische Schaltung direkt,
d. h. ohne dazwischenliegende kontaktlose Übertragungsstrecke mit der
ersten elektronischen Schaltung verbunden. Dadurch können Störeinflüsse weitgehend
unterdrückt
werden.
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Die beiden elektronischen Schaltungen
können
als separate Halbleiterbausteine im Datenträger angeordnet sein, wobei
die erste elektronische Schaltung, in der Daten für wenigstens
eine Anwendung des Datenträger
gespeichert sind, insbesondere als Mikroprozessor ausgebildet ist
und die zweite elektronische Schaltung, die im wesentlichen eine Modemfunktion übernimmt,
vorzugsweise als Logikschaltkreis ausgebildet ist.
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Wenn man die zweite elektronische
Schaltung in einem Chipmodul anordnet, das auch die Kontaktfläche trägt, kann
man den erfindungsgemäßen Datenträger auf
sehr einfache Weise ausgehend von einem bekannten Datenträger, der
kontaktlos betrieben wird, herstellen. Dazu ist es lediglich erforderlich,
das Chipmodul in den bekannten Datenträger einzubauen. Wenn dabei
die zweite Antenneneinrichtung ebenfalls im Chipmodul untergebracht
ist, ist keinerlei Verdrahtung zwischen den Komponenten des Chipmoduls
und den Komponenten des bekannten Datenträgers erforderlich.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren
zur Datenübertragung
zwischen einem tragbaren Datenträger
und einem Endgerät
wird der Datenträger
im Bereich einer Kontaktfläche
durch das Endgerät
berührend
kontaktiert. Die Datenübertragung
zwischen dem Endgerät
und der Kontaktfläche
erfolgt gemäß einem
berührenden Übertragungsprotokoll.
Die Besonderheit des Verfahrens liegt darin, dass die zwischen dem
Endgerät
und der Kontaktfläche übertragenen
Daten innerhalb des Datenträgers
wenigstens bereichsweise gemäß einem
kontaktlosen Übertragungsprotokoll übertragen
werden. Dabei kann im Datenträger
eine Umwandlung zwischen dem berührenden Übertragungsprotokoll
und dein kontaktlosen Übertragungsprotokoll
vorgenommen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Daten
zwischen einer ersten elektronischen Schaltung und einer zweiten
elektronischen Schaltung des Datenträgers gemäß dem kontaktlosen Proto koll
und zwischen der zweiten elektronischen Schaltung und dem Endgerät gemäß dem berührenden Übertragungsprotokoll übertragen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, bei
denen der erfindungsgemäße Datenträger als
Chipkarte ausgebildet ist. Die Erfindung ist aber nicht auf Chipkarten
beschränkt,
sondern bezieht sich in gleicher Weise auch auf andersartig ausgebildete
Datenträger.
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Es zeigen
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem der tragbare Datenträger als eine Chipkarte ausgebildet
ist, in Aufsicht,
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2 ein
Blockschaltbild einer ersten Schaltungsvariante der Chipkarte,
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3 ein
Blockschaltbild einer zweiten Schaltungsvariante der Chipkarte,
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4 ein
Blockschaltbild für
eine berührende
Kontaktierung der Chipkarte, die gemäß der ersten Schaltungsvariante
ausgeführt
ist und
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5 ein
Blockschaltbild für
einen kontaktlosen Betrieb der Chipkarte, die gemäß der ersten Schaltungsvariante
ausgeführt
ist.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem der tragbare Datenträger als eine Chipkarte 1 ausgebildet
ist, in Aufsicht. Die Chipkarte 1 weist einen Kartenkörper 2 auf,
der beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial besteht. Der Kartenkörper 2 ist
mit einer Kontaktfläche 3 versehen,
die der berührenden
Kontaktierung durch ein Endgerät
dient. Durch diese be rührende
Kontaktierung wird eine galvanische Verbindung zwischen dem Endgerät und der
Chipkarte 1 hergestellt, über die eine Betriebsspannung
an die Chipkarte 1 angelegt werden kann und eine Datenübertragung
zwischen der Chipkarte 1 und dem Endgerät durchgeführt werden kann. Darüber hinaus
weist die Chipkarte 1 noch eine Reihe von Komponenten auf,
die von außen
nicht sichtbar sind. Diese Komponenten werden insbesondere an Hand
der in den 2 und 3 dargestellten Blockschaltbilder
näher erläutert.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer ersten Schaltungsvariante der Chipkarte 1.
Aus dein Blockschaltbild geht hervor, dass die Chipkarte 1 nicht
nur für
einen Betrieb mit berührender
Kontaktierung, sondern auch für
einen kontaktlosen Betrieb ausgelegt ist. Wie im folgenden noch
näher erläutert wird,
ist die Schaltungskonzeption der Chipkarte 1 sogar primär auf einen
kontaktlosen Betrieb ausgerichtet. Für den kontaktlosen Betrieb
weist die Chipkarte 1 eine erste Antenne 4 auf,
die mit einem ersten Chip 5 gekoppelt ist. Für den Betrieb
mit berührender
Kontaktierung weist die Chipkarte 1 neben der Kontaktfläche 3 einen
zweiten Chip 6 auf, der durch eine galvanische Verbindung 7 mit
der Kontaktfläche 3 gekoppelt
ist. Der zweite Chip 6 ist weiterhin mit einer zweiten
Antenne 8 verbunden. Die Kontaktfläche 3, der zweite Chip 6,
die galvanische Verbindung 7 und die zweite Antenne 8 können in
einem Chipmodul untergebracht sein, so dass zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Chipkarte 1 eine
kontaktlose Chipkarte herkömmlicher
Bauart lediglich mit einer Aussparung zu versehen ist, in die das
genannte Chipmodul eingesetzt wird. Die Funktionsweise der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung
lässt sich
folgendermaßen
beschreiben:
Der erste Chip 5 ist für die Ausführung sämtlicher
Anwendungen vorgesehen, bei denen die Chipkarte 1 eingesetzt
wird. Dabei ist es unerheblich, ob bei der jeweiligen Anwendung
die Datenübertragung
durch eine berührende Kontaktierung
oder kontaktlos erfolgt. Dies bedeutet, dass der erste Chip 5 alle
Daten und alle Funktionalitäten
sämtlicher
Anwendungen enthält,
bei denen die Chipkarte 1 eingesetzt werden soll. Der zweite
Chip 6 verfügt
dagegen über
keinerlei anwendungsspezifische Daten oder Funktionalitäten und
ist lediglich als Kommunikationschip ausgebildet. Er kommuniziert über die
Kontaktfläche 3 gemäß dem Protokoll
nach ISO 7816 für
die Datenübertragung
bei Chipkarten mit berührender
Kontaktierung, das im folgenden als berührendes Übertragungsprotokoll bezeichnet
wird. Weiterhin kommuniziert der zweite Chip 6 über die
zweite Antenne 8 gemäß dem Protokoll
für die
Datenübertragung
bei kontaktlosen Chipkarten, das im folgenden als kontaktloses Übertragungsprotokoll
bezeichnet wird. Dabei führt
der zweite Chip 6 allerdings keine eigenständige Kommunikation
durch, sondern gibt die von der Kontaktfläche 3 bzw. von der
zweiten Antenne 8 empfangenen Daten jeweils zur anderen
Seite weiter. Im Rahmen dieser Weitergabe wandelt der zweite Chip 6 die Daten
jeweils in das andere Übertragungsprotokoll um,
d. h. der zweite Chip 6 gibt die im berührenden Übertragungsprotokoll von der
Kontaktfläche 3 empfangenen
Daten im kontaktlosen Übertragungsprotokoll
an die zweite Antenne 8 weiter und verfährt umgekehrt mit den von der
zweiten Antenne 8 im kontaktlosen Übertragungsprotokollempfangenen
Daten. Wie im folgenden noch näher
erläutert
wird, wird die Chipkarte 1 dadurch in die Lage versetzt,
sowohl im Rahmen einer berührenden
Kontaktierung als auch kontaktlos Daten mit einem Endgerät auszutauschen,
so dass die Chipkarte 1 sowohl bei Anwendungen mit berührender
Kontaktierung als auch bei Anwendungen mit kontaktloser Datenübertragung eingesetzt
werden kann. Die zweite Antenne 8 ist hierzu nicht zwingend
erforderlich. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ohne zweite
Antenne 8 ist in 3 dargestellt.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild einer zweiten Schaltungsvariante der Chipkarte 1.
Die zweite Schaltungsvariante unterscheidet sich von der in 2 dargestellten ersten Schaltungsvariante
dadurch, dass die zweite Antenne 8 nicht vorhanden ist. Stattdessen
ist der zweite Chip 6 über
Leitungen 9 mit der ersten Antenne 4 und dadurch
auch mit dem ersten Chip 5 verbunden. Hinsichtlich der
Funktionsweise unterscheidet sich die zweite Schaltungsvariante
von der ersten Schaltungsvariante lediglich darin, dass die Funktion
der durch die erste und zweite Antenne 4 und 8 ausgebildeten
kontaktlosen Übertragungsstrecke
durch die Leitungen 9 übernommen wird.
Dabei wird die Art der Datenübertragung
eins zu eins beibehalten, d. h. es wird für die Datenübertragung über die Leitungen 9 das
kontaktlose Übertragungsprotokoll
verwendet. Die erste Antenne 4 ist bei der zweiten Schaltungsvariante
weiterhin erforderlich, da der erste Chip 5 über die
erste Antenne 4 mit der Außenwelt kontaktlos kommuniziert.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild für
eine berührende
Kontaktierung der Chipkarte 1, die gemäß der ersten Schaltungsvariante
ausgeführt
ist. Der Schaltungsteil, der sich auf die Chipkarte 1 bezieht, stimmt
dabei vollständig
mit 2 überein.
Zusätzlich
zu 2 ist ein Endgerät 10 mit
einem berührenden
Chipkartenleser 11 dargestellt, der die Kontaktfläche 3 der
Chipkarte 1 berührend
kontaktiert und damit eine galvanische Verbindung 12 zur
Kontaktfläche 3 herstellt, über die
eine Datenübertragung
erfolgen kann und die Chipkarte 1 mit Energie versorgt werden
kann. Da die anwendungsspezifischen Daten und Funktionalitäten im ersten
Chip 5 enthalten sind, ist zur Durchführung der Anwendung eine Datenübertragung
zwischen dem Endgerät 10 und
dem ersten Chip 5 erforderlich, die in der Regel für beide Übertragungsrichtungen
ausgebildet werden muss. Die Datenübertragung vom Endgerät 10 zum
ersten Chip 5 erfolgt in einem ersten Abschnitt gemäß dem berührenden Übertragungsprotokoll
und in einem zweiten Abschnitt gemäß dem kontaktlosen Übertragungsprotokoll
Im ersten Abschnitt werden die Daten über die vom berührenden
Chipkartenleser 11 hergestellte galvanische Verbindung 12 zur
Kontaktfläche 3 und
von dort weiter über
die galvanische Verbindung 7 zum zweiten Chip 6 übertragen.
Im zweiten Abschnitt übermittelt
der zweite Chip 6 die Daten gemäß dem kontaktlosen Übertragungsprotokoll über die
zweite Antenne 8 kontaktlos an die erste Antenne 4 und
damit an den ersten Chip 5. Bei der Datenübertragung
vom ersten Chip 5 zum Endgerät 10 sendet der erste
Chip 5 die Daten gemäß dem kontaktlosen Protokoll über die
erste Antenne 4 kontaktlos an die zweite Antenne 8 und
damit an den zweiten Chip 6. Der zweite Chip 6 nimmt
eine Umwandlung in das berührende
Protokoll vor und leitet die Daten über die galvanische Verbindung 7,
die Kontaktfläche 3,
die galvanische Verbindung 12 und den berührenden Chipkartenleser 11 an
das Endgerät 10 weiter.
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5 zeigt
ein Blockschaltbild für
einen kontaktlosen Betrieb der Chipkarte 1, die gemäß der ersten
Schaltungsvariante ausgeführt
ist. Im Unterschied zu 4 weist
das Endgerät 10 keinen
berührenden
Chipkartenleser 11 für
eine berührende
Kontaktierung der Chipkarte 1 auf, sondern einen kontaktlosen
Chipkartenleser 13 für
eine kontaktlose Daten- und Energieübertragung. Über den
kontaktlosen Chipkartenleser 13 werden die Daten in Zusammenwirkung
mit der ersten Antenne 4 der Chipkarte 1 vom Endgerät 10 kontaktlos
an den ersten Chip 5 übertragen.
Die Datenübertragung
vom ersten Chip 5 zum Endgerät 10 wird in entsprechender
Weise durchgeführt.
Dabei kommt jeweils das kontaktlose Übertragungsprotokoll zur Anwendung.
Der zweite Chip 6 und die zweite Antenne 8 sowie
die Kontaktfläche 3 und
die galvanische Verbindung 7 werden für den kontaktlosen Betrieb
der Chipkarte 1 nicht benötigt.
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Wie vorstehend beschrieben, findet
beim Betrieb der Chipkarte 1 in einer Anwendung eine Datenübertragung
zwischen dem für
die Anwendung vorgesehenen Endgerät 10 und dem ersten
Chip 5 der Chipkarte 1 statt. Wenn das Endgerät 10 mit
einem berührenden
Chipkartenleser 11 ausgestattet ist, erfolgt die Datenübertragung
indirekt über
den dazwischengeschalteten zweiten Chip 6, der eine Anpassung
zwischen dem vom Endgerät 10 verwendeten berührenden
Protokoll und dem vom ersten Chip 5 verwendeten kontaktlosen
Protokoll vornimmt. Ist das Endgerät 10 dagegen mit einem
kontaktlosen Chipkartenleser 13 ausgestattet, so findet
die Datenübertragung
direkt zwischen dem Endgerät 10 und dem
ersten Chip 5 statt. Der zweite Chip 6 wird bei dieser
Betriebsart nicht benötigt.
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Bei einer unmittelbaren Umsetzung
des vorstehend Beschriebenen bietet es sich an, den ersten Chip 5 und
den zweiten Chip 6 als getrennte Haltleiterbausteine auszubilden.
Entsprechend dem jeweiligen Anforderungsprofil kann dabei der erste
Chip 5 als Mikroprozessor und der zweite Chip 6 als
Logikbaustein ausgebildet werden. Es ist jedoch prinzipiell auch
möglich
die beiden Chips 5 und b als einen gemeinsamen Halbleiterbaustein
auszubilden.
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Das Endgerät 10 kann jeweils
als ein eigenständiges
Gerät konzipiert
sein oder Bestandteil einer Vorrichtung sein, die neben der Kommunikation mit
der Chipkarte 1 noch andere Funktionen ausübt.