非接触ICカードシステム 概論Ⅰ 作成者：Ｈｅｒｍａｎ＿ Ｌｅｅ.

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1 非接触ICカードシステム 概論Ⅰ 作成者：Ｈｅｒｍａｎ＿ Ｌｅｅ

2 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

3 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

4 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。

5 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。

6 ICカードって？

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 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。

13 休憩 質問のある方はどうぞ

14 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）

15 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

16 ICテレホンカード（近接型タイプA）

17 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

18 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？

19 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。

20 休憩 質問のある方はどうぞ

21 非接触ICカードシステム 概論Ⅱ

22 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

23 非接触ICカードの構造

24 非接触ICカード用コイルの作り方

25 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

26 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。

27 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！

28 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。

29 休憩 質問のある方はどうぞ

30 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

31 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

32 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

33 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。

34 休憩 質問のある方はどうぞ

35 非接触ICカードシステム 概論Ⅲ

36 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

37 電磁誘導

38 電磁誘導

39 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

40 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

41 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

42 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。

43 デジタル変調

44 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

45 非接触ICカードの動作領域

46 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

47 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

48 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。

49 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

50 お疲れ様でした 質問のある方はどうぞ