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IC卡標準 ISO 14443標準概述

       國際標準化組織ISO(Internatinal_Organization_for_Standardization)和國際電子科技化委員會IEC(International_Electrontechnical_Commission)是兩個專業化的國際組織。
  JTC(Joint_tech._Committee)是ISO和IEC組成的一個聯合技術委員會。為了負責不同領域工作的需要,JTC又分成若干個子委員會SC(Subcommuittee)。在SC中還有若干個工作組WG(Workgroup)負責具體的ISO/IEC國際標準的起草、討論、修正、制定、表決和公佈等具體事宜。其中SC17中的WG8負責ISO14443、ISO15693以及ISO15693非接觸式智慧卡標準具體起草、討論修正、制定、表決和最終ISO國際標準的公佈。
  至今為止,ISO14443標準中的非接觸式智慧卡的型別可以分為Type A和Type B。Type C—G目前已經暫時被列入ISO14443標準之外。等到5年之後再行復議

ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type A釋義
  Type A是由Philips(Siemen)等半導體公司最先首次開發和使用。在亞洲等地區,Type A技術和產品佔據了很大的市場份額。其主要原因是由於亞洲等區域是一個非常年輕、尚待非接觸智慧卡技術市場開發、機遇繁多的、被歐洲一些著名智慧卡公司忽略了的區域。
  代表Type A非接觸智慧卡晶片主要有:Mifare_Light (MF1 IC L10系列)、MIFARE1 (S50系列、內建ASIC)、Mifare2 (即:Mifare Pro) (MF2 ICD8x系列:接觸/非接觸雙介面系列、內建相容Intel18051的微處理控制器MCU)等。相應的Type A卡片讀寫裝置核心ASIC晶片,以及由此組成的核心保密模組MCM(Mifare_Core_module)的主要代表有:RC150、RC170、RC500等,以及MCM200、MCM500等。
所以,總體來說,Type A技術的確是一個非常優秀的非接觸技術,設計簡單扼要,應用專案的開發週期可以很短,同時又能起到足夠的保密作用,可以適用於非常多的應用場合。
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type B釋義
  Type B是一個開放式的非接觸式智慧卡標準。所有的讀寫操作可以由具體的應用系統開發者定義。正因為這一點,它可以被世界上眾多的智慧卡廠家所廣泛接受。正由於Type B具有開放式特點,所以每個廠家在具體設計、生產其本身的智慧卡產品時,將會把其本身的一些保密特性融入其產品中,例如加密的演算法,認證的方式等等。 
  Type A 和 Type B 之間的比較(PICC→PCD)
 
Type A Type B    
副載波頻率fs 847.5 kHz(13.56MHz/16) 副載波頻率fs 847.5 kHz(13.56MHz/16)   

  具有較低的信噪比SNR(讀寫器一方) 
  具有較高的信噪比SNR(讀寫器一方)    
  防衝突特性(AntiCollision)可以控制在位(bit)層次上   防衝突特性(AntiCollision)只能控制在資訊(message)層次上,而不是位(bit)層次上(比Type A差)     
  對於用軟體來實現編碼技術(bitd_ecoding)來說太快,需要使用硬體電路嚴實現位編碼/解碼   幾乎都用軟體來直接實現位編碼/解碼技術(bitd_ecoding),不需要使用硬體電路來實現位編碼/解碼    
資料速度 106 Kbps 資料速度 106 Kbps  
  
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type C 釋義
  Type C由日本索尼公司研製。其Feilica非接觸式智慧卡(也稱“八達卡”)及RC-S系列讀寫器成功地應用於香港的地鐵運營系統。新加坡MRT(地鐵)/LRT(輕軌)/BUS等公共交通系統(EasyLink)等也將/正在使用SONY公司的非接觸式智慧卡技術,作為交通一卡通使用。
  SONY公司的非接觸智慧卡技術在整個非接觸式智慧卡技術領域中獨樹一幟。其獨特的天線結構和技術,使其讀寫器的卡片讀寫距離可以非常穩定地達到10cm以上。其天線結構中鑲嵌的特殊材料(鐵氧體等材料)使其整個天線電磁場的讀寫距離非常均勻,沒有“死區”現象出現。香港地區以及新加坡陸路交通管理局等對SONY公司的技術產品使用後均表示了非常一致的滿意。
  同時,SONY非接觸智慧卡還有一個非常重要的特性,即資料寫操作挫敗時的資料憂恢復功能。在對卡片讀寫操作時,為了保證在同一時間內,多個數據塊的寫入操作僅用一個寫操作命令,因此當寫入這些資料塊時,寫入資料塊中任何一小部分如果出現寫入失敗的話,所有的資料塊內容將會自動返回到以前的狀態,也即資料被寫入之前的狀態(內容)。此時所有舊的資料仍然保留,新的準備寫入的資料(已經出錯的資料)將被丟棄。
 
項 目  數 據    
通訊速度 211.875 kbps    
電源傳輸  頻率  中心頻率 13.56 MHz    
    頻偏(Frequency Tolerance) 小於6.78kHz    
    頻率範圍 13.56 MHz+(6.78kHz)    
  電能傳送
  輸出功率 350mW    
    輸出功率偏差範圍 小於3dB    
    天線增益(Antenna Gain) 在3dB之內(-50dBi時)    
資料傳輸  讀寫器→卡片  中心頻率 13.56MHz    
    頻率範圍 13.56MHz(6.78kHz)    
    調製方式(Modulation Method) ASK    
    調製幅度(Modulation Amplitude) 12%2%    
    位編碼(Bit Coding) Manchester(曼徹底斯特編碼)    
    位元組編碼(Byte Coding) NRZ(MSB First)    
  卡片→讀寫器  中心頻率 13.56MHz    
    頻率範圍 小於250kHz    
    調製方式(Modulation Method) 負載切換方式(load switching)    
    調製幅度(Modulation Amplitude) 15%的初始負載(initial load)    
    位編碼(Bit Coding) Manchester(曼徹底斯特編碼)    
    位元組編碼(Byte Coding) NRZ(MSB First)  
 
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type D 釋義 
   Cubic是一家歷史非常悠久的跨國電子集團公司,創建於1951年。Cubic總公司主要分為兩部分,一部分為“Defense-Group”,另一部分為“Transportation-Systems-Group”。
   “GO 

[email protected]”是Cubic“交通系統集團”中一個非常典型的非接觸式智慧卡的創新和應用,創立於1989年前後。Cubic將其開發的非接觸式智慧卡技術“GO [email protected]”首次成功地應用在英國Longdon的地鐵營運系統中。所有的卡片讀寫機具也都由Cubic自己開發和提供。“GO [email protected]”系統的非接觸方式讀卡/認證速度非常快速,約為70ms左右,並且實話了資料加密技術,開創了交通系統中“刷卡”的先例。
   作為非接觸智慧卡技術的延伸,Cubic將一些人體的生物特性,例如指紋、面部圖案識別等融入於非接觸智慧卡技術中,開創了非接觸智慧卡生物識別的新領域。這也是非接觸智慧卡目前一個非常重要的應用領域。
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type E 釋義 
   OTI公司創建於1990年,是一家非接觸式智慧卡技術和應用處於領先地位的以色列公司。OTI的應用市場主要在歐洲和美國等地。OTI獨創的一些非接觸智慧卡技術(如可程式設計介面天線等),可以使一個接觸式智慧卡提升成為一個非接觸式智慧卡,命她與眾不同。
   OTI研究開發的獨特的非接觸智慧卡晶片:單晶片解決方案和雙(微)模組解決方案在非接觸式智慧卡中獨樹一幟。支援接觸式和非接觸式(13.56MHz)兩種介面應用,並自動識別和轉換:程式ROM空間達到達24kbytes;資料EEPROM空間達到8kbytes;支援13.56MHz載波頻率的10%ASK和100%ASK兩種調製方式,使用者在初始化時可以選擇ISO14443-2(Type B)方式或ISO14443-2(Type E:OTI)方式。當被設定為ISO14443-2(Type B)時,支援讀寫器→卡片:10%ASK NRZ調製(速度:106kbps),以及卡片→讀寫器:BPSK-NRZ負載調製(106kbps),副載波頻率為847kHz。當被除數設定為ISO14443-2(Type E:OTI)方式時,支援讀寫器→卡片:100%ASK PWM脈寬調製(速度:106kbps),以及卡片→讀寫器:PWM脈寬調製(106kbps),副載波頻率為847kHz。讀寫器→卡片的NRZ和PWM位編碼(Bit-Coding)採用軟體方式實現;同樣,卡片→讀寫器的BPSK和PWM位編碼也採用軟體方式處理非接觸智慧卡片的讀寫距離達到10cm以上,並且支援多個智慧卡片的AntiCollision(防突衝)特性。支援卡片內TRIPLE-DE運算,最快速度達到77.9μsec等等。雙(微)模組解決方案(TwoDie Solution)更使OTI的非接觸智慧卡技術更上一層樓。在雙(微)模組解決方案中,OTI分別設定了2個獨立的以微處理器MCU為核心的兩個微模組。其中一個微模組負責非接觸智慧卡片數字資料處理/認證等操作;另外一個微模組用於管理和讀寫器通訊的RF介面,特別是RF天線訊號處理等。兩個微模組既相互獨立又相互協調,使整個模組的速度極快,特性非常優秀。
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type F 釋義 
  LEGIC是一家歐洲著名的非接觸式智慧卡專業公司,只研發非接觸智慧卡及其相關產品技術。其保密系統的產品在歐洲的市場佔有率達到60%以上。LEGIC(讀寫)保密模組包括SM05(-S)、SM100(-S)、SM300/400(-S)等。保密模組SM的轉化產品有:移動式智慧儲存器初始化裝置保密模組MSM、移動式智慧儲存器媒體初始化裝置MIMIU、無線電頻率系統保密模組RFSM、無線電頻率系統固定單元RFSU、(智慧卡片)智慧卡片讀寫裝置單元WRU等等。
  LEGIC所有保密模組SM100系列產品包括:SM100-ST(標準型號)、SM100-SE(電子票卡應用)、SM100-SC(電子錢包應用)以及SM100-SX(電子標卡/電子錢包應用)。保密模組SM05和SM300/400等具有和SM100相同的產品分類和特性等。
  SM100系列保密模組基本效能:
  無線和高功率RF輸出,適用於中等(讀寫)距離(約30cm)的應用場合;
  可以實現雙天線切換同時工作;
  無須外部任何元器件連線即可工作;
  具有多重分段應用處理能力(一卡多用)。可以直接對每一個指定的段儲存器(一個應用)進行數
   據存取,並可以自由地選擇存取操作規程;
  SM100系列產品內部資料不能被擦除,不能被複制,具有唯一的授權識別號碼;
  內建安全保密規則。對傳輸的所有資料進行硬體和軟體加密;
  可以選擇和上位PC計算機的通訊速度;
  保密模組可以由軟體啟用控制,進入靜止待命模式;
  無線電頻率RF功率輸出可以控制;
  通過簡單的軟體命令,使SM100系列產品很容易整合到其它的應用系統中;
  具體標準的天線輸出阻抗:50歐姆;
  含有4個可以由使用者自由使用的數字輸入/輸出引腳,用於繼電器等輸出控制等;
  使用系統授權卡片(AM卡片)可以對系統進行快速重新設定;
  具有非常成熟的電子票卡/電子錢包應用,支援動態分段操作功能;
  具有整合化蚊子儲存器管理以及高階命令管理;
  等等。
  
ISO14443標準中的非接觸型智慧卡Type G 釋義
  事實上,我們中國的非接觸智慧卡技術(Type G)在應用層面上所體現出的技術的先進性等,一點也不比亞洲的周邊國家和地區(如新加坡、馬來西亞、韓國、泰國以及臺灣等地區),甚至歐洲國家來得低調,雖然,我們中國在非接觸智慧卡技術在應用層面上已經有著非常多的經驗,但是在非接觸智慧卡核心技術的研發和掌握上、微電子工業基礎設施和裝置上,都還有一段漫長的路要走。

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