【開發(fā)故事】“檢票機(jī)”與“進(jìn)出入”管理雙向出擊(三)
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【開發(fā)故事】非接觸IC卡席卷日本,開發(fā)源于“快遞”需求(二)
【開發(fā)故事】席卷日本的非接觸IC卡,開發(fā)源于“快遞”需求(一)
索尼的開發(fā)組可謂是遇到了最佳合作伙伴。
1988年11月。為了將非接觸IC卡應(yīng)用于鐵路的自動(dòng)檢票機(jī),索尼與日本鐵道綜合技術(shù)研究所簽訂了合作開發(fā)協(xié)議。協(xié)議內(nèi)容是在半年后的1989年春季前,向鐵道綜研交付實(shí)驗(yàn)用系統(tǒng)。雖然只是研究所之間的協(xié)議,但其前景卻光彩奪目。只要開發(fā)成功,擁有數(shù)百萬乘客的JR集團(tuán)就能成為索尼的業(yè)務(wù)合作對(duì)象。
話雖如此,統(tǒng)領(lǐng)開發(fā)組的伊賀章和實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)開發(fā)的日下部進(jìn)二人卻無法只顧著高興。因?yàn)樗麄兏械剑@項(xiàng)開發(fā)會(huì)極其困難。鐵道綜研提出的非接觸 IC卡性能參數(shù)非常嚴(yán)格。例如“1分鐘通過60人”、“內(nèi)存為數(shù)百Byte”、“通信時(shí)間為200ms”、“檢票錯(cuò)誤率為10-5以下”等等。
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鐵道綜合技術(shù)研究所提出的非接觸IC卡性能參數(shù)
其中,難以實(shí)現(xiàn)的參數(shù)有兩個(gè)。一是讀取和寫入都要實(shí)現(xiàn)非接觸。二是“確保30cm的通信距離”。按照鐵道綜研開發(fā)負(fù)責(zé)人三木彬生的設(shè)想,卡片要能夠在口袋和皮包里通過檢票。類似于如今的汽車ETC。
確保30cm通信距離的最佳方式是使用2.4GHz頻帶,與索尼為快遞開發(fā)的標(biāo)簽相同。但2.4GHz頻帶的電波存在弱點(diǎn):當(dāng)距離較長(zhǎng)時(shí),多部檢票機(jī)和卡片發(fā)出的電波會(huì)相互干擾,造成信號(hào)無法正確收發(fā)。而且2.4GHz頻帶的電波無法穿透人體。在高峰時(shí),大量乘客的阻擋有可能使檢票機(jī)無法工作。
首先從開發(fā)讀取專用起步
伊賀雖然是樂天派,但也不會(huì)進(jìn)行毫無勝算的合作開發(fā)。他的手中掌握著為開發(fā)指明道路的法寶。
在與鐵道綜研進(jìn)行交涉的同時(shí),伊賀還在開拓IC卡的其他用途:辦公室出入管理系統(tǒng)。員工只要佩帶IC卡站在門前,門就會(huì)自動(dòng)開關(guān)。沒有IC卡的外來人員和可疑人員無法進(jìn)入辦公室。
伊賀關(guān)注這一用途的理由在于寫字樓的建筑熱潮。1988年正是日本經(jīng)濟(jì)回暖之時(shí)。在以幕張新都心為代表的新城市中,一座座嶄新的寫字樓平地而起。而這些地方必然需要人員進(jìn)出入管理系統(tǒng)。
伊賀還想到,進(jìn)出入管理系統(tǒng)無需非接觸寫入功能。只需鐵道綜研系統(tǒng)的簡(jiǎn)易版即可。如果首先找出電波干擾和人體阻礙的解決辦法,同時(shí)研究非接觸寫入技術(shù)。那么,鐵道綜研提出的苛刻日程絕非毫無可能。
克服1號(hào)機(jī)的弱點(diǎn)
非接觸讀取技術(shù)的逐步成熟也給了伊賀莫大的勇氣。1988年秋天,負(fù)責(zé)實(shí)際開發(fā)的日下部等人為解決以往問題而設(shè)計(jì)的新型芯片已基本成型。
當(dāng)時(shí)仍在開發(fā)的IC卡系統(tǒng)是由IC卡調(diào)制讀卡器發(fā)射電波的振幅并對(duì)其進(jìn)行反射,向讀卡器輸送信息。但首款試制品的反射波中混雜有較大噪聲,讀卡器無法正常讀取信號(hào)。日下部等人在信號(hào)的編碼方式中找到了出路。利用頻繁在High和Low之間切換信號(hào)的Manchester方式取代了以往的NRZ方式。這種方式雖然會(huì)使信號(hào)變得冗長(zhǎng),但容易屏蔽低頻噪聲。除改變編碼方式外,他們還開發(fā)出了用于穩(wěn)定振蕩頻率的PLL電路。
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索尼開發(fā)組把傳輸數(shù)據(jù)的編碼方式從NRZ碼改換為了Manchester碼。NRZ碼是“0”置換為“Low”,“1”置換為 “High”,Manchester碼則是“0”由“High-Low”表示,“1”由“Low-High”表示。NRZ在“0”或“1”連續(xù)排列時(shí)信號(hào)無法反轉(zhuǎn),而Manchester碼具有信號(hào)每隔1bit必然反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。這不僅使信號(hào)同步更加簡(jiǎn)單,而且便于實(shí)用濾波器去除低頻噪聲。
1989年2月。采用新設(shè)計(jì)的芯片終于完成了。不出所料。讀卡器正確地讀取了IC卡發(fā)出的信號(hào)。
非接觸寫入方式的開發(fā)同樣進(jìn)展順利。日下部選擇的方法非常簡(jiǎn)單。進(jìn)出入管理用IC卡原本配備有寫入數(shù)據(jù)的端子。暴露于卡片表面的端子可以通過接觸記錄器端子寫入數(shù)據(jù)。日下部想到:“如果把卡片上的端子直接更換為檢波二極管,是不是能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸寫入呢?”
這一想法同樣正確。在把記錄器發(fā)射電波的功率提高到法定極限300mW后,接收電波的檢波二極管兩端產(chǎn)生了1V左右的電壓。足夠用于改寫內(nèi)存。只要對(duì)記錄器發(fā)射的高強(qiáng)度電波的功率進(jìn)行調(diào)制,就可以像接觸式那樣,向?qū)懭攵俗影l(fā)送信號(hào)。當(dāng)初看似高不可攀的難題就這樣輕而易舉地解決了。
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索尼1989年向鐵道綜合技術(shù)研究所交付的非接觸IC卡試制品。(攝影:中村宏)
1989年春天,索尼向鐵道綜研交付了能夠無線寫入數(shù)據(jù)的IC卡。拿到試制品后,鐵道綜研展開了非接觸IC卡的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)。伊賀和日下部心中充滿了前所未有的成就感。他們終于按照對(duì)方的要求成功開發(fā)出IC卡,并進(jìn)入了實(shí)用化實(shí)驗(yàn)。如果這項(xiàng)技術(shù)得到JR集團(tuán)自動(dòng)檢票機(jī)的采用,無疑會(huì)實(shí)現(xiàn)爆炸式普及。
1990年1月,進(jìn)出入管理系統(tǒng)率先投入實(shí)用。首先引進(jìn)系統(tǒng)的是位于千葉市幕張的東京瓦斯大廈。當(dāng)時(shí)幕張地區(qū)正值寫字樓建設(shè)熱潮。在得知索尼開發(fā)出進(jìn)出入管理系統(tǒng)的消息后,眾多大廈管理公司紛紛要求采用。
對(duì)于伊賀等人而言,進(jìn)出入管理系統(tǒng)真正進(jìn)入辦公室是極大的一步。這不僅是長(zhǎng)年辛苦的成果,而且是2.4GHz頻帶電波系統(tǒng)能夠經(jīng)受實(shí)用考驗(yàn)的最好證明。令人擔(dān)心的電波干擾和人體屏蔽問題暫且得以回避。達(dá)到應(yīng)用于車站檢票的水平也不過是時(shí)間的問題。
今后10年不會(huì)采用
“糟啦、糟啦,伊賀!你看看這條報(bào)道!”
此時(shí)正是與鐵道綜研進(jìn)行合作開發(fā)1年半之后的1990年5月。一位開發(fā)組成員發(fā)瘋似地沖進(jìn)了房間。
“慢點(diǎn)、慢點(diǎn)。出什么事了?”
伊賀拿起報(bào)紙找到那篇報(bào)道。
他頓時(shí)臉色蒼白。
“JR東日本采用預(yù)付式磁卡‘IO Card’”
這相當(dāng)于向伊賀宣告停止開發(fā)。因?yàn)殍F道綜研著手開發(fā)非接觸IC卡系統(tǒng)的目的正是預(yù)付式車票。