8 Transponder
8.1 Definition, BedeutungWie Barcode-Etiketten, Magnetkarten und Chipkarten mit Kontakten gehört auch die Transpondertechnik in den Bereich der Identifikationssysteme. Hervorgehoben ist sie dadurch, dass sie zur Datenübertragung elektromagnetische Wellen verwendet. Das komplette System wird deshalb auch als RFID-System bezeichnet ("Radio Frequency IDentification"). Es besteht aus den Datenträgern (den eigentlichen Transpondern) und einer Auswerteeinheit ("Lesegerät"), die jedoch in vielen Fällen auch Informationen auf die Transponder schreiben kann.Der Hauptzweck ist also die Speicherung von Informationen zu Objekten der realen Welt wie Gegenständen, Personen und Tieren, die zu deren Identifikation und damit verbundenen Anwendungen dienen können. In vielen Anwendungsgebieten steht die Transpondertechnik in Konkurrenz zu Barcodesystemen und kontaktbehafteten Chipkarten. Gegenüber Barcodeanwendungen hat sie folgende Vorteile:
8.2 SystemarchitekturTranspondersysteme gibt es in vielen Ausführungsformen und für die verschiedensten Anwendungen. Sie bestehen jedoch alle aus vier Komponenten:
8.3 Eigenschaften und EinteilungRFID-Systeme haben viele Eigenschaften, nach denen man sie klassifizieren kann. Die wichtigsten davon sollen in der folgenden Aufstellung aufgelistet und beschrieben werden. Nicht alle Kombinationen sind jedoch möglich oder sinnvoll. Im darauf folgenden Abschnitt werden deshalb einige wichtige Typen näher beschrieben.Reichweite
Der Begriff Remote Coupling wird in der Literatur unterschiedlich verwendet: als Synonym für Long Range, als Oberbegriff für Proximity und Vicinity oder als Oberbegriff für alle drei. Deshalb soll er hier nicht weiter verwendet werden. Sendefrequenz des Lesegeräts
Versorgung des Transponders
Funktionsprinzip
Systemleistung
Intelligenz
Bauform
Übertragungsverfahren
Datenmenge
Programmierbarkeit
8.4 TerminalTerminals werden oft auch als Lesegeräte bezeichnet. Damit wird aber nur ein Teil ihrer Funktionalität angesprochen, und die Bezeichnung ist daher irreführend.Das Terminal hat seinen Platz in der Übertragungskette zwischen der Anwendung und dem Datenträger. Demzufolge übernimmt es der Anwendung gegenüber eine Slave-Rolle, gegenüber dem Transponder die Master-Rolle. Grundsätzlich hat es Aufgaben mit anderen Terminal-Typen gemeinsam:
8.5 Anwendungen
8.6 Kontaktlose ChipkartenAnwendungen, die Transponder in der Bauform von Chipkarten nach ISO/IEC 7816 verwenden, sind ziemlich verbreitet. Die Normung ihrer physikalischen Eigenschaften, der physikalischen Datenübertragungsschicht und der Übertragungsprotokolle der Verbindungsschicht sind recht weit fortgeschritten. Sie werden unterteilt in drei Abstandsbereiche und beschrieben in drei verschiedenen Normen:
In der Anwendung werden Close Coupling Cards beinahe genauso gehandhabt wie kontaktbehaftete Karten. Der einzige Vorteil wäre, dass keine Kontakte verschleißen können. Dem steht als Nachteil der wesentlich höhere Aufwand für Karte und Terminal gegenüber. In der Praxis spielen diese Systeme deshalb kaum eine Rolle. In den folgenden Abschnitten werde ich nur die beiden anderen Verfahren bezüglich physikalischer Datenübertragung, Protokollabwicklung und Befehlssatz beschreiben. Die Systeme sind so ausgelegt, dass "fremde" Karten im Ansprechbereich eines Terminals den Betrieb nicht stören. Allen Normen gemeinsam ist die Trägerfrequenz von 13560 kHz, die im ISM (Industrial-Scientific-Medical)-Band liegt und deshalb weltweit für diese Anwendungen zugelassen ist. 8.6.1 Proximity Coupling8.6.1.1 Physikalische ÜbertragungDas Terminal wird als PCD ("Proximity Coupling Device"), die Transponder werden als PICC ("Proximity Integrated Circuit Card") bezeichnet.Die PICCs werden aus dem vom PCD abgestrahlten Hochfrequenzfeld mit Energie versorgt. Das PCD erzeugt permanent einen Hochfrequenzträger mit einer Frequenz von 13560 kHz. Die übertragenen Daten werden codiert durch Modulation dieses Trägers, und zwar durch Amplitudenmodulation bei der Übertragung PCD --> PICC und durch Hilfsträgermodulation bei der Richtung PICC --> PCD. Die Datenübertragung erfolgt im Halbduplexverfahren, d.h. die beiden Teilnehmer senden abwechselnd. Es gibt zwei Varianten A und B, deren Verwendung am Anfang einer Sitzung ausgehandelt wird und dann für die ganze Sitzung gilt. Unter Berücksichtigung der beiden Übertragungsrichtungen erhält man vier Fälle ("Übertragungsmethoden"), deren Prinzip in den Abb. 8-1 und Abb. 8-2 dargestellt ist. In allen Fällen wird jeweils genau 1 bit in einem Übertragungsintervall der Länge 9.43 µs übertragen. Fall 1: Variante A, Übertragung PCD --> PICCEin Intervall wird in vier gleich lange Abschnitte unterteilt. Indem man einzelne Abschnitte mit einer Modulationstiefe 100% amplitudenmoduliert oder nicht moduliert, könnte man 16 verschiedene Symbole definieren. Davon werden tatsächlich nur drei zugelassen und folgendermaßen zugeordnet:
Ein Rahmen startet mit dem Symbol Z (Start of frame SOF), danach folgen die Nutzdaten mit einschränkenden Regeln für die Aufeinanderfolge der Symbole (s. Abb. 8-1):
Die Sonderfolgen ZY und YY zeigen das Ende eines Rahmens an (End of frame EOF), die Folge YY außerdem den unmodulierten Ruhezustand. Fall 2: Variante B, Übertragung PCD --> PICCBei dieser Methode wird das gesamte Intervall amplitudenmoduliert, allerdings nur mit 10% Modulationstiefe. Damit kann man nur zwei Symbole unterscheiden, die den logischen Zuständen folgendermaßen zugeordnet werden:
Der Rahmen beginnt mit einem Startbit (=0), es folgen die Nutzdaten in beliebiger Folge, den Abschluss bildet ein Stopbit (=1), das auch gleich den unmodulierten Ruhezustand einleitet. Fall 3: Variante A, Übertragung PICC --> PCDFür die Übertragung in Gegenrichtung wird eine Hilfsträgermodulation mit einem Hilfsträger von 847 kHz verwendet, das ergibt 8 Hilfsträgerperioden pro Übertragungsintervall.Ein Intervall wird in zwei Hälften unterteilt. Durch wahlweise Modulation erhält man vier mögliche Symbole (Abb. 8-2):
Fall 4: Variante B, Übertragung PICC --> PCDAuch Variante B verwendet eine Hilfsträgermodulation mit einem Hilfsträger von 847 kHz. Hier wird immer das gesamte Übertragungsintervall moduliert. Die beiden logischen Zustände unterscheiden sich durch entgegengesetzte Phasenlagen des Hilfsträgers. Die Zuordnung erfolgt dynamisch für jeden Übertragungsblock. Dazu muss zwischen zwei Übertragungsblöcken eine unmodulierte Pause mit einer Mindestdauer von 64 Hilfsträger-Perioden eingehalten werden. Der Rahmen beginnt mit mindestens 80 Hilfsträger-Perioden zur Aufsynchronisation.Der erste Phasensprung leitet das Startbit ein und bestimmt durch seine Richtung, wie die Phasenlagen den logischen Zuständen für diesen Übertragungsblock zugeordnet werden. 8.6.1.2 ProtokollAbb. 8-3 zeigt das Zustands- und Ablaufdiagramm einer Sitzung, die aus den Teilen Verbindungsaufbau (Initialisierung, Antikollision, Parametereinstellung), Kommunikation und Verbindungsabbau besteht. Im folgenden wird nur das Protokoll für die Variante A betrachtet. Abb. 8-4 zeigt den Aufbau der Befehle und ihre Verwendung in den verschiedenen Phasen des Protokolls.8.6.1.3 InitialisierungDas PCD stößt den Vorgang an durch Senden des Befehls REQA. Befinden sich eine oder mehrere PICCs im Kommunikationsbereich, werden sie durch das Hochfrequenzfeld mit Energie versorgt und haben deshalb den Zustand IDLE. Sie antworten gleichzeitig und synchron mit ATQA und gehen in den Zustand READY. Mögliche Kollisionen werden dabei vom PCD als logisch 1 ausgewertet.8.6.1.4 AntikollisionDa sich mehrere PICCs im Wirkungsbereich eines PCD aufhalten können, benötigt man eine Antikollisionssequenz, um eine PICC als Kommunikationspartnerin für eine Sitzung auszuwählen. Jede PICC besitzt eine weltweit eindeutige Identifikationsnummer ("Unique Identifier" UID) mit der Länge 4, 7 oder 10 Byte. Am Ende der Sequenz kennt das PCD die komplette UID einer PICC und hat diese ausgewählt, die übrigen PICCs im Wirkungsbereich sind dann deaktiviert.Je nach UID-Länge der beteiligten PICCs kann die Sequenz aus bis zu drei Stufen bestehen. In jeder Stufe wird ein Teil der auszuwählenden UID bestimmt. Dazu müssen 40 Bit-Positionen (4 Byte UID + 1 Kontrollbyte) auf Kollision überprüft werden. Die Prozedur pro Stufe kann aus mehreren Schritten bestehen. In jedem Schritt wird ein Teil der kollidierenden PICCs ausgeschlossen, bis nur noch eine übrigbleibt. Das Verfahren im Detail: Der Datenaustausch in einem Schritt heißt ANTICOLLISION-Befehl. Er besteht aus zwei Teilen: PCD sendet eine Anfrage (ANTICOLLISION.request), die PICCs senden ihre Antwort (synchron) mit ANTICOLLISION.answer. Der komplette Befehl besteht immer aus 56 bit (7 Byte), die variabel auf Anfrage und Antwort aufgeteilt werden. Die erste Anfrage besteht aus 16 bit. Diese enthalten im ersten Byte den Befehlscode und die aktuelle Stufe, das zweite Byte codiert die Bitlänge der Anfrage (in diesem Fall also 20h). Die ersten Antworten sind damit 40 bit lang. Mit jedem Schritt wird die Anfrage länger, die Antworten entsprechend kürzer. Befinden sich mehrere PICCs (mit unterschiedlichen UIDs!) im Ansprechbereich, tritt an mindestens einer Bit-Position der ersten Anfrage eine Kollision auf, d.h. ein Teil der PICCs antwortet mit "1", der Rest mit "0". Kollisionen können vom PICC erkannt werden, da an dieser Bit-Position das volle Übertragungsintervall durchmoduliert ist. Tritt die Kollision z.B. beim k-ten Bit auf, sendet das PCD im nächsten Schritt (zusätzlich zum 16 bit-Header) die k-1 korrekt empfangenen Bits und hängt ein 1-Bit an. Damit schließt es alle PICCs von der weiteren Prozedur aus, die an dieser Stelle 0 hatten. Die übriggebliebenen PICCs antworten mit ihrem UID-Rest der Länge 40 – k. Eine Kollision kann jetzt an Bit-Position m auftreten (m > k). Im nächsten Schritt enthält die Anfrage dann 16 + m bit, die Antworten 40 – m bit (s. Tab. 8-5). Schließlich wird das PCD einen Befehl mit voller Datenlänge von 40 bit senden. Dieser heißt dann SELECT und hat einen CRC angehängt. Er wird beantwortet mit SAK ("Select acknowledge"). Ist darin des Kaskadier-Flag ("C-Flag") gesetzt, ist noch mindestens eine weitere PICC "im Rennen" mit einer UID-Länge von 7 oder 10 Byte. Zur Ermittlung des kompletten UID muss die Prozedur deshalb je nach UID-Länge auf ein oder zwei weiteren Stufen (SEL = 95h, 97h) wiederholt werden. Ist das Kaskadier-Flag dagegen nicht gesetzt, hat nur noch eine PICC (mit einem 4 Byte UID) geantwortet. Sie ist damit selektiert und geht in den Zustand ACTIVE. Die Norm stellt die Antikollisionsprozeduren der verschiedenen Stufen als voneinander unabhängige Vorgänge dar. Dadurch könnte aber der Fall eintreten, dass auf zwei Stufen unterschiedliche PICCs ausgewählt würden. Um dies zu vermeiden, geht vermutlich eine PICC, die in der ersten Stufe abgelehnt wurde, in den Zustand IDLE oder HALT und kann deshalb in Stufe 2 nicht mehr angesprochen werden. Einen Hinweis auf dieses Verhalten konnte ich jedoch in der Norm nicht finden. 8.6.1.5 Mehrfach-Aktivierung ("Multiple Activation")Das Protokoll erlaubt auch, dass das PCD mehrere PICCs gleichzeitig aktiv hält und sie über unterschiedliche CID anspricht. Nach der Aktivierung von PICC 1 am Ende der Antikollisionsprozedur geht diese in den Zustand ACTIVE und erhält ihre CID mitgeteilt. Das PCD schließt jetzt eine weitere Suche nach PICCs an. Auf diese Anfragen antwortet PICC 1 nicht mehr, weil sie nicht im Zustand READY ist. Wird jetzt PICC 2 ausgewählt, wird diese ebenfalls aktiviert und erhält CID=2. Maximal sind 15 PICCs gleichzeitig aktivierbar, begrenzt durch die Anzahl unterscheidbarer CID.8.6.1.6 ÜbertragungsparameterDie Antwort SAK enthält noch einen weiteren Parameter (s. Tab. 8-4): Ist das ATS-Bit nicht gesetzt, unterstützt die ausgewählte PICC nicht das genormte Protokoll und wird deshalb vom PCD auf HALT gebracht. Ist das ATS-Bit gesetzt, wird die Prozedur mit dem Aushandeln von Parametern fortgesetzt.Mit dem Befehl RATS (Request ATS; Code E0h) fragt das PCD die ATS (Answer to Select) der PICC ab. Gleichzeitig teilt das PCD der PICC in RATS eine 4 bit lange CARD-ID (CID) mit, unter der es sie für den Rest der Sitzung adressieren wird. ATS besteht aus 5 Teilen:
Wenn ATS das Interface-Byte TA(1) enthält und die PICC mindestens einen Teiler >1 unterstützt, legt das PCD in einem PPS-Request Befehl die tatsächlich verwendeten Teiler fest, den die PICC mit PPS-Response beantwortet. 8.6.1.7 KommunikationZur Übertragung werden zwei verschiedene Blockformate verwendet:
Jeder Kommunikationszyklus wird mit einem Sendeblock vom PCD eingeleitet und mit einem Empfangsblock von der PICC beantwortet (Master-Slave-Prinzip mit PCD als Master). 8.6.1.8 VerkettungEine zusammenhängende Information der Anwendungsschicht, deren Länge die vorher definierte maximale Blocklänge überschreitet, kann in der Verbindungsschicht auf mehrere I-Blöcke aufgeteilt werden. In allen diesen Blöcken, außer dem letzten, wird ein Verkettungsflag gesetzt. Die Verbindungsschicht des Empfängers quittiert jeden I-Block mit einem Acknowledge- R-Block und gibt die wieder zusammengesetzte Information an die Anwendungsschicht weiter.8.6.2 Vicinity Coupling8.6.2.1 Physikalische ÜbertragungDas Terminal wird als VCD ("Vicinity Coupling Device"), die Chipkarten-Transponder als VICC ("Vicinity Integrated Circuit Card") bezeichnet.Die VICCs werden aus dem vom VCD abgestrahlten Hochfrequenzfeld mit Energie versorgt. Das VCD erzeugt permanent einen Hochfrequenzträger mit einer Frequenz von 13560 kHz. Die übertragenen Daten werden codiert durch Modulation dieses Trägers, und zwar durch Amplitudenmodulation bei der Übertragung VCD --> VICC und durch Hilfsträgermodulation bei der Richtung VICC --> VCD. Die Datenübertragung erfolgt im Halbduplexverfahren, d.h. die beiden Teilnehmer senden abwechselnd. Übertragungsrichtung VCD --> VICCBei der Übertragung vom VCD zur VICC gibt es zwei Parameter, die beliebig kombiniert werden können (Beispiele s. Tab. 8-6 VCD_VICC_Trans):
Die beiden Codierungen werden durch unterschiedliche Blockanfangszeichen (SOF) unterschieden. Variante A Beim Code 1 aus 256 besteht ein Block immer aus SOF, n * 256 Übertragungsintervallen (für n Byte-Befehle) und EOF. Um ein Byte zu übertragen, wird das Intervall moduliert (und zwar nur die zweite Hälfte), dessen Position dem Wert des Byte entspricht. Im Beispiel der Tab. 8-6 also das 79. Intervall (an Position 78; Zählung beginnt bei 0), um das ASCII-Zeichen "N" (= 4Eh) zu übertagen. Da ein Intervall 18.88 µs lang ist, ergibt sich eine (relativ niedrige) Datenrate von 1.6544 kbit/s. Variante B Beim 1 aus 4 –Verfahren werden jeweils 2 bit zu einer Übertragungseinheit kombiniert und in einem Übertragungsintervall der Länge 75.52 µs übertragen. Jeder Block besteht damit aus SOF, n * 4 Übertragungsintervallen und EOF. Jedes Übertragungsintervall besteht aus 8 Abschnitten (EOF nur aus 4 Abschnitten), die nach folgender Zuordnung moduliert werden:
Die Übertragungsreihenfolge der Intervalle und die Zuordnung der Bits zeigt Tab. 8-6 an einem Beispiel. Es ergibt sich eine Datenrate von 26.48 kbit/s. Übertragungsrichtung VICC --> VCDIn der Gegenrichtung (VICC --> VCD) gibt es ebenfalls 2 Parameter und damit 4 mögliche Fälle (s. Tab. 8-7):
Beide Geschwindigkeitsversionen benutzen die gleichen Träger- und Hilfsträgerfrequenzen. Lediglich die Übertragungsintervalle (und damit die Zeiten für die Übertragung eines Bits) werden bei der langsameren Übertragung vervierfacht. Das heißt die Abschnitte gleicher Modulation enthalten viermal so viele Hilfsträgerimpulse, die Datenrate nimmt ab von 26.48 kbit/s auf 6.62 kbit/s. Im folgenden werden nur die beiden Hilfsträgervarianten der schnelleren Version beschrieben. Variante 1 Diese Variante verwendet nur einen Hilfsträger (sub1 = 423.75 kHz). Ein Intervall für Daten ist 37.76 µs lang und besteht aus einer hilfsträgermodulierten und einer unmodulierten Hälfte. Die modulierte Hälfte enthält genau 8 Hilfsträgerimpulse:
Die Blockbegrenzungszeichen (SOF, EOF) sind viermal so lang und enthalten Abschnitte mit 24 Hilfsträgerimpulsen, eine Folge, die in den Nutzdaten nicht vorkommen kann (s. Tab. 8-7). Variante 2 Diese Variante arbeitet mit zwei unterschiedlichen Hilfsträgern: sub1 = 423.75 kHz und sub2 = 484.28 kHz. Das Prinzip der Codierung ist das gleiche wie bei Variante 1. Lediglich die bei Variante 1 unmodulierten Abschnitte werden hier mit 9 bzw. 27 sub2-Impulsen gefüllt. Dadurch ergeben sich auch geringfügig andere Zeiten für die Übertragungsintervalle. Auch die beiden "Intervallhälften" sind nicht mehr genau gleich lang. Die Zuordnung zu den logischen Werten:
8.6.2.2 ProtokollDie Kommunikation zwischen VCD und VICC verwendet Halbduplex mit Master-Slave-Prinzip, das VCD ist der Master. Es sendet Befehle (Requests) aus, die von der VICC eine Antwort (Response) erhalten. Eine Übersicht der möglichen Befehle zeigt Abb. 8-9; (linke Seite). Davon sind Befehle mit Befehlscode < 20h obligatorisch, d.h. sie müssen von allen VICCs verstanden und eventuell beantwortet werden, alle anderen sind optional. Jeder Befehl besteht aus
Jede VICC hat eine eindeutige Identifizierungsnummer ("Unique Identification" UID), die sie von allen anderen weltweit unterscheidet. Die UID ist 64 bit lang und besteht aus drei Teilen:
Mit einem oder mehreren "Inventory-Request"-Befehlen werden die UIDs einer oder mehrerer vorhandener VICCs ermittelt. Das VCD benutzt sie anschließend, um jeweils eine VICC mit adressierten Befehlen direkt anzusprechen. Der Übertragungsrahmen enthält immer ganzzahlige Bytes, also Vielfache von 8 bit. Die Übertragung beginnt mit dem niedrigwertigsten Byte (LS-Byte), innerhalb dessen mit dem niedrigwertigsten Bit (LSB). Alle Befehle können im Prinzip in drei Betriebsarten gesendet werden (Einige Kombinationen sind jedoch sinnlos): Bei verbindungslosen Befehlen sind Adress- und Select-Flag nicht gesetzt; das UID-Feld ist nicht vorhanden. Alle VICCs reagieren und antworten darauf, die nicht im Zustand QUIET sind. Typischer Vertreter: Inventory Request. Adressierte Befehle enthalten ein 64 bit UID-Feld; das Adress-Flag ist gesetzt. Dadurch wird genau eine VICC angesprochen, die auf den Befehl reagieren und antworten soll. Selektierte Befehle enthalten kein UID-Feld; das Select-Flag ist gesetzt. Sie sprechen genau die VICC an, die vorher durch einen "Select(UID)"-Befehl in den Zustand SELECTED versetzt wurde. Die Bedeutung der Flags und ihre Zuordnung zu den Bitpositionen zeigt die folgende Tabelle. An zwei Stellen hängt die Bedeutung vom Zustand des Inventory-Flags ab: Dieser Zustand ist in der Tabelle hervorgehoben.
Die möglichen regulären Antworten zeigt ebenfalls Abb. 8-9; (rechte Seite). Sie sind nach folgendem Schema aufgebaut:
8.6.2.3 AntikollisionZur Initialisierung einer oder mehrerer Verbindungen dient wieder eine Antikollisionsprozedur.Dabei gibt es für das VCD verschiedene Varianten, um möglichst effektiv einer oder mehreren VICCs ihre UID zu entlocken. Variante 1Das VCD sendet einen "Inventory-Request" Befehl mit Nb_slots_flag = 1 (= 1 slot). Der Befehl enthält außerdem eine unvollständige UID als Maske. Das Feld besteht aus ML ("Mask-Length"; Masken-Länge) und MV ("Mask-Value"; Masken-Wert). Diese Teil-UID dient gewissermaßen als "Versuchsballon". Alle VICCs, deren UID an der entsprechenden Position mit diesem MV-Fragment übereinstimmt, antworten unmittelbar darauf. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision hängt von der Anzahl vorhandener VICCs und der Fragmentlänge ab. Ist die Maske sehr kurz, werden viele der vorhandenen VICCs antworten, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit an Kollisionen. Mit steigender Maskenlänge wird es weniger Antworten, aber auch weniger Kollisionen geben. Dabei bleibt eine passende Strategie der Anwendung vorbehalten. Das VCD kann sich etwa damit begnügen, eine einzige kollisionsfreie UID als Antwort zu erhalten, oder alle vorhandenen VICCs zu identifizieren. Es gibt 3 Fälle:
Variante 2Das VCD sendet einen "Inventory-Request" Befehl mit Nb_slots_flag = 0 (= 16 slots) und einer maximalen Maskenlänge von 60. Die übrigen 4 bit des 64 bit UID werden von internen Zählern im VCD und in den VICCs geliefert. Diese werden von jedem SOF auf 0 zurückgesetzt und mit jedem EOF um 1 erhöht. Das VCD kann dadurch in einem "Inventory-Request", der mehrere EOFs enthält, bis zu 16 Zeitschlitze ("slots") unterbringen. In jedem Zeitschlitz antworten dann nur die VICCs, deren UID in den unteren 4 Bits mit dem Adresszählerstand übereinstimmt, und die außerdem in den anschließenden Bits dem gesendeten Maskeninhalt entsprechen. Die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen wird um den Faktor 16 erniedrigt, die Befehlslänge aber nur unwesentlich erhöht. Gibt es trotzdem Kollisionen in einem Zeitschlitz, kann das VCD entweder sofort abbrechen oder den kompletten Befehl zu Ende führen, um dann mit SOF eine weitere Abfragerunde einzuleiten. Diese Variante bietet Vorteile, wenn relativ viele VICCs im Wirkungsbereich des VCD vermutet werden.Variante 3Um die Anzahl gleichzeitiger Rückmeldungen weiter einzuschränken, ist auch eine Einteilung in Anwendungsklassen vorgesehen. Das Stichwort heißt AFI ("Application Family Identifier"). Inventory Request kann optional einen 8 bit langen AFI enthalten und gibt dies durch Setzen eines AFI-Flags bekannt. In diesem Fall antworten nur die Karten mit der richtigen Adresse und Maske, die außerdem den AFI-Mechanismus unterstützen und dem gesendeten AFI entsprechen. (AFI=0 ruft alle "Familien". ) Die höherwertigen 4 Bit definieren eine festgelegte Klasse, die niederwertigen 4 Bit eine applikationsspezifische Unterklasse; 0 steht für alle Klassen oder Unterklassen.
8.6.2.4 KommunikationVICCs im Ansprechbereich eines VCD können drei Zustände annehmen:
8.6.2.5 Ablauf einer SitzungBetritt eine VICC den Wirkungsbereich eines VCD, nimmt sie zunächst den Zustand READY an (s. Abb. 8-8). Sie kann von allen verbindungslosen Befehlen angesprochen werden. Praktisch ist das nur der "Inventory Request"-Befehl, der zur Ausführung der Antikollisionsprozedur verwendet wird. Während dieser Prozedur werden bereits identifizierte VICCs per Befehl "Stay Quiet(UID)" in den Zustand QUIET versetzt und antworten dann nicht mehr auf weitere "Inventory Request".Die beiden erwähnten Befehle ("Inventory Request" und "Stay Quiet(UID)"), die für alle VICCs obligatorisch sind, reichen aus, um die Identifikationscodes aller anwesenden VICCs festzustellen. Für Anwendungen, die das Lesen oder Schreiben weiterer Daten der VICC erfordern, müssen die beteiligten VICCs entsprechende optionale Befehle unterstützen. Nach erfolgter Bestandsaufnahme vorhandener VICCs können diese in allen drei Zuständen mit adressierten Befehlen angesprochen werden. Es gibt jedoch noch einen anderen (optionalen) Adressiermechanismus. Er heißt selektierte Betriebsart. Dazu wird mit dem Befehl "Select(UID)" eine VICC in den Zustand SELECTED versetzt, eine eventuell vorher selektierte automatisch zurück nach READY. Nur eine einzige VICC kann deshalb gleichzeitig im Zustand SELECTED sein. Diese kann jetzt mit selektierten Befehlen angesprochen werden, die auf das UID-Feld verzichten und damit 64 bit kürzer sind als adressierte Befehle. Beendet wird eine Sitzung, wenn die VICC den Wirkungsbereich wieder verlässt, und damit keine Befehle mehr beantwortet. 8.7 Elektronischer Reisepass8.7.1 ÜberblickMaschinenlesbare Reisedokumente (Machine Readable Travel Documents; MRTD) sollen für mehr Sicherheit und schnellere Abfertigung bei Ein- und Ausreisekontrollen sorgen. Damit diese Dokumente international kompatibel sind und von allen passenden Lesegeräten bearbeitet werden können, hat eine allgemein anerkannte Unterorganisation der UN, die Internationale Zivilluftfahrtbehörde (International Civil Aviation Organization, Quebec; ICAO), einen internationalen Standard definiert, der für weltweit einheitliche Reisepässe sorgen soll. Die Anforderungen sind beschrieben im ICAO-Dokument 9303, Part 1: Machine Readable Passports (MRPs), das als ISO/IEC 7501-1: 1997 von der ISO übernommen wurde. Viele Staaten haben diese Anforderungen bereits umgesetzt, darunter auch Deutschland, das seit November 2005 nur noch elektronische Reisepässe ausgibt. In der ersten Stufe werden darin nur Daten elektronisch zur Verfügung gestellt, die auch bisher schon in Klarschrift im Pass enthalten waren. Erst für später ist geplant, die Fälschungssicherheit durch Aufnahme biometrischer Daten weiter zu erhöhen.8.7.2 SicherheitWie bei allen sicheren Datenübertragungen geht es auch hier um drei Fragen:
8.7.3 Technische RealisierungAlle (maschinenlesbaren) Daten werden in einem RFID-Chip gespeichert, der in den Deckel oder in eine Spezialseite eingebettet ist, die auch die optisch lesbaren Daten enthält.Zum Auslesen der Daten wird Proximity Coupling nach ISO/IEC 14443 verwendet. Dabei wird die Variante A benutzt, bei der für die Übertragung vom Lesegerät zum Chip (PCD --> PICC) die Modulationstiefe 100% beträgt, für die Übertragung vom Chip zum Lesegerät (PICC --> PCD) die beiden Intervallhälften alternativ moduliert werden. Als bevorzugte Datenrate wird 106 kbit/s eingesetzt, bei der eine Intervallhälfte 4 Hilfsträgerperioden enthält. Doppelte und vierfache Datenraten sind vorgesehen und könnten für zukünftige Anwendungen benutzt werden. Bei einem Abstand von < 10 cm zwischen Lesegerät und Chip können die Daten sicher gelesen werden. Zusätzlich sollte der Pass so konstruiert sein, dass seine Daten nur im aufgeklappten Zustand ausgelesen werden können. 8.7.4 DateninhaltDie Datenseite eines Reisepasses ist in drei Bereiche aufgeteilt:
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