Brevet FR3155992A1 — publié le 20250530

Dispositif de communication LoRa sécurisé à sauts de fréquences L’invention concerne un dispositif couplant l’emploi du protocole de communication LoRa avec des techniques de sauts de plages de fréquences. Le dispositif ainsi constitué permet de bénéficier des avantages des deux approches. Une grande postée avec une faible consommation électrique et une détectabilité faible grâce au LoRa et une résilience au brouillage et à l’interception grâce à l’évasion de fréquence. Dispositif de communication LoRa sécurisé à sauts de fréquences L’invention concerne un module électronique utilisant le protocole LoRa avec évasion de fréquence par plages tout en étant basse consommation électrique. L'évasion de fréquence est une technique utilisée dans les communications sans fil pour améliorer la sécurité et la résistance aux interférences. Cette méthode consiste à changer de fréquence de transmission à des intervalles réguliers et synchronisés entre l'émetteur et le récepteur. L'idée est de rendre plus difficile la détection et l'interception des signaux, ainsi que de réduire les risques d'interférences provenant d'autres dispositifs opérant sur la même fréquence. En effectuant des sauts de fréquence à une cadence rapide et préétablie, le système de communication peut échapper aux tentatives d'interception ou de brouillage, ce qui renforce la sécurité et la confidentialité des transmissions sans fil. Cette technique est fréquemment utilisée dans les systèmes sans fil sécurisés et d'autres applications sensibles. LoRa (Long Range) est une technologie de communication sans fil à basse consommation d'énergie, conçue principalement pour les applications de l'Internet des objets (IoT). Contrairement aux systèmes traditionnels d'évasion de fréquence, telle que la technique de saut de fréquence utilisée dans le spectre étendu, LoRa utilise une modulation à spectre étalé basée sur la modulation de fréquence et une technique appelée "chirp spread spectrum".La modulation chirp spread spectrum permet à LoRa d'atteindre de longues portées tout en conservant une faible consommation d'énergie. En général, la robustesse de LoRa face aux interférences et sa capacité à traverser des obstacles font qu'il est moins vulnérable aux problèmes typiques rencontrés par d'autres technologies sans fil. Bien que LoRa n'utilise pas l'évasion de fréquence dans le sens traditionnel, il dispose de mécanismes intégrés pour gérer les interférences et maintenir la fiabilité des communications dans des environnements difficiles. Ainsi, en couplant une approche d’évasion de fréquence par sauts de plages de fréquences et une approche LoRa, le dispositif ainsi créé, objet du présent brevet, dispose d’atouts de portée, de discrétion et de robustesse inégalés tout en étant basse consommation constituant une des caractéristiques principales de l’invention. Les modules tels que décrit précédemment se caractérisent également par leur capacité à constituer plusieurs topologies de réseaux de communication : -Réseau Point à Point (P2P) : Une communication directe entre deux dispositifs LoRa. C'est une configuration simple et directe, idéale pour des applications nécessitant une liaison directe entre deux points. -Réseau Point à Multipoint (P2MP) : Un dispositif LoRa central communique avec plusieurs dispositifs périphériques. Cela peut être utile dans des applications telles que la surveillance, ou tout autre cas où un point central doit collecter des données provenant de plusieurs capteurs distants. -Réseau Mesh : Un réseau maillé où chaque dispositif peut servir de nœud relais pour étendre la portée du réseau. Cela améliore la couverture et la résilience du réseau, permettant aux données de trouver le chemin le plus efficace entre les nœuds. -Réseau Privé : Une organisation peut déployer son propre réseau LoRaWAN pour des besoins spécifiques, par exemple dans un campus d'entreprise ou une installation industrielle. Cela donne un contrôle total sur le réseau et ses performances. -Réseau Hybride : Une combinaison de plusieurs configurations pour répondre à des besoins spécifiques. Par exemple, un réseau hybride peut inclure des liaisons P2P pour la communication directe entre certains dispositifs et un réseau mesh pour étendre la portée. L’invention se distingue de l’état de l’art par l’utilisation du protocole de communication LoRa pour la communication multi canaux avec saut de plages de fréquences disjointes. Cette caractéristique permet à l’invention de disposer d’une résilience forte en milieu bruité ou encore au brouillage radiofréquence. En outre, cette capacité multifréquences en utilisant le protocole LoRa rend la détection des communications entre les dispositifs difficile à détecter et à intercepter. Le dispositif objet de ce brevet peut être employé en tant que composant de communication pour tout objet ou capteur nécessitant la transmission d’informations vers ou depuis un ou plusieurs autre(s) périphérique(s) centralisateur(s). Il peut également être utilisé pour l’envoie de commandes à des dispositifs mobiles types drones. Le dispositif, couplé à un écran et un moyen de contrôle type clavier peut être utilisé pour la transmission bidirectionnelle de données de type texte. L’entrée texte peut également être réalisée par la voix puis un système de transcription automatique par reconnaissance de langage. Dans ce cas d’usage, les lois de transmissions entre dispositifs peuvent être adaptées pour garantir la résilience de la transmission, sa robustesse au brouillage RF mais également sa sécurité par transmissions parcellaires sur plusieurs canaux et/ou par ajout d’une couche de cryptage avant envoi. Ce faisant les dispositifs constituent un système de communication radio type « talkie-walkie » résiliant et discret. Ainsi, l’invention se distingue de l’état de l’art en couplant deux approches différentes de l’utilisation des fréquences à des fins de communication. L’invention se distingue notamment du brevet WO2017129447A1·2017-08-03 qui décrit un procédé informatique de synchronisation pour un nœud dans un réseau cellulaire. Il décrit un procédé de synchronisation d’une première passerelle LoRa destiné à permettre à la première de fonctionner selon le mode de communication de classe B. Notre concept utilise les ressources de la technologie et du protocole LoRa pour transmettre des données dont certaines indiqueront la bande de fréquence (LoRa N1, LoRa N2, Lora NN) ainsi que le numéro du canal de communication et la classe de fonctionnement. En fonction du contexte d’emploi, plusieurs modes de synchronisation existent entre les modules tels que des émissions synchrones permettant le partage d’une horloge, l’échange de clés à l’initialisation ou encore l’emploi de blockchain entre les modules. L’invention se distingue du brevet WO2017068305A1 qui décrit un procédé de réveil d'une station de base, actionneur, station de base et système correspondants. L'invention concerne un procédé de réveil d'une station de base (BS) d'un réseau d'accès d'un premier réseau (2G, 3G, 4G, 5G) de télécommunication. Le réveil de la station intervient depuis un mode d'hibernation suite à la détection d'un paquet de données spécifiques reçu via une interface filaire. Le module est entièrement autonome et sa sécurité intrinsèque se base sur l’activité d’un accéléromètre. Le peut être sorti du mode hibernation par un message reçu à la manière du « Wake on Lan ». On connait le brevet EP4199548A1 qui décrit une balise IoT sécurisée dans un système de localisation et d’échanges de données. Ce brevet décrit un mécanisme connu et standard de mise en réseau LoRa et adapté à des balises pouvant être mobiles et permettant de couvrir un réseau dense de balises et de nœuds ce qui ne correspond pas au mode B2S. De plus la solution décrite dans ce brevet présente le défaut de ne pas être protégée contre les attaques de type cyber, en particulier sur la liaison courte portée Bluetooth qui ne garantit pas la sécurisation des flux. Notre module n’intègre pas la communication Bluetooth. Ce brevet revendique une plateforme électronique classique équipée d’entrées-sorties et un protocole de communication encryptée. Ce brevet indique que la balise peut être configurée pour transmettre en utilisant un lien de communication LoRa dans la bande de fréquence ISM EU 868MHz ou ISM US 915 MHz. Les modules LoRa embarqués dans le module objet de ce brevet permettent de couvrir plusieurs bandes de fréquences distinctes de communication et ne se limitent pas au seul ISM. L’aspect sécurité et intégrité de communication du module objet de notre brevet est réalisé par un mécanisme original d’évasion de fréquence incluant un saut de bandes et de canaux. L’Internet des objets (IoT) a de fortes applications dans le domaine de la sécurité où il se développe rapidement. Il assure via un réseau cohésif, une connectivité résiliente et discrète accroissant ainsi la connaissance de la situation locale, l’évaluation des risques et diminuant le temps de réponse. L’intégration de signaux provenant d’un ensemble de capteurs divers et dynamiques, y compris des capteurs au sol statiques et des capteurs portés par l’homme tout comme le déclenchement à distance d’effecteurs en toute sécurité par l’homme de terrain qui ne doit être ni détecté, ni intercepté ou bloqué, représentent de nombreux défis critiques auxquels est confrontée la mise en œuvre de solutions de communications en milieu perturbé ou hostile. Les réseaux de communication existants ne sont pas adaptés aux applications de l’IoBT tant en portée, autonomie et coût. De plus, suivant l’endroit où les modules déposés sont amenés à être positionnés, la couverture par des médias de communication classique peut ne pas être possible et ou disponible voire pas souhaitable ne serait-ce que pour des raisons de sécurité et de discrétion. Pour atteindre ces objectifs et lever toutes ces difficultés, l’invention met à profit la technologie LoRa et l’évasion de fréquences par saut de plages. On connait le brevet EP3637845A1 qui décrit un procédé de communication basé sur un protocole de transmission par trames. Ce brevet propose un procédé de communication afin de transmettre une quantité conséquente de données sur un réseau de type LoRaWAN. Notre module objet de ce brevet quant à lui s’appuie sur des briques technologiques qui intègrent déjà tout le protocole de communication par trames et conteneurs destinés à transporter les données utiles. Notre module objet de ce brevet est conçu pour de petites quantités de données montantes ou descendantes. Les domaines d’emploi de cette approche innovante sont gigantesques. En effet dès lors qu’une communication sans fil est nécessaire, le dispositif trouve sa place. En passant de l’internet des objets, au suivi de machines industrielles ou encore les communications sécurisées, le dispositif redéfinit l’état de l’art des communications sécurisées longue distance, à faible signature électromagnétique, faible consommation pour un faible volume de données à transmettre. Les entrées/sorties des cartes de communications telles que décrites précédemment sont multiples et intègrent ou peuvent intégrer notamment des modules tels que :GPIO, I2C, SPI, UART, USB, Ethernet, etc. Cette versatilité des entrées/sorties rend quasiment direct l’emploi du dispositif pour la surveillance de type capteur déposé en autonomie énergétique ou encore son intégration dans des systèmes déjà existant pour accroitre leur capacité de communication. Dans le cas du capteur autonome, le dispositif peut intégrer un module GPS ainsi qu’un ou plusieurs capteurs et modules de communication complémentaires. Module de communication LoRa, avec évasion de fréquences sur plusieurs plages disjointes de fréquence, capable de constituer différentes topologies de réseaux de communications. Dispositif communication tel que décrit en 1 caractérisé en ce sens qu’il soit couplé avec un écran informatique permettant l’envoi et la réception de données de texte. Dispositif communication tel que décrit en 1 et en 2 caractérisé en ce sens qu’il intègre une reconnaissance vocale pour la transcription textuelle. Dispositif tel que décrit en 1 caractérisé en ce sens qu’il réalise une gestion d’effecteurs. Dispositif tel que décrit en 1 caractérisé en ce sens qu’il est en autonomie énergétique et intègre un ou plusieurs capteurs permettant un suivi de situation à distance.