私たちの日常生活で頻繁に利用されている非接触ICカードの多くは、ISO/IEC 14443という国際規格に基づいています。この規格は、カードリーダーとICカードの間で無線通信を行うための厳格なルールを定めたもので、スムーズで安全なデータ交換を実現しています。
本記事では、この規格を策定した組織から、通信の核心となるType AとType Bの技術的な差異までを分かりやすく解説します。
Key Facts
- 動作周波数：13.56 MHz（高周波RFID）を使用。
- 通信速度：双方向ともに106 kbpsの半二重通信。
- 構成要素：リーダー側のPCDと、カード側のPICCで構成される。
- 主要な分類：変調や符号化方式が異なる「Type A」と「Type B」が存在する。
- 共通点：伝送プロトコル（Part 4）は両タイプで共通。
規格の構成と策定組織
ISO/IEC 14443は、ISO/IEC JTC 1（合同技術委員会1）のSC 17（小委員会17）およびWG 8（ワーキンググループ8）によって開発されました。この規格は、機能ごとに以下の4つのパートに分かれています。
- Part 1：物理的な特性に関する規定。
- Part 2：無線周波数の電力および信号インターフェース。
- Part 3：初期化およびアンチコリジョン（衝突防止）の手順。
- Part 4：データ伝送プロトコル。
通信の基本構造：PCDとPICC
この規格では、通信に関わるデバイスを明確に定義しています。カードリーダーに相当するデバイスをPCD（Proximity Coupling Device）、ICカード側のチップをPICC（Proximity Integrated Circuit Card）と呼びます。
両者は13.56 MHzの周波数を用いて通信し、データのやり取りは一度に一方のみが行う「半二重通信」方式で制御されています。
Type AとType Bの技術的な違い
ISO/IEC 14443には、大きく分けてType AとType Bの2種類があります。これらはどちらも同じ周波数を使用しますが、リーダーからカードへ、およびカードからリーダーへデータを送る際の「変調方式」と「符号化方式」が異なります。
Type Aの通信方式
Type Aでは、リーダーからカードへの通信にASK（振幅偏移変調）とModified Miller符号化を採用しています。一方、カードからリーダーへ戻る信号には、OOK（オンオフキーイング）とマンチェスター符号が用いられます。
Type Bの通信方式
Type Bでは、リーダーからカードへの通信にASKとNRZ符号化を使用します。カードからリーダーへの通信には、BPSK（二位相偏移変調）とNRZ-L符号化が採用されており、Type Aとは異なるアプローチでデータを伝送します。
なお、カード側からの送信データは、リーダーが提供する搬送波周波数の16分の1にあたる847.5 kHzのサブキャリアで負荷変調されます。
共通の伝送プロトコル
変調方式こそ異なりますが、Part 4で定義されている伝送プロトコルはType A・B共通です。これにより、以下のような高度なデータ交換メカニズムが実現しています。
- データブロックチェイニング：複数のデータブロックを連続して転送する仕組み。
- 待ち時間延長：処理に時間を要する場合に通信時間を延長する機能。
- マルチアクティベーション：複数のカードを効率的に扱うための制御。
仕様比較まとめ
| 項目 | Type A | Type B |
|---|---|---|
| 動作周波数 | 13.56 MHz | 13.56 MHz |
| リーダー→カード（変調） | 100% ASK | 10% ASK |
| リーダー→カード（符号化） | Modified Miller | NRZ |
| カード→リーダー（変調） | OOK (負荷変調) | BPSK (負荷変調) |
| カード→リーダー（符号化） | Manchester | NRZ-L |
| サブキャリア周波数 | 847.5 kHz | 847.5 kHz |
| データ転送速度 | 106 kbps | 106 kbps |
Frequently Asked Questions
PCDとPICCとは何のことですか？
PCDは「Proximity Coupling Device」の略で、ICカードを読み取るリーダー端末を指します。PICCは「Proximity Integrated Circuit Card」の略で、読み取り対象となるICカード側のチップを指します。
Type AとType Bの最大の違いは何ですか？
主に、無線信号をどのように変化させてデータを表現するかという「変調方式」と、データをビット列に変換する「符号化方式」が異なります。これにより、物理層での通信手順に違いが生じます。
通信速度に違いはありますか？
いいえ、Type AとType Bのどちらにおいても、基本のデータ転送速度は双方向ともに106 kbpsで共通しています。
伝送プロトコルはタイプごとに異なりますか？
いいえ、伝送プロトコル（ISO/IEC 14443-4）は共通です。データブロックの連鎖や待ち時間の延長といった制御メカニズムは、どちらのタイプでも同じルールで動作します。
サブキャリア周波数はどのように決まりますか？
カードからリーダーへ送信される信号に使用されるサブキャリア周波数は、リーダーが提供する搬送波周波数（13.56 MHz）の16分の1である847.5 kHzに設定されています。