Une nouvelle approche de sécurité utilisant le transfert de puissance sans fil et le concept d'onde généralisée – SWAVE

Le projet SWAVE proposera une solution innovante, originale et disruptive de sécurité matérielle pour les télécommunications sans fil, en utilisant le transfert de puissance sans fil (WPT) et le concept de forme d’onde généralisée (noté G-WAVE). Le projet se place dans le contexte de l’Internet des Objets (IoT) et de ses applications, et traitera plus particulièrement les réseaux de capteurs sans fil (WSN) et sans batterie. SWAVE sera complémentaire par rapport aux solutions de sécurisation proposées par les protocoles standards, et s’appliquera spécifiquement aux applications de l’IoT utilisant le transfert sans fil simultané d’information et de puissance (SWIPT) -entre noeud(s) communicant(s) (CN) et noeud(s) de mesure sans fil et sans batterie-. SECWAVE sera implémenté avec un coût minimal à la fois en termes de besoin énergétique et en termes de complexité matérielle.
Le concept d’onde généralisée (G-WAVE) regroupe l’ensemble des formes d’ondes utilisées (i) pour la transmission d’information (CWAVE)et (ii) pour la transmission de puissance (E-WAVE). La transmission d’information (basée sur C-WAVE) regroupe la voie montante (UpLink) et descendante (DownLink) de la communication entre nœud(s) de mesure sans fil et sans batterie, et noeud(s)communicant(s), pilotant une source de puissance radiofréquence (RF). La forme d’onde dédiée à la transmission d’information (CWAVE) a des caractéristiques physiques (e.g. spectre électromagnétique, modulation, etc.) et numériques (e.g. contenu informationnel, codage et encapsulation de données, codes cryptographiques, etc.). La forme d’onde dédiée à la transmission de puissance (E-WAVE) est plutôt présente sur la voie descendante (de la source de puissance radiofréquence vers le(s) noeud(s) de mesure sans fil et sans batterie) et possède uniquement des caractéristiques physiques. Aujourd’hui, l’identification des noeuds et la sécurisation des échanges sont implémentées quasi-exclusivement au niveau numérique lors la transmission d’information (C-WAVE). SWAVE propose un mécanisme de sécurité complémentaire au niveau matériel et électromagnétique utilisant la transmission de puissance (E-WAVE). Un signal rétrodiffusé (UpLink) sera généré au niveau matériel du noeud de mesure sans fil et sans batterie. Ce signal dépendra d’une clef de codage numérique (PriVate Key) et rajoutera une composante à la voie montant (UpLink) avec des caractéristiques physiques identiques à ceux de la composante descendante (DownLink) du transfert de puissance (E-WAVE) (électromagnétiquement similaire à une 'clef publique'), mais avec un contenu numérique lié à la clef privée. La même clef privée sera encodée au niveau de la transmission d’information (C-WAVE). Un système de corrélation en temp réel sera implémenté au niveau du nœud communicant afin d’authentifier les composantes montante et descendante transfert de puissance (E-WAVE), extraire la clef privée à partir du transfert de puissance (E-WAVE) et la comparer avec la clef privée extraite à partir du transfert d’information (C-WAVE).
Une première approche, ayant amené des résultats préliminaires, se base sur un redresseur rétrodiffusant commandé par le noeud de mesure sans fil et sans batterie. Lorsque suffisamment d’énergie est disponible pour assurer un processus, le noeud de mesure sans fil et sans batterie va modifier le réseau d’adaptation d’impédance de son redresseur pour coder en "tout-ou-rien" (ON/OFF Keying) la clef privée (PriVate Key) sur la voie montante de la transmission de puissance (E-WAVE).
Une approche basée sur les MétaSurfaces Codées Numériquement (DCMS) sera également traitée par SWAVE et permettra d’augmenter les degrés de liberté dans la manière de coder physiquement l’information lors de la rétrodiffusion de l’onde dédiée à la transmission de puissance (E-WAVE). Par exemple, l’amplitude, la phase, la polarisation, etc. de l’onde radiodiffusée pourront être contrôlées.