專利名稱：在非接觸數據交換系統(tǒng)中處理沖突的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在一便攜式物件和一終端機間的非接觸通信。
非接觸地交換數據為眾所周知，此技術應用在非限定情況中包括取用和遠距付款，例如對公共交通的取用和付款。
在此特殊例子中，各使用者配備能夠藉攜帶標記接近該終端機而與一固定“終端機”交換信息的一物件的“非接觸卡”或“非接觸標記”的一便攜式物件，致使能在其間建立非金屬交互耦合(在此術語“終端機”通指適用與便攜式物件合作的一數據收發(fā)器)。
本發(fā)明涉及特殊場合，其中多個標記可同時在該終端機的作用范圍中出現，且其處沒有如插入一隙縫的實體方式以在該場中隔離一單個物體的到達。
被給予被各種標記傳輸的信號可同時彼此重疊，該終端機必須配備一“抗沖突”機制，使得它能檢測如此情況并能處理它們致使信號可被該標記傳輸。
各種算法可為此目的而提出；例如，EP-A-669 592基于來自同時在終端機作用范圍中出現的標記的響應之正確同步化；然而，其需要達到如此同步化之能力，亦即引發(fā)所有的標記響應于被該終端機傳輸的一質詢消息而同時傳輸一信號；在實用上，該技術需要在各標記中以硬式接線邏輯之型式而被集成的一響應機制。
并不能常常可能地獲得如此同步化，特別是當使用具有無法以充分正確性作預測的響應時間而能獲得所需程度之同步化的微處理器標記時。
在此情形下，例如在FR-A-2 666 187中，提出了多個建議以定義具有一相當大數目的時隙的一訊框，其具有在該訊框中的位置是藉對各傳輸選取一隨機或偽隨機數目而被決定的一時隙中來自被非同步地被傳輸的標記之響應；該技術解決了在標記間缺乏同步化之問題并巨大地減小沖突之機率，以該機率隨著每訊框所增加的時隙數目而減小。
然而，為了效率，該技術遭受需要相當長的訊框之缺點，其需要該訊框必須具有大數目的時隙，且該等時隙本身必須充分的大以致能傳輸所有必需信息，特別是該標記之完整識別數目；此在一交易之期間中提升一大的和系統(tǒng)的增加，且此獨立地應用在該終端機之作用范圍中實際出現的標記之數目(因為該訊框之期間是獨立于該數目，且在只有一標記出現之大多數情況中其恰是和多數標記出現的情形中一樣長)。
EP-A-702 324提出另一機制以處理沖突，其提供如果一沖突被檢測，則該終端機將一沖突警告送到該標記，一旦接收此警告，各標記決定是否送出一消息以回應，以該決定本質上為隨機并具有如50％的響應之一固定機率；在一第一沖突已被檢測后，被該終端機接收的響應數目，且然后沖突之危險因此被減?。蝗绻换蚋鄾_突仍被檢測，該機制被重復直到沖突已完全消失為止。
以如此一機制，特別是當許多標記在該終端機之作用范圍中出現時，將了解到沖突可再發(fā)生數次且重復之數目可能很大，因而在所需以識別所有標記出現的時間上需要一相對的增大。
本發(fā)明之一目的是藉提出用以處理沖突的一非同步型式之機制以解決那些各種困難，亦即完全適于和微處理器標記使用的一機制，該機制可容易地被匹配于實際或潛在于該終端機之作用范圍中出現的標記之平均數目。
下面解釋了在該終端機之控制下的此適應匹配可同等適于靜態(tài)的或動態(tài)的。靜態(tài)匹配包含在設定該終端機中的一優(yōu)先以最佳化該抗沖突算法之期間為典型地易于在該終端機之作用范圍中被發(fā)現的標記之平均數目之一函數；動態(tài)匹配包含在一所給識別序列中，從一個重復到下一個，修正該算法之參數作為在該終端機之作用范圍中實際出現的標記之數目之一函數。
靜態(tài)或動態(tài)匹配可獨立地或累積地被實施。
也可被觀察到最佳化沖突處理(靜態(tài)的或動態(tài)的匹配)之處理是在該終端機之控制下并因此獨立于該等標記，其因此可被同等地使用在非常不相同的場合和環(huán)境中。
因此，該相同標記可被使用而不用對兩種終端機修正其自己的設定。其中，一終端機具有“自取”型式讀取器(如用以通過一檢驗閘)，此處典型地同時多達8至10標記的多數標記可同時在該終端機之作用范圍內出現，另一終端機具有(自愿)型式讀取器亦即此處使用者被要求將該標記輸入小尺寸的一讀取區(qū)或例如當對公共交通作遠距付款時發(fā)生的(在此情況中可同時出現之標記的典型數目很小，接近2且很少大于3)壓印該標記。
更精確地，本發(fā)明之方法具有下面連續(xù)步驟a)該終端機將各包括一沖突機率調制參數的一般呼叫消息傳輸到該等多個標記；b)各標記條件性地將作為該沖突機率調制參數之一函數并有小于100％之一機率的一個一般呼叫響應消息傳輸到該終端機，各一般呼叫響應消息含有特定給該標記的一識別器；c)在接收一個一般呼叫響應消息的該終端機上，且在該消息和被另一標記傳輸的一消息間沒有任何沖突中，一特定數據通信連接在該終端機和該標記間被建立且數據交換繼續(xù)，返回步驟a)作一新的重復；及d)否則，該方法返回步驟a)作一新的重復。
在各種有利的實施例中·被傳輸的一個一般呼叫響應消息之機率在步驟c)或d)中的各新的連續(xù)重復上被修正，特別是在沖突之情形中此機率在隨步驟d)后的下一重復上被減小；·在接續(xù)一個一般呼叫消息(GENCALL)的第一傳輸的一沖突情形中至少在隨步驟d)后的重復中，該機率調制參數被該終端機傳輸致使定義對被各標記傾向于回答的一個一般呼叫響應消息之傳輸的少于100％之機率；·該標記產生一偽隨機數值并將該偽隨機數值與該接收的機率調制參數作比較；·該機率調制參數包含含有一預定型式之終端機的固定數據代表的一第一字段，及含有用以調制機率的特定數據的一第二字段；在步驟b)，該固定數據受制于和含在該標記中的相應數據的預先比較，且只有如果該預先比較也已提升到結果的“真實”則步驟b)之隨機數值才被產生且步驟c)之有條件的傳輸才被實施；·在步驟c)中，產生含有特定于如響應于該一般呼叫而被該終端機接收的該標記的識別器和一不含糊的通信頻道數目兩者的一控制消息；將該控制消息從該終端機送到該標記；且然后繼續(xù)在以此方式安置的頻道上的數據交換；有利地，當一標記同時地被發(fā)現在多個終端機之作用范圍內時，該頻道數目包括特定于已建立和該標記的一鍵路的該終端機的一數據項目，該數據項目不同于鄰近的終端機；·該機率調制參數為可動態(tài)地從一個一般呼叫消息修正到下一個的一參數；該終端機包括在步驟d)中操作的裝置以辨認在沒有任何一般呼叫響應消息被接收和一非順從消息被接收之間，特別是在被兩不同標記傳輸的消息間的沖突之情形中；在步驟d)中，在一非順從消息之出現中，在返回步驟a)前該機率調制參數被修正，以該修正是在減小在接續(xù)步驟b)中所獲的一“真實”結果之機率的一方向；且在步驟d)中，在接收一個一般呼叫響應消息的終端機之缺席中，在返回步驟a)前該機率調制參數以增大在接續(xù)步驟b)中獲得一“真實”結果之機率的一方向被修正；及·在步驟b)之各比較后，該標記計數響應于被該終端機傳輸的一般呼叫消息之相同系列而產生的連續(xù)“錯誤”結果之數目，并無論何時該相對計數達到一預定臨界時，即使當被該機率調制參數定義的協定需要一隨機響應時，該標記將要被傳輸的一響應消息強加到該一般呼叫。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將體現在參照所附附圖給予的一實施例之描述上。


圖1表示在該終端機一端的沖突處理算法。
圖2表示在標記端的相應算法。
圖3表示按本發(fā)明的方法及其操作為最佳化的方式所獲結果的一效率圖。
下面參照圖1(在終端機端所實施的步驟)和圖2(在標記端所實施的步驟)之流程圖所給予的本發(fā)明之一實施例進行描述。
這些算法相對于用以處理沖突的本發(fā)明之方法的第一實施例，且變化被描述于下，其能使該方法得到進一步改善。
本發(fā)明基于參考如下如“機率調制參數”或PMP的一參數，其被終端機產生且被使用如一輸入數值到被各標記實施的一機率算法以響應于來自該終端機的一質詢而引起在隨機狀態(tài)的要被傳輸或不被傳輸的一響應信號。
供用以致使該終端機以調制標記響應之機率的此參數為可靜態(tài)地及/或動態(tài)地被匹配的一參數；在下述之實施例中，唯一被考慮的情形為靜態(tài)地被匹配的一參數，亦即被調整如該終端機和它的環(huán)境之形狀之一函數的一參數，該參數從一終端機變化到另一個但在時間上維持恒定(下面當描述額外的和變化的實施例時，可在時間上動態(tài)地被匹配的一參數之情況也被描述)。
最有利地，PMP具有兩個字段，即含有一預定型式之終端機的固定數據代表的一字段，和特別用以調制機率的一字段。
該第一字段指出例如該終端機為用以控制取用如此一地帶的一終端機用以遠距地償付一道路收費、在如此一鄉(xiāng)鎮(zhèn)的一終端機用以遠距地支付公共交通、等等；當一使用者具有多個相似標記(例如在相同皮包中的數個非接觸的標記)，此字段使它可能辨認在相對于不同交易的不同標記間，且同時防止其它標記錯誤地回應并在一交易中干擾；在下面的描述中，假定此字段被比較以觀察是否它與該標記中一相應字段相同，且一匹配已確定被找出(例如，該質詢終端機為給予取用巴黎都會的一終端機且該標記為支付在巴黎都會之路費的一標記)，且在所有其它情形中被該標記的一響應消息之任一傳輸被系統(tǒng)地禁止。
該終端機識別該標記的機制開始于該終端機傳輸含有夾雜其它事物的上面定義的PMP之“一般呼叫”訊框GENCALL。
此GENCALL訊框同時被在該終端機之作用范圍內出現的各種標記所接收；一旦檢測到所接收的訊框確是一通常的GENCALL(圖2的步驟14)。處在等待一指令之一位置中(圖2的步驟12)的這些各種標記將然后以一概率算法之應用而決定是否響應于此呼叫。
該對應步驟(圖2的步驟16)包括使用一傳統(tǒng)算法拉出一隨機數目、藉使用該標記之連續(xù)號碼有選擇地多樣化(該連續(xù)號碼總是十分長并使它可能使用很簡單的裝置即可獲得一偽隨機拉取)。
一比較然后在如被拉出的該隨機數目和包括在該接收的GENCALL消息中的該PMP間形成(圖2的步驟18)；該標準可例如是該隨機數目小于或等于PMP之數值p。
以舉例方式，如果PMP可被設定于具有在范圍p＝0到p＝63中64個不同數值之任一個，則被拉取的隨機數目也在范圍0到63中的一數目；因此可看到如果PMP之數值設于p＝63，則一回應之機率將在一最大值100％。然而如果PMP設于p＝0，刖一回應之機率將為1/64。即約1.56％其為它的最小值；對PMP被送到該標記的該特殊數值p因此決定機率以其一標記響應將在一最小值和一最大值間的一范圍中被觸發(fā)。
如果如此到該一般呼叫的一響應消息，或GENREP，確被傳輸(圖2的步驟20)，則它包含為一獨特號碼的該標記之該連續(xù)號碼，使它可能沒有含糊地識別問題中的標記使得該終端機可在其它物中識別它(更精確地，此字段包含在術語“連續(xù)”之嚴格意義中的一連續(xù)號碼，加上制造商號碼)；此標記然后等待一指令消息(圖2的步驟22)。
當等待一響應時(圖1的步驟24)該終端機切換到接收模式，并在接收該響應中，它證實(圖1的步驟26)所接收的響應確是正式的該上面特定的GENREP型式之一響應；如果如此，其意味已無沖突且該標記可不含糊地被識別，所以它的連續(xù)號碼可通過解碼該接收的響應GENREP而被抽取。
否則，該響應被忽略且該算法返回步驟10以重復傳輸一一般呼叫GENCALL(如下所解釋的可選擇地有PMP的一改變)；可見，此情況可對應于一沖突(一響應被接收但它是不順從的)或一響應缺乏，下面解釋在有些倩況中可以有利地區(qū)分那兩個情形特別是當重復該一般呼叫GENCALL時為了修正PMP。
如果一順從響應被接收，刖該終端機將一頻道號碼分配(圖1的步驟28)于其之連續(xù)號碼含在GENREP中的該標記。因而使它可能接續(xù)地繼續(xù)以簡化方式超過該頻道地交換數據(該頻道總量于一短的識別器，典型地占有一單個字節(jié)，并構成一短的密碼用以加速數據交換使得它不再需要為該終端機傳輸該標記之整個識別號碼)；如果有數個終端機其動作范圍重疊，則需預警以確定該頻道號碼包括具有來自該標記的響應的終端機之識別致使確定該終端機可不含糊地在各種終端機中被識別，以其該標記能夠實體地通信，因而防止含糊的一標記接收指今。
該終端機然后傳輸一指令消息COM(圖1的步驟30)其包含該安置的頻道號碼和該標記之連續(xù)號碼，亦即含在剛被接收的該響應GENREP中的該號碼。
一旦接收如此一指令COM(圖2的步驟32)該標記證實它是順從的，亦即它是真正地被用于該標記的，且如果確是如此，它儲存已被安置于其的該頻道號碼并傳輸在該指令COM中(圖2的步驟34)；該交易然后繼續(xù)(圖2的步驟36)，如被傳輸的一正數認知之接收并傳輸各種數據項目用以被該終端機處理(圖1的步驟38)，以其本身已知的一方式；在接收一“結束”指令后，該標記然后保持沉靜直到它已離開該終端機之作用范圍和/或直到一預定的期間度過為止，例如將響應于一接續(xù)的GENCALL而被傳輸的一GENREP之機率強制為零；此舉確定既使在接收被繼續(xù)詢求來自其它標記或來自己接續(xù)地移人它的作用范圍的GENREP響應的該終端機所傳輸的一接續(xù)的GENCALL訊息該數據交換也不重復。
圖3表示本發(fā)明之沖突處理機制的有效性的一曲線。
此圖給予需要以建立接觸的嘗試之平均數目M(亦即圖1之算法被重復的次數或需要被傳輸的連續(xù)GENCALL訊框之數目)以識別所有出現的標記，作為PMP之數值p和同時出現在該終端機之作用范圍中的標記數目N之一函數。
在此例子中，PMP可被設定于在范圍0到63中的任一數值，提升到送出等于(p+1)/64即處在1/64(1.56％)到1(100％)的范圍中的一響應之一標記的機率。
當N＝1時，對p是自然地有利的具有它的最大值(如果p＝63。則該機率為100％且M＝1)，因為沒有沖突的危險。
然而，當n＞1時，可被看到對于M之最佳數值即對應于出現標記之數目N的特征之最小值發(fā)生在一數殖之p其介于0和63間，以該最佳中介值隨著標記之增加數目而減小。
也可看到對于PMP之一所予數值p，所需的嘗試之平均數目增加如出現的數目之一函數；換言之，所需以識別所有標記的時間隨標記之減小數目而減小，以該系統(tǒng)因此將它自己匹配于同時真實出現的標記之數目。
各種改善和變化可被想像。
因此，最有利地，取代具有一PMP其之數值P一旦對一所予終端機被設定(如在上述的例子中)，則可能引起該數值P動態(tài)地變化如所接收的響應和所檢測的沖突之大或小數目的一函數。
更精確地，在步驟26中(圖1)，該終端機可具有通過在接收指示一沖突之一非順從響應和接收不到響應之情形間辨認的響應之裝置；提供有該終端機之電磁環(huán)境并未過度地被擾亂，在實用上如此辨認可以作為一沉靜檢測器的一臨界之方式而實現。
起初，PMP被給予它的最大值(在考慮下的例子中其為63)，亦即給予一100％機率的響應。
在一第一個一般呼叫GENCALL已被傳輸后，如果一沖突被檢測，亦即如果一響應確被接收但該響應不是順從的，則該終端機引起PMP之數值p減小(例如以2除它)。該減小被從圖3之有效性特征所推導的一地面數值所限定。
一新的一般呼叫用以此方式減小的PMP而傳輸，并以此類推。
相反，如果一個一般呼叫GENCALL接著無響應被接收(沒有標記或只在極端范圍的標記)，則PMP之數值P被增大使得增大從下一標記接收一響應的機率以透入該終端機之場。
該終端機因此藉動態(tài)地調制PMP而操作以減小作為送出到該等標記(當它們是多數時(沖突被檢測))的下一個一般呼叫的一響應之機率，相反地，以將該機率恢復到一高數值在所有之該等標記已被識別后或在它們已離開該終端機之作用范圍后。
在所述之例子中，一響應之機率為PMP的一線性函數；在一有利的變化中，當標記之數目是如此即沖突之危險是高的，則該機率為PMP之一減函數，以該減小較快于一線性減小。例如它可以是一冪級關系；在此情況下，當一沖突之危險是高的且在接收一第一GENCALL信號時，對該等標記較佳是以響應之最小機率開始且隨后在沒有沖突中增大它。
在另一變化中，這一次在標記端實施，該標記順序地儲存它接收的GENCALL訊框之數目且對其它尚未以傳輸一GENREP消息作響應，亦即，換言之，在步驟18(圖2)的比較已給予的連續(xù)次數引發(fā)一負數結果；當此總數超過一預定臨界(例如十次)時，則不管在接收該GENCALL指今后所拉的隨機數目，在一GEHCALL消息之下一接收上的一GEHREP消息之傳輸被強制；所接收的連續(xù)GENCALL之計數器然后被自然地重置于零。
此確定不管何種情況和不管何種數值之PMP，一GENREP響應總是在一給予時間區(qū)間中(例如在上面例子中被送出的GENCALL訊框的周期之十一倍)被同時出現在該終端機之作用范圍中的所有標記所傳輸。
其它的變化亦為可能，例如在其中該等標記儲存記事的數據，且該終端機傳輸一再起始化的信號用以確定來自該等標記的一選取性響應作為該被儲存記事之一函數，使得一些標記不回應和/或其它的則必須地回應。
權利要求
1.一種控制沖突的方法，用以在便攜式物件或“標記”與至少一個數據收發(fā)器終端機之間交換數據的一系統(tǒng)中控制沖突，該終端機適于與同時出現在該終端機之作用范圍中的多個標記合作；該方法之特征在于包含下列連續(xù)步驟a)該終端機將各包括一沖突機率調制參數(PMP)的多個一般呼叫消息(GENCALL)傳輸到該等多個標記；b)各標記條件性地以作為該沖突機率調制參數(PMP)之一函數并小于100％之一機率將一個一般呼叫響應消息(GENREP)傳輸到該終端機，各一般呼叫響應信息(GENREP)含有對該標記特定的一識別器；c)在接收一個一般呼叫響應消息的該終端機上，且在該消息和由另一標記傳輸的一消息間沒有任何沖突的情況下，一特定數據通信鏈路在該終端機和該標記間被建立且數據交換繼續(xù)，返回步驟a)作一新的重復；及d)否則，該方法返回步驟a)作一新的重復。
2.依據權利要求1的方法，其特征在于被傳輸的一個一般呼叫響應消息之機率在步驟c)或d)中的各新的連續(xù)重復時被修正。
3.依據權利要求2的方法，其特征在于被傳輸的一個一般呼叫響應消息之機率在步驟d)后的該新的重復中有沖突出現時被減小。
4.依據權利要求1的方法，其特征在于，在第一次傳輸一個一般呼叫消息(GEHCALL)后有一沖突時，至少在隨步驟d)后的重復中，該機率調制參數(PMP)被該終端機傳輸，而定義少于100％之一機率，供由可能回應的各標記傳輸一個一般呼叫響應消息(GENREP)。
5.依據權利要求4的方法，其特征在于，當一標記接收該機率調制參數(PMP)時，該標記產生一偽隨機數值并將該偽隨機數值與該接收的機率調制參數作比較。
6.依據權利要求4的方法，其特征在于·該機率調制參數包含含有代表一預定型式終端機之固定數據的一第一字段，及含有用以調制機率的特定數據的一第二字段；·在步驟b)中，該固定數據受到和含在該標記中的相對數據的先前比較；以及·只有如果該先前比較也已造成結果為“真實”時，則步驟b)之隨機數值才被產生，且步驟c)之條件性傳輸才被實施。
7.依據權利要求1的方法，其特征在于在步驟c)中，建立該特定鏈路之動作包括·產生含有對該標記特定且如響應于該一般呼叫而被該終端機接收的識別器，及一不含糊通信頻道號碼兩者的一控制消息(COM)；·將該控制消息從該終端機送到該標記；以及接著·在以此方式分配的頻道上繼續(xù)數據交換。
8.依據權利要求7的方法，其特征在于，對于可同時地在多個終端機之多個作用范圍中發(fā)現之一標記，該頻道號碼包括對已與該標記建立一鏈路的該終端機為特定的一數據項目，該數據項目于相鄰終端機間有所不同。
9.依據權利要求1的方法，其特征在于·該機率調制參數為可動態(tài)地從一個一般呼叫訊息到下一個加以修正的一參數；·該終端機包括在步驟d)中操作的裝置，以在沒有任何一般呼叫響應消息被接收和有一非順從消息被接收間作辨認，特別是在有由兩不同標記傳輸的消息間有沖突之情形下；·在步驟d)中，在有一非順從消息出現時，在返回步驟a)前該機率調制參數被修正，而該修正是向減小在接續(xù)步驟b)中獲得一“真實”結果之機率的方向；以及·在步驟d)中，在無接收一個一般呼叫響應消息的終端機時，在返回步驟a)前該機率調制參數以增大在接續(xù)步驟b)中獲得一“真實”結果之機率的一方向被修正。
10.依據權利要求1的方法，其特征在于，在步驟b)之每一比較后，該標記計數響應于該終端機傳輸的相同系列一般呼叫消息而產生的連續(xù)“錯誤”結果之數目，以及每當該相對應計數達到一預定臨界時，甚至當由該機率調整參數定義的協定需要一隨機響應時，該標記驅使一響應消息被傳輸到該一般呼叫。
全文摘要
本發(fā)明提供在便攜式物件或“標記”和至少一數據收發(fā)終端機之間的一數據交換系統(tǒng)中處理沖突的一種方法,該終端機適于與同時出現在終端機作用范圍中的多個標記合作;該方法包含下列連續(xù)步驟:a)該終端機將各包括一沖突機率調制參數的多個一般呼叫消息傳輸到該等多個標記;b)各標記條件性地以作為該沖突機率調制參數之一函數并小于100%之一機率將一個一般呼叫響應消息傳輸到該終端機,各一般呼叫響應消息含有對該標記特定的一識別器;c)在接收一個一般呼叫響應消息的該終端機上,且在該消息和被另一標記傳輸的一消息間無沖突時,一特定數據通信鏈路在該終端機和該標記間被建立,且數據交換動作繼續(xù),返回步驟a)作一新的重復;及d)否則,該方法返回步驟a)作一新的重復,選擇性地修正該機率調制參數之動態(tài)范圍。
文檔編號G06K7/00GK1257594SQ98803028
公開日2000年6月21日 申請日期1998年1月26日 優(yōu)先權日1997年3月3日
發(fā)明者G·馬丁尼, F·格里歐 申請人:巴黎交通專管局