Transcript 非接触ICカードR/W プログラム概論【PPT】

非接触ICカードシステム
概論Ⅰ
作成者：Ｈｅｒｍａｎ＿
Ｌｅｅ
非接触ICカードとは？
・個体認識の話
・ICカードって？
・接点型ICカード
・非接触ICカード
・リモート通信
・非接触ICカードの特徴
個体認識の話
ユビキタス⇒いつでもどこでもネットワークコミュニケーション
ユビキタス社会の必需品…インターネット＋ICカード
ICカード
⇒個人を特定するためのユニークな番号（ID）が記録
ID=Identity
PIN=Personal Identification Number
ICカードって？
＜カードの歴史＞
1950年頃 ダイナースクラブがプラスチックカードを旅行者に発行。
1960年 アメリカ銀行がクレジットカード発行。エンボス（突起文）付き。
※カードはIDカードと呼ばれた。
＜カードの国際標準規格＞
ISO/IEC 7810 「IDカード」シリーズ
★85.6×54×0.76mm⇒“ID-1”サイズ
大半のカードは、ID-1サイズである。
※自分の持っているカードがID-1か確認してみよう。
ICカードって？
世界共通のカードサイ
ズ
IC=Integrated Circuit
＜ICチップ＞
磁気ストライプに比べ、格段に
多くの情報を記憶できる。
ICカードって？
接点型ICカード
＜接点型ICカード＞
カードの接触電極とリーダの接触端子を直接接触させる。
しかし… 接点の接触不良、静電気の放電で回路破壊などの問題が発生
非接触ICカード
＜非接触ICカードの呼び方＞
・ワイヤレスカード
・リモートカード
・無接点コンタクトレスカード
（ISO和訳）
・外部端子なしカード（JIS）
・スマートカード（欧米）
★電磁界（交流磁界）を直流電流に変換⇒ICが動作
リモート通信
リモート（Remote）…「遠隔の」
★無線（電磁波）や赤外線で通信する
リモート通信
＜非接触ICカードの種類＞
・密着型（2mm）
・近接型A、B、C（10cm）
・近傍型（70cm）
・遠方型（数m）
※遠方型は磁界ではなく、指向性
の高いマイクロ波を使用
非接触ICカードの特徴
★非接触ICカードの通信
⇒カードをリーダのアンテナ部に
近づけるだけで良い
＜接点型＋非接触＞
・コンビネーションカード
・ハイブリットカード
この節のまとめ
•ICカードは、大容量情報をICに記憶し、高速に読み書きができる。
•ICカードには、接点型と、電磁界を利用した非接触型がある。
•非接触型ICカードは、空間を隔てた近距離で通信する。
•非接触ICカードは、カードの向きを無視でき、使い勝手が良い。
•非接触ICカードは、通信距離によって「密着型」「近接型」「近傍型」「遠方型」がある。
•近接型は、通信方式によって、「タイプA」「タイプB」「タイプC」に分類できる。
•非接触ICカードは、リーダのアンテナ部に近づけるだけで通信できる。
休憩
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身近な非接触ICカード
・ICテレホンカード（近接型タイプA）
・住民基本台帳カード（近接型タイプB）
・Ｓｕｉｃａ（近接型タイプC）
ICテレホンカード（近接型タイ
プA）
1999年3月よりサービス開始
2006年3月末でサービス終了
※回路配線の一部がオフになりICチップが動作可能になる。
ICテレホンカード（近接型タイ
プA）
住民基本台帳カード（近接型タイプ
B）
2003年8月25日より発行開始
＜記憶データ＞
①住民票コード（11桁）
②カード認証用の鍵
③パスワード（4桁）
※発行手数料…500円
Ｓｕｉｃａ（近接型タイプC）
★2001年11月にJR東日本の首都圏の駅約400の自動改札に一斉導入。
・SONYのFeliCaを採用
・処理能力 80人／1分間
・マスコットは「ペンギン」
JR西日本 ICOCA
JR東海 TOICA
JR九州 SUGOCA
JR北海道 Kitaca
JR四国 2014年導入？
この節のまとめ
•ICテレホンカードは近接型タイプA
•ICテレホンカードは電話機のポケットにカードを2枚まで置き動作させる。
•ICテレホンカード電話機は、絶滅している。
•住基カードは近接型タイプB
•住基カードは、希望する住民に自治体が発行する。
•写真付きカードは、身分証明書となる。
•Suicaは、FeliCa技術を使用した近接型タイプC
•1分間に80人を処理できる高速アクセスカード。
•タッチアンドゴーにより、動作空間にカードを長く滞在させる。
休憩
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非接触ICカードシステム
概論Ⅱ
非接触ICカードの構造と作り
方
・非接触ICカードの構造
・非接触ICカード用コイルの作り方
・非接触ICカード用リーダの構成
・ICカード発行システム
非接触ICカードの構造
非接触ICカード用コイルの作り方
非接触ICカード用リーダの構成
非接触ICカード用リーダ
★ICカードに電力を供給して活性化し、決められた通信手段に従って、アプリケーション
ソフトによってICカードとの間でデータ転送を行う。
非接触ICカード用リーダの構成
★ICカード用リーダ＝コントロール部＋電波インターフェース
電波インターフェース＝データ送信部＋データ受信部
①13.56MHzの搬送波を発生し、信号で復調して送信。
⇒ICカードに電力と信号を伝送
②ICカードからの信号を受信し、復調。
ICカード発行システム
カードを製造してもそのままでは使えない。
⇒アプリケーションプログラムや情報を書き込むことが必要！
この節のまとめ
＜カード＞
•コイルにICチップが接続され、搭載されたインレットシートをオーバレイシートで挟む。
•エッチングのコイルは精度も良く、導体抵抗も低い。
•13.56MHzの搬送波を発生し、信号で変調して送信する。
＜リーダ＞
•ICカードに電力と信号を伝送する。
•ICカードからの信号を受信し、復調する。
休憩
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使用される電磁波の周波数
・ISMバンド周波数
・短波帯を採用する非接触ICカード
ISMバンド周波数
★非接触ICカード⇒無線システムに分類される。
他の無線業務を妨害してはいけない！⇒使用できる周波数が制限される
Industry（産業）
Science（科学）
Medicine（医学）
＜ISM周波帯＞
長波帯 ～135kHz
短波帯 6.78、13.56、27.125、
40.68MHz
超短波帯 433.92、869.0、
915.0MHz
マイクロ波帯 2.45、5.82、
4.125GHz
短波帯を採用する非接触ICカー
ド
6.78MHz
⇒日米で軍事使用
27.12MHz
⇒高周波溶接機の
妨害を受ける
この節のまとめ
•非接触ICカードシステムが利用できる電波の周波帯は、産業、科学、医学など
に指定されている周波帯の13.56MHzを使用する。
•13.56MHzの周波数は、人間が持って使用する非接触ICカード用として、機能面、
信頼面及びコスト面から選択された。
休憩
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非接触ICカードシステム
概論Ⅲ
非接触ICカードの基本技術
・電磁誘導
・リーダの信号送受信
・デジタル変調
・非接触ICカードの動作領域
・リーダ・トーク・ファースト
電磁誘導
電磁誘導
リーダの信号送受信
＜送信＞
①リーダのアンテナに電流を流して磁界発生
②その磁束をカードのコイルが取り込み、電流がカード回路に流れICチップが動作
③カードのコイルに電流が流れたことにより、カードのコイルが別の磁界（反磁界）を作る
リーダの信号送受信
＜受信＞
①反磁界がリーダアンテナを通過、リーダのアンテナに微小電圧（mVオーダ）が重畳
※リーダアンテナは常に高電圧（数十～数百ボルト）が発生している
②同期検波して変化分を積分⇒信号成分を取り出す
デジタル変調
変調 搬送波の振幅・周波数などに信号で変化を与えること
搬送波 電力や信号を伝える源となる電磁波（電圧、電流）
ベースバンド信号 搬送波を変調する音声や映像信号、デジタル信号
デジタル変調
振幅変位（ASK） デジタル信号の“1”と“0”によって搬送波の振幅をV1⇒V0に変化させる。
周波数偏移（FSK） 2つの周波数をデジタル信号の“1”と“0”でスイッチする。
位相偏移 （PSK） デジタル信号の“1”と“0”によって搬送波の位相をスイッチする。
デジタル変調
非接触ICカードの動作領域
＜動作条件＞
負荷抵抗に電流を流してICの動作最小電圧が確保できる範囲
非接触ICカードの動作領域
リーダ・トーク・ファースト
非接触ICカードシステムの通信
⇒動作磁界内に複数のカードが存在する
可能性がある
→カードが勝手に通信する→混信
★リーダが先にコマンドを発信
⇒リーダ・トーク・ファースト
リーダ・トーク・ファースト
リーダは、カードがある・なしにかかわらず一定間隔で、信号を発信している。
⇒ポーリング
この節のまとめ
•負荷電流によって、反磁界が発生する。
•ICカードのコイルに流れる電流を、負荷をオンオフして変調し、これによって発
生した反磁界でリーダへ返信する。
•デジタル変調には、振幅変位（ASK）、周波数偏移（FSK）、位相偏移（PSK）が
ある。
•変調すると搬送波の周りに側帯波が分布する。
•非接触ICカードの動作領域は、ICの動作電圧が確保できる範囲で、且つ、IC
カードが変調した信号をリーダ側で検知できる範囲となる。
•動作磁界内に、複数のカードが存在することもあるため、リーダが先にコマンド
を発生し、それにカードが応答する。
参考文献
・トコトンやさしい非接触ICカードの本
・広辞苑 第五版
岩波書店
著者：苅部 浩
発行：日刊工業新聞社
お疲れ様でした
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