WO2006136212A2 - Verfahren, elektronische hülle und zugangseinheit zur gewährung des zutritts zu einer zone mit einer karte - Google Patents
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- WO2006136212A2 WO2006136212A2 PCT/EP2006/001849 EP2006001849W WO2006136212A2 WO 2006136212 A2 WO2006136212 A2 WO 2006136212A2 EP 2006001849 W EP2006001849 W EP 2006001849W WO 2006136212 A2 WO2006136212 A2 WO 2006136212A2
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- G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass
- G07C9/28—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass the pass enabling tracking or indicating presence
Definitions
- the present invention relates to a method, an electronic envelope and an access unit for granting access to a zone with a card according to the preamble of claim 1 or 11 and 22 respectively.
- electronic card is generally subsumed electronic identification cards, which are also known under the terms such as smart card, smart card, electronic ticket, proximity cards, Vincinity Cards, employee badges and others.
- Proximity Cards and Vincinity Cards are standardized according to ISO, as defined in ISO 14443 [1] and ISO 15693 [2].
- Proximity Cards PICC can transmit data to a reading unit PCD in the range of about 1 to 10 cm. Therefore, to grant access to a zone, a person is forced to bring the card close to the reading unit PCD. This is particularly disadvantageous when approaching a garage, since the window of the vehicle must be opened. In particular, there is a risk that the card falls on the ground during this manipulation.
- Booster is an electronic portable device ⁇ electronic case) into which a proximity card is inserted.
- a license plate usually a personal referred to below as “personalized” license plate, is transferred from the proximity card via the radio interface into the shell.
- This envelope sends this received identity on a different frequency, eg on the 2.45 GHz ISM band, to a fixed receiving unit.
- the received tag is evaluated in a background system, and if it matches, an enable signal is generated to grant access.
- the case may also contain another identifier, so that the access is possible only with the relevant case and the card.
- the term envelope is understood to mean a portable, electronic device which can receive an electronic card and is provided with means for communication with the card and an external transceiver unit.
- the autonomy is limited or must be operated by an installation in a vehicle with a wired energy supply.
- the range is statically adjustable at most. This automatically leads to detection as soon as such a shell comes close to a passage area. Nearby is a distance in the order of 10m to 50m to understand.
- the present invention has for its object to provide a method, an electronic envelope and an access unit for granting access to a zone with an electronic card, on the one hand overcome the above disadvantages and also allow: high autonomy of the shell; - Safe operation even with a variety of cases with inserted cards in front of a transit zone, - Can be used for various types of electronic cards; simple implementation of secure transmission, e.g. also with public key infrastructure PKI;
- an activation of the electronic shell takes place only when necessary and thus the energy consumption is minimized or a high autonomy guaranteed.
- the selective activation by the electromagnetic field only activates the cards at a certain distance in front of the transit zone, so that the communication takes place with much smaller collisions and thus becomes safer.
- Bidirectional communication allows the exchange of keys so that cryptology can be implemented in the classical way.
- the bidirectional communication is also connected by the previous activation of the shell also over time seen a low energy consumption, since a polling from the shell or a readiness for reception so-called emitted by the access unit broadcast messages omitted.
- the bidirectional communication may be designed to be intermittent in a time frame.
- the envelope may be capable of bidirectional communication with the access unit only when the card is inserted.
- a detection takes place only if the user really wants it in the sense of an active volitional act and not by accidentally passing by at a transit zone. This volition manifests itself e.g. by pressing a defined control on the case.
- the shell may have a display for displaying information transmitted via the bidirectional communication.
- the display may show, for example:
- control element such as push button or buttons on the case configurations can be made and the display can be controlled.
- the control elements can be additionally protected against incorrect manipulation by accidental pressure. This protection can be realized by software or mechanically. Likewise with the controls an active will action for the access to a zone by the user are made.
- the bidirectional communication between the envelope and the access unit makes it possible for a remote card reader in the access unit to emulate the remote card in the access unit.
- a remote card reader in the access unit to emulate the remote card in the access unit.
- existing access units can continue to be used and, on the other hand, the interface between the access unit and the management system need not be disclosed.
- FIG. 1 block diagram of a shell and an associated
- FIG. 1 is a block diagram of a shell and an associated access unit in a second embodiment
- Figure 4 is a block diagram of a shell and an associated access unit in a third embodiment with a public key infrastructure
- FIG. 5 shows a detailed block diagram of an electronic envelope with a card receiving module
- Figure 8 coupling a Legic card according to a preferred embodiment.
- FIG. 1 shows the spatial arrangement of the various functional units at a passage zone 50, which is formed by two passage columns 51 each.
- a column contains a further transmitting unit 40, which emits an electromagnetic field 42 in the so-called near range, preferably a "low" frequency in the ISM band of, for example, 6.78 MHz is provided.
- the electronic envelope 20 worn by a person is switched to active when approaching the transit zone 50.
- a bidirectional communication 25 is initiated on a "higher” frequency in the band of preferably 868 MHz.
- a card 1 is inserted.
- a tag is transmitted from the shell 20 to an access unit 30.
- the most personalized identifier has previously been transmitted wirelessly from the card 1 in the case 20.
- this flag is supplied via an interface unit 61 to a management system 60, in which this flag is evaluated.
- a release signal is generated, which is supplied to a column 51 arranged on the real or virtual barrier.
- This barrier not shown in FIG. 1, is opened by this release signal and thus allows entry into a protected zone.
- a light signal can also be provided.
- the light barrier or an approximation circuit shown in FIG. 1 or another light barrier can activate the transmission unit 40. In this way it is additionally ensured that only such envelopes receive the bidirectional communication 25 with the access unit 30, which have been activated in advance.
- the structural design of the shell 20 is shown in various perspective views in Figure 6.
- the sheath 20 is preferably provided with a conventional clip 26 so that this sheath uses in the same manner as a card carried in a protective sheath, i. can be worn visibly on a garment.
- the card 1 can be inserted completely or only partially through the opening 27 into the shell 1.
- the inserted card 1 is partially or completely visible on one side. It is not necessary that the visible side still has a transparent element of the shell 20. At this
- the envelope 20 has, in addition to the communication function according to the present invention, also a protection function for the card 1 as well as a storage function for the card 1. For example, a cyclist with a case 20 containing a card 1 can gain access to a zone. without requiring user interaction on the shell 20. The cyclist leads this case 20 simply in his backpack.
- FIG. 2 shows a simplified block diagram of an electronic envelope 20 and an associated access unit 30, which is arranged at a passage zone 50.
- the shell 20 has a card receiving module 22 and an antenna 21 to in particular, the data of the card, which is a hallmark, is transferred to the envelope in the usual wireless manner.
- a card receiving module 22 for example, the block EM4094 of EM Microelectronic Marin SA [6] can be used.
- a transmitting / receiving module 23 in the sense of the document EP 1 210 693 Bl [4] in the shell 20 is included.
- a card interface 24 is arranged, which can be implemented either in software or hardware.
- This embodiment represents a radio link extension, the essential difference from the boosters mentioned in the introduction being that the envelope 20 is actively switched in the near field by a further transmission unit 40 arranged in the transit zone 50.
- the access unit 30 is carried out in a communication module 34 via two antennas 33, a replica of the card interface of the shell 20.
- the communication module 34 includes a transmitting / receiving unit 37 in the sense of the document EP 1 210 693 Bl [4].
- An ISO 14443 load modulation 35 is connected to this transmitting / receiving unit 37 via a label emulation 36.
- the "actual" card reader 32 contains an encryption module 31, which is often referred to in the jargon as "Legic security". This embodiment according to FIG.
- this embodiment emulates an admission card 1 which, in fact and in truth, is eg 30 to 50 meters away.
- the transmission of at least one identifier of the card is carried out via the bidirectional communication 25 in the frequency range of 868 MHz.
- the frequency specification is only an example here, the frequency selection must be based on the regulatory requirements in the individual countries. This also applies to the frequency 6.78 MHz for the activation of the shell 20.
- the embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 by the connection in the access unit 31.
- the identifier transmitted via the bidirectional communication 25 is supplied by the label emulation 36 directly to the card reader via a bus system.
- This embodiment with the same functionality as that of FIG. 2 requires a smaller number of components and must be used if no technical restrictions are imposed for reasons of competition policy.
- the essential functions of the card reader are integrated into the shell 20, in other words: the radio transmission between card 1 and card reader 32 terminates in the shell, in contrast to the embodiments of FIGS. 2 and 3, where this termination deducted in the access unit 30 takes place.
- the bidirectional communication 25 it is possible to encrypt them by a PKI infrastructure 62. This is particularly necessary if the proposed procedure for granting access is to provide particularly high security.
- This infrastructure 62 is shown only rudimentary in FIG. 4, since it itself belongs to the state of the art.
- the antenna 21 for the transmission of the data, in particular the identification of the card 1 to the envelope 20, is only shown in principle. A preferred embodiment of the antenna 21 will be explained below with reference to FIG.
- FIG. 5 shows a more detailed block diagram of an electronic envelope with a card receiving module for those parts which cause the envelope to be actively switched as it approaches an electromagnetic near field.
- a ring antenna 213 For receiving the aforementioned near field in the frequency range of, for example, 6.78 MHz, a ring antenna 213 is provided.
- Near field means that the H-FeId is dominant.
- the "near field” or its spatial extent r is usually defined with r ⁇ AO.6 ⁇ ' 0.16; ⁇ stands for the wavelength. Within this close range r, the magnetic field strength H decreases rapidly with the third power of the distance from the transmitter. Thus, a spatially narrow, defined sphere of action can be realized.
- the ring antenna 213 (corresponding to the antenna 21 in FIGS.
- timer 219 can be activated on its own, e.g. via a so-called interrupt triggering.
- the card receiving module 22 is activated by the controller 271.
- F, G Communication on link 25 is controlled by the controller (and a ROM resident program), receive module 231 at 868 MHz, and transmit module 232 at 868 MHz can therefore be turned on by the controller 271 as needed.
- Receiver module 231 at 868 MHz and transmitter module 232 at 868 MHz are each connected via an amplifier to corresponding antennas 211 and 212.
- the connection between controller 271 and telegram filter 217 is i.a. therefore bidirectional, in order to be able to make certain settings of the telegram filter.
- a particular advantage according to the present invention lies in the fact that with the wake-up field 42 spread out by a further transmitting unit 40 information can also be transmitted by means of a modulation on a higher layer.
- levels are defined in a field of a transferred record that correspond to certain minimum receive levels and thus indirectly determined distances between envelope 20 and further transmit unit 40 to 6.78 MHz. For this, e.g. 3 bit length to define 8 different levels; calculated without fuse bits.
- Minimum reception level means that further units of the envelope are only activated when it is exceeded.
- the processor module 271 can preferably set the corresponding step for a casing 20 from the processor module 271 fixedly for a casing. Alternatively, it is also possible that the adjustment is made dynamically. That is, the further transmitting unit 40 determines the level and thus the distance within which a shell 20 is to be activated. For the implementation of the stepwise activation, the document WO 03/017207
- the aforesaid configuration of the envelope via the wired interface 274 may include in a non-exhaustive list:
- the bidirectional communication 25 it is possible to initiate the bidirectional communication 25 at the higher frequency - in this case 868 MHz - by an operator action by means of at least one control element arranged on the envelope 20 or by inserting the card 1. This initiation should occur instead of the awakening by an electromagnetic near field.
- a disadvantage over the proposed solution is that, especially in the case of a large number of people in a confined space, this bidirectional communication 25 is usually initiated at an early point in time and thus problems with collisions and possibly even ranges may occur.
- FIG. 7 shows a coupling of a chip card 1 to an electronic envelope 20 with a manufacturer's chip set LEGIC as shown in the document [8] shown-in itself, the use of standardized and commercially available chipsets only benefits.
- the coupling is divided into a digital part 277 and an analog part 276.
- a transmitter 278 and a receiver 279 are provided in the analog part 276.
- This standard solution is disadvantageous since these chipsets and their wiring with an antenna 21 are designed for transmission distances on the order of 5 to about 20 cm.
- too high and unnecessary energy consumption of the order of magnitude of a power consumption of approximately 2 W is prescribed. This unnecessarily restricts the autonomy of the proposed case.
- A. inductively coupled transponder consists of an electronic data carrier, usually a single microchip, as well as a large-scale coil, which serves as an antenna. Inductively coupled transponders are operated almost exclusively passively. This means that the entire energy required to operate the microchip must be provided by the reader. From the antenna coil of the reader is a high-frequency, electromagnetic Field generated, which penetrates the cross section of the coil surface and the space around the coil.
- the electromagnetic field at the distance of the transponder to the antenna may still mathematically treated as a simple alternating magnetic field become. Most of the emitted field penetrates the antenna coil of the transponder, which is in close proximity to the coil
- Coil inductance of the antenna coil is formed a parallel resonant circuit whose resonant frequency corresponds to the transmission frequency of the reader.
- the antenna coil of the transponder forms together with the capacitor Cl also one
- the arrangement of the two coils can be considered as a transformer, with a very good coupling between the two coils, since the distance is small. This is a very good efficiency of the performance
- the required voltage U reached at the transponder coil is set with the number of turns.
- 35 persons carry a cover 20 with a card 1 identifying the person in question. This makes it possible to identify those persons, such as hooligans, for example. for security reasons access must be denied. With such an embodiment of the invention, it is also possible to identify a camera by those persons wearing no cover 20 or not inserted in a sheath 20 Map 1 on itself.
- bidirectional communication 25 may implement anti-collision algorithms that handle collisions occurring from shell 20, such as detecting in the shell, prior to transmission of a message, whether the medium is free, see document WO 01/84472 Al [7], which is an integral part of this document (incorporated by reference).
- the standard cards according to ISO / IEC 14443 [1] and ISO / IEC 15693 [2] have no contact interface.
- embodiments of the present invention with the envelope are also possible in which the power supply / activation tion of the card 1 instead of an electromagnetic field - emitted via the ring antenna 213 - carried out by a galvanic contact interface.
- the transfer of the card-resident mark still takes place according to the relevant standards [1] and [2].
- bidirectional communication 25 transmits an as yet unregistered identifier to the access unit 30 and, bypassing the card emulation, is fed to the management system 60 and from there backwards to the card reader 32 in the Access unit 30. Such registration must be in accordance with the requirements of the specific application.
- the casing 20 can be provided with a display 272 and with operating elements.
- targeted information can be transmitted to the envelopes 20 in a zone associated with the transit zone 50 since its entry and thus its presence in that zone is determined by the present invention.
- an emergency call and information from persons that is, persons who carry such an envelope can be initiated.
- the persons registered as belonging to such a zone can provide assistance on the spot most quickly.
- the information sent to these persons includes, for example, the name of the person who triggered the emergency call and information about the current whereabouts of that person.
- the triggering of the emergency call can be done by means of the card case by pressing a control element or it is also a central triggering on the management system 60 possible.
- an emergency call is performed by the person concerned can be extended, the sheath 20 in addition to the essorelernent 272 by an acoustic and / or tactile (eg by vibration) display element.
- the information to be transmitted to the envelope 20 in a message and to be displayed on the display element 272 may include, for example:
- Such additional equipment and additional services are, for example, a pager or a mobile phone to be integrated into a so-called corporate mobile network CMN.
- CMN corporate mobile network
- Chip Card 1 card, Chip Card, Proximity Card, Vinicinity Card
- Wired interfaces e.g. RS232, USB, 275 memory; EEPROM Speieher
- passage area also called passage area
Landscapes
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Abstract
Gängige elektronische Karten (1) wie z.B. Proximity Cards können Daten zu einer Leseeinheit PCD im Bereich von etwa 1 bis 10 cm übertragen. Zur Komfortverbesserung werden sogenannte «Boosters» eingesetzt, die im wesentlichen eine Funkverlängerung darstellen. Dies ist jedoch hinsichtlich Autonomie und der Zuverlässigkeit der Kommunikation über z.B. 30 bis 50m nicht befriedigend. Zur Lösung dieses Problems wird ein Verfahren mit in eine elektronische Hülle (20) eingeschobene Karte (1) vorgeschlagen, bei dem zunächst die Hülle (20) durch ein elektromagnetisches Feld (42) an einer Durchgangszone (50) aktiv geschaltet wird und dadurch erst eine bidirektionale Kommunikation (25) zur Übermittlung eines Kennzeichens initiiert. Bei Übereinstimmung des übermittelte Kennzeichens mit einem gespeicherten Kennzeichen wird ein Freigabesignal generiert, womit durch den Durchgangsbereich (50) der Zugang zu einer geschützten Zone erlaubt wird.
Description
Verfahren, elektronische Hülle und Zugangseinheit zur Gewährung des Zutritts zu einer Zone mit einer Karte
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine elektronische Hülle und eine Zugangseinheit zur Gewährung des Zutritts zu einer Zone mit einer Karte gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 11 bzw. 22.
In dieser Schrift werden unter dem Begriff «elektronische Karte» generell elektronische Ausweiskarten subsummiert, die auch unter den Begriffen wie SmartCard, Chipkarte, elektronisches Billett, Proximity Cards, Vincinity Cards, Mitarbeiter- Badges und weiteren bekannt sind. Proximity Cards und Vincinity Cards sind gemäss ISO standardisiert, dies ist in ISO 14443 [1] und ISO 15693 [2] festgelegt.
Die in der Liste der verwendeten Abkürzungen und Akronyme aufgeführten Begriffe und Definitionen sind im Sinne eines Glossars integraler Bestandteil dieser Schrift. Daher werden nicht alle Akronyme und Begriffe speziell eingeführt. An- stelle einer deutschen Nichtfachsprache werden darüber für einzelne Einheiten die gängigen englischen Ausdrücke wie z.B. «Timer» verwendet bzw. im Anhang teilweise auch zweisprachig aufgeführt. Ebenso sind teilweise die mit einem Bauelement realisierte Funktion mit dem gleichen Bezugszeichen wie das Bauelement versehen.
Proximity Cards PICC können Daten zu einer Leseeinheit PCD im Bereich von etwa 1 bis 10 cm übertragen. Daher ist für die Gewährung des Zutritts zu einer Zone eine Person gezwungen, die Karte in die Nähe der Leseeinheit PCD zu bringen. Dies ist insbesondere bei der Zufahrt zu einer Garage nachteilig, da dazu das Fenster des Fahrzeugs geöffnet werden muss. Dabei besteht insbesondere die Gefahr, dass die Karte bei dieser Manipulation auf den Boden fällt.
Zur Lösung dieses Problems sind sogenannte «Combi-Booster» bekannt, beispielsweise von der Firma Nedap [3], [9]. Ein
«Booster» ist ein elektronisches tragbares Gerät ^elektronische Hülle) , in das eine Proximity Card eingeschoben ist. Ein Kennzeichen, meistens ein personenbezogenes nachstehend «personifiziertes» Kennzeichen genannt, wird von der Proximity Card über die Funkschnittstelle in die Hülle transferiert. Diese Hülle sendet diese empfangene Identität auf einer anderen Frequenz, z.B. auf dem ISM-Band von 2.45 GHz an eine ortsfeste Empfangseinheit. Das empfangene Kennzeichen wird in einem Hintergrundsystem ausgewertet und bei Übereinstimmung wird ein Freigabesignal zur Gewährung des Zugangs erzeugt.
Die Hülle kann dabei ebenfalls ein weiteres Kennzeichen enthalten, so dass der Zugang nur mit der betreffenden Hülle und der Karte möglich ist. Im Sinne dieser Schrift wird unter Hülle ein tragbares, elektronisches Gerät verstanden, das eine elektronische Karte aufnehmen kann und mit Mitteln versehen ist zur Kommunikation mit der Karte und einer externen Sende-/Empfangseinheit .
Ein solches System ist auch für eine Zugangskontrolle wün- sehenswert, bei der eine Person eine solche Hülle mit einer eingesteckten elektronischen Karte trägt. Die vorgenannte Lösung für Parkanlagenzufahrt ist aus folgenden Gründen nicht befriedigend:
Die Autonomie ist beschränkt bzw. muss durch eine In- stallation in einem Fahrzeug mit drahtgebundener Energiezuführung betrieben werden.
Die Reichweite ist höchstens statisch einstellbar. Dies führt automatisch zu einer Erfassung, sobald eine solche Hülle in die Nähe eines Durchgangsbereiches kommt. Dabei ist unter Nähe ein Abstand in der Grössenordnung von 10m bis 50m zu verstehen.
Bedingt durch die grosse, nicht dynamisch einstellbare Reichweite ergibt sich in der Nähe einer Durchgangszone eine Kommunikation mit einer Vielzahl von solchen Hüllen. Dazu sind per se Antikollisionsalgorithmen zu implementieren und der Durchsatz von Daten nimmt ab. Dieses Problem kann partiell dadurch gelöst werden, in
dem der Benutzer mit einem auf der Hülle vorhandenen Betätigungselement eine Aktivierung vornehmen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine elektronische Hülle und eine Zugangseinheit zur Gewährung des Zutritts zu einer Zone mit einer elektronischen Karte zu schaffen, die einerseits die vorstehenden Nachteile überwinden und darüber hinaus erlauben: hohe Autonomie der Hülle; - sichere Funktion auch bei einer Vielzahl von Hüllen mit eingesteckten Karten vor einer Durchgangszone,- einsetzbar für verschiedene Typen von elektronischen Karten; einfache Implementierung einer gesicherten Übertragung, z.B. auch mit Public Key Infrastructure PKI;
Einfache Wiederverwendung von bestehenden Zugangs- einheiten; einfache Handhabung durch den Benutzer und somit eine Komfortsteigerung, z.B. durch einen sogenannten «Hands- free» - Zugang.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die im Patentanspruch 1, für die Hülle durch die im Patentanspruch 11 und für die Zugangseinheit durch die im Patentanspruch 21 ange- gebenen Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemässen Verfahrensschritte gemäss dem
Patentanspruch 1, erfolgt eine Aktivierung der elektronischen Hülle nur bei Be- darf und somit ist der Energieverbrauch minimiert bzw. eine hohe Autonomie gewährleistet. Durch die gezielte Aktivierung durch das elektromagnetische Feld werden nur die Karten in einem bestimmten Abstand vor der Durchgangszone aktiviert, so dass die Kommunikation mit wesentlich geringeren Kollisionen erfolgt und damit sicherer wird. Die bidirektionale Kommunikation erlaubt den Austausch von Schlüsseln, so dass eine Kryptologie auf die klassische Art implementiert werden kann.
Die bidirektionale Kommunikation ist ferner durch die vorgängige Aktivierung der Hülle ebenfalls mit über die Zeit gesehen einem geringen Energieverbrauch verbunden, da ein Polling von der Hülle aus oder eine Empfangsbereitschaft auf sogenannte von der Zugangseinheit ausgesandte Broadcast- meldungen entfällt. Die bidirektionale Kommunikation kann ge- mäss dem Inhalt von EP 1 210 693 Bl [4] in einem Zeitraster intermittierend ausgestaltet sein.
In abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angegeben.
Zur weiteren Erhöhung der Autonomie kann vorgesehen sein, dass die Hülle nur bei eingeschobener Karte eine bidirektio- nale Kommunikation mit der Zugangseinheit vornehmen kann. Dadurch kann darüber hinaus sichergestellt sein, dass eine Erfassung nur dann stattfindet, wenn der Benutzer dies wirklich will im Sinne einer aktiven Willenshandlung und nicht etwa durch zufälliges Vorbeigehen an einer Durchgangszone. Diese Willenshandlung manifestiert sich z.B. durch Drücken eines definierten Bedienelementes auf der Hülle.
Die Hülle kann ein Display zur Anzeige von über die bidirektionale Kommunikation übermittelten Informationen aufwei- sen. Am Display können somit je nach Anwendung und Verwendung beispielsweise angezeigt werden:
- Gespeicherte Berechtigungen,
- konfiguriertes Benutzerprofil,
- frühere Transaktionen und Erfassungen, - Restsaldo einer auf der Karte implementierten Cashfunktion.
Mit wenigstens einem auf der Hülle angeordneten Bedienelement, z.B. Druckknopf oder Tasten auf der Hülle können Konfigurationen vorgenommen und das Display gesteuert werden. Die Bedienelemente können zusätzlich gegen Fehlmanipulationen bei zufälligem Drücken geschützt werden. Dieser Schutz kann softwaremässig oder mechanisch realisiert werden. Ebenso kann
mit den Bedienelementen eine aktive Willenshandlung für den Zugang zu einer Zone durch den Benutzer vorgenommen werden.
Durch die bidirektionale Kommunikation zwischen Hülle und Zu- gangseinheit ist es möglich, dass mit einem in der Zugangs- einheit befindlichen konventionellen Kartenleser die abgesetzte Karte in der Zugangseinheit emuliert wird. Dadurch können einerseits bestehende Zugangseinheiten weiter verwendet werden und andererseits braucht die Schnittstelle zwi- sehen Zugangseinheit und dem Managementsystem nicht offengelegt zu werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 Räumliche Anordnung der verschieden funktionalen
Einheiten an einer Durchgangszone; Figur 2 Blockschaltbild einer Hülle und einer zugeordneten
Zugangseinheit in einer ersten Ausführungsform; Figur 3 Blockschaltbild einer Hülle und einer zugeordneten Zugangseinheit in einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 Blockschaltbild einer Hülle und einer zugeordneten Zugangseinheit in einer dritten Ausführungsform mit einer Public Key Infrastruktur;
Figur 5 Detaillierteres Blockschaltbild einer elektroni- sehen Hülle mit einem Kartenempfangsmodul;
Figur 6 Konstruktive Ausgestaltung der elektronischen Hülle in verschiedenen perspektivischen Ansichten; Figur 7 Lösung der Ankopplung einer Legic-Card gemäss dem
Stand der Technik; Figur 8 Ankopplung einer Legic-Card gemäss einer bevorzugten Ausführungsform.
Einen Überblick über die prinzipielle Funktion des erfin- dungsgemässen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Figur 1 gegeben. Detaillierte Angaben zu den einzelnen Einheiten und ihrer Funktion erfolgen mit den weiteren Figuren 2 bis 6.
Figur 1 zeigt die räumliche Anordnung der verschiedenen funktionalen Einheiten an einer Durchgangszone 50, der durch je zwei Durchlass-Säulen 51 gebildet wird. Eine solche Säule enthält eine weitere Sendeeinheit 40, die ein elektromagne- tisches Feld 42 im sogenannten Nahbereich aussendet, vorzugsweise ist eine «tiefe» Frequenz im ISM-Band von z.B. 6.78 MHz vorgesehen. Für die Gewährung des Zugangs wird die von einer Person getragene elektronische Hülle 20 bei Annäherung an den Durchgangszone 50 aktiv geschaltet. Dadurch wird eine bi- direktionale Kommunikation 25 auf einer «höheren» Frequenz im Band von vorzugsweise 868 MHz initiiert. In die Hülle 20 ist eine Karte 1 eingesteckt. Mit der vorgenannten bidirektionalen Kommunikation 25 wird ein Kennzeichen von der Hülle 20 zu einer Zugangseinheit 30 übermittelt. Das meist personifizierte Kennzeichen ist dabei vorgängig von der Karte 1 in der Hülle 20 drahtlos übermittelt worden. Von der Zugangseinheit 30 wird dieses Kennzeichen über eine Schnittstelleneinheit 61 einem Managementsystem 60 zugeführt, in dem dieses Kennzeichen ausgewertet wird. Bei Übereinstimmung mit einem gespeicherten Kennzeichen wird ein Freigabesignal generiert, das einer bei den Säulen 51 angeordneten realen oder virtuellen Schranke zugeführt wird. Diese in der Figur 1 nicht dargestellte Schranke wird durch dieses Freigabesignal geöffnet und ermöglicht somit den Eintritt in eine geschützte Zone. Als virtuelle Schranke kann auch ein Lichtsignal vorgesehen sein. Zur Kontrolle des tatsächlichen Passierens kann eine Lichtschranke 41 vorgesehen werden. Die in Figur 1 gezeigte oder eine weitere Lichtschranke oder eine Annäherungsschaltung können die Sendeeinheit 40 aktivieren. Auf diese Weise ist zusätzlich gesichert, dass nur solche Hüllen die bidirektionale Kommunikation 25 mit der Zugangseinheit 30 aufnehmen, die vorgängig aktiviert wurden.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise des Aktiv-Schaltens mit einer tiefen Frequenz der Hülle 20 und der anschliessend erfolgenden bidirektionalen Kommunikation wird auf die Schrift EP 1 210 693 Bl [4] verwiesen, insbesondere auf eine energie-
sparende intermittierende bidirektionale Kommunikation 25 auf der höheren Frequenz. Das Aktivschalten der Hülle, gegebenenfalls mit verschiedenen Stufen durch das von der Sendeeinheit 40 ausgesandte elektromagnetische Feld ist der Schrift WO 03/017207 [5] zu entnehmen. Diese Schrift stellt integrierenden Bestandteil dieses Textes dar (incorporated by refe- rence) .
Die konstruktive Ausgestaltung der Hülle 20 ist in verschie- denen perspektivischen Ansichten in Figur 6 gezeigt. Die Hülle 20 ist vorzugsweise mit einem üblichen Clip 26 versehen, so dass diese Hülle auf die gleiche Weise wie ein in einer Schutzhülle getragene Karte benutzt, d.h. sichtbar an einem Kleidungsstück getragen werden kann. Je nach Ausfüh- rungsart kann dabei die Karte 1 vollständig oder nur teilweise durch die Öffnung 27 in die Hülle 1 eingesteckt werden. Des Weiteren ist es möglich, dass die eingesteckte Karte 1 auf der einen Seite partiell oder vollständig sichtbar ist. Dabei ist nicht erforderlich, dass die sichtbare Seite noch ein durchsichtiges Element der Hülle 20 aufweist. An dieser
Stelle wird nochmals darauf hingewiesen, dass die Übertragung gemäss den gängigen Standards von der Karte 1 in die Hülle 20 über eine Funkverbindung erfolgt, für Proximity Cards z.B. auf einer Frequenz von 13.56 MHz gemäss ISO/IEC 14443-2 [2]. Die Hülle 20 hat neben der Kommunikationsfunktion gemäss der vorliegenden Erfindung für den Benutzer auch eine Schutzfunktion für die Karte 1 wie auch eine Aufbewahrungsfunktion für die Karte 1. Beispielsweise kann ein Velofahrer mit einer eine Karte 1 enthaltende Hülle 20 dadurch den Zugang zu einer Zone erlangen, ohne dass hiefür eine Benutzerinteraktion an der Hülle 20 erforderlich ist. Der Velofahrer führt dabei diese Hülle 20 einfach in seinem Rucksack mit.
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elek- tronischen Hülle 20 und einer zugeordneten Zugangseinheit 30, die bei einer Durchgangszone 50 angeordnet ist. Die Hülle 20 weist ein Kartenempfangsmodul 22 und eine Antenne 21 auf, um
die Daten der Karte, das ist im Besonderen ein Kennzeichen, auf die übliche drahtlose Art zur Hülle zu transferieren. Als Kartenempfangsmodul 22 kann beispielsweise der Baustein EM4094 von EM Microelectronic Marin SA [6] eingesetzt werden. Für die Kommunikation zur Zugangseinheit, z.B. auf der Frequenz 868 MHz, ist ein Sende-/Empfangsmodul 23 im Sinne der Schrift EP 1 210 693 Bl [4] in der Hülle 20 enthalten. Zwischen dem Sende-/Empfangsmodul 23 und dem Kartenempfangsmodul 22 ist ein Karteninterface 24 angeordnet, das wahlweise in Software oder Hardware realisiert sein kann. Diese Ausführungsform stellt eine Funkstreckenverlängerung dar, wobei der wesentliche Unterschied zu den eingangs erwähnten Boostern darin liegt, dass die Hülle 20 durch eine weitere, in der Durchgangszone 50 angeordnete Sendeeinheit 40 im Nah- feld aktiv geschaltet wird. In der Zugangseinheit 30 erfolgt in einem Kommunikationsmodul 34 über zwei Antennen 33 eine Nachbildung der Kartenschnittstelle der Hülle 20. Das Kommunikationsmodul 34 enthält eine Sende-/Empfangseinheit 37 im Sinne der Schrift EP 1 210 693 Bl [4] . An dieser Sende- /Empfangseinheit 37 ist über eine Label Emulation 36 eine ISO 14443 Lastmodulation 35 angeschlossen. Der «eigentliche» Kartenleser 32 enthält ein Verschlüsselungsmodul 31, das in der Fachsprache oft mit «Legic security» bezeichnet wird. Diese Ausführungsform gemäss der Figur 2 hat den grossen Vor- teil, dass durch das vorerwähnte Kommunikationsmodul 34 die gängigen Zutrittsgeräte - das ist im wesentlichen ein Kartenleser 32 mit einer Schnittstelleneinheit 38 zwischen Legic-Leser und einem Hintergrundzutrittssystem wie z.B. SIPORT® - weiterhin verwendet werden können. Technisch ge- sprochen wird durch diese Ausführungsform eine Zutrittskarte 1 emuliert, die in Tat und Wahrheit z.B. 30m bis 50m entfernt ist. Die Übertragung wenigstens eines Kennzeichens der Karte erfolgt über die bidirektionale Kommunikation 25 im Frequenzbereich von 868 MHz. Die Frequenzangabe ist hier lediglich beispielhaft, die Frequenzauswahl hat sich nach den regulatorischen Voraussetzungen in den einzelnen Ländern zu richten.
Die gilt ebenso für die Frequenz 6.78 MHz für die Aktivierung der Hülle 20.
Die Ausführungsform gemäss der Figur 3 unterscheidet sich von jener gemäss der Figur 2 durch die Anbindung in der Zugangs- einheit 31. Das über die bidirektionale Kommunikation 25 übertragene Kennzeichen wird von der Label Emulation 36 direkt über ein Bussystem dem Kartenleser zugeführt. Diese Ausführungsform mit gleicher Funktionalität wie jene von Figur 2 benötigt eine geringere Anzahl von Komponenten und ist dann einzusetzen, wenn aus wettbewerbspolitischen Gründen keine technischen Beschränkungen auferlegt werden.
Bei der Ausführungsform gemäss der Figur 4 sind die wesent- liehen Funktionen des Kartenlesers in die Hülle 20 integriert, mit anderen Worten: Die Funkübertragung zwischen Karte 1 und Kartenleser 32 terminiert in der Hülle, im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Figuren 2 und 3, wo diese Terminierung abgesetzt in der Zugangseinheit 30 erfolgt. Durch die bidirektionale Kommunikation 25 ist es möglich, diese durch eine PKI-Infrastruktur 62 zu verschlüsseln. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn mit dem vorgeschlagenen Verfahren zur Gewährung eines Zugangs eine besonders hohe Sicherheit erlangt werden soll. Diese Infrastruktur 62 ist in der Figur 4 nur rudimentär dargestellt, da diese selbst zum Stand der Technik gehört. In den Figuren 2 bis 4 ist die Antenne 21 zur Übertragung der Daten, insbesondere des Kennzeichens von der Karte 1 zur Hülle 20 nur prinzipiell dargestellt. Eine bevorzugte Ausführung der Antenne 21 wird nachfolgend anhand der Figur 5 erläutert.
Figur 5 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild einer elektronischen Hülle mit einem Kartenempfangsmodul für jene Teile, die das Aktiv-Schalten der Hülle bei Annäherung an ein elektromagnetisches Nahfeld bewirken. Für den Empfang des vorgenannten Nahfeldes im Frequenzbereich von z.B. 6.78 MHz ist eine Ringantenne 213 vorgesehen. «Nahfeld» bedeutet, dass
das H-FeId dominant ist. Das «Nahfeld» bzw. dessen räumliche Ausdehnung r ist üblicherweise definiert mit r < AO.6 ■ ' 0.16 ; λ steht für die Wellenlänge. Innerhalb dieses Nahbereichs r nimmt die magnetische Feldstärke H mit der dritten Potenz des Abstandes vom Sender rapide ab. Damit kann ein räumlich eng begrenzter, definierter Wirkungskreis realisiert werden. Die Ringantenne 213 (entsprechend der Antenne 21 in den Figuren 2 bis 4) ist einerseits mit dem Signaldetektor 214 und anderer- seits mit dem Kartenempfangsmodul 22 verbunden. Bedingt durch einen sehr kleinen Abstand zwischen Karte 1 und Ringantenne 213 ergibt sich für die Funkstrecke 2 ein Kopplungsfaktor K = I. Vorstehend ist für das Kartenempfangsmodul 22 das handelsübliche Bauelement EM4094 [6] angegeben worden. Um den Energieverbrauch der Hülle 20 zu minimieren, werden verschiedene funktionale Einheiten nur bei Bedarf und stufenweise aktiviert. Zur Erläuterung der stufenweisen Aktivierung sind diese Einheiten gestrichelt zusammengefasst und mit Buchstaben A, B, C, .. gekennzeichnet. Im Einzelnen bedeuten: A Signaldetektor 214 und Taktgenerator 215 sind dauernd oder intermittierend aktiv geschaltet.
B ein Verstärker und das Telegrammfilter 217 werden den Signaldetektor 214 mittels dem über die Signalleitung 218 übertragenen «Aktivierung Filter» aktiv geschaltet. C Ist ein über das elektromagnetische Nahfeld übertragene Telegramm (=Record auf einer höheren Schicht) für die betreffende Hülle als gültig erkannt worden, wird der Controller 271 aktiv geschaltet.
D Abhängig vom Ergebnis von Auswertungen durch den Con- troller der Zeitgeber 219 aktiviert, möglich ist auch, dass sich der Zeitgeber 219 von sich aus aktiviert, z.B. über eine sogenannte Interrupt-Auslösung.
E Das Kartenempfangsmodul 22 wird vom Controller 271 aktiviert. F, G Die Kommunikation auf der Strecke 25 wird vom Controller (und einem ROM-residenten Programm) gesteuert, Empfangs modul 231 auf 868 MHz und Sendemodul 232 auf 868 MHz
können daher bedarfsweise vom Controller 271 eingeschaltet werden.
Durch diese stufenweise Aktivierung der einzelnen Komponenten kann der Energieverbrauch signifikant verringert werden und damit die Autonomie entsprechend gesteigert werden. Dies stellt ebenfalls einen wesentlichen Unterschied zum Stand der Technik gemäss Nedap N. V. [3] dar, da die vorgeschlagenen Booster in einem Fahrzeug eingebaut sind und dementsprechend von einer Autobatterie mit Energie versorgt werden können. Empfangsmodul 231 auf 868 MHz und Sendemodul 232 auf 868 MHz sind über je einen Verstärker mit entsprechenden Antennen 211 und 212 verbunden.
Die Verbindung zwischen Controller 271 und Telegramm-Filter 217 ist u.a. deswegen bidirektional, um gewisse Einstellung des Telegramm-Filters vornehmen zu können. Ein besonderer Vorteil gemäss der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mit dem von einer weiteren Sendeeinheit 40 ausgebreiteten Weckfeld 42 mittels einer Modulation auf einer höheren Schicht auch Informationen übertragen werden können. Dabei sind in einem Feld eines übertragenen Records Stufen definiert, die bestimmten minimalen Empfangspegeln und damit indirekt bestimmten Abständen zwischen Hülle 20 und weiterer Sendeeinheit 40 auf 6.78 MHz entsprechen. Dafür genügen z.B. 3 Bit Länge um 8 verschiedene Stufen festzulegen; ohne Sicherungsbits gerechnet. Minimaler Empfangspegel bedeutet, dass erst bei dessen Überschreitung weitere Einheiten der Hülle aktiv geschaltet werden. Vorzugsweise vom Prozessormodul 271 kann dabei die entsprechende Stufe für eine Hülle 20 vom Pro- zessormodul 271 fest für eine Hülle eingestellt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die Einstellung dynamisch vorgenommen wird. Das heisst, die weitere Sendeeinheit 40 bestimmt den Pegel und damit die Distanz, innerhalb welcher eine Hülle 20 aktiv zu schalten ist. Für die Implementierung der stufenweisen Aktivierung wird die Schrift WO 03/017207
[5] als integrierender Bestand hiermit einbezogen (incorpora- ted by reference) .
Zur Konfigurierung der Hülle 20 sind ferner drahtgebundene Schnittstellen 274 wie z.B. RS232 oder USB vorhanden. Ebenfalls können auf der Hülle Bedienelemente (nicht dargestellt) und ein Display 272 angeordnet werden. Der Vollständigkeit halber ist in der Figur 5 noch eine Energiequelle 273 gezeigt.
Die vorerwähnte Konfigurierung der Hülle über die drahtgebun- dene Schnittstelle 274 kann in nicht abschliessender Aufzählung umfassen:
Festlegung der erlaubten Betriebsmodi, wie z.B. mit oder ohne eingeschobener Karte 1;
Individualisierung, z.B. durch Vergabe eines areal- oder unternehmensspezifischen Kennzeichens an die Karte;
Ablage von Schlüsseln für die Kryptologie, kann bei einer PKI-Infrastruktur entfallen;
Personalisierung, u.a. mit PIN (Personal Identification- Number) und PUK (Personal Unblockig Key) ; - Festlegung des Kontextes der Bedienelemente; Hinweisfixtexte zur Anzeige auf dem Display; Software-Update für den Controller 271.
Prinzipiell ist es möglich, die bidirektionale Kommunikation 25 auf der höheren Frequenz - hier 868 MHZ - durch eine Bedienhandlung durch wenigstens ein an der Hülle 20 angeordnetes Bedienelement oder durch Einschieben der Karte 1 zu initiieren. Diese Initiierung soll anstelle des Weckens durch ein elektromagnetisches Nahfeld treten. Nachteilig gegenüber der vorgeschlagenen Lösung ist, dass insbesondere bei einer Vielzahl von Personen auf engem Raum diese bidirektionale Kommunikation 25 meist zu einem zu frühen Zeitpunkt initiiert wird und dadurch Probleme mit Kollisionen und ggf. sogar Reichweiten auftreten können.
In Figur 7 ist eine Ankopplung einer Chipkarte 1 an eine elektronische Hülle 20 mit einem Chip-Satz des Herstellers
LEGIC gemäss den Angaben in der Schrift [8] gezeigt- An und für sich bildet die Verwendung von standardisierten und handelsüblichen Chipsätzen nur Vorteile. Die Ankopplung ist in einen digitalen Teil 277 und einen analogen Teil 276 geglie- dert. Dazu sind im analogen Teil 276 ein Sender 278 und ein Empfänger 279 vorgesehen. Diese Standardlösung ist nachteilig, da diese Chipsätze und ihre Beschaltung mit einer Antenne 21 für Übertragungsdistanzen in der Grössenordnung von 5 bis etwa 20 cm ausgelegt sind. Dadurch ist bei einer sol- chen Realisierung ein zu hoher und unnötiger Energieverbrauch in der Grössenordnung einer Leistungsaufnahme von rund 2 W vorgegeben. Dies schränkt die Autonomie der vorgeschlagenen Hülle unnötig ein.
Dieser Nachteil wird behoben durch eine Beschaltung gemäss der Figur 8. Wie vorstehend erwähnt, erlaubt die unmittelbare räumliche Nähe in die Hülle 20 eingeschobener Karte 1 für die Funkstrecke 2 einen Kopplungsfaktor K ~ 1. Dies erlaubt die in Figur 8 gezeigte Schaltung mit einer Leistungsaufnahme in der Grössenordnung von 10mW. Der Sender 278 mit der erwähnten Leistung von rund 10mW ist als Signalgenerator mit einem Innenwiderstand R1 ausgeführt. Der Empfänger 279 kann als Gleichrichter ausgebildet sein. Der Decoder 280 - zum digitalen Teil 277 zugehörig, in Figur 8 nur pauschal dargestellt - ist gleich wie bei der standardmässigen Beschaltung gemäss der Figur 7 ausgeführt.
Die Wirkungsweise gemäss der Beschaltung der Figur 8 und der theoretische Hintergrund dazu sind folgende: Ein. induktiv gekoppelter Transponder besteht aus einem elektronischen Datenträger, meist einem einzelnen Mikrochip, sowie einer großflächigen Spule, welche als Antenne dient. Induktiv gekoppelte Transponder werden fast ausschließlich passiv betrieben. Dies bedeutet, dass die gesamte zum Betrieb des Mikrochips notwendige Energie durch das Lesegerät zur Verfügung gestellt werden muss. Von der Antennenspule des Lesegerätes wird dazu ein hochfrequentes, elektromagnetisches
Feld erzeugt, welches den Querschnitt der Spulenfläche und den Raum um die Spule durchdringt. Da die Wellenlänge der verwendeten Frequenzbereiche (13,56 MHz: 22,1 m) um ein Vielfaches größer ist als die Entfernung zwischen Leser-Antenne 5 und Transponder, darf das elektromagnetische Feld im Abstand des Transponders zur Antenne mathematisch noch als einfaches magnetisches Wechselfeld behandelt werden. Der grösste Teil des ausgesendeten Feldes durchdringt die Antennenspule des Transponders, welcher sich in unmittelbarer Nähe zur Spule
10 des Lesegerätes befindet. Durch Induktion wird dadurch an der Antennenspule des Transponders eine Spannung Ui erzeugt. Diese Spannung wird gleichgerichtet und dient der Energieversorgung des Datenträgers (Mikrochip) . Der Antennenspule des Lesegerätes wird ein Kondensator Cl parallelgeschaltet,
15 dessen Kapazität so gewählt wird, dass zusammen mit der
Spuleninduktivität der Antennenspule ein ParallelSchwingkreis gebildet wird, dessen Resonanzfrequenz der Sendefrequenz des Lesegerätes entspricht. Die Antennenspule des Transponders bildet zusammen mit dem Kondensator Cl ebenfalls einen
20 Schwingkreis, welcher auf die Sendefrequenz des Lesegerätes abgestimmt wird. Die Anordnung der beiden Spulen kann als Transformator betrachtet werden, wobei zwischen den beiden Spulen eine sehr gute Kopplung besteht, da der Abstand gering ist. Damit wird ein sehr guter Wirkungsgrad der Leistungs-
25 Übertragung zwischen der Antennenspule des Lesegerätes und dem Transponder erreicht. Die erforderliche Spannung U an der Transponderspule erreicht wird mit dem WindungsZahlverhältnis eingestellt.
30. Die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung erlauben eine vielfältige Einsatzweise, beispielsweise auch für das sogenannte Crowd-Management, wo es darum geht, grossere Menschenströme kontrolliert durch eine Durchgangszone 50 zu schleusen. Die durch die Durchgangszone 50 zu
35 schleusenden Personen tragen eine Hülle 20 mit einer die betreffende Person identifizierende Karte 1. Dadurch ist es möglich, jene Personen wie z.B. Hooligans zu identifizieren,
denen aus Sicherheitsgründen der Zutritt zu verwehren ist. Mit einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, durch eine Kamera jene Personen zu identifizieren, die keine Hülle 20 oder keine in einer Hülle 20 eingeschobene Karte 1, auf sich tragen.
Am vorstehenden Beispiel Crowd-Management können die Vorteile der Erfindung zusammenfassend nochmals aufgezeigt werden: (einstellbare) Nahbereichsaktivierung 42 (Short Range) bis etwa 3 - 5m; bidirektionale Kommunikation 25 über grossere Distanz in der Grössenordnung von bis rund 50m, durch den relativ hohen Durchsatz der bidirektionalen Kommunikation 25 können weit mehr Funktionen zwischen Hülle 20 und Zugangseinheit 30 realisiert werden, als mit der direkten Übertragung zwischen Karte 1 und einem herkömmlichen Kartenleser, beispielsweise ist dadurch eine Sicherung nach dem PKI-Verfahren implementierbar. Ebenso können mit der bidirektionalen Kommunikation 25 Antikollisionsalgorithmen implementiert werden, die von der Hülle 20 aus auftretende Kollisionen behandelt, wie beispielsweise, dass in der Hülle vor Aussendung einer Nachricht detektiert wird, ob das Medium frei ist, dazu wird auf das Dokument WO 01/84472 Al [7] verwiesen, die hiermit integraler Bestandteil dieser Schrift ist (in- corporated by reference) .
Die mit der klassischen Technik verbundenen Funktionen eines Kartenlesers können durch die vorliegend offenbarten Aus- führungsformen der Erfindung frei auf die Hülle 20 und die Zugangseinheit 60 verteilt werden und erlauben somit eine sehr flexible Anpassung an verschiedenste Anwendungen.
Die gängigen Karten gemäss ISO/IEC 14443 [1] und ISO/IEC 15693 [2] weisen keine Kontaktschnittstelle auf. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit der Hülle möglich, bei denen die Energieversorgung/Aktivie-
rung der Karte 1 anstelle eines elektromagnetischen Feldes - abgestrahlt über die Ringantenne 213 - durch eine galvanische Kontaktschnittstelle erfolgt. Die Übertragung des kartenresidenten Kennzeichens erfolgt dabei immer noch nach den ein- schlägigen Standards [1] und [2] .
Bei einzelnen Kartensystemen ist vorgegeben, dass nur vorgängig registrierte Karten «gelesen» werden können. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäss der Figur 2 kann vorgesehen werden, dass durch die bidirektionale Kommunikation 25 ein noch nicht registriertes Kennzeichen zur Zugangseinheit 30 übermittelt wird und unter Umgehung der Kartenemulation dem Managementsystem 60 zugeführt wird und von dort rückwärts zum Kartenleser 32 in der Zu- gangseinheit 30. Eine solche Registrierung hat sich nach den Anforderungen der konkreten Anwendung zu richten.
Nachfolgend wird noch eine weitere Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Verfahrens beschrieben. Vorstehend wurde ange- geben, dass die Hülle 20 mit einer Anzeige 272 und mit Bedienelemente versehen sein kann. Mit der bidirektionalen Kommunikation auf der höheren Frequenz, z.B. auf 868 MHz, können in einer der Durchgangszone 50 zugeordneten Zone gezielt Informationen auf die Hüllen 20 übermittelt werden, da deren Eintritt und damit deren Vorhandensein in dieser Zone durch die vorliegende Erfindung festgestellt wird. Auf diese Weise kann ein Notruf und eine Information von Personen, das sind Personen die eine solche Hülle auf sich tragen initiiert werden. Die so einer Zone als zugehörig registrierten Personen können am schnellsten vor Ort Hilfe leisten. Die ausgesendete Information an diese Personen beinhaltet beispielsweise den Namen derjenigen Person, die den Notruf ausgelöst hat und Informationen über den aktuellen Aufenthaltsort dieser Person. Das Auslösen des Notrufs können mittels der Kartenhülle erfolgen durch Drücken eines Bedienelementes oder es ist auch eine zentrales Auslösen am Managementsystem 60 möglich. Damit ein solcher Notruf von der betreffenden Person wahrgenommen
werden kann, kann die Hülle 20 zusätzlich zum Anzeigeelernent 272 um ein akustisches und/oder taktiles (z.B. durch Vibration) Anzeigeelement erweitert werden.
Die auf die Hülle 20 in einer Meldung zu übermittelnden und am Anzeigeelement 272 wiederzugebenden Informationen können beispielsweise beinhalten:
Koordinaten, Gebäudeabschnitt, Zimmer, da der Aufenthaltsort der Hülle 20 bekannt ist, je nach Granu- larität, d.h. wie granulär das erfindungsgemässe Verfahren auf einem Areal implementiert ist; auslösende Person, dabei kann auf die Daten in der Smartcard zurückgegriffen werden;
Je nach Interaktion der den Notruf auslösenden Person Art und/oder Dringlichkeit des Notrufes .
Mit dieser Verfahrenserweiterung für die Hülle 20 und die darin enthaltene und mit der Hülle gekoppelte Karte 1 kann eine aufwändige, teure Zusatzausrüstung vermieden werden. Solche Zusatzausrüstungen und Zusatzdienste sind beispielsweise ein Pager oder ein in ein so genanntes Corporate Mobile Network CMN einzubindendes Mobiltelefon. Die hier vorgestellte Lösung funktioniert innerhalb des normalen Zutrittskontrollsystems und mit dem normalen Chip-Card 1, auch Mitarbei- ter-Badge genannt.
In dieser Schrift wurde teilweise auf das Kartensystem Legic Bezug genommen. Die Erfindung ist jedoch auch mit anderen Kartensystemen wie z.B. Mifare realisierbar und insbesondere wie in der Figur 8 gezeigt mit wesentlichen Vereinfachungen, wenn auf die standardmässig vorgesehenen Chipsätze verzichtet wird.
Liste der verwendeten Bezugszeichen und Abkürzungen
1 Karte, Chip-Card, Proximitiy-Card, Vinicinity-Card
2 Funkstrecke Karte - Kartenleser
20 Hülle, elektronisches tragbares Gerät; engl, «long ränge communication pouch»; LRCP
21 Antenne
211 Empfangsantenne 868 MHz
212 Sendeantenne 868 MHz
213 Empfangsantenne 6.78 MHz und 13.56 MHz, Ringantenne 214 Signaldetektor, signal detect
215 Taktgenerator, duty cycle
216 Operationsverstärker
217 Telegramm-Filter
218 Signalleitung Aktivierung Filter 219 Zeitgeber, Timer
22 Kartenempfangsmodul, z.B. EM4094
23 Sende/Empfangsmodul in der Hülle; auf z.B. 868 MHz
231 Empfangsmodul auf 868 MHz
232 Sendemodul auf 868 MHz 24 ISO 14443 Interface
25 bidirektionale Kommunikation zwischen Sende-/Empfangs- modul und Sende-/Empfangseinheit
26 Clips, Befestigungselement
27 Öffnung zum Einschub einer Karte; Halterung zur Befestigung einer Karte an der Hülle
271 Controller; Mikroprozessor
272 Anzeige, Display
273 Energiequelle, Batterie
274 Drahtgebundene Schnittstellen, z.B. RS232, USB, 275 Speicher; EEPROM-Speieher
276 Digitaler Teil
277 Analoger Teil
278 Sender
279 Empfänger
280 Decoder
30 Zugangseinheit; engl . «Access point»
31 Verschlüsselungsmodul; z.B. Legic Security
32 Karten Leser, Legic Leser
33 Antenne
34 Kommunikationsmodul engl . «long ränge communication Interface module»
35 ISO 14443 Lastmodulation, Lastmodulationseinheit 36 Label Emulation
37 Sende-/Empfangseinheit, erste Sende-/Empfangseinheit auf z.B. 868 MHz 38 Schnittstelleneinheit, z.B. Schnittstelleneinheit Legic-Leser - Zutrittssystem, z.B. SIPORT
40 weitere Sendeeinheit, z.B. auf 6.78MHz
41 Lichtschranke, engl, «light barrier»
42 elektromagnetisches Feld, Weckfeld von einer weiteren Sendeeinheit 40
50 Durchgangszone, auch Durchgangsbereich genannt
51 Säule, mit oder ohne weitere Sendeeinheit
60 Rechnersystem, Managementsystem zur Auswertung der
Kennzeichen und zur Generierung eines Freigabesignals 61 Schnittstelleneinheit
62 PKI Krypotologie; Verschlüsselungseinheit L-A μC LEGIC advant microcontroller L-A RF LEGIC advant RF chip
Liste der verwendeten Akronyme
EEPROM Electrically erasable programmable read-only memory
LRCIM long ränge communication interface module LRCP long ränge communication pouch
PCD Proximity Coupling Device; gemäss ISO 14443
PICC Proximity Cards; gemäss ISO 14443
PIN Personal Identification Number
PKI Public Key Infrastructure PUK Personal Unblockig Key
USB Universal Serial Bus
Literaturliste
[1] ISO/IEC 14443-1
«Identification Cards - Contactless integrated circuit (s) cards - Proximity cards»- Part 1: Physical characteristics
ISO/IEC 14443-2
«Identification cards - Contactless integrated circuit (s) cards - Proximity cards»- Part 2: Radio frequency power and signal interface
[2] ISO/IEC 15693-1
«Identification cards - Contactless integrated circuit (s) cards - Vicinity cards»- Part 1: Physical characteristics
ISO/IEC 15693-2
«Identification cards - Contactless integrated circuit (s) cards - Vicinity cards»- Part 2: Air interface and initialization
ISO/IEC 15693-2
«Identification cards - Contactless integrated circuit(s) cards - Vicinity cards»- Part 3 : Anticollision and transmission protocol
[3] Nedap N. V.
NL - 7140 AC Groenlo
[4] EP 1 210 693 Bl
«Verfahren und System zur Registrierung von Billetten» Siemens VDO Automotive AG,
CH - 8212 Neuhausen am Rheinfall
[5] WO 03/017207
«Verfahren und Schaltungsanordnung zur Wecktelegramm- Erkennung und -Selektion» Siemens Transit Telematic Systems AG, CH - 8212 Neuhausen am Rheinfall
[6] «Analog Front End Integrated Circuit for 13.56 MHz RFID Base Station»; EM4094 www. emmocroelectronic . com [7] WO 01/84472 Al
«Verfahren zum Kollisionsmanagement für ein drahtloses
Erfassungssystem»
Siemens Transit Telematic Systems AG,
CH - 8212 Neuhausen am Rheinfall [8] Legic White Paper
Legic's approach to smard Card Security [01.2005V2] www. leσic . com
[9] EP 0 575 013 Al
«System for the contactless exchange of data, and responder for use in such a System»
N.V.Nederlandsche Apparatenfabriek NEDAP, NL - 7141 DE Groenlo (NL)
Claims
1. Verfahren zur Gewährung des Zutritts zu einer Zone mit einer elektronischen, wenigstens ein Kennzeichen enthaltende Karte (1) wobei - die Karte (1) in eine tragbare Hülle (20) eingeschoben ist, die ein Kartenempfangsmodul (22) aufweist, so dass das Kennzeichen drahtlos (2) von der Karte (1) zum mit einem Sende-/Empfangsmodul (23) verbundenen Kartenempfangsmodul (22) übermittelt wird; an einem Durchgangsbereich (50) zur Zone eine Zugangseinheit (30) angeordnet ist, die eine Sende-/Empfangseinheit (37) enthält für die Kommunikation mit dem Sende-/Empfangsmodul (23) der Hülle (20) und wobei das von der Karte (1) übermittelte Kennzeichen zur Sende- /Empfangseinheit (37) übermittelt wird, bei Übereinstimmung des von der Sende- /Empfangseinheit (37) empfangenen Kennzeichens mit einem gespeicherten Kennzeichen ein Freigabesignal zur Gewährung des Zutritts erzeugt wird; gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
(i) bei Annäherung der Hülle (20) an eine weitere am Durchgangsbereich (50) angeordnete Sendeeinheit (40) die Hülle (20) durch ein von dieser weiteren Sendeeinheit (40) erzeugten elektromagnetischen Feldes (42) aktiv ge- schaltet wird, wobei ein in der Hülle (20) befindlicher Signaldetektor (214) für das elektromagnetische Feld (42) empfangsbereit ist, so dass mit dem elektromagnetischen Feld (42) eine Information übertragen wird, die einen bestimmten minimalen Empfangspegel definiert, der erforderlich ist, um die Hülle (20) aktiv zu schalten. (ii) durch das aktiv schalten wird eine bidirektionale Kommunikation (25) zwischen der ersten Sende-/Empfangseinheit (37) und dem Sende-/Empfangsmodul (23) der Hülle (20) initiiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des elektromagnetischen Feldes (42) so gewählt ist, dass dieses als Nahfeld ausgeprägt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Komponenten (217, 271, 219, ..) der Hülle (20) abhängig von mit dem elektromagnetischen Feld (42) über- tragenen weiteren Information im Verfahrensschritt (ii) stufenweise aktiviert werden (A, B, C, D, ..).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülle eine Ringantenne (213) angeordnet ist, die sowohl für den Empfang des elektromagnetischen Feldes (42) von der weiteren Sendeeinheit (40) als auch für die Übermittlung des Kennzeichens von der Karte (1) zum Kartenempfangsmodul (22) vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der bidirektionalen Kommunikation (25)" zusätzlich ein Kennzeichen der Hülle (20) an die Sende-/Empfangseinheit (37) übermittelt wird und dass für die Erzeugung des Freigabesignals auch das Kennzeichen der Hülle (20) mit einem weiteren gespeicherten Kennzeichen erforderlich ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Sende-/Empfangseinheit (37) in der Zugangseinheit (30) mit einer Karten-Lastmodulationseinheit (35) verbunden ist, die die in der Hülle (20) befindliche Karte (1) emuliert, so dass in der Zugangseinheit (30) ein der Karte (1) entsprechender Kartenleser (32) zum Anschluss an ein Rechnersystem (60) zur Genierung des Freigabesignals anschliessbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass dass die Sende-/Empfangseinheit (37) in der Zugangseinheit (30) drahtgebunden mit einem der Karte (1) entsprechenden Kartenleser (32) verbunden ist zum Anschluss an ein Rechnersystem (60) zur Genierung des Freigabesignals.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Übermittlung (2) von der Karte (1) zum Kartenempfangsmodul (22) in der Hülle (20) terminiert und dass mit der bidirektionalen Kommunikation (25) Verschlüsselungsinformation nach dem PKI-Verfahren übermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über die bidirektionale Kommunikation eine Meldung von der der ersten Sende-/Empfangseinheit (37) an das Sende- /Empfangsmodul (23) übermittelt wird, deren Inhalt an einem auf der Hülle (20) befindlichen Anzeigeelement (272) dargestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldung aufgrund einer Betätigung eines auf einer weiteren Hülle (20) befindlichen Bedienelementes und/oder aufgrund einer Interaktion am Rechnersystem (60) von der der ersten Sende-/Empfangseinheit (37) ausgesandt wird.
11. Elektronische tragbare Hülle (20), die enthält: eine Halterung (27) zur Befestigung einer Karte (1) , wobei bei befestigterer Karte (1) ein auf dieser gespeichertes Kennzeichen drahtlos zu einem in der Hülle (20) befindlichen Kartenempfangsmodul (22) übertragbar ist, ein mit dem Kartenempfangsmodul (22) verbundenes Sende- /Empfangsmodul (23) für eine bidirektionale Kommunikation (25) mit einer Zugangseinheit (30) für die Gewäh- rung des Zutritts zu einer Zone; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (20) einen Signaldetektor (214) aufweist, der bei Empfang eines elektromagnetischen Feldes (42) das Sende- /Empfangsmodul (23) für eine bidirektionale Kommunikation (25) mit der Zugangseinheit (30) aktiv schaltet, wobei für den Empfang des elektromagnetischen Feldes (42) wie auch für die drahtlose Übermittlung (2) des Kennzeichens von der Karte (1) zum Kartenempfangsmodul (22) eine gemeinsame Ringantenne (213) vorgesehen ist
12. Hülle (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine drahtgebundene Schnittstelle (274) vorgesehen ist, um darüber Konfigurationsdaten zur Hülle (20) zu über- tragen.
13. Hülle (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das personifizierte Kennzeichen mit dem Sende-/Empfangsmodul (23) zur Zugangseinheit (30) übertragbar ist.
14. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hülle (20) ein weiteres Kennzeichen gespeichert ist, das mit dem Sende-/Empfangsmodul (23) zur Zugangseinheit (30) übertragbar ist.
15. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigeelement (272) angeordnet ist, an dem Betriebszu- stände, Erfassungsdaten, Transaktionen oder Hinweise anzeig- bar sind.
16. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bedienelement an der Hülle (20) angeordnet ist, mit dem ein Betriebszustand einstellbar ist oder mit dem für den Zugang zur Zone Benutzerinteraktion auslösbar ist
17. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (20) ein akustisches und/oder taktiles Anzeigeelement aufweist .
18. Hülle (20) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bedienelement an der Hülle (20) angeordnet ist, mit dem die Anzeige auf dem Display steuerbar ist.
19. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle ein Telegrammfilter (217) enthält, das mit dem elektromagnetischen Feld (42) übertragene Informationen analysiert, um dadurch weitere Komponenten (271, 219, ..) der Hülle (20) abhängig von der empfangenen Information stufenweise zu aktivieren (A, B, C, D, .).
20. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Übermittlung (2) von der Karte (1) zum Kartenempfangsmodul (22) in der Hülle (20) terminiert und dass die Hülle (20) eine nach dem PKI-Verfahren betreibbare Verschlüsselungseinheit (62) aufweist.
21. Hülle (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die drahtlose Übermittlung (2) von der Karte (1) zum Kartenempfangsmodul (22) in der Hülle (20) ein Signalgenera- tor (278) und ein als Diode ausgebildeter Empfänger (279) vorgesehen sind, wobei die Diode mit einem Decoder (280) verbunden ist
22. Zugangseinheit (30) zur Gewährung des Zutritts zu einer Zone mit einer elektronischen, wenigstens ein personifiziertes Kennzeichen enthaltende Karte (1) wobei die Zugangseinheit (30) enthält: eine Sende-/Empfangseinheit (37) für die Kommunikation mit einer eine Karte (1) enthaltende elektronische Hülle (20), damit ein personifiziertes Kennzeichen von der
Hülle (20) zur Sende-/Empfangseinheit (37) übermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheit (37) mit einer Karten-Lastmodula- tionseinheit (35) verbunden ist und dass die Zugangseinheit
(30) einen Kartenleser (32) aufweist, so dass das übertragene Kennzeichen durch eine Kartenemulation zur Zugangseinheit (30) übertragbar ist.
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