28 3 Technologie-Entwicklung 3.1 Vorbemerkungen Die Handlungsempfehlungen 2000 im folgenden H2000 genannt beschrieben sehr ausführlich die notwendigen Komponenten hard- wie softwareseitig für die systemtechnische Plattform eines Ticketing Systems. Die Ausführungen zu den Halbleitern, den Antennentechnologien, den Kartenmaterialien und den Betriebssystemen spiegelten dabei den technologischen Stand Ende 1999/Anfang 2000 wider. In dieser Ausgabe der Handlungsempfehlungen gilt es nun: 1. diese technologische Sicht fortzuschreiben, 2. e Entwicklungen, die zur Zeit der Erstellung von H2000 nicht eingehend behandelt werden konnten, zu betrachten, 3. diese Technologien in den Kontext eines Ticketing Systems zu stellen Kapitel 3.2 knüpft an die in H2000 aufgezeigten Entwicklungstendenzen an. Welche Fortschritte gibt es bei den Kartentechnologien? Was hat sich getan bei den Chips (den Halbleiter ICs)? Neben der Anwendung der bekannten kontaktlosen Übertragungstechniken Proximity und Vicinity für Electronic Ticketing gilt es eine Reihe weiterer solcher Techniken wie z.b: Mobilfunk oder Bluetooth zu untersuchen. Dieser Aufgabe widmet sich Kapitel 3.3. Die Anwendung der en Übertragungstechnologien im Umfeld des Ticketing erfordert teilweise gänzlich e Kundenmedien bzw. erlaubt es, sich heute in anderem Anwendungsumfeld befindende Medien z.b. das Handy für das Electronic Ticketing einzusetzen (Kapitel 3.4). Sehen wir als Stufe 3 der Entwicklung eines elektronischen Fahrgeldmanagementsystems die automatische Fahrpreisfindung, so lassen e Übertragungstechniken auch hier e Lösungen zu. Bisher wurde hauptsächlich auf ein aktives Check-in/Check-out focussiert. Mit anderen Übertragungstechniken und in Folge anderen Kundenmedien lassen sich Lösungen denken, bei denen eben jene aktive Kundenhandlung am/im Fahrzeug/am Gate entfallen könnte. Kapitel 3.5 zeigt, wie sich technisch die Vision vom Einfach einsteigen und fahren realisieren lässt. Da sich ein Ticketing System nicht nur am Interface Kundenmedium Terminal zeigt, kommt der Wirkweise des Hintergrundsystems eine ebenso bedeutende Rolle zu. Kap. 3.8 beschäftigt sich mit der Ausgestaltung eines solchen Hintergrundsystems. Soll eine Chipkarten-Anwendung nicht nur regional interoperabel bleiben, sondern überregional oder gar international akzeptiert werden, so ist eine
29 Standardisierung von Chip-Technik und Chip-Applikation unerlässlich. Kapitel 3.9 widmet sich dem Thema Interoperabilität und zeigt den esten Stand der Standardisierungsarbeiten auf internationaler Ebene. 3.2 Weiterentwicklungen der Chipkartentechnologie Die in H2000 aufgeführten Entwicklungstendenzen bei Chipkarten sollen zunächst fortgeschrieben werden. 3.2.1 Kartenphysik Heute steht dem Nutzer eine Vielzahl von verschiedenen kontaktlosen Chipkarten zur Verfügung. Für die Auswahl einer Karte wird empfohlen, einige wichtige kartentechnische Aspekte zu betrachten, um die für den jeweiligen Einsatz am besten geeignete Karte zu wählen. Die kontaktlose Standardkarte ist heute eine Karte mit lediglich einem Speicherchip. Karten mit einem kontaktlosen Mikroprozessorchip haben sich bisher nicht durchgesetzt. Zunehmend wird jedoch für Zusatzanwendungen eine einfache kontaktlose Speicherkarte mit einem zweiten unabhängigen, kontaktbehafteten Chip ausgestattet, eine sog. Hybridkarte. Die mit einem artigen Mikroprozessor ausgestattete Dual-Interface- Karte wird gerade bei verschiedenen Herstellern eingeführt. In dieser Karte ist kontaktloser und kontaktbehafteter Zugriff auf einen gemeinsamen Prozessor realisiert. In einer Chipkarte befindet sich der Chip üblicherweise auf einem Modul. Dieses Modul wird bei kontaktlosen Karten mit der Antenne verbunden und bildet mit dieser den Transponder. Seit kurzem sind jedoch auch Kartenaufbauten möglich, bei denen die Flip-Chip-Technik eingesetzt wird und damit auf ein Modul verzichtet werden kann. Für die Dual-Interface-Karte wurden Module entwickelt, die die übliche Kontaktierung von Kontaktlesern erlauben und gleichzeitig auf der Rückseite einen Anschluss für die Antenne aufweisen. Ausgehend von der gewickelten Drahtspule haben verschiedene Hersteller im Laufe der letzten Jahre e Verfahren für die Realisierung von Antennen in Chipkarten entwickelt. Die Standardantenne von heute ist die geätzte oder die verlegte Spule aus Kupfer. Die vor kurzem vorgestellte gedruckte Spule könnte dazu beitragen, die Herstellverfahren weiter zu optimieren. Technischer Vergleich der Kartenmaterialien ABB. 3.2.1.1 Eigenschaften PVC ABS PET PC Temperaturstabilität -20 C/+80 C -40 C/+90 C -20 C/+80 C -40 C/+120 C mech. Belastbarkeit gut gut gut sehr gut für kontaktlose Karte geeignet bed. geeign. bed. geeign. ungeeignet Personalisierung Laser/Präg. Laser/Präg. Laser/Präg. Laser Thermodruck Thermodruck Thermodruck Lebensdauer ca. 4 Jahre ca. 4 Jahre ca. 4 Jahre mehr als 5 Jahre Bedruckbarkeit sehr gut sehr gut gut gut Verfügbarkeit sicher z. Zt. unsicher unsicher teilw. unsicher Der Kartenkörper der weitaus überwiegenden Mehrzahl heutiger kontaktloser Karten besteht aus PVC (Polyvinylchlorid). Andere Materialien wie PET (Polyethylenterephthalat) und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) sind jedoch
30 Ökologischer Vergleich der Kartenmaterialien ABB. 3.2.1.2 Eigenschaften PVC ABS PET PC Recycling realisiert realisiert nicht nicht Mit ABS mit PVC möglich realisiert möglich möglich Brandverhalten selbst- brennbar brennbar brennbar verlöschend stark rußend Verbrennung akzeptiert akzeptiert unproble- akzeptiert MVA matisch unkontrollierte sehr proble- problematisch problematisch problematisch Verbrennung matisch Herstellung Chlorchemie kein Chlor kein Chlor Chlorchemie im Kommen. Bei dem sehr hochwertigen und langlebigen PC (Polycarbonat) sind noch einige technologischen Hürden bei der Einlaminierung der Antennen zu überwinden, bevor eine Durchdringung am Markt erreicht werden kann (siehe Abb. 3.2.1.1, 3.2.1.2). Neben der Gestaltung der Oberfläche durch Druckverfahren (typischerweise im Bogen- oder Einzelkartendruck) können heute auch die meisten der anderen bekannten Kartenfeatures auf einer kontaktlosen Karte ausgeführt werden. Dazu gehören die Aufbringung eines Magnetstreifens, die Aufbringung eines Hologramms, die Aufbringung eines Unterschriftsstreifens oder eines Kinegramms. Ebenso ist die Realisierung der vielfach bei Kreditkarten üblichen Merkmale Hochprägung Laserung Bild-Personalisierung transparente Overlayfolie (Sicherheit bei hochwertigen Karten) möglich. Anmerkung: Kontaktbehaftete Chipkarten können in Verbindung mit einer elektronischen Hülle auch kontaktlos genutzt werden. 3.2.1.1 Optische Sicherheitsfeatures von Chipkarten Aufgrund der hohen Wertigkeit von Monats- oder Jahreskarten ist es sinnvoll, ergänzend zu der Sicherheit der Chips, auch die Kartenkörper mit Sicherheitsfeatures zu versehen. Eine umfassende Sicherheit gegen Fälschung gewährleisten folgende drucktechnische Möglichkeiten: Sichtbare Features Guillochendruck Microschrift Fine Line Print Iris Druck Nicht sichtbare Features UV-Druckfarbe IR-Druckfarbe Kopierschutzfarbe Interferenzfarbe Thermoreaktive Druckfarbe
31 Die sichtbaren Features können zwar mit dem Auge erkannt werden, sind aber nur sehr schwer zu kopieren. Fälschungen sind leicht zu identifizieren. Die nicht sichtbaren Features sind nur unter speziellen technischen Voraussetzungen erkennbar: beispielsweise mit einer Taschenlampe, deren Lichtquelle nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich Licht abgibt (Geldscheinprüfer). Als ein weiteres Sicherheitsmerkmal bietet sich ein Hologramm auf den Karten an, dieses besitzt den höchsten Sicherheitsanspruch, da es nahezu fälschungssicher ist. Taktile Features (Linien) können eingeprägt werden und lassen sich erfühlen. Über Lasering lassen sich Ghost-Drucke (z.b. Fotos) eingravieren, die dann über verschiedene Blickwinkel zu erkennen sind. 3.2.2 Halbleiter ICs Übersicht/Auswahl kontaktloser Chipkarten-Speicher ICs: PROXIMITY (Status 03/2003) ABB. 3.2.2.1 Chipbezeichnung Mifare Standard 1k Mifare Standard 4k Mifare UltraLight Mifare DESFire Mifare SLE 44R35S/T Mifare SLE 66R35 my-d prox SLE 55R01 Hersteller Philips Philips Philips Philips Standard ISO/IEC (völlig) 512 bits 4 kb Speicher (EEPROM) 1 kb 4 kb (32 bits OTP) (mit MMU) 1 kb 1 kb 160 Bytes Verschlüsselung Crypto-1 Crypto-1 via terminal 3DES Crypto-1 Crypto-1 my-d Multiapplikation möglich Anticollision Geschwindigkeit (kbaud) -212-424 Verfügbarkeit Projekte > 10.000, einige, einige, einige > 100, einige > 10 Chipbezeichnung my-d prox SLE 55R04 my-d prox SLE 55R08 my-d prox SLE 55R16 M 3510x M 37009 SR176 SRIX4K Hersteller ST ST ST ST Standard ISO/IEC 14443-B 14443-B 14443-B 14443-B 176 bit 4 kb Speicher (EEPROM) 770 Bytes 1280 Bytes 2560 Bytes 2048 bit 512 bit +64 bit UID +64 bit UID Verschlüsselung my-d my-d my-d via terminal authenticate via terminal anti-clone Multiapplikation Anticollision Geschwindigkeit (kbaud) Verfügbarkeit Projekte > 50 > 10 > 10 einige Chipbezeichnung Hersteller Standard ISO/IEC Speicher (EEPROM) Verschlüsselung Multiapplikation Anticollision ATC1024-MP Kaba 1024 Bytes, max. 127 ATC2048-MP Kaba 2048 Bytes, max. 127 Definitionen: OTP = one-time programmable MMU = memory management unit 1 kb = 1.024 Bytes = 8.192 bits Crypto-1 = ursprüngliches Verschlüssellungsprotokoll für Mifare-Interface my-d = Verschlüsselungsprotokoll für das my-d Interface (Schlüssellänge 64 bit) UID = unique identification number Geschwindigkeit (kbaud) Verfügbarkeit Q4-2003 Q4-2003 Projekte
32 Übersicht/Auswahl kontaktloser Chipkarten-Speicher ICs: VICINITY (Status 03/2003) ABB. 3.2.2.2 Chipbezeichnung LRI 512 my-d vic SRF 55V02P my-d vic SRF 55V02S my-d vic SRF 55V10P my-d vic SRF 55V10S I-code 1 Hersteller ST Philips Standard ISO/IEC 15693 15693 15693 15693 15693 15693 512 bit Speicher (EEPROM) +64 bit UID 2500 bit 2500 bit 10000 bit 10000 bit 512 bit Verschlüsselung via terminal via terminal my-d via terminal my-d via terminal Multiapplikation möglich Anticollision Geschwindigkeit (kbaud) 26 26 26 26 26 26 Verfügbarkeit Q2-2003 Q2-2003 Projekte, einige, einige > 50 Chipbezeichnung I-code SLI I-code HSL ATC256-MV ATC1024-MV MIM 256 MIM 1024 Hersteller Philips Philips Kaba Kaba Kaba Kaba Standard ISO/IEC 15693 18000 WD 15693 15693 nein nein Speicher (EEPROM) 1024 bit 2048 bit 256 Bytes 1024 Bytes 256 Bytes 1024 Bytes Verschlüsselung via terminal via terminal Multiapplikation möglich möglich, max. 30, max. 127, max. 30, max. 127 Anticollision detection detection Geschwindigkeit (kbaud) 26-52 max 40 26 26 12 12 Verfügbarkeit Q3-2003 Q4-2003 Q2-2003 Projekte > 50 > 20 einige Übersicht/Auswahl Dual-Interface Chips (Status 03/2003) ABB. 3.2.2.3 Chipbezeichnung Hersteller Standard ISO/IEC Speicher (EEPROM) Verschlüsselung Multiapplikation Anticollision Geschwindigkeit (kbaud) Verfügbarkeit Projekte Mifare ProX Philips 7816 Smart MX P5 SD 016/032 Philips 7816 Smart MX P5 CD 016/032/064 Philips 7816 Smart MX P5 CT 064 triple interface Philips 7816 + USB1.1 my-c SLE 66CL160S /B 7816 4/8/16 kb 16/32 kb 16/32/64 kb 8/16/32/64 kb 16 kb 3DES/RSA/ECC 3DES/RSA/ECC 3DES/RSA/ECC AES/Crypto-1 3DES/Crypto-1 AES/Crypto-1 AES/Crypto-1 3DES/ECC -212-424-848-212-424-848 -212-424-848-212-424-848 > 25 > 20 my-c SLE 66CLX 320P /B 7816 32 kb 3DES/ECC/RSA AES 424 Q1 2003 my-c SLE 66CL80P /B 7816 8 kb 3DES 424 Q2 2003 Chipbezeichnung Hersteller Standard ISO/IEC Speicher (EEPROM) Verschlüsselung Multiapplikation Anticollision ST16Rxx ST 14443-B 7816 0,5 bis 8 kb DES ST19RF08 ST 14443-B 7816 8 kb 3DES ST19XR08 ST 14443-B 7816 8 kb 3DES ST19XR34 ST 14443-B 7816 34 kb 3DES/RSA/ECC Definitionen: OTP = one-time programmable MMU = memory management unit 1 kb = 1.024 Bytes = 8.192 bits Crypto-1 = ursprüngliches Verschlüssellungsprotokoll für Mifare-Interface my-d = Verschlüsselungsprotokoll für das my-d Interface (Schlüssellänge 64 bit) UID = unique identification number Geschwindigkeit (kbaud) 424 424 424 Verfügbarkeit Projekte einige einige
33 3.2.3 Chip-Software Es stehen verschiedene offene (JAVA, MULTOS) als auch geschlossene (proprietäre) Betriebssysteme zur Verfügung, die in ihrer Entwicklung Rücksicht nehmen werden auf die Bedürfnisse der VDV-Kernapplikation bzw. des Electronic-Ticketings. 3.3 Innovative, kontaktlose Übertragungstechniken Die für Chipkarten bekannten Übertragungstechniken Proximity und Vicinity werden nachfolgend der Vollständigeit halber noch einmal aufgeführt mit einem Vergleich beider. Doch sollte man sich bei der Konzeption eines Ticketing Systems nicht a priori nur mit diesen beschäftigen. Andere Entwicklungen gilt es ebenso ins Kalkül zu ziehen und bei der technischen Systemkonzeption auf Anwendbarkeit zu analysieren. Die Auswahl für oder gegen solch eine innovative Technologie wird letztlich getroffen über die Art der Geschäftsprozesse mit ihren Funktionalitäten, die das jeweilige System leisten soll. Übersicht / Kontaktlose Übertragungstechniken ABB. 3.3 In dieser Übersicht sind alle Angaben auf wesentliche Informationen reduziert. Proximity Vicinity Wide-Range GSM UMTS Bluetooth IrDA Frequenz 13,56 MHz 125 khz 13,56 MHz 400 MHz bis 5,6 GHz 900 MHz bis 2 GHz 2,45 GHz 10 13 bis 10 14 Hz Übertragungsart induktive Kopplung induktive Kopplung Funk Funk Funk Infrarot Übertragungsrate bis 848 KBit 1,6 KBit bis 26,5 KBit 1MBit 10 KBit bis 2 MBit 1 MBit 9,6 KBit 4 MBit Verbindungsart Point-to-Multipoint P-to-MP P-to-MP P-to-MP P-to-MP P-to-P Antikollision nein Distanz < 0,12 m < 1 m < 30 m Global < 10 m < 2 m Sichtkontakt 3.3.1 Proximity (ISO/IEC14443) Große Erwartungen hinsichtlich einer Stärkung des Marktes für kontaktlose Chipkarten werden von der Norm für kontaktlose Chipkarten ISO/IEC 14443 erfüllt. Diese Norm wurde von der Arbeitsgruppe SC17/WG8 des JTC1 unter deutscher Leitung ausgearbeitet und beschreibt die physikalischen und datentechnischen Eigenschaften der Übertragungsstrecke zwischen einem Lesegerät und den Chipkarten, welche in dieser Norm als proximity integrated circuits cards (PICC) bezeichnet werden. Durch den Namen soll die angestrebte Übertragungs-Reichweite von etwa 10 cm dieser Chipkarten assoziiert werden. Innerhalb der PICCs wird zwischen den beiden Typen A und B unterschieden, welche sich hinsichtlich der Modulationsverfahren voneinander unterscheiden. Das Lesegerät versorgt die kontaktlose Chipkarte mit Energie und einem Systemtakt. Die Datenübertragung vom Lesegerät zur kontaktlosen Chipkarte erfolgt durch eine Amplitudentastung (ASK amplitude shift keying), also Ein- und Ausschalten des hochfrequenten Magnetfeldes (Typ A: = ASK 100%/ Typ B: = ASK 10%).
34 3.3.2 Vicinity (ISO/IEC15693) Eine weitere Norm die ISO/IEC15693, wie die 14443 auch von der SC17/ WG8 entwickelt definiert in der gleichen Logik wie bei Proximity die Eigenschaften von kontaktlosen Chipkarten mit einer Reichweite von bis zu 1 m. Diese Karten werden in der Norm als vicinity integrated circuits cards (VICC) bezeichnet, um die größere Reichweite anzudeuten. Die Norm findet heute bei Zutrittssystemen große Verbreitung. 3.3.3 Vergleich Proximity zu Vicinity Das einzige gemeinsame Merkmal der beiden PICC-Typen A und B sowie der VICC ist die einheitliche Sendefrequenz des Lesegerätes von 13,56 MHz. Dabei handelt es sich um eine ISM-Frequenz (Industry-Science-Medicine), welche in fast allen Ländern der Welt für Funkanwendungen kleiner Leistung verfügbar ist. Beide Übertragungsarten haben zwar ihre eigene Norm, sind in der Anwendung allerdings nicht miteinander kompatibel. Falls Datenträger mit beiden Normen in einem Lesegerät verarbeitet werden sollen, muss in diesem Terminal die Technik für beide Normen integriert werden. Diese Terminals sind heute bereits verfügbar. Ebenfalls für beide Systeme gilt, dass sie nicht unbedingt in Plastikkarten untergebracht werden müssen, sondern ebenso in ein kundenspezifisches Datenträgerdesign eingebaut werden können, wie z.b. in Schlüsselanhänger, Armbanduhren usw. Seit kurzem können diese Datenträger incl. der Empfangs-/Sendeantenne auch in Papiertags oder -karten eingebaut werden, womit die Herstellkosten weiter gesenkt, die Abnutzungsdauer allerdings herabgesetzt wird, sich aber weitere Anwendungsgebiete erschließen lassen. 3.3.4 Wide-Range Ziel dieser Technologie ist es, innerhalb der freigegebenen Frequenzen (d.h. nicht Polizeifunk störend oder überlagernd) mit zugelassenen Sendeleistungen (ausschließen einer Gesundheitsgefährdung) möglichst große Reichweiten zu erzielen (> 1m). In der Regel benutzen Wide-Range-Systeme aktive Transponder. Diese beinhalten verschiedene elektronische Bauteile, eine Antenne und eine Stromversorgung. Deshalb sind aktive Transponder in stabilen Kunststoffgehäusen untergebracht. Aufgrund einer integrierten Spannungsversorgung kann der Transponder jederzeit durch ein Signal von außen aktiviert werden. Nachdem die Daten zwischen Karte und Erfassungssystem ausgetauscht worden sind, fällt der Transponder nach einer bestimmten Zeit wieder in einen stromsparenden Modus. Aktive Transponder werden hauptsächlich in den Ultra-Hochfrequenzbereichen angeboten. Die Reichweiten können je nach Ausgestaltung des Systems und der Hersteller schwanken. 3.3.5 Mobilfunk Eine steigende Anzahl der Benutzer des ÖPV in Deutschland verfügt bereits über ein GSM-Handy und damit gleichzeitig über ein mögliches, sicheres, persönliches Medium zur Übertragung und Speicherung eines Fahrscheines. e-ticketing-applikationen sind im Handy via GSM-Toolbox bereits darstellbar. Probleme bereiten noch unzureichende Roaming-Spezifikationen, die gesicherte Abbildung von Fahrscheinen im Handy sowie Abkommen für
35 einen abgesicherten Zahlungsverkehr, da sichergestellt werden muss, dass dieses e-ticketing-verfahren sowohl flächendeckend von allen Mobile Providern unterstützt wird, als auch alle Kreditinstitute und Banken in das Verfahren eingebunden werden können. Entsprechende Verfahren werden gerade spezifiziert und dürften in Kürze verfügbar sein. Geeignete Schnittstellen könnten den Einsatz von Handys in In-/Out- Systemen (CICO, BIBO) zukünftig ebenfalls ermöglichen. Für e-ticketing-applikationen ist der derzeitige Mobilfunk-Standard (GSM) mit bislang 9,6 bzw. 14,4KBit/s Daten-Übertragungsrate und der bisherigen Verschlüsselung bereits ausreichend. Neuere Verfahren wie GPRS (General Packet Radio Service) und UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) erlauben einen schnelleren Datenverkehr. Dadurch können eventuelle bisherige Engpässe wegen zu geringer Netzkapazitäten an hochfrequentierten Haltestellen eliminiert werden. Die Wahl des Übertragungsverfahrens hat keinen Einfluss auf die Abbildung des e-tickets. 3.3.6 Bluetooth Bluetooth ist ein Kurzstrecken-Funkstandard, der die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten ermöglicht. Die Konzeption: Ein kleines, einfaches Funkmodul, das wenig Energie benötigt, integrierte Sicherheitsmechanismen bietet und günstig herzustellen ist, so dass es in einer möglichst breiten Palette von elektronischen Geräten zum Einsatz kommen kann. Es ist heute bereits in Handys und PDAs integriert. Die Stromaufnahme ist gering, sie liegt im Standby-Betrieb bei 0,3 ma und erreicht maximal 300 ma. Bluetooth ermöglicht z. Zt. die Übermittlung von Daten mit einem Durchsatz von 1 Mbit/s über typische Reichweiten von 10 Zentimeter bis 10 Meter. Die Reichweite kann aber auch auf 100 Meter ausgeweitet werden, wenn die Sendeleistung erhöht wird. Als Funkfrequenz wird das globale Industrial-, Scientific- und Medical- Band (ISM) bei 2,45 GHz verwendet. 3.3.7 IrDA (Infrared Data Association) IrDA ist eine Point-to-Point-Verbindung, die Daten mit 1 Mbit/s über eine Distanz von min. 1 Meter überträgt. Der Standard ist bereits weltweit in zahlreichen PDAs, Handys, Notebooks, Peripheriegeräten und Netzwerksystemen integriert. IrDA wird allerdings langfristig von Bluetooth verdrängt werden. Die kontaktlose Übertragung von Daten mittels Bluetooth und IrDA wird hier der Vollständigkeit wegen erwähnt, beide Verfahren sind aus verschiedenen Gründen aus heutiger Sicht für die Anwendung in Systemen mit automatisierter Fahrpreisfindung nicht praktikabel. Denkbar wäre allerdings die Übertragung von vorausgewählten Tickets auf einen PDA oder ein Handy via Internet von einem stationären PC aus (Desktop oder Notebook).
36 3.4 Neue Kunden-Medien Chipkarten als passive (ohne Batterien) Medien ABB. 3.4.1 Kontaktkarte Karte mit einem Speicher- oder Mikroprozessorchip ohne kontaktlose Funktion. Damit ist sie nur für kontaktbehaftete Ticketing-Verfahren geeignet. Kontaktlose Plastikkarte Wiederaufladbar/besonders als Mehrfahrtenticket einsetzbar/ Einsatz von kontaktlosen Zusatzanwendungen/Aufbringung einer wiederbeschreibbaren Folie (TRW-Folie) zur temporären Beschriftung (diese Zusatzfunktion ist auf allen Plastikkarten möglich). Kontaktloses Papierticket Preiswert/mit Standarddrucker beschreibbar/wiederaufladbar/ Haltbarkeit geringer als Plastikkarte/als Einzel-, Tages- oder Mehrfahrtenticket für Touristen und Gelegenheitsfahrer. Hybridkarte Zusätzlich zum kontaktlosen Chip verfügt diese Karte über einen zweiten, völlig getrennten kontaktgebundenen Chip für zusätzliche Anwendungen, z. B. eine elektronische Geldbörse, die nur in kontaktbehafteten Anwendungen eingesetzt werden kann. Chipkarten als passive (ohne Batterien) oder aktive (mit Batterien) Medien ABB. 3.4.2 Dual-Interface-Karte Funktion ähnlich der Hybridkarte aber mit nur einem Chip, der sowohl kontaktlos und kontaktgebunden (z. B. für elektronische Geldbörse) angesprochen werden kann. Triple-Interface-Karte Funktion wie Dual-Interface-Karte, aber mit einem Chip, der neben kontaktlosem und kontaktbehaftetem Interface auch ein USB-Interface z. B. für die einfache Kommunikation mit der USB-Schnittstelle eines PCs bietet. Micro-System-Karte Eine Karte oder handliches Modul, welches je nach Anforderungen mit verschiedenen technischen Möglichkeiten (Display, Funktionsknöpfe, Sender/Empfänger, Akku, Solarzelle) ausgestattet ist. Diese Technologie ist bereits heute als Prototyp verfügbar, jedoch zum Teil noch erheblich dicker als die ISO-Norm vorschreibt. Derzeit werden sehr große Anstrengungen unternommen, um ein solches Hybrid-System auch im ISO-Format zu realisieren, Standards festzulegen und kostengünstige Fertigungsverfahren zu entwickeln.
37 Passive und aktive Medien anderer Bauform ABB. 3.4.3 Transponder-Hülle Die Hülle ist im Regelfall mit einer Stromquelle (Solar oder Batterie), einem Display und mit einem oder mehreren Funktionsknöpfen ausgestattet. Dadurch kann eine kontaktgebundene Karte zusätzlich die Funktion einer kontaktlosen Karte erhalten. Die Karte wird für die kontaktlose Anwendung in die Hülle gesteckt, muss aber zur kontaktgebundenen Nutzung wieder aus der Hülle entfernt werden. Tags Tags sind passive oder aktive Medien, die in verschiedenen Bauformen, wie Schlüsselanhänger, Armbanduhren, Armketten etc. zur Verfügung stehen. Die Form kann durchaus der Funktion oder den Wünschen des Anwenders angepasst werden, z. B. der Einbau des Transponders in Skihandschuhen. Handy Das Handy findet eine immer größere Akzeptanz und bietet die technischen Möglichkeiten, unabhängig von Ort und Zeit ein Ticket zu generieren und zu präsentieren. Dazu fehlen allerdings noch die erforderlichen Standards und Abkommen für sichere Ticketing- und Zahlungsfunktionen. PDA Auch ein PDA kann als Trägermedium für elektronische Tickets eingesetzt werden. Allerdings ist die im Regelfall eingesetzte IrDA-Schnittstelle nicht optimal für eine kontaktlose Übertragung im ÖPV-Umfeld geeignet. Übersicht und Verfügbarkeit / Kunden-Medien ABB. 3.4.4 Medien Größe Übertragungsverfahren Format Kontakt Proximity Vicinity Wide GSM- IrDA Blue- ISO 7810 ISO 7816 ISO 14443 ISO 15693 Range UMTS tooth Passiv (Stromversorgung in der entsprechenden Reichweite durch das Terminal) Kontaktkarte Dual-Interface-Karte Hybrid-Karte Kontaktlose Karte Kontaktloses Papierticket * Tag Triple-Interface-Karte Aktiv (mit eigener Stromversorgung) Micro-System-Karte Transponderhülle Handy PDA Tag * Dicke nicht ISO-konform Erläuterung nach Verfügbarkeit: = sofort = mittelfristig = langfristig = nicht verfügbar
38 3.5 Techniken für die Verfahren zur automatisierten Fahrpreisfindung Übersicht / Techniken für die Verfahren zur automatisierten Fahrpreisfindung ABB. 3.5 In dieser Übersicht sind alle Angaben auf wesentliche Informationen reduziert. Verfahren Check-in / Check-out (CiCo) Walk-in / Walk-out (WiWo) Be-in / Be-out (BiBo) Kombinationen Genormte Medien ISO/IEC14443 ISO/IEC15693 Distanz < 0,12 m < 1 m Anordnung der Terminals Terminal an jedem Fahrzeugeingang oder einer Sperre Antennenrahmen an jedem Eingang oder einer Sperre keine < 30 Bis zu 3 in jedem Fahrzeug Diese Technik ist im Test, aber zur Zeit für den Einsatz im Fahrgeldmanagement noch nicht verfügbar. keine gemischt Aktive Handlung nein nein je nach Kombination 3.5.1 Check-in/Check-out (CiCo) Der Kunde meldet sich beim Betreten des Zugangsbereiches oder des Verkehrsmittels an einem entsprechenden Terminal an (Ci) und beim Verlassen genau so wieder ab (Co). Die beim Check-in in der ÖPV-Applikation angelegten Daten auf der Chipkarte dienen dem Kunden und dem Kontrollpersonal der Verkehrsunternehmen gleichermaßen als Nachweis für den Besitz eines gültigen Fahrausweises. Der Kunde wird allerdings zu zwei aktiven Handlungen (ähnlich der heutigen Ticket-Entwertung) gezwungen. Anordnung der Terminals an den Einstiegsbereichen des Fahrzeuges ABB. 3.5.1 Transaktionsentfernung ISO/IEC 14443, < 12 cm 3.5.2 Walk-in / Walk-out (WiWo) Dieses Verfahren ermöglicht die automatische Erfassung der Kundenbewegung sowohl beim Ein- (Wi) als auch beim Ausstieg (Wo) aus dem Verkehrsmittel. Die Registrierung erfolgt, ohne dass durch den Kunden eine aktive Handlung zur An- und Abmeldung erforderlich ist. Dies erlaubt eine schnelle Abfertigung, die sich besonders bei der Beförderung von vielen Kunden positiv auswirkt. Jede Kundenbewegung, auch beim Umsteigen, wird genau registriert. Damit wird eine optimierte Fahrpreisermittlung möglich.
39 Anordnung der Terminals an den Einstiegsbereichen des Fahrzeuges ABB. 3.5.2 Transaktionsentfernung ISO/IEC 15693, < 1 m 3.5.3 Be-in/Be-out (BiBo) Der Kunde besitzt eine Karte mit einem weitreichenden Transpondersystem. Er kann frei über seine zukünftige Fahrtstrecke entsprechend seiner Start- / Zielvorstellung entscheiden. Bei jeder Wiederanfahrt des Fahrzeuges wird eine automatische Detektion (Raumerfassung) aller im Fahrzeug vorhandener Chipkarten (Bi) durchgeführt. Sobald der Kunde das Fahrzeug verlässt, wird die Karte bei der nächsten Detektion nicht mehr erfasst, er gilt folglich als ausgestiegen (Bo). Der Funkstrahl ( 866 MHz oder 2.45 GHz ) muss ungehindert Kontakt mit dem Transponder aufnehmen können. Der Kunde muss also dafür sorgen, dass er sein Medium nicht in einem strahlungsresistenten Behältnis mit sich führt. Anordnung von 1 bis 3 Sende-/Empfangsantennen im Innenbereich des Fahrzeuges ABB. 3.5.3 Transaktionsentfernung wide-range = bis zu 30 m 3.5.4 Kombinationen dieser Techniken Durch die Kombination der verschiedenen oben dargestellten Techniken können technische Vorteile sinnvoll genutzt und evtl. systemimmanente Probleme bei der Anwendung, wie z.b. das Vergessen des Check-Out durch den Kunden, beseitigt werden. Somit kann eine sichere und zuverlässige Registrierung jeder Fahrt und der jeweiligen Reisedaten sichergestellt werden. Es bieten sich zwei Kombinationen an, die entweder eine aktive Handlung des Fahrgastes benötigen oder lediglich ein passives Mitführen des elektronischen Tickets erfordern.
40 3.5.4.1 Check-in, Be-out (CiBo) Beim Einstieg ist zur Aktivierung der Karte eine aktive Handlung durch den Kunden erforderlich (aktivescheck-in). Die folgende, automatische Detektion erfasst nur die durch ein Check-in angemeldeten Chipkarten mit den Daten der letzten Detektion. Gemischte Installation von CiCo-Terminals und Sende-/Empfangsantennen ABB. 3.5.4.1 3.5.4.2 Walk-in, Be-out (WiBo) Beim Einstieg wird die Karte im Eingangsbereich automatisch aktiviert (Walk-in). Die anschließende, ebenfalls automatische Detektion erfasst die so angemeldeten Chipkarten, der Ausstieg wird wiederum automatisch erkannt (Be-out). Gemischte Installation von Walk-in Antennen und Detektions-Sendeund Empfangsantennen ABB. 3.5.4.2
41 3.6 Ticketing Verfahren Neben den bekannten e-ticketing-verfahren mittels Chipkarte werden seit kurzem auch weitere Möglichkeiten diskutiert und untersucht, mit denen ein elektronisches Ticket für den ÖPV-Nutzer erzeugt, bezahlt und benutzt werden kann. Es sind dies e-ticketing per Handy, per Internet und per PDA, die hier kurz dargestellt werden sollen. e-ticketing via Handy (Mobile Ticketing) Vorraussetzungen für mobiles Ticketing per Handy: Roaming-Standards für gesicherten Zahlungsverkehr Integration aller relevanten Mobile Provider, Kreditinstitute und Applikationsprovider in diesem Verfahren (Abbuchung von Provider-, Bank- oder Kreditkartenkonto möglich) Vorteile des Verfahrens: Hohe Verfügbarkeit und Akzeptanz der Terminals (Handys) und des Netzes Sicher, unkomplizierte Bedienbarkeit Geringe Investitionen der Verkehrsunternehmen in die Infrastruktur Einfache Realisierung von überregionalen und sogar internationalen m-ticketing Lösungen möglich Einsatz der en MMS (Multi-Media-SMS) zur fälschungssicheren Darstellung von e-tickets auf dem Handy-Display Lokalisierung des Kunden per Localisation Service des Mobile Providers möglich Implementierung von zusätzlichen Services für Kunden (z. B. aktuelle Abfahrtzeiten, Lage der nächsten Haltestelle, Best Pricing etc.) Erwerb eines elektronischen Tickets per Handy oder PC ABB. 3.6.1 Kunde Netzwerk Application Provider/ Clearing *) Kredit- Institute Bank 2 GSM e-tick Bank 1 Internet Ö ÖPV2 VUs *) Application-Provider nur notwendig bei Einbindung mehrerer VUs. Sonst Abwicklung durch VU selbst Kunden-Registrierung (wird per PC oder Handy beim Application-Provider angefordert) Ticket-Anforderung (wird per PC oder Handy beim Application-Provider angefordert) Ticket-Bestätigung (wird im Handy signalisiert und gespeichert) Geldfluß (Abbuchung nach vorheriger Zustimmung durch Kunden (bei Registrierung))
42 Nachteile des Verfahrens: Noch fehlende Standards und Abkommen beim mobilen Zahlungsverkehr (Transaction-Roaming), deswegen nur Einbindung regionaler Provider möglich Fall-Back-Lösungen für Kunden ohne Handy muss weiterhin vorgesehen werden Abbildung verschiedener Tarifierungen auf dem Handy-Display Erwerb eines elektronischen Tickets per Internet Voraussetzung für mobiles Ticketing per Internet: Kontoverbindung beim Mobiltätsprovider/gültiges Identifikations-Medium, Passwort, Kartenleser am Home-PC Über Identifikations-Medium und Passwort meldet sich der Kunde im System an, nach Angabe des Fahrtwunsches erhält er das Ticket auf sein Kundenmedium gespeichert. Damit nimmt er am ÖPV teil. Er kann auf diesem Weg auch Werteinheiten laden. Vorteile des Verfahrens: Sicher, unkompliziert, erforderliches Netz vorhanden, starke Marktdurchdringung. Erwerb eines elektronischen Tickets per Internet ABB. 3.6.2 Home PC mit Kartenleser Zentral- Rechner Authentizitätsmerkmal Home PC mit Kartenleser Dual-Interface-Karte oder kontaktlose Karte Ticket/ Werteinheiten Dual-Interface-Karte oder kontaktlose Karte Kunde Fahrscheinauswahl ÖVP Rechnung Kunde Geldfluß Info-Austausch Kunden- Konto Erwerb eines Tickets per PDA (Personal Digital Assistent) Voraussetzungen für mobiles Ticketing per PDA: Spezial-Programm für PDA/IrDA-Basis-Terminals, die mit dem Mobilitäts-Provider kommunizieren/konto beim Mobilitätsprovider/Passwort Vorteile des Verfahrens: Großes Display, schnelle Datenübertragung, vernünftiger Datenspeicher Nachteile des Verfahrens: Eigenes Netz erforderlich, Basisterminal und Spezialsoftware erforderlich, z. Zt. noch geringe Marktdurchdringung, zeitgleich nur eine Verbindung möglich.
43 Erwerb eines Tickets per PDA (Personal Digital Assistent) ABB. 3.6.3 PDA Basis- Terminal Passwort Server über Basisterminal Authentizitätsmerkmal Ticket IrDA IrDA Fahrgast Mobilitäts- Infos Geldfluß Strecken- Vorschläge Info-Austausch Bestätigung Rechnung Fahrgast- Konto 3.7 Endgeräte 3.7.1 Ausführungsformen Mit der Einführung eines kontaktlosen Fahrgeldmanagement-Systems wird die Neugestaltung der Vertriebswege offener und transparenter. Diese e Form des Fahrausweises ermöglicht in Verbindung mit innovativen und technisch ausgereiften Endgeräten einen vereinfachten Zugang zum ÖPV. Eine durchgängige Bedienerführung über Grenzen hinweg erhöht die Systemakzeptanz bei den Fahrgästen. Die Attraktivität des ÖPV wird dadurch gesteigert und es werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Durch die Komplexität der einzelnen Anwendungen sind unterschiedliche Geräte-Ausführungen erforderlich. Die nachfolgende Aufstellung beschreibt die möglichen Ausführungsformen: Ausgabeterminal Ladeterminal Schalterterminal Infoterminal Multiterminal Check-In-/Check-Out-Terminal Be-In-/Be-Out-Terminal Walk-In-/Walk-Out-Technik Fahrerterminal Kontrollterminal Value Checker, Wallet, Hülle Home Terminal (Internet) Rückgabeterminal Einzugsterminal Handy PDA Tags
44 Ausführungsformen von Endgeräten und ihr Anwendungsspektrum ABB. 3.7.1 Check-In/ Check-Out Walk-In/ Walk-Out Be-In/Be-Out Beleg-/ Ticket-Druck Generierung Information Kartenausgabe Zahlungsfunktion Aufladung ÖPV- Initialisierung Vorauswahl Fahrausweiskontrolle Karteneinzug/-Rückgabe Ausgabeterminal X X X X X X X Ladeterminal X X X X 3) X Schalterterminal X X X X X X X X X Multiterminal X X X X X X X X X X X X Check-In/ Check-Out Terminal X 1) X Fahrerterminal X X X X X 3) X X X X Kontrollterminal X 2) X X Value Checker Wallet, Hülle X X Home Terminal (Internet) X X X X X X X X Rückgabeterminal X 3) X Einzugsterminal X Handy X X X X X X X PDA X X X X X X X X Tags X X X X 1) Check-Out Zahlung 2) Erhöhtes Beförderungsentgelt 3) Quittung Je nach Anwendung muß eine sinnvolle Auswahl getroffen werden. 3.7.2 Funktionalitäten Bei sicherheitsrelevanten Transaktionen Einsatz von SAM (Typ A&B) für das Handling aller Daten (mobil/stationär) Kombiniertes Lesegerät für die Typen A&B sowie kontakt/kontaktlos Beschreiben multipler Datenfelder 3.7.3 Schnittstellen Die nachfolgend beschriebenen Schnittstellen gewährleisten einen reibungslosen Datenfluß. Die Vernetzung der einzelnen Komponenten wird durch die vorhandene Infrastruktur bestimmt. 3.7.3.1 Schnittstellen Fahrzeug CAN Bus IBIS RS 232 RS 485 ETHERNET 3.7.3.2 Schnittstellen Fahrzeug/Depot GSM/GPRS/EDGE GPS/UMTS Funk-LAN Betriebsfunk Bündelfunk
45 Funkbake Infrarot Bluetooth 3.7.3.3 Schnittstellen Depot/Zentrale GPS GSM/GPRS/EDGE UMTS LAN Modem Analog/ISDN Bluetooth 3.7.4 Entwicklungstendenzen POS-Terminal: Trennung von Betriebssystem und Applikationen (z. B. OTA) GSM-Handy: wird auf Grundlage von GSM11.14 SIM-Toolkit zum Card-Terminal PC: wird zum plattformunabhängigen Card-Terminal Chipkarten werden terminalunabhängig in PC-Programme eingebunden 3.8 Hintergrundsystem In der folgenden Beschreibung der Aufgaben und der Komponenten eines Hintergrundsystems für Electronic-Ticketing werden nur die wesentlichen Merkmale skizziert, da eine komplette und ausführlichere Darstellung hier den Rahmen dieser Handlungsempfehlungen sprengen würde. 3.8.1 Aufgaben des Hintergrundsystems Stammdaten Management Partner (Verkaufsstellen, Akzeptanzstellen, Einzelkunden,...) Karten (Kundendaten) Terminals Tarife, Einzelleistungen und Verkaufspakete (Produkte) Berechnungsregeln für Einkaufspreise und Verkaufspreise Bewegungsdaten Management Führung der Schattenkonten der Karten Anlegen von Leistungs- und Verkaufskatalogen Clearing von Pre-Paid-Produkten (z.b. Börsen) Leistungsermittlung für Post-Paid-Produkte Berechnung der Preise aufgrund von Berechnungsregeln (zyklen-orientiert) Erstellung der Abrechnungen für Akzeptanz- und Verkaufsstellen Abrechnung der Geldflüsse mit den Partnern Preiskalkulation der Einzelleistungen und Pakete Querschnittsfunktionen Flexibles Reporting Individuelle Gestaltung der Korrespondenz (Rechnungslayouts, etc.) Import- und Exportfunktionen (Excel, XML, HTTPS,...) Management des Kundenservice (u.a. Schnittstelle Hotline)
46 3.8.2 Komponenten des Hintergrundsystems Komponenten des Hintergrundsystems ABB. 3.8.2 Externe Module Interne Module Webserver Exportfunktionen Informationsplattform SmartCard Clearing Finanzbuchhaltung Content- Management Datenübertragung Telefonleitungen Internet weitere Importfunktionen Stammdaten Controlling Sicherheits- Management Terminals Akzeptanzstellen Verkaufsstellen Info-Punkte Einkauf Vertrieb Elektronische Tarifierung 3.8.3 Datenfluss im Gesamtsystem Datenfluss im Gesamtsystem ABB. 3.8.3 Webserver Information Datenexport Clearing Schattenkonto Leistungsdaten Prüfungen Regelwerke Einkauf Rechnungsgutschriften Preisermittlung elektronische Tarifierung Finanzbuchhaltung Datenübertragung Telefonleitungen Internet Fremdsysteme Sicherheitsmanagement Vertrieb Ausgangsrechnung Kartenlogistik Terminallogistik Offene Posten Zahlungsverkehr Mahnwesen Controlling Terminals Verkauf Inanspruchnahme Information Stammdaten Karten und Terminals Partner Konten Schlüsseldaten Ergebniscontrolling Preisnachkalkulation Preisvorkalkulation
47 3.8.4 Clearing und Erlösabrechnung Clearing und Erlösabrechnung, hier: Beispiel chipkartenbasierte Geldbörse ABB. 3.8.4 Zugangsterminal Fahrpreis (Soll) Fahrpreis (Soll) Chipkarte Umsatz (Haben) Leistung (Haben) Anbieterkonto Kundenkonto Betreiberkonto Ladebetrag (Haben) Fahrpreis (Soll) VUkonto Ladeterminal Ladebetrag (Haben) Börsenkonto Erlös-/ Leistungsabrechnung 3.9 Interoperabilität und Standardisierung Soll die Interoperabilität eines Ticketing-Systems nicht nur auf bilateralen Absprachen basieren, sondern einheitlich bis hin zur internationalen Anwendung erweiterbar sein, ist eine Standardisierung der technische Komponenten und Schnittstellen unerlässlich. Dies lässt sich schon aus der allgemeinen Definition von Interoperabilität ableiten. Interoperabilität ist die Fähigkeit von Systemen, Dienste von anderen Systemen zu akzeptieren und Dienste für andere Systeme anzubieten, so dass die wechselseitig genutzten Dienste in jedem System effektiv betrieben werden können. (Ref.: CARDME Concerted Action on Research on Demand Management in Europe)