FR 2621721 A1 19890414 FR 8713952 A 19871009 -t 2621721 DISPOSITIF D'EXP OITATION DE CARTES A uDIRE A PREPAIE T L'invention concerne les dispositifs d'exploitation de cartes à mémoire à prépaiement, tout particulièrement de cartes à puces. Une carte à mémoire à prépaiement est une carte qu'un conscnateur peut acheter, pour une somme d'argent déterminée, et qui lui permet ensuite de bénéficier de biens ou services en quantité ou en valeur proportionnelle au prix qu'il a payé pour acheter la carte. Cette quantité ou cette valeur est inscrite dans une zone de mémoire de la carte et elle est décrémentée au fur au mesure que le consommateur utilise la carte pour se procurer les biens ou services dont la carte lui permet de bénéficier. C'est une sorte de portemonnaie ou portefeuille électronique. L'exemple le plus connu est la carte à mémoire téléphonique que l'utilisateur peut introduire dans un appareil téléphonique mis à la disposition du public, pour obtenir une camiunication téléphonique; la mémoire de la carte contient une information sur le nombre d'unités de temps ou d'argent qui reste disponible; ce nombre est décrémenté à intervalles réguliers pendant la communication jusqu'à ce que celle-ci se termine. Si le nomanbre d'unités résiduelles n'est pas nul à la fin de la communication, la carte reste valable pour une comanmunication ultérieure. Les cartes à mémoire que l'on considérera plus spécialement ici sont essentiellement les cartes comanportant un composant électronique semiconducteur, car ce sont celles qui semblent actuellement offrir le plus de sécurité aussi bien pour le prestataire de biens ou services que pour le consaonateur. Or la sécurité contre le vol (vol d'argent ou de biens ou de services) et contre les dégradations est un 262 1 721 2 - facteur essentiel à prendre en ompte dans l'installation de systèmes de distribution automatique de biens ou de services. Si l'administration des téléphones en France s'est lancée très tôt dans l'équipement à très grande échelle de cabines téléphoniques publiques pourvues de dispositifs d'exploitation de cartes à memoire prépayées, c'est bien pour éviter: - le vol de services par établissement frauduleux de communications téléphoniques sans contrepartie financière, - les dégradations de cabines téléphoniques par des voleurs qui cherchent à récupérer les pièces de monnaie accumulées au fur et à mesure de l'utilisation payante normale des cabines, - et aussi le vol d'argent sur les personnes. Cependant, si l'utilisation de cartes à mémoire prépayées permet au prestataire de services de bénéficier d'une sécurité plus grande, il n'en est pas forcément de même pour le consommateur. Il risque de perdre la carte qu'il a achetée, ou de se la faire voler; dans les deux cas, de ne pas pouvoir se la faire rembourser, sauf peutêtre s'il s'agit d'une carte à code d'accès confidentiel qu'une tierce personne ne pourra en principe pas utiliser à son profit (mais de telles cartes néessitent bien entendu des dispositifs d'exploitation complexes et coûteux, et le consommateur subira de toutes façon les ennuis de la perte ou du vol). De plus, le consommateur va payer sa carte a priori plus cher que la valeur des biens ou services dont il momentanément besoin: par exemple il va acheter 40 unités de communication téléphonique alors qu'il n'a besoin dans l'immédiat que d'une dizaine d'unités. Il est vrai 262172 1 -3- qu'il pourra ultérieurement bénéficier du résidu de valeur non utilisée, mais il ne sait pas quand il en aura besoin, ni mnme s'il en aura besoin un jour, et de toutes façons les risques de perte ou de vol augmenteront proportionnellement à la durée de non-utilisation de la carte. Il est donc très réticent à accorder sa confiance aux prestataires de biens ou services qui, pour augmenter la sécurité de leurs systèmes de distribution automatique de biens ou services, veulent installer des dispositifs d'exploitation de cartes à prépaiement. En d'autres mots, bien que l'utilisation de cartes prépayées puisse permettre au prestataire de biens ou services de bénéficer d'une plus grande sécurité, il n' en est pas toujours de mâme pour le consommateur; ou, s'il en est de même pour le consommateur, celui-ci n'en est pas forcément convaincu; ou encore, s'il en est convaincu, il pense parfois que d'autres inconvénients se présentent (nécessité d'un prépaiement de valeur supérieure aux besoins immédiats) et diminuent fortement l'intérêt d'adopter le système de prépaiement que lui propose le fournisseur de biens ou services. Si ce fournisseur est aussi puissant que l'administration nationale des postes -télégraphes- téléphones, le consommateur sera bien obligé de se conformer au système imposé par cette administration; mais pour beaucoup de prestataires de biens ou services en situation 6conomique de concurrence, il sera impossible d'adopter un système a cartes de prépaiement, donc de bénéficier d'une sécurité améliorée, si ce système ne recueille pas l'assentiment de la majeure partie de la clientèle potentielle. Pour permettre d'augmenter la sécurité des 26 2 1 7 21 -4- systèmes de distribution automatique de biens ou services en facilitant la mise en place, aux postes de distribution de ces biens ou services, de dispositifs d'exploitation de cartes à mémoire à prépaiement, la présente invention propose une technique de réalisation de ces dispositifs d'exploitation, telle que l'on soit en mesure de vaincre plus facilement l'obstacle psychologique de la réticence des consannateurs vis à vis des systèmes de cartes à prépaiement. On peut dire qu'aujourd'hui les dispositifs d'exploitation de cartes à prépaiement cauportent au moins un lecteur de cartes dans lequel on peut introduire une carte prépayée pour déclencher la fourniture d'un bien ou d'un service au titulaire (éventuellement au titulaire autorisé) de la carte, ce lecteur de cartes étant apte a: - lire une information mémorisée dans une première zone de mémoire de la carte, cette information représentant un crédit résiduel correspondant à une valeur de biens ou services disponibles pour le titulaire de la carte, - autoriser la fourniture du bien ou du service si l'information lue correspond à un crédit suffisant, - et inscrire dans la première zone de mémoire une information correspondant à un nouveau crédit résiduel disponible. Selon l'invention, on propose un dispositif d'exploitation de cartes du type indiqué ci- dessus, conportant en outre: - des moyens pour lire, dans une deuxième zone de nmoire de la carte, une information de date inscrite dans cette deuxième zone, - une horloge pour indiquer la date courante au monent de l'utilisation de la carte; 262'1721 2 6 2 1 7 2 -des moyens pour calculer et mémoriser une quantité proportionnelle au produit du crédit résiduel lu dans la première zone de mémoire par la différence entre la date courante et la date lue dans la deuxième zone de mémoire, - des moyens pour inscrire dans la deuxième zone de mémoire une information sur la date courante. Grace à cette constitution nouvelle du dispositif d'exploitation de cartes à prepaiement, il devient possible de quantifier le préjudice subi par le consarmmateur du fait qu'il a immobilisé une sanme d'argent en vue de la fourniture d'un bien ou d'un service dont il n'a pas profité tout de suite. L'utilisateur est alors à nMxe de demander une coampensation au prestataire des biens ou des services, par exemple sous forme d'un avoir sur un prépaiement ultérieur ou sous forme d'un rechargement dans la première zone de mémoire, à titre gratuit, d'une information correspondant à une certaine valeur de biens ou de services. Dans une réalisation préférentielle, le résultat du calcul de la "comcpensation" sera inscrit dans une troisième zone de mêmoire de la carte. De nombreux modes de réalisation de l'invention sont possibles. Ils dépendent de la complexité plus ou moDins grande que l'on accepte pour l'ensemble du système de distribution de biens et services dans lequel s'insre le dispositif d'exploitation des cartes a méoire selon l'invention. Ainsi, l'invention ne sera pas incorporée de la même manière dans un système de distribution sous forme d'un r6seau de postes de distribution piloté par un ordinateur central, ou au contraire sous forme d'un ensemble de postes de distribution autocmaes. Par "dispositif d'exploitation de cartes" on 2 6 2 1 7 2 1 - 6 - entend dans la présente description l'ensemble du lecteur de cartes et de la carte elle-même, voire même aussi l'ordinateur central s'il s'agit d'un réseau centralisé. En effet il faut bien canprendre que certaines opérations, par exemple le calcul et la mémorisation de la ccnpensation, peuvent être effectuées soit par le lecteur de cartes, soit par la carte elle-mnme lorsqu'elle est insérée dans l'appareil, soit enfin par l'ordinateur central. Par "lecteur de cartes" on entend un appareil dans lequel on peut insérer une carte à mémoire à prépaiement pour non seulement lire des informations qu'elle contient mais aussi pour y écrire d'autres informations, et plus généralement pour transmettre divers signaux électriques entre la carte et le lecteur, et pour transmettre, directement ou indirectement, à un organe de distribution de biens ou de services, un signal d'autorisation de fourniture d'un bien ou d'un service (cette information peut transiter par un ordinateur central). Dans certaines réalisations, on préférera que les informations de date de la deuxième zone de mémoire, ainsi que les informations de conpensation calculée, soient enregistrées aussi dans le lecteur de cartes ou dans l'ordinateur central, ceci à des fins de contr8le. Les informations successives de crédit résiduel, enregistrées dans la première zone de mmnoire lors des utilisations successives de la carte, peuvent être inscrites soit à la place de 1' information préc6demment inscrite, soit à des adresses successives de la premièere zone de mémoire; cette dernière solution consarme plus de mémoire (surtout du fait que dans beaucoup de cas on ne sait pas quel sera le nombre d'utilisations de la carte -7- jusqu'à épuisement du crédit disponible) mais elle a l'avantage de conserver un historique des opérations effectuées. Il en est de même pour les informations de date de la deuxième zone de mémoire, et, s'il y a lieu, des informations de comnpensation de la troisième zone de mémoire. Si une information de conmpensation est inscrite en remplacement d'une information précédemnent inscrite, le dispositif d'exploitation comportera des moyens de calcul de la somme de la nouvelle corpensation et de la compensation précédente, de manière que s'incrive à chaque fois, dans la troisième zone de mémoire la somme cumulée des compensations calculées à chaque utilisation. Ce calul d'une sammie cumulée peut être effectué soit dans le lecteur de cartes, soit dans la carte. En principe, l'horloge fournissant la date courante est contenue dans le lecteur de cartes (ou dans l'ordinateur central s'il existe), mais on peut aussi concevoir des dispositifs dans lesquels c'est la carte qui contient l'horloge; cela suppose que la carte soit alimentée en permanence par une source d'énergie électrique, ce qui est plus coûteux mais qui peut présenter certains avantages. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figue 1 représente un exemple d'application de cartes a prépaiement pour la distribution autmanatique de boissons. - la figure 2 représente une architecture possible pour un dispositif d'exploitation de cartes incorporant l'invention. - la figure 3 représente un organigramme de fonctionnement -8 - relatif aux étapes spécifiques de l'invention, dans le cas d'un système simple. Etant donné la multiplicité des applications possibles et des modes de réalisations possibles de dispositifs d'exploitation de cartes dans lesquels la présente invention peut être utilisée, on ne décrira qu'une seule r6alisation, très simple. L'hanme de l'art spécialiste de la conception des dispositifs d'exploitation de cartes à mémoire a prépaiement pourra faire sans difficultés la transposition à d'autres réalisations compte tenu des explications données dans la présente demande de brevet. L'application choisie à titre d'exemnple est celle d'un réseau de distributeurs de boissons. Il s'agit là de oe qu'on a appelé un réseau décentralisé: chaque appareil de distribution est autonomane. Les appareils onportent naturellement tous les mécanismes classiques de distribution des appareils fonctionnant avec des pièces de monnaie ou des jetons, mais les mécanismes d'introduction et de détection de pièces sont supprimés et remplacés par un lecteur de cartes à mémoire à pr6paiement dont la fonction est d'autoriser l'actionnement des mêmes relais électr caniques des mécanismes de distribution que ceux qui existent actuellement. Dans cet exemple, les cartes sont des cartes à circuit-intégré comportant essentiellement des zones de mémoire. La figure 1 schématise scrmairment cette application; on y voit un distributeur de boissons 10 possèdant àsa partie supérieure un tableau 12 de touches de -9- sélection d'une boisson parmi plusieurs; pour simplifier on supposera que le prix des boissons est un prix unique P. - à sa partie inférieure une zone de réception 14 de la boisson distribuée, - et dans sa partie médiane un lecteur de cartes 16 avec une fente 18 pour l'introduction des cartes. Pour oe qui concerne la partie mécanique du lecteur de carte, elle a été abondamment décrite dans de nombreuses publications et elle ne fait pas l'objet de l'invention. Pour simplifier la description des circuits électroniques et des organigrammes de fonctionnement, on supposera que la carte comprend essentiellement une mnmoire morte électriquement programmable et effaçable (mémoire EEPROM) et qu'elle est reliée au lecteur de cartes par: - un bus d'adresses ADE, - un bus de données DUE, un bus de signaux de contr6le ESC, - un bus d'alimentation en énergie BAL; et on supposera dans cet exemple que le lecteur de cartes comprend essentiellement un microprocesseur MP et, reliés à ce microprocesseur, une mémoire morte ROM contenant à la fois des programmes d'instructions pour le microprocesseur et des coefficients fixes tels que la valeur P d'une boisson (mais ce prix peut être fourni par un registre programnble si on le désire); cette valeur n'est pas forcement exprimée dans une unité monétaire: la valeur P peut être systématiquement égale à 1. - une mémoire vive de travail RAM, - des sources d'énergie AL, y compris pour alimenter le bus BAL qui fournit de l'énergie à la carte, 2 6 2 1 7 2 1 -10- - et enfin une horloge H qui donne la date courante (jour, ou semaine, ou mois, etc selon qu'on désire une détermination plus ou moins précise de cette date). Tous ces éléments sont représentés sur la figure 2, sur laquelle la carte est d6signée par la r6f6érence 20. Le lecteur de cartes reçoit un signal DCL de déclenchement de procédure, émis par exemple par suite de l'enfoncement d'une des touches du tableau de sélection 12 de la figure 1. Si la procédure se déroule normalement, le lecteur fournira un signal VAL d'autorisation de distribution d'une boisson; si elle se déroule anormalement, ce signal ne sera pas fourni; d'autres signaux sont représentés sous forme d'un bus INF qui peut être relié par exemple à un tableau d'affichage lumineux sur lequel s'éclairent des zones irndiquant par exemple "retirez votre carte" ou "crédit insuffisant" ou "votre compte a 6té débité de X unités", etc. Le dispositif d'exploitation de cartes à mémoire fonctionne sous la commande du microprocesseur MP, contr8lé par le programme contenu dans la mémoire morte ROM. Le programme se déroule sous la oamande d'un compteur d'instructions CPT dont le cmanptage est déclenché par le signal DCL et qui commande l'adressage de la mémoire ROM. L'organigramne de fonctionnent du dispositif est schématis6 à la figure 3 et est détaillé ci-dessous. Le démarrage est d6clenché par le signal DCL. Le microprocesseur va chercher le contenu CR inscrit dans la première zone ZI de la mémoire EPRM (on supposera que la zone Zl correspond à une seule adresse désignée par le microprocesseur). Ce contenu repr6sente le cr6dit résiduel disponible. _-11 _ Le microprocesseur va ensuite chercher le coefficient P dans la mémoire morte ROM, à une adresse spécifiée dans le programme. Puis il effectue la soustraction CR-P; le résultat CR' est stocké à une adresse A1 de la mémoire de travail RAM. Le résultat CR1 est compare a zero; s'il est négatif, le crédit est insuffisant et l'affichage d'une mention correspondante peut être effectué par l'intermédiaire d'un ordre transmis par le bus INF; la carte est restituée; la proceédure est terminée. Si le résultat CR' est positif ou nul la procédure continue; le microprocesseur va chercher la date D, préc6demment inscrite dans la deuxième zone Z2 de la mémoire EEPROM de la carte. On supposera encore qu'il s'agit d'une information écrite à une adresse unique. Le microprocesseur lit ensuite la date courante au moment du fonctionnement, ceci à partir de l'horloge H ou d'un registre régulièrement incrémenté par cette horloge, ou dans une adresse de mémoire RAM qui contient en permanence la date courante D'. La date D' de même que la date D peut être la date du jour, ou le niméro de la semaine de l'année, etc. Le microprocesseur calcule la durée D'-D qui sépare la transaction en cours de la dernière transaction ayant donné lieu à l'inscription de la date D (à rnoter que lors du paiement une date de prépaiement DO est inscrite dans la deuxième zone de mêmoire Z2, en mnme temps qu'est inscrit dans la première zone Z1 un crédit initial CR0). La durée D'-D est stockée à une adresse A2 de la mémoire RAM. Le cr6dit résiduel CR inscrit dans la première zone Zl de la carte est à nouveau lu (on aurait pu aussi 2 6 2 1 7 2 1 - 12 - stocker CR dans la mémoire RAM lors de la première lecture, et le lire dans la mRmoire RAM pour cette deuxième lecture). Le microprocesseur calcule le produit (D'-D) X Cr; puis il lit un coefficient k contenu dans la mamoire RoM ou dans un registre accessible par le microprocesseur; puis il fait le calcul de la conpensation I' avec I' = k CR. (D' - D). Cette compensation est stockée à une adresse A3 de la mémoire RAM. Puis le microprocesseur va lire, dans une troisième zone Z3 de la mémoire EEROM de la carte, la compensation I précédemmnent inscrite. On supposera dans cet exemple que la comnpensation I précédemnent inscrite est la some cumulée des comnpensations calculées à chaque fois à partir du produit d'un crédit résiduel par une durée séparant deux distributions de biens; on supposera également dans ces corditions que la zone Z3 ne ccoporte qu'une seule adresse. L'addition de I et I' est effectuée pour obtenir une nouvelle compensation cumulée. Le résultat est inscrit dans la troisième zone Z3 de la mémoire de la carte. Puis le nouveau crédit résiduel CR' contenu à l'adresse A1 de la mâmoire vive RAM est transféré dans la première zone Zl de la carte en remplaceent du crédit précédent CR; la date courante D' fournie par l'horloge est transférée dans la deuxième zone Z2 en remplaoement de la date précédente D. Le signal VAL d'autorisation de distribution est alors émis et une boisson est distribuée. Des informations peuvent alors être affichées sous le contrôle de signaux envoyés par le bus INF, par exemple un voyant lumineux s'allume au niveau d'une inscription du genre "retirez votre carte"; on peut aussi envisager que 26 2 1721 -13 - le microprocesseur envoie par le bus INF une information sur le crédit résiduel restant CR' ainsi que sur la compensation I' ou la compensation cumulée I + I'. On peut enfin imaginer qu'un calcul CR" = CR' + I' soit effectué et enregistré en reiplacement de CR, la zone de mémoire Z3 étant dès lors inutile, sauf à des fins de vérification. Bien entendu de très rombreuses variantes d'exécution sont possibles en ce qui concerne l'architecture générale du système; en particulier, il est habituel de prévoir des architectures qui minimisent le nombre de corrections entre la carte et le lecteur; il est préférable alors que la carte comprenne des circuits électroniques assurant la lecture et l'écriture dans les zones Z1, Z2, Z3, le microprocesseur fournissant des instructions réduites et les bits de données étant transmis en série sur un fil plut8t qu'en parallèle sur plusieurs fils. En ce qui concerne les applications de la présente invention, elles sont d'autant plus intéressantes que les biens ou services distribués sont plus coûteux donc que le prépaiement fait par le consommateur est plus important. L'invention serait intéressante par exemple pour des cartes d'utilisation d'autoroutes à péage, des cartes de parkings payants, etc. 26 2 1721 -14 - REVENDICATIONS 1. Dispositif d'exploitation de cartes à mémoire prépayées, comportant au moins un lecteur de cartes (10) dans lequel on peut introduire une carte prépayée (20) pour déclencher la fourniture d'un bien ou d'un service, ce dispositif étant apte à: - lire une information (CR) mémorisée dans une première zone de mémoire (Zl) de la carte, cette information représentant un crédit résiduel disponible pour l'obtention de biens ou services, autoriser la fourniture du bien ou du service si l' information lue correspond à un crédit suffisant, - et inscrire dans la première zone (Z1) de mémoire une information correspondant à un nouveau crédit résiduel disponible, caractérisé en ce que le dispositif d'exploitation de cartes comporte en outre: - des moyens pour lire, dans une deuxième zone de mémoire (Z2) de la carte, une information de date (D) inscrite dans cette deuxième zone, - une horloge (H) pour indiquer la date courante (D') au moment de l'utilisation de la carte, - des moyens pour calculer et mémoriser une quantité (I') proportionnelle au produit du crédit résiduel (CR) lu dans la première zone de mémoire (Z1) par la différence (D'-D) entre la date courant de la date lue dans la deuxième zone de mémoire, des moyens pour inscrire-dans la deuxième zone de mmoire (Z2) une information sur la date courante. - 15 - 2. Dispositif d'exploitation de cartes à mémoire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour inscrire dans une troisième zone (Z3) de la m9moire de la carte une information fonction de la quantité (I') proportionnelle au produit du crédit résiduel (î) par la différence entre les deux dates (D'-D). 3. Dispositif d'exploitation de cartes selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour lire le contenu (I) de la troisième zone, des moyens pour calculer la somme de ladite quantité (I') et du contenu (I) lu dans la troisième zone, et des moyens pour inscrire cette scanmme dans la troisième zone de mêmoire. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins l'une des zones de mémoire canporte une seule adresse, et en ce que, dans cette zone, l'information corresporndant à cette zone est inscrite en remplacement de 1' information prédenient inscrite. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en oe qu'au moins l'une des zones de mémoire, nomporte plusieurs adresses, et en ce que, dans cette zone, l'information correspondante est inscrite à des adresses successives correspondant aux utilisations successives de la carte. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il cornporte des moyens pour calculer un nroveau crédit résiduel disponible qui représente l'information lue dans la première zone, diminuée d'une valeur du bien ou du service fourni, et additioEnn de ladite quantité proportionnelle, et des moyens pour inscrire ce nouveau crédit résiduel dans la première zone (Zl) de mimoire de la carte.