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＞ ＜カードの国際標準規格＞ 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。 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 ★電磁界（交流磁界）を直流電流に変換⇒ICが動作 ＜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。 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。

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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

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。 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。

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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

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

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＞ ＜リーダ＞ 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。

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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。 Industry（産業） Science（科学） 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。

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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） 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　　　著者：苅部 浩　　発行：日刊工業新聞社 ・広辞苑　第五版　　　　岩波書店

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