FR3002099A1

FR3002099A1 - Configuration de routeurs nfc pour communication p2p

Info

Publication number: FR3002099A1
Application number: FR1351172A
Authority: FR
Inventors: Nieuwenhuyze Olivier Van; Alexandre Charles
Original assignee: Proton World International NV; STMicroelectronics Rousset SAS
Current assignee: Proton World International NV; STMicroelectronics Rousset SAS
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-15
Anticipated expiration: 2033-02-12
Also published as: US9277577B2; US10931519B2; US20140227973A1; FR3002099B1; US20160105309A1

Abstract

L'invention concerne un procédé de configuration d'un premier dispositif pour une communication en champ proche avec un deuxième dispositif, dans lequel un mode poste à poste (P2P) est sélectionné si le deuxième dispositif tire l'alimentation de ses circuits d'une batterie.

Description

CONFIGURATION DE ROUTEURS NFC POUR COMMUNICATION P2P Domaine La présente description concerne, de façon générale, les systèmes de communication en champ proche et, plus particulièrement, la configuration de dispositifs de communication en champ proche pour des transmissions poste à poste (P2P ou Peer to Peer). Exposé de l'art antérieur De plus en plus de dispositifs portables (téléphones intelligents ou Smartphones, tablettes tactiles, etc.) sont équipés de dispositif de communication Near Field Communication). Le plus souvent, en champ proche (NFC - sont ces dispositifs portables capables de fonctionner dans deux modes, dits respectivement mode carte et mode lecteur. En mode carte, le dispositif 15 fonctionne à la manière d'une carte à puce sans contact pour communiquer avec un terminal de communication en champ proche (par exemple un autre dispositif mobile fonctionnant en mode lecteur). En mode lecteur, le dispositif fonctionne à la manière d'un terminal et est susceptible de lire des cartes sans contact 20 (ou un autre dispositif fonctionnant en mode carte) à la manière d'un lecteur de transpondeur électromagnétique.

Les systèmes à transpondeurs électromagnétiques utilisés dans les communications en champ proche sont désormais bien connus. Leur fonctionnement est basé sur l'émission d'un rayonnement radio-fréquence par le terminal ou le lecteur pour 5 communiquer avec, et le cas échéant téléalimenter, un transpondeur présent dans le champ du terminal. Le transpondeur, lorsqu'il est à portée du terminal, capte ce champ et communique en modulant la charge qu'il constitue sur ce champ. Un transpondeur est à portée quand il est en mesure d'exploiter le 10 champ, et le cas échéant d'extraire de ce champ une énergie suffisante au fonctionnement des circuits qu'il comporte. Le terminal et le transpondeur sont généralement accordés sur une même fréquence. Lorsque le dispositif fonctionne en mode lecteur, il 15 doit, le plus souvent, téléalimenter le transpondeur qui se trouve à sa portée et avec lequel il souhaite communiquer. Or, différentes natures de transpondeur existent de la simple étiquette électronique passive à des transpondeurs plus évolués équipés de microprocesseurs. Une transmission entre un lecteur 20 et un transpondeur commence donc généralement par une recherche du type de communication à établir entre les deux dispositifs, c'est-à-dire la norme de communication à respecter. La mise à disposition de dispositifs susceptibles de communiquer en champ proche offre une autre possibilité de 25 communication qui est l'échange de fichiers poste à poste. Une telle communication s'effectue selon une norme IS0-18092 (ou ECMA 340; ou NFC-Forum Digital Protocol) et est généralement appelée modulation de type F. Toutefois, les processus actuels de configuration d'un dispositif NFC en fonction du type de 30 modulation sur lequel il doit communiquer ne sont pas adaptés à détecter un besoin de communication poste à poste. Résumé Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des techniques usuelles de 35 configuration d'un dispositif mobile de communication en champ proche en fonction du type de modulation avec lequel il doit communiquer. Un autre objet d'un mode de réalisation est de proposer un procédé de configuration adapté à détecter un besoin 5 de communication poste à poste. Un autre objet d'un mode de réalisation est de proposer une solution compatible avec les processus usuels de détermination du type de communication. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que 10 d'autres, on prévoit un procédé de configuration d'un premier dispositif pour une communication en champ proche avec un deuxième dispositif, dans lequel un mode poste à poste est sélectionné si le deuxième dispositif tire l'alimentation de ses circuits d'une batterie. 15 Selon un mode de réalisation, le premier dispositif mesure une information représentative du courant dans un circuit oscillant de génération du champ et la compare à un premier seuil. Selon un mode de réalisation, le mode poste à poste 20 est sélectionné si la valeur de ladite information est supérieure audit premier seuil. Selon un mode de réalisation, le mode poste à poste est sélectionné si, en outre, la valeur de ladite information est inférieure à un deuxième seuil supérieur au premier seuil. 25 Selon un mode de réalisation, si la valeur de ladite information est inférieure audit premier seuil, le premier dispositif émet des trames selon différents types de modulation et surveille la réponse du deuxième dispositif. Selon un mode de réalisation, le premier dispositif 30 est initialement configuré pour une communication selon une modulation de type F. On prévoit également un dispositif équipé d'un circuit de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé.

Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en 5 relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue schématique d'un système de communication poste à poste au moyen de dispositifs mobiles de communication en champ proche du type auquel s'appliquent les modes de réalisation qui vont être décrits ; 10 la figure 2 est une représentation schématique d'un lecteur et d'un transpondeur impliqués dans une communication en champ proche ; les figures 3A et 3B sont des chronogrammes illustrant la configuration d'un lecteur sur un type de modulation ; 15 la figure 4 est un organigramme d'un exemple de procédé de configuration du type de modulation d'un routeur de communication en champ proche ; la figure 5 illustre, sous forme de schéma-bloc, un mode de réalisation d'un procédé de configuration adapté à 20 détecter un besoin de communication poste à poste ; les figures 6A. et 6B illustrent le fonctionnement du procédé de la figure 5 en l'absence d'un besoin de communication poste à poste ; et les figures 7A. et 7B illustrent le fonctionnement du 25 procédé de la figure 5 en présence d'un besoin de communication poste à poste. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures qui ont été tracées sans 30 respect d'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, les circuits de génération des trames de communication selon les différentes normes (ou types) n'ont pas détaillés, les modes de 35 réalisation décrits étant compatibles avec les normes usuelles.

De plus, la génération de requêtes d'interrogation par un dispositif de communication en champ proche n'a pas non plus été détaillée, les modes de réalisation décrits étant là encore compatibles avec les dispositifs usuels.

La figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple de système de communication en champ proche du type auquel s'appliquent les modes de réalisation qui vont être décrits. Dans cet exemple, deux dispositifs mobiles 1 et l', de type téléphone intelligent ou tablette, sont susceptibles de communiquer l'un avec l'autre en champ proche. De façon très simplifiée, ces dispositifs comportent divers circuits électroniques symbolisés par un bloc 12 ou 12' en pointillés, une batterie 14 ou 14' d'alimentation de ces circuits et périphériques (par exemple un écran tactile 16 ou 16') et un circuit 18 ou 18' de communication en champ proche (routeur NFC) relié à une antenne 19 ou 19'. La représentation de la figure 1 est très simplifiée et d'autres circuits, équipements ou interfaces peuvent équiper les dispositifs 1 et 1'. La figure 2 est une représentation schématique et 20 partielle des dispositifs 1 et l' illustrant le fonctionnement en considérant que le dispositif 1 agit en terminal ou lecteur et que le dispositif l' agit en transpondeur (en carte). Le terminal 1 génère un champ électromagnétique à destination de transpondeurs l' susceptibles d'être présents dans ce champ et 25 de capter ce champ afin d'établir une communication avec le lecteur. Le lecteur 1 comporte divers circuits électroniques (symbolisés par un bloc 20 en figure 2) de traitement des données à transmettre et reçues (circuits 12 et 18, figure 1), 30 et de génération d'un signal radiofréquence (par exemple à la fréquence de 13,56 MHz) destiné à être amplifié par un amplificateur 24 avant d'attaquer un circuit oscillant (antenne 19 ou élément inductif Ll et élément capacitif Cl). Dans l'exemple de la figure 1, on suppose un circuit oscillant série, 35 l'élément inductif Ll et l'élément capacitif Cl étant connectés en série entre la sortie de l'amplificateur 14 et la masse. La représentation de la figure 1 est simplifiée côté lecteur et d'autres circuits peuvent être présents. Le circuit oscillant du lecteur 1 génère un champ 5 électromagnétique haute fréquence susceptible d'être capté par des transpondeurs 1' présents dans ce champ. Un transpondeur 1' comporte généralement un circuit résonnant, formé d'une antenne ou inductance L2 et d'un élément capacitif C2, le plus souvent en parallèle. Pour un 10 fonctionnement en mode carte, téléalimenté par le terminal, la tension aux bornes de ce circuit oscillant est redressée (pont redresseur 26) pour générer une tension continue V2 d'alimentation des divers circuits (symbolisés par un bloc 22 en figure 2) du transpondeur (circuits 12' et 18', figure 1). Par 15 ailleurs, le signal radiofréquence, ou une image de celui-ci, est prélevé à destination du bloc 22 (entrée IN) pour démoduler les messages reçus du terminal et les interpréter. La transmission, dans le sens transpondeur vers lecteur, s'effectue en modulant la charge constituée par les circuits du 20 transpondeur sur le champ électromagnétique généré par le lecteur. On parle généralement d'une rétromodulation (le plus souvent résistive ou capacitive). Cette rétromodulation est symbolisée en figure 1 par une sortie OUT du circuit 22 reliée aux bornes du circuit oscillant. 25 Le circuit oscillant du dispositif fonctionnant en mode lecteur (par exemple 1) génère un champ électromagnétique haute fréquence susceptible d'être capté par le ou les transpondeurs 1' présents dans ce champ. La transmission dans le sens lecteur vers transpondeur s'effectue en modulant l'ampli- 30 tude de la porteuse. La transmission, dans le sens transpondeur vers lecteur s'effectue en modulant la charge constituée par les circuits du transpondeur sur le champ électromagnétique généré par le lecteur. Le fonctionnement général d'un système à transpondeur 35 électromagnétique est connu et ne sera pas détaillé plus avant.

Généralement, tant qu'aucun transpondeur (ou dispositif en mode carte) n'a été détecté dans le champ du terminal (ou dispositif en mode lecteur), ce dernier émet périodiquement une trame d'interrogation. En effet, il n'est pas souhaitable que le lecteur émette en permanence pour des raisons évidentes de consommation. Entre les trames d'interrogation, le dispositif en mode lecteur peut également basculer en mode carte pour le cas échéant répondre à un autre dispositif. Les figures 3A et 3B sont des chronogrammes illustrant 10 le fonctionnement du système pendant de telles trames T d'interrogation et pour la configuration du type de communication. Les trames T consistent, pour le lecteur 1, à émettre périodiquement un train d'alternances de la porteuse de radio- 15 fréquence (par exemple à 13,56 MHz) sans modulation (signal S24 en sortie de l'amplificateur 24, figure 2). La durée de la trame est relativement courte (typiquement, de l'ordre de 1 à 2 ps). Si aucun transpondeur n'est présent dans le champ (partie gauche des chronogrammes des figures 3A et 3B), le champ 20 électromagnétique n'est pas perturbé et la tension V1 aux bornes du condensateur Cl, ou une image du courant dans le circuit oscillant du lecteur, prend une valeur V1VIDE, dite à vide, pendant la trame T. Par valeur à vide, on entend une valeur correspondant à un moment où aucun transpondeur n'est présent 25 dans le champ. Lorsqu'un transpondeur se trouve dans le champ électromagnétique, une tension se développe aux bornes de son circuit oscillant. Côté lecteur, le prélèvement d'énergie par le transpondeur se traduit par un affaiblissement du courant dans 30 le circuit oscillant, donc de la tension V1 jusqu'à une valeur seuil de détection V1DET- Cette variation est détectée par le lecteur qui peut alors entamer une communication avec le transpondeur. Cette communication commence par un processus de détermination du type de transpondeur se trouvant dans le champ 35 du lecteur, c'est-à-dire une identification du type de modula- tion à utiliser pour la transmission. Cette phase, généralement désignée boucle d'activité (AL - ACTIVITY LOOP) et définie, par exemple, comme boucle d'interrogation dans la spécification NFCForum Activity 1.0, est illustrée par un bloc sur le chronogramme de la figure api). La détection de l'affaiblissement de la tension V1 est, par exemple, effectuée par un circuit dédié de détection de transpondeur (Tag Detector) dont le rôle est de détecter une perturbation du champ émis par le dispositif 1, c'est-à-dire en pratique la présence d'une antenne dans son champ. La figure 4 est un schéma bloc simplifié des étapes d'une phase de détermination du type de transpondeur (boucle d'activité ou Activity Loop) qui suit la détection de présence d'un transpondeur.

Après une étape d'initialisation 41 (INIT) de diffé- rentes variables, le lecteur commence par envoyer une requête selon un premier type de modulation puis, en l'absence de réponse du transpondeur, bascule sur un autre type et ainsi de suite.

Dans les routeurs NFC, les communications radio- fréquences sont basées sur des normes respectant une fréquence de porteuse d'environ 13,56 MHz. Les transmissions du terminal vers le transpondeur sont modulées en amplitude principalement selon quatre familles ou types fixés par la norme ISO 14443, désignées TYPE A, TYPE B, TYPE F et 15693. Les différents types se distinguent, entre autres, par le débit de transmission, l'index de modulation de la porteuse et le codage des données. Dans l'exemple de la figure 4, le terminal commence par émettre en type A et surveille s'il reçoit une réponse du transpondeur (bloc 42, type A ?). Dans l'affirmative, (sortie Y du bloc 42), il configure son modulateur en type A (bloc 43, A) et la boucle d'activité se termine (bloc 44, OUT) et la transmission peut commencer. Si le transpondeur ne répond pas à la modulation de type A (donc n'est pas compatible avec ce type de modulation), le terminal ou lecteur essaye de communiquer en type B (bloc 45, type B ?). S'il reçoit une réponse (sortie Y du bloc 45), il configure sa modulation en type B (bloc 46, B) et la transmission commence. Dans le cas contraire (sortie N du bloc 45), il essaye de communiquer en type F (bloc 47, type F ?). Si le transpondeur accepte le type F (sortie Y du bloc 47), le terminal commute sur ce type de modulation (bloc 48, F). Dans la négative (sortie N du bloc 47), le terminal considère que la transmission ne peut pas s'établir (bloc 49, ERR) et se remet dans un état initial de génération de trames d'inter- rogation T. D'autres méthodes de détermination du type de modulation peuvent être utilisées dans une boucle d'activité. Par exemple, la boucle d'activité peut commencer par essayer de détecter un type B ou un type F.

Une telle phase de configuration n'est pas adaptée à configurer deux dispositifs mobiles et leurs routeurs NFC pour un fonctionnement poste à poste (P2P). Dans une communication poste à poste, et notamment une communication en mode poste à poste dit passif entre deux dispositifs, l'un est désigné "initiateur" (celui qui souhaite envoyer un fichier à l'autre et l'autre est désigné "cible". La communication respecte le fonctionnement lecteur-carte, c'est-à-dire qu'un des deux dispositifs fonctionne en mode lecteur et l'autre en mode carte. Pour simplifier la description qui suit, on considère que l'initiateur 1 est configuré en mode lecteur et que la cible 1' est configurée en mode carte. Toutefois, cela peut être l'inverse. Les communications poste à poste sont souhaitées selon le type F. En effet, la plupart des opérateurs de télécom- munications ne souhaitent pas qu'une communication poste à poste soit instaurée selon le type A ou B. Or, avec les boucles d'activité usuelles, si le dispositif en mode carte répond sur le type A et ne supporte pas le protocole IS0-18092 (sortie Y du bloc 42), la boucle de configuration s'arrête et il n'y a pas moyen de commuter vers une autre norme. La communication poste à poste est alors impossible. Même en commençant une phase de configuration sur une détection du type B, le problème est le même : en cas 5 d'acceptation de la modulation sur le type B ou sur le type A, la configuration n'atteindra pas le type F. Ce n'est qu'en commençant une phase sur le type F que l'on pourrait identifier une cible acceptant une communication poste à poste. Toutefois, cela exclurait alors les autres 10 communications en type F. Les inventeurs se sont aperçus que, côté dispositif en mode carte, une communication poste à poste engendrait une autre différence fonctionnelle. En effet, pour une communication lecteur-carte, le dispositif fonctionnant en mode carte est 15 généralement téléalimenté par le lecteur. A l'inverse, le mode poste à poste n'est généralement disponible que si les dispositifs tirent l'énergie nécessaire à leur fonctionnement de leurs batteries respectives. Ainsi, on prévoit qu'un premier dispositif (initiateur 20 ou émetteur) souhaitant envoyer un fichier en mode à poste à poste à un deuxième dispositif (cible ou récepteur) commence par vérifier si la cible prélève de l'énergie du champ généré. La figure 5 est un schéma bloc simplifié d'un mode de réalisation d'une telle phase de démarrage. 25 Après une phase d'initialisation (bloc 51, INITI), le dispositif fonctionnant en mode lecteur émet un champ électromagnétique et surveille si le dispositif distant consomme ou non (bloc 52, CONSO ?). Cela revient à déterminer, par exemple, si la tension V1 aux bornes du condensateur de son circuit 30 oscillant reste approximativement au niveau de la valeur seuil V1DET de détection d'antenne ou diminue jusqu'à un seuil V1USE correspondant à une valeur d'utilisation. Plus généralement, cette détermination s'effectue sur une information représentative du courant dans le circuit oscillant du lecteur.

En présence d'une consommation par le dispositif en mode carte (sortie Y du bloc 52), détecté par exemple par le fait que la tension V1 est inférieure au seuil V1USE, cela signifie que ce dispositif n'est pas configuré pour un mode 5 poste à poste. On effectue alors une boucle d'activité (bloc 53, AL) habituelle, par exemple du type de celle illustrée en figure 4. En l'absence de consommation détectée au bloc 52 (sortie N), détectée par exemple par le fait que la tension V1 10 est comprise entre les seuils V1USE et V1DET, cela signifie que le dispositif cible est alimenté par sa batterie. On en déduit qu'il est configuré pour une transmission poste à poste. L'initiateur 1 (bloc 54, P2P) entame alors une communication poste à poste (P2P). 15 Selon une variante illustrée en pointillée, l'ini- tiateur 1 qui souhaite entamer une communication poste à poste est initialement configuré pour une transmission selon le type F (bloc 55, TYPE F). Cela simplifie les traitements ultérieurs. Les figures 6A et 6B illustrent le fonctionnement du 20 procédé de la figure 5 dans le cas où le dispositif cible est prêt à communiquer en poste à poste. Les figures 7A et 7B illustrent ce fonctionnement dans le cas contraire. Les figures 6A et 7A sont des chronogrammes illustrant 25 schématiquement la valeur de la tension Vl. Les figures 6B et 7B sont des chronogrammes illustrant les processus correspondants mis en oeuvre du point de vue de la configuration CONF du type de transmission. En partie gauche de ces chronogrammes, on a illustré 30 en pointillés la variante selon laquelle le dispositif émetteur est préconfiguré en TYPE F (bloc 55, figure 5). En figure 6A et 6B, le dispositif 1' utilise l'énergie de sa batterie. Lors des trames T d'interrogation, la tension V1 est influencée par la présence de l'antenne (inférieure au 35 niveau V1DET), mais reste supérieure au seuil V1USE- Par conséquent, côté dispositif 1, on sait que l'on va démarrer une communication en Type F en mode poste à poste. La configuration est effectuée de façon correspondante (partie droite des chronogrammes 6A. et 6B).

Dans le cas des figures 7A. et 7B, le dispositif 1' prélève de l'énergie sur le champ émis par le dispositif 1. Par conséquent, la tension V1 tombe en dessous du seuil V1USE, ce qui permet de détecter que la communication ne sera pas de type P2P. Dans ce cas, le dispositif 1 entame une boucle de configuration usuelle de type boucle d'activité (AL). Un avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'il est désormais possible d'identifier une communication poste à poste pour une configuration correcte de dispositif mobile de télécommunication équipé de routeur NFC.

Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'on ait fait référence au niveau de la tension V1, toute autre grandeur permettant au terminal de détecter que le dispositif cible utilise ou non sa batterie pourra être utilisée. Par exemple, on pourra exploiter les résultats fournis par un circuit de détection d'une variation de courant dans l'antenne. Par ailleurs, la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus et en utilisant des outils informatiques de paramétrages usuels des terminaux. En effet, la mise en oeuvre de ces modes de réalisation ne nécessite aucune modification structurelle des dispositifs mobiles de télécommunication.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de configuration d'un premier dispositif (1) pour une communication en champ proche avec un deuxième dispositif (1'), dans lequel un mode poste à poste (P2P) est sélectionné si le deuxième dispositif (1') tire l'alimentation de ses circuits d'une batterie.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier dispositif (1) mesure une information (V1) représentative du courant dans un circuit oscillant de génération du champ et la compare à un premier seuil (V1USE)-
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le mode poste à poste est sélectionné si la valeur de ladite information (V1) est supérieure audit premier seuil (V1USE)-
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le mode poste à poste est sélectionné si, en outre, la valeur de 15 ladite information (V1) est inférieure à un deuxième seuil (V1DET) supérieur au premier seuil (V1USE)-
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel si la valeur de ladite information (V1) est inférieure audit premier seuil (V1USE), le premier dispositif 20 (1) émet des trames selon différents types de modulation et surveille la réponse du deuxième dispositif (1').
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier dispositif (1) est initialement configuré pour une communication selon une modulation de type F. 25
7. Dispositif équipé d'un circuit de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.