Brevet FR2776147A1 — publié le 19990917

Procédé, système et dispositif pour transférer, par liaison électromagnétique, des informations entre des lecteurs et des objets nomades La présente invention concerne les procédés, les systèmes et les dispositifs permettant de transférer, par liaison électromagnétique de proximité, des informations entre: - d'une part, une pluralité d'objets nomades (notammnent des cartes ou des badges) ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication, notamment des protocoles de communication, des méthodes de modulation différents, et - d'autre part, des lecteurs. Ces procédés, systèmes, dispositifs et cartes sont communément appelées "sans contact". Le marché actuel du sans contact se caractérise par une très grande diversité de l'offre de cartes sans contact correspondant à une grande diversité des technologies utilisées. Cette diversité tient d'une part au fait qu'il existe plusieurs méthodes pour réaliser une téléalimentation des objets nomades à distance et plusieurs méthodes pour échanger des données avec ces objets. Les choix technologiques ont une incidence sur le coût des cartes. Dans ce contexte mouvant les opérateurs, notamment les transporteurs, hésitent à retenir une technologie sans contact de préférence à une autre de crainte de choisir le mauvais "futur standard". De plus, le choix d'une technologie les associe aujourd'hui à un type de carte, carte à logique câblée ou carte à microprocesseur. Dans un cas, s'ils choisissent des cartes à logique câblée, ils se privent de la possibilité de développer une télébillétique compatible avec les fonctions porte- monnaie électronique. Le choix des cartes à microprocesseur leur impose en revanche un coût de carte élevé. Cette diversité des solutions techniques constitue donc un problème qu'il convient de résoudre. Ses conséquences économiques sont considérables.I serait souhaitable que les transporteurs désireux d'exploiter des technologies sans contact puissent mettre en place une infrastructure de lecteurs standards qui leur permettrait de traiter tous les types de cartes sans contact. L'adoption d'une norme ISO pourrait être une solution. Il existe en effet une commission de normalisation qui a pour objet de normaliser les cartes sans contact. Néanmoins les travaux de cette commission avancent lentement compte tenu des intérêts divergents des industriels. En outre, on peut s'attendre à ce que de nouvelles technologies apparaissent sur le marché. Elles viendront perturber ces travaux de normalisation. C'est en particulier le cas des recherches effectuées sur les étiquettes ou sur les cartes à très courte distance de couplage. La présente invention vise à pallier à cet inconvénient majeur de nécessiter un lecteur spécifique pour chaque type de badge. Le procédé selon l'invention permet d'utiliser un unique lecteur standard pour lire des badges ayant des caractéristiques techniques différentes. Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes: - (a) le lecteur standard recherche les objets nomades qui sont dans son champ de détection; - (b) le lecteur standard identifie les spécificités de l'objet nomade concerné et insère les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade concerné; - (c) le lecteur standard émet à destination de l'objet nomade un signal électromagnétique modulé selon ladite trame; les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondent aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade concerné; - (d) le lecteur standard démodule un signal électromagnétique modulé par les moyens de communication des objets nomades en extrayant les trames insérées par l'objet nomade concerné dans le signal électromagnétique; (e) le lecteur standard décode les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames. On désigne par "objet nomade" dans la suite de la description tout type de support d'information portable. Grâce à cette combinaison de moyens, l'objet nomade reçoit par télétransmission l'énergie suffisante prévue pour assurer la communication avec le lecteur standard. Il peut lire le contenu des trames émises et peut communiquer au lecteur standard les trames qui lui sont spécifiques. La présente invention concerne également un système pour transférer, par liaison électromagnétique de proximité, des informations entre, d'une part, une pluralité d'objets nomades ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication différents, notamment des protocoles de communication et des méthodes de modulation différents, et d'autre part, des lecteurs standards susceptibles d'être utilisés quelles que soient les caractéristiques des objets nomades. Ledit système est tel que: - (a) le lecteur standard comporte des moyens de recherche pour rechercher les objets nomades qui sont dans son champ de détection, - (b) le lecteur standard comporte des moyens d'identification pour identifier les spécificités de l'objet nomade concerné et des moyens d'insertion pour insérer les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade concerné; - (c) le lecteur standard comporte des moyens d'émission pour émettre à destination de l'objet nomade un signal électromagnétique modulé selon ladite trame; les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondent aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade concerné; - (d) le lecteur standard comporte des moyens de démodulation pour démoduler un signal électromagnétique modulé par les moyens de communication des objets nomades et comporte des moyens d'extraction pour extraire les trames insérées par l'objet nomade concerné dans le signal électromagnétique; - (e) le lecteur standard comporte des moyens de décodage pour décoder les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames. L'objet nomade concerné reçoit par télétransmission l'énergie suffisante prévue pour assurer la communication. Il peut lire le contenu des trames émises. De même, l'objet nomade peut communiquer au lecteur standard les trames qui lui sont spécifiques. La présente invention concerne aussi un dispositif lecteur standard destiné à être utilisé pour échanger, par liaison électromagnétique de proximité, des informations avec une pluralité d'objets nomades ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication différents, notamment des protocoles de communication et des méthodes de modulation différents. Ledit dispositif lecteur standard comporte: - (a) des moyens de recherche pour rechercher les objets nomades qui sont dans son champ de détection; (b) des moyens d'identification pour identifier les spécificités de l'objet nomade concerné et des moyens d'insertion pour insérer les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade concerné; - (c) des moyens d'émission pour émettre à destination de l'objet nomade un signal électromagnétique modulé selon ladite trame; les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondent aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade concerné; - (d) des moyens de démodulation pour démoduler un signal électromagnétique modulé par les moyens de communication des objets nomades et comporte des moyens d'extraction pour extraire les trames insérées par l'objet nomade concerné dans le signal électromagnétique; - (e) des moyens de décodage pour décoder les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames. Grâce à cette combinaison de moyens, il est possible d'utiliser un lecteur standard pour échanger des informations avec des objets nomades réalisés selon des techniques différentes. La solution selon l'invention présente en outre l'avantage de permettre à des opérateurs transporteurs de s'adresser à différents fabricants de cartes et de les mettre en concurrence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de variantes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs, et de: - la figure 1 qui représente une vue en perspective d'une variante de réalisation du système selon l'invention; - la figure 2 qui représente une variante de réalisation d'un dispositif lecteur standard, sous la forme d'un schéma synoptique; - la figure 3 qui représente une variante de réalisation d'un badge, sous la forme d'un schéma synoptique; On va maintenant décrire la figure I qui représente une vue en perspective d'une variante de réalisation du système selon l'invention. Un dispositif lecteur standard 1 comprend notamment une antenne 2. Le dispositif lecteur standard 1 est alimenté via un câble 3 d'alimentation. Il émet au moyen de l'antenne 2 un champ électromagnétique de détection 4. Un utilisateur 5, portant un objet nomade 7, pénètre dans le champ électromagnétique de détection 4. Il est à noter que l'invention n'impose aucune contrainte quant à la nature des moyens permettant de transporter l'objet nomade 7. Les moyens permettant de transporter l'objet nomade 7, peuvent être par exemple un sac, un portefeuille, un chariot de super marché contenant les biens de consommation sur lesquels les objets nomades sont collés, un container d'un wagon sur une voie ferrée,... De même, l'objet nomade 7 peut être constitué, par exemple, d'un badge, d'une montre, d'une étiquette, d'une carte à logique câblée, d'une carte à microprocesseur. Le fonctionnement du lecteur est illustré par le schéma synoptique de la figure 2. Un oscillateur fournit une fréquence de référence qui sert d'horloge 10 au lecteur. A partir de cette horloge 10 le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11 fabrique (par multiplication, division etc..) toutes les fréquences dont a besoin le lecteur (notamment la fréquence d'émission, etc..). Les messages à transmettre partant du lecteur 1 vers le badge 7 sont générés dans un microprocesseur 12 et insérés dans les trames compréhensibles par le badge 7 présent dans le champ électromagnétique 4. La constitution des trames est réalisée soit dans le microprocesseur 12, soit dans le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11. Un signal de modulation est ensuite généré dans le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11 à partir de ces trames. Le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11 transmet à l'amplificateur d'émission 14 le signal de modulation et le signal d'émission. L'amplificateur d'émission 14 transfert le signal de modulation sur le signal d'émission. Ce transfert peut être également réalisé dans le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11. L'amplificateur d'émission 14 amplifie le signal résultant pour qu'il atteigne un niveau qui puisse être reçu et traité par le badge 7 présent dans le champ électromagnétique 4. Un filtre d'émission 15 élimine les signaux parasites superposés au signal d'émission qui pourraient gêner la communication entre le lecteur 1 et le badge 7. L'antenne 2 transmet, d'une part, les signaux d'émission du lecteur 1 vers le badge 7 et capte, d'autre part, les modulations du champ électromagnétique 4 porteuses des trames produites par le badge 7 (ainsi qu'on le verra ci-après). Un mélangeur 17 reçoit en entrée le signal modulé par le badge 7 et contenant les trames produites par le badge 7. Pour extraire la modulation, le mélangeur transpose ce signal à une fréquence plus basse, en utilisant via la liaison une partie du signal d'émission dont il se sert comme référence dans l'opération de mélange. f est ainsi possible, soit d'extraire directement par démodulation les trames produites par le badge, soit d'extraire la sous-porteuse qui contient alors les trames produites par le badge 7. Dans le cas d'une sous-porteuse, l'extraction des trames peut être réalisée par le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11. L'amplificateur de réception 18 amplifie les signaux de réception provenant du mélangeur 17 pour qu'ils atteignent un niveau suffisant et puissent être traités par le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 1 1. Un filtre de réception 19 élimine les signaux parasites qui peuvent gêner la réception. Le Circuit Spécifique Programmable (FPGA) 11 ou le microprocesseur 12 extrait les messages des trames reçues. Le traitement de ces trames permet au lecteur standard 1 d'identifier les spécificités de l'objet nomade 7 détecté. Grâce à la combinaison des moyens qui viennent d'être décrits, le lecteur standard 1 peut insérer dans le champ électromagnétique 4 émis une trame interprétable par l'objet nomade 7. A cet effet les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence, sa puissance et ses modulations, correspondent aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique attendu par l'objet nomade 7 détecté et identifié. Grâce également à la combinaison des moyens qui viennent d'être décrits, le lecteur standard 1 peut démoduler le signal électromagnétique modulé par les moyens de communication de l'objet nomade détecté et identifié, en extrayant les trames insérées par l'objet nomade 7 dans le signal électromagnétique. Ces moyens lui permettent également de décoder les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade 7 détecté, en appliquant une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade 7 détecté pour élaborer les trames. Le lecteur standard 1 cherche à établir un dialogue avec les objets nomades 7 qui sont dans son champ de détection 4 en émettant à intervalles réguliers des interrogations. Un badge 7 présent dans le champ de détection se manifeste en répondant à l'appel du badge. On va maintenant décrire la figure 3 qui représente une variante de réalisation du badge 7, sous la forme d'un schéma synoptique. Le lecteur standard 1 émet, par l'intermédiaire de son amplificateur 14 et de son antenne 2, un champ électromagnétique 4. Ce champ est capté par l'antenne 8 du badge 7 présent dans le champ du lecteur. Une partie du signal reçu par l'antenne 8 du badge 7 est convertie en énergie par un circuit de redressement et d'alimentation 30 qui fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement du badge 7. Ce circuit de redressement et d'alimentation 30 alimente le circuit de génération d'horloge 36, le circuit de modulation 38, le circuit de démodulation 37 et le circuit de traitement 31 autrement appelé circuit logique. Un circuit générateur d'horloge 36 génère, à partir du signal émis par le lecteur 1, une référence de fréquence permettant au lecteur et au badge de fonctionner de manière cohérente. Les messages contenus dans les trames émises par le lecteur 1 et reçues par l'antenne 8 du badge 7 sont extraits par le circuit de démodulation 37 et traités par le circuit logique 31 Pour produire des messages binaires (des trames) qui puissent être captés par l'antenne 2 du lecteur 1, le badge 7 comporte des moyens de communication notamment un circuit logique 31 associé à un circuit de modulation 38. Le circuit logique 31 et le circuit de modulation 38 du badge 7 commutent, selon un protocole de communication et des méthodes de modulation spécifiques, au moyen de commutateurs électroniques 32, un des éléments du circuit d'antenne 33 du badge 7 (par exemple la résistance de charge ou la capacité d'accord 34 de l'antenne 8). Le comportement du circuit d'antenne 33 du badge 7 peut donc varier entre différents états conformément à la trame produite par le circuit logique. Ce changement de comportement du badge 7 dans le champ électromagnétique 4 est décelé par le lecteur 1. Le lecteur détecte une variation d'impédance aux bornes de son antenne 2 entre différents états qui sont en relation avec la trame produite par le circuit logique 31 du badge 7. Cette variation d'impédance aux bornes de l'antenne 2 du lecteur se traduit par une modulation de la fréquence des signaux électriques, conformément à la trame produite par le circuit logique 31 du badge 7. En démodulant les signaux électriques comme il vient d'être décrit ci- dessus en se référant à la figure 2, on extrait les trames produites par le badge 7. Le circuit logique 31 du badge contient notamment une partie mémoire 35. C'est dans cette partie mémoire que sont contenues des informations essentielles telles que les règles du protocole, l'identifiant du badge, les codes confidentiels, les autorisations d'accès. Le lecteur est donc en mesure d'interpréter les messages binaires produits par le badge. Le lecteur standard 1 peut donc identifier les badges qu'il a détecté et lui transmettre les informations requises par le badge. Revendications 1. Procédé pour transférer, par liaison électromagnétique de proximité, des informations entre - d'une part, une pluralité d'objets nomades (7) ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication (8; 31, 32, 33) différents, notamment des protocoles de communication et des méthodes de modulation différents, et - d'autre part, des lecteurs standards (1) susceptibles d'être utilisés quelles que soient les caractéristiques des objets nomades (7); ledit procédé étant tel que: - (a) le lecteur standard (1) recherche (2; 11, 12, 17, 18, 19) les objets nomades qui sont dans son champ de détection (4); - (b) le lecteur standard (1) identifie (11) les spécificités de l'objet nomade concerné (7) et insère (11, 12) les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade concerné; - (c) le lecteur standard (1) émet (8) à destination de l'objet nomade (7) un signal électromagnétique (4) modulé selon ladite trame; les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondant aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade (7) concerné; (de sorte que l'objet nomade concerné recevant par télétransmission l'énergie suffisante pour assurer la communication avec le lecteur standard, peut lire le contenu des trames émises et peut communiquer au lecteur standard les trames qui lui sont spécifiques) - (d) le lecteur standard (1) démodule (11, 12, 17, 18, 19) un signal électromagnétique modulé par les moyens de communication (8; 31, 32, 33) des objets nomades en extrayant (12) les trames insérées par l'objet nomade (7) concerné dans le signal électromagnétique (4); - (e) le lecteur standard (1) décode (11, 12) les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade (7) concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames. 2. Système pour transférer, par liaison électromagnétique de proximité, des informations entre - d'une part, une pluralité d'objets nomades (7) ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication différents, notamment des protocoles de communication et des méthodes de modulation différents, et - d'autre part, des lecteurs standards (1) susceptibles d'être utilisés quelles que soient les caractéristiques des objets nomades; ledit système étant tel que: - (a) le lecteur standard (1) comporte des moyens de recherche (2; 1 1, 12, 17, 18, 19) pour rechercher les objets nomades qui sont dans son champ de détection (4), - (b) le lecteur standard (1) comporte des moyens d'identification (11, 12) pour identifier les spécificités de l'objet nomade concerné et des moyens d'insertion (11, 12, 14, 15) pour insérer les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade (7) concerné; - (c) le lecteur standard (1) comporte des moyens d'émission (2; 14, 15) pour émettre à destination de l'objet nomade (7) un signal électromagnétique (4) modulé selon ladite trame; les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondant aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade concerné; (de sorte que l'objet nomade concerné recevant par télétransmission l'énergie suffisante pour assurer la communication, peut lire le contenu des trames émises et peut communiquer au lecteur standard les trames qui lui sont spécifiques) - (d) le lecteur standard (1) comporte des moyens de démodulation (11, 17) pour démoduler un signal électromagnétique modulé par les moyens de communication des objets nomades et comporte des moyens d'extraction (11, 17) pour extraire les trames insérées par l'objet nomade (7) concerné dans le signal électromagnétique (4); - (e) le lecteur standard comporte des moyens de décodage (11, 12) pour décoder les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade (7) concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames. 3. Dispositif lecteur standard destiné à être utilisé pour échanger, par liaison électromagnétique de proximité, des informations avec une pluralité d'objets nomades ayant des caractéristiques techniques d'alimentation et des moyens de communication différents, notamment des protocoles de communication et des méthodes de modulation différents; ledit dispositif lecteur standard (1) étant tel que - (a) il comporte des moyens de recherche (2; 11, 12, 17, 18, 19) pour rechercher les objets nomades (7) qui sont dans son champ de détection (4); - (b) il comporte des moyens d'identification (11, 12) pour identifier les spécificités de l'objet nomade (7) concerné et des moyens d'insertion (11, 12, 14, ) pour insérer les messages à émettre dans une trame interprétable par l'objet nomade (7) concerné; - (c) il comporte des moyens d'émission (2; 14, 15) pour émettre à destination de l'objet nomade un signal électromagnétique modulé selon ladite trame les caractéristiques du signal électromagnétique émis, notamment sa fréquence et sa puissance, correspondant aux caractéristiques du signal électromagnétique spécifique à l'objet nomade concerné; (de sorte que l'objet nomade concerné recevant par télétransmission l'énergie suffisante pour assurer la communication, peut lire le contenu des trames émises et peut communiquer au lecteur standard les trames qui lui sont spécifiques) - (d) il comporte des moyens de démodulation (11, 17) pour démoduler un signal électromagnétique modulé (4) par les moyens de communication des objets nomades et comporte des moyens d'extraction (11, 17) pour extraire les trames insérées par l'objet nomade concerné (7) dans le signal électromagnétique (4); - (e) il comporte des moyens de décodage (11, 12) pour décoder les messages insérés dans les trames provenant de l'objet nomade (7) concerné selon une méthode inverse de celle utilisée par l'objet nomade concerné pour élaborer les trames.