WO2024083426A1 - Procédé d'émission de trames d'annonce, procédé d'établissement d'une liaison sans fil, dispositif électronique et système associés - Google Patents

Procédé d'émission de trames d'annonce, procédé d'établissement d'une liaison sans fil, dispositif électronique et système associés Download PDF

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WO2024083426A1
WO2024083426A1 PCT/EP2023/075783 EP2023075783W WO2024083426A1 WO 2024083426 A1 WO2024083426 A1 WO 2024083426A1 EP 2023075783 W EP2023075783 W EP 2023075783W WO 2024083426 A1 WO2024083426 A1 WO 2024083426A1
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WO
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communication circuit
duration
electronic device
announcement
random value
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075783
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English (en)
Inventor
Eric Leconte
Original Assignee
Valeo Comfort And Driving Assistance
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of wireless exchanges between an on-board system, fitted for example to a vehicle, and an electronic device, forming for example an identifier associated with this vehicle.
  • It relates more particularly to a method for transmitting announcement frames, a method for establishing a wireless connection, as well as an associated electronic device and system.
  • PEPS type systems for “ Passive Entry – Passive Start ” are known in which the implementation of a functionality (such as unlocking the doors of a vehicle or starting such a vehicle) is conditioned by the presence near the vehicle of an electronic device forming an identifier of the user of the vehicle (generally carried by this user).
  • the vehicle and the identifier can be equipped with communication circuits designed to establish a wireless data exchange link in accordance with a communication protocol.
  • the instants of transmission of the two successive announcement frames are not separated by a duration which would be an exact multiple of the first duration (duration of the operating periods of the second communication circuit) so that an announcement frame can be emitted during a listening phase of the second communication circuit (vernier principle).
  • the second moment, at which the announcement frame designated above as " other announcement frame " is transmitted depends on the aforementioned random value, and will therefore be distinct (except in exceptional circumstances) from a transmission moment corresponding, used by another electronic device of the same design which could be located nearby (for example when two people each equipped with a similar identifier approach the vehicle simultaneously). This avoids interference in the event of the presence of two such electronic devices near the vehicle.
  • T 0 is the first duration and n an integer greater than or equal to 5 (or even greater than or equal to 9);
  • the method comprises a step of determining the second duration by adding or subtracting, depending on the random value, the duration of the listening phase (denoted t ON in the following) to the product of the first duration T 0 by a number integer (which may be a predetermined integer, for example greater than or equal to 10, or an integer possibly depending on another random value);
  • the method comprises a step of determining the second duration using a multiplication of the first duration T 0 by a number depending on the random value (the determination of the second duration can then include the addition of the duration t ON of the phase listening phase, or a multiple of the duration of the listening phase, to the result of this multiplication);
  • the method comprises a step of determining the second duration by adding, to the product of the first duration T 0 by an integer (which may be a predetermined integer, for example greater than or equal to 10, or depend on another random value), the product of the duration of the listening phase t ON by a non-zero relative integer depending on the random value;
  • the listening phase has a duration of between 5% and 30% of said first duration (that is to say that the duration t ON is between 0.05.T 0 and 0 ,3.T 0 ).
  • the invention also proposes a method for establishing a wireless connection between a first communication circuit fitted to an electronic device and a second communication circuit fitted to a vehicle, comprising the following steps:
  • the invention proposes an electronic device comprising a control unit and a first communication circuit designed to transmit announcement frames intended for a second communication circuit fitted to a vehicle, the second communication circuit operating according to successive periods having a first predetermined duration and each comprising a listening phase, during which the second communication circuit is capable of detecting an electromagnetic signal, and a rest phase, during which the second communication circuit is inactive, in which the control unit is designed to determine a random value and to determine, based on the random value, a second duration strictly between two consecutive multiples of the first duration, and in which the first communication circuit is designed to emit a announcement frame at a first instant and another announcement frame at a second instant separated from the first instant by the second duration.
  • the invention proposes a system comprising an electronic device as just indicated and an on-board system comprising the second communication circuit.
  • Such a system comprises a vehicle 10, here a motor vehicle, and an electronic device 20 used as an identifier, for example a key or badge for access to the vehicle 10 (or, alternatively, a user terminal, such as a mobile telephone multifunction – or “ smartphone ” according to the commonly used English application, equipped with access rights to the vehicle 10).
  • a vehicle 10 here a motor vehicle
  • an electronic device 20 used as an identifier, for example a key or badge for access to the vehicle 10 (or, alternatively, a user terminal, such as a mobile telephone multifunction – or “ smartphone ” according to the commonly used English application, equipped with access rights to the vehicle 10).
  • the vehicle 10 is equipped with an on-board system 15 including in particular an electronic control unit 11 and a communication circuit 12.
  • the electronic control unit 11 comprises for example a microprocessor and at least one memory, for example a rewritable non-volatile memory.
  • the memory stores in particular program instructions which allow, when executed by the microprocessor, the implementation by the electronic control unit 11 of the method described below with reference to the .
  • the memory can also store values or parameters used during these processes.
  • the memory of the electronic control unit 11 also stores a cryptographic key K (which was for example written within the electronic control unit 11 during its manufacture).
  • the electronic control unit 11 could be produced in the form of a specific application integrated circuit (or ASIC for “ Application Specific Integrated Circuit ”).
  • the communication circuit 12 is designed to establish a wireless connection with other electronic devices, here a “ Bluetooth Low Energy ” (or “ BLE ”) type connection.
  • the communication circuit 12 is therefore designed in particular to transmit and receive electromagnetic signals (typically of frequency greater than 1 MHz, or even 500 MHz), here in the 2.4 GHz band.
  • the communication circuit 12 Due for example to commands received from the electronic control unit 11, the communication circuit 12 carries out successive operating periods having a predetermined duration T 0 and/or each comprising a listening phase, during which the circuit communication circuit 12 is capable of detecting an electromagnetic signal, and a rest phase, during which the communication circuit 12 is inactive.
  • the operation of the communication circuit 12 is periodic, each operating period (of predetermined duration T 0 ) comprising a listening phase and a rest phase as defined above.
  • the rest phases make it possible to reduce the average electrical consumption of the communication circuit 12 and thus of the on-board system 15.
  • the predetermined duration T 0 of the operating periods is for example between 10 ms and 200 ms, and here is worth 100 ms.
  • the duration of the listening phase is for example between 5% and 30% of the operating period.
  • t ON the duration of a listening phase. (The duration t ON is therefore here between 0.05.T 0 and 0.3.T 0 .)
  • the electronic device 20 generally worn by a user of the vehicle 10, is used as an identifier to authorize and/or enable the control of certain functionalities of the vehicle 10 (for example the unlocking of the doors of the vehicle 10), in particular when it is approached of the vehicle 10.
  • the electronic device 20 may optionally also include control buttons, using which the user can control at least some of the aforementioned functionalities or other functionalities of the vehicle 10.
  • the electronic device 20 comprises a control unit 21 and a communication circuit 22.
  • the control unit 21 is for example produced by means of a microprocessor and at least one memory, for example a rewritable non-volatile memory.
  • the memory stores in particular program instructions which allow, when executed by the microprocessor, the implementation by the control unit 21 of the method described below with reference to the and/or the process described below with reference to the .
  • the memory can also store values or parameters used during these processes.
  • the memory of the control unit 21 also stores the cryptographic key K.
  • the cryptographic key K has for example been written in the memory of the control unit 21 during the production of the identifier 20.
  • the cryptographic key K has for example been received from a remote server and memorized during a subscription phase to a vehicle functionality control service using the user terminal.
  • the cryptographic key K stored in the memory of the control unit 21 is identical to the cryptographic key K stored in the memory of the electronic control unit 11.
  • the cryptographic key K stored in the memory of the control unit 21 could be different from the cryptographic key K stored in the memory of the electronic control unit 11, for example in the context of the use of a public key infrastructure (or PKI for “ Public Key Infrastructure ”).
  • control unit 21 could be produced in the form of a specific application integrated circuit.
  • the communication circuit 22 is designed to establish a wireless connection (here of the " Bluetooth Low Energy " or “BLE” type) with other electronic devices, in particular with the electronic control unit 11 of the vehicle 10 via the circuit communication 12 mentioned above.
  • the communication circuit 22 is therefore also designed to transmit and receive electromagnetic signals (typically of frequency greater than 1 MHz, or even 500 MHz), here in the 2.4 GHz band.
  • the electromagnetic signals exchanged between the communication circuits 12, 22 can also be used to evaluate the distance separating the electronic device and the vehicle 10 (precisely the distance separating the communication circuits 12, 22), as also explained below.
  • Announcement frames are electromagnetic signals, located for example in a predefined frequency band and/or having a predefined shape in accordance with the communication protocol used, here the BLE protocol.
  • This process begins at step E2 during which the control unit 21 commands the communication circuit 22 to transmit an ADV1 announcement frame (" advertising "). packet "according to Anglo-Saxon terminology) at a time t 1.
  • the announcement frame ADV1 is for example the first announcement frame transmitted after a restart of the electronic device 20 (for example following its powering up) and the instant t 1 is for example a predefined instant of the restart process.
  • the communication circuit 22 thus transmits in step E4 the announcement frame ADV1 at time t 1 and in accordance with the BLE protocol.
  • step E6 the control unit 21 determines a random value a, for example in the case described here by calling a dedicated function (random drawing function) within the microprocessor forming the control unit 21.
  • a dedicated function random drawing function
  • the control unit 21 then commands, in step E8, the communication circuit 22 to transmit an ADV2 announcement frame at a time t 2 separated from the first time t 1 by a duration ⁇ t determined as a function of the value random a and strictly between two consecutive multiples of the predetermined duration T 0 (duration of each operating period of the communication circuit 12 as explained above).
  • the duration ⁇ t separating the instant t 1 of transmission of the ADV1 frame and the instant t 2 of transmission of the ADV2 frame depends on the random value a and verifies:
  • nT 0 ⁇ ⁇ t ⁇ (n+1).T 0 , with n an integer greater than or equal to 2, and preferably greater than or equal to 5.
  • the duration ⁇ t can be determined using one of the methods now proposed.
  • the random value determined in step E6 is between 0 and 1 (that is to say obtained by random selection on the interval [0,1]).
  • the duration ⁇ t is determined as follows:
  • m is a predetermined integer (greater than or equal to 3, and preferably greater than or equal to 6) and where t ON is, as already indicated, the duration of each listening phase.
  • the duration ⁇ t is determined as follows:
  • m is a predetermined integer (greater than or equal to 2, and preferably greater than or equal to 5) and where t ON is, as already indicated, the duration of each listening phase.
  • the duration ⁇ t is determined as follows:
  • INT is the “ integer part ” function and where t ON is, as already indicated, the duration of each listening phase.
  • step E6 further comprises the determination of another random value b and the duration ⁇ t is determined as follows:
  • the communication circuit 22 then transmits in step E10 the announcement frame ADV2 at time t 2 and in accordance with the BLE protocol.
  • the process can then loop at step E6 with a view to transmitting a new announcement frame.
  • two successive announcement frames are transmitted at respective times separated by a duration ⁇ t which verifies the conditions stated above with regard to the ADV2 announcement frame, namely that this duration ⁇ t depends on a random value (which may be different for each frame transmitted) and is strictly between two consecutive multiples of the predetermined duration T 0 (the pair of consecutive multiples concerned may be distinct from one frame to another ).
  • nT 0 ⁇ ⁇ t ⁇ (n+1).T 0 with n an integer greater than or equal to 2, and preferably greater than or equal to 5 (n may vary from one announcement frame to another as already indicated ).
  • the announcement frames are thus transmitted less frequently than the listening phases of the communication circuit 12 are planned, which makes it possible to reduce the electrical consumption at the level of the electronic device 20.
  • announcement frames are not transmitted with a period identical to the period T 0 of repetition of the listening phases so as to ensure that an announcement frame occurs (possibly after transmission of several announcement frames). announcement) during a listening phase (vernier principle).
  • the instant of transmission of the announcement frames depends on a random value (determined in step E6) so that two electronic devices of the type of electronic device 20 and same design (which is the case for example when two vehicle users respectively carry two similar identifiers) will (with some exceptions) emit an announcement frame at distinct times, which makes it possible to avoid interference between these two electronic devices in their exchanges with the communication circuit 12 which equips the vehicle.
  • ADV1, ADV2 announcement frames mentioned above are here of type ADV_IND: these are announcement frames signaling availability for a connection and not specifically directed towards a communication partner (or " connectable undirected advertising event " according to Anglo-Saxon terminology).
  • the announcement frames ADV1, ADV2, ADVi transmitted by the communication circuit 22 of the electronic device 20 may include data, in particular ID identification data of the electronic device 20.
  • This method begins with the transmission of announcement frames by the communication circuit 22 of the electronic device 20 in accordance with what has just been described with reference to the .
  • the communication circuit 12 of the on-board system 15 of the vehicle 10 detects (and therefore receives ) one of the ADVi announcement frames and thus signals to the electronic control unit 11 the arrival of this ADVi announcement frame (step E12).
  • the communication circuit 12 can also transmit at this step the data possibly included in the ADVi announcement frame (in particular the identification data ID of the electronic device 20) to the electronic control unit 11.
  • the electronic control unit 11 can then command, in step E14, the communication circuit 12 to respond to the announcement frame ADVi transmitted by the electronic device 20, typically by sending a connection request CONN_REQ to the communication circuit. 22 of identifier 20 (step E16).
  • the transmission of the connection request CONN_REQ by the communication circuit 12 can however be conditioned by the presence of the identification data ID of the electronic device 20 within a list of previously matched identifiers (this list being stored in the memory of the electronic control unit 11, the identification data of a given electronic device being added to this list by means of a specific matching process).
  • the communication circuit 22 of the electronic device 20 receives the connection request CONN_REQ in step E18.
  • a wireless connection can thus be set up between the on-board system 15 and the identifier 20 in step E20 by means of establishing a connection between the communication circuit 12 of the on-board system 15 and the communication circuit 22 of the identifier 20 in accordance with the communication protocol concerned (here the BLE protocol already mentioned).
  • time slots are provided, as already indicated, dedicated to data exchanges (such as for example during steps E22 to E30 described below) between the communication circuit 12 of the on-board system 15 and the communication circuit 22 of the electronic device 20.
  • the data exchanged between the electronic device 20 and the on-board system 15 are encrypted (typically by means of a cryptographic encryption algorithm, using for example the cryptographic key K shared by the electronic control unit 11 and the control unit 21 as already indicated) during their exchange between the communication circuit 12 of the on-board system 15 and the communication circuit 22 of the electronic device 20.
  • the encryption used is for example that provided for in the context of the protocol concerned data exchange D, here the BLE protocol.
  • the electronic control unit 11 of the on-board system 15 determines a value CH (for example by random drawing) and commands the communication circuit 12 to transmit this value CH via the established wireless link ( between the communication circuit 12 and the communication circuit 22), and thus to the electronic device 20 (that is to say in practice to the control unit 21).
  • this CH value is used as a challenge in a def-response type exchange (or " challenge - response " according to the Anglo-Saxon name sometimes used) to verify that the electronic device 20 indeed holds the cryptographic key K.
  • the control unit 21 receives the CH value via the communication circuit 22 (step E24).
  • control unit 21 applies to the value CH a cryptographic processing algorithm (for example an encryption algorithm) using the cryptographic key K so as to obtain a response RS intended for the on-board system 15.
  • a cryptographic processing algorithm for example an encryption algorithm
  • the control unit 21 then commands (step E28) the communication circuit 22 to transmit the response RS via the established wireless link (between the communication circuit 12 and the communication circuit 22), and thus to the electronic control unit 11.
  • the electronic control unit 11 therefore receives the RS response in step E30, via the communication circuit 12.
  • the electronic control unit 11 can thus verify the response RS received in step E32, here by applying to the response RS a cryptographic processing algorithm, for example a decryption algorithm, using the cryptographic key K, and by checking whether the result obtained is indeed identical to the CH value sent in step E22.
  • a cryptographic processing algorithm for example a decryption algorithm
  • step E32 If (and only if) the verification is correctly carried out in step E32 (which demonstrates that the electronic device actually memorizes the cryptographic key K), the electronic device 20 is authenticated by the electronic control unit 11; the electronic control unit 11 can then authorize certain actions such as unlocking the vehicle 10.
  • the electronic control unit 11 and/or the control unit 21 can control (respectively the communication circuit 12 and/or the communication circuit 22) the emission of electromagnetic signals and/or the carrying out of measurements (step E40) so as to evaluate the distance separating the communication circuit 12 and the communication circuit 22, in accordance for example with what is described in the patent application published under the reference FR 3 081 637.

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Abstract

Un premier circuit de communication équipant un dispositif électronique émet des trames d'annonce destinées à un second circuit de communication équipant un véhicule. Le second circuit de communication fonctionne selon des périodes successives ayant une première durée prédéterminée et comprenant chacune une phase d'écoute, au cours de laquelle le second circuit de communication est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le second circuit de communication est inactif. Ce procédé comprenant les étapes suivantes : - émission (E4) d'une trame d'annonce (ADV1) par le premier circuit de communication à un premier instant (t1); - détermination (E6) d'une valeur aléatoire; - émission (E10) d'une autre trame d'annonce (ADV2) par le premier circuit de communication à un second instant (t2) séparé du premier instant par une seconde durée (At) déterminée en fonction de la valeur aléatoire et comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la première durée.

Description

Procédé d’émission de trames d’annonce, procédé d’établissement d’une liaison sans fil, dispositif électronique et système associés
La présente invention concerne de manière générale le domaine des échanges sans fil entre un système embarqué, équipant par exemple un véhicule, et un dispositif électronique, formant par exemple un identifiant associé à ce véhicule.
Elle concerne plus particulièrement un procédé d’émission de trames d’annonce, un procédé d’établissement d’une liaison sans fil, ainsi qu’un dispositif électronique et un système associés.
 Arrière-plan technologique
On connaît les systèmes de type PEPS (pour "Passive Entry – Passive Start") dans lesquels la mise en œuvre d’une fonctionnalité (telle que le déverrouillage des portes d’un véhicule ou le démarrage d’un tel véhicule) est conditionné par la présence à proximité du véhicule d’un dispositif électronique formant identifiant de l’utilisateur du véhicule (généralement porté par cet utilisateur).
Le véhicule et l’identifiant peuvent pour ce faire être équipés de circuits de communication conçus pour établir une liaison sans fil d’échange de données conformément à un protocole de communication.
On propose dans ce contexte un procédé d’émission, par un premier circuit de communication équipant un dispositif électronique, de trames d’annonce destinées à un second circuit de communication équipant un véhicule, dans lequel le second circuit de communication fonctionne selon des périodes successives ayant une première durée prédéterminée et comprenant chacune une phase d’écoute, au cours de laquelle le second circuit de communication est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le second circuit de communication est inactif, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- émission d’une trame d’annonce par le premier circuit de communication à un premier instant ;
- détermination d’une valeur aléatoire ;
- émission d’une autre trame d’annonce par le premier circuit de communication à un second instant séparé du premier instant par une seconde durée déterminée en fonction de la valeur aléatoire et comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la première durée.
Ainsi, les instants d’émission des deux trames d’annonce successives ne sont pas séparés une durée qui serait un multiple exact de la première durée (durée des périodes de fonctionnement du second circuit de communication) de sorte qu’une trame d’annonce puisse être émise lors une phase d’écoute du second circuit de communication (principe du vernier).
En outre, le second instant, auquel est émise la trame d’annonce désignée ci-dessus comme "autre trame d’annonce", dépend de la valeur aléatoire susmentionnée, et sera donc distinct (sauf exception) d’un instant d’émission correspondant, utilisé par un autre dispositif électronique de même conception qui pourrait se situer à proximité (comme par exemple lorsque deux personnes équipées chacune d’un identifiant semblable s’approchent simultanément du véhicule). On évite ainsi des interférences en cas de présence de deux tels dispositifs électroniques à proximité du véhicule.
D’autres caractéristiques envisageables, sans être limitatives, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- la seconde durée, notée Δt, vérifie n.T0 < Δt < (n+1).T0, où T0 est la première durée et n un entier supérieur ou égal à 5 (voire supérieur ou égal à 9) ;
- le procédé comprend une étape de détermination de la seconde durée en ajoutant ou en soustrayant, selon la valeur aléatoire, la durée de la phase d’écoute (notée tON dans la suite) au produit de la première durée T0 par un nombre entier (qui peut être un nombre entier prédéterminé, par exemple supérieur ou égal à 10, ou un nombre entier dépendant éventuellement d’une autre valeur aléatoire) ;
- le procédé comprend une étape de détermination de la seconde durée utilisant une multiplication de la première durée T0 par un nombre dépendant de la valeur aléatoire (la détermination de la seconde durée pouvant alors comprendre l’ajout de la durée tON de la phase d’écoute, ou d’un multiple de la durée de la phase d’écoute, au résultat de cette multiplication) ;
- le procédé comprend une étape de détermination de la seconde durée en ajoutant, au produit de la première durée T0 par un nombre entier (qui peut être un nombre entier prédéterminé, par exemple supérieur ou égal à 10, ou dépendre d’une autre valeur aléatoire), le produit de la durée de la phase d’écoute tON par un entier relatif non-nul dépendant de la valeur aléatoire ;
- pour chacune desdites périodes successives, la phase d’écoute a une durée comprise entre 5% et 30% de ladite première durée (c’est-à-dire que la durée tON est comprise entre 0,05.T0 et 0,3.T0).
L’invention propose également un procédé d’établissement d’une liaison sans fil entre un premier circuit de communication équipant un dispositif électronique et un second circuit de communication équipant un véhicule, comprenant les étapes suivantes :
- mise en œuvre, par le premier circuit de communication, d’un procédé d’émission de trames d’annonce tel que décrit ci-dessus ;
- détection d’une desdites trames d’annonce par le second circuit de communication lors d’une phase d’écoute ;
- en réponse à la trame d’annonce détectée, émission, par le second circuit de communication, d’une requête de connexion ;
- établissement d’une connexion entre le premier circuit de communication et le second circuit de communication.
Corrélativement, l’invention propose un dispositif électronique comprenant une unité de commande et un premier circuit de communication conçu pour émettre des trames d’annonce destinées à un second circuit de communication équipant un véhicule, le second circuit de communication fonctionnant selon des périodes successives ayant une première durée prédéterminée et comprenant chacune une phase d’écoute, au cours de laquelle le second circuit de communication est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le second circuit de communication est inactif, dans lequel l’unité de commande est conçue pour déterminer une valeur aléatoire et pour déterminer, en fonction de la valeur aléatoire, une seconde durée comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la première durée, et dans lequel le premier circuit de communication est conçu pour émettre une trame d’annonce à un premier instant et une autre trame d’annonce à un second instant séparé du premier instant par la seconde durée.
Enfin, l’invention propose un système comprenant un dispositif électronique tel qu’il vient d’être indiqué et un système embarqué comprenant le second circuit de communication.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
 Brève description des figures
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
représente schématiquement les éléments principaux d’un système dans lequel peut être mise en œuvre l’invention ;
 représente un exemple de procédé d’émission de trames d’annonce qui peut être mis en œuvre dans le cadre du système de la ; et
 représente un exemple de procédé d’établissement d’une liaison sans fil.
La représente schématiquement les éléments principaux d’un système dans lequel peut être mise en œuvre l’invention.
Un tel système comprend un véhicule 10, ici un véhicule automobile, et un dispositif électronique 20 utilisé comme identifiant, par exemple une clé ou badge d’accès au véhicule 10 (ou, en variante, un terminal utilisateur, tel qu’un téléphone mobile multifonction – ou "smartphone" selon l’application anglaise couramment utilisée, muni de droits d’accès au véhicule 10).
Le véhicule 10 est équipé d’un système embarqué 15 comprenant notamment une unité électronique de commande 11 et un circuit de communication 12.
L’unité électronique de commande 11 comprend par exemple un microprocesseur et au moins une mémoire, par exemple une mémoire non-volatile réinscriptible. La mémoire mémorise notamment des instructions de programme qui permettent, lorsqu’elles sont exécutées par le microprocesseur, la mise en œuvre par l’unité électronique de commande 11 du procédé décrit ci-dessous en référence à la . La mémoire peut également mémoriser des valeurs ou paramètres utilisés au cours de ces procédés.
La mémoire de l’unité électronique de commande 11 mémorise en outre une clé cryptographique K (qui a par exemple été inscrite au sein de l’unité électronique de commande 11 lors de sa fabrication).
En variante, l’unité électronique de commande 11 pourrait être réalisée sous la forme d’un circuit intégré à application spécifique (ou ASIC pour "Application Specific Integrated Circuit").
Le circuit de communication 12 est conçu pour établir une liaison sans fil avec d’autres appareils électroniques, ici une liaison de type "Bluetooth Low Energy" (ou "BLE"). Le circuit de communication 12 est donc notamment conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques (typiquement de fréquence supérieure à 1 Mhz, voire à 500 MHz), ici dans la bande à 2,4 GHz.
Du fait par exemple de commandes reçues de l’unité électronique de commande 11, le circuit de communication 12 effectue des périodes de fonctionnement successives ayant une durée prédéterminée T0 et/ou comprenant chacune une phase d’écoute, au cours de laquelle le circuit de communication 12 est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le circuit de communication 12 est inactif. Autrement dit, le fonctionnement du circuit de communication 12 est périodique, chaque période de fonctionnement (de durée prédéterminée T0) comprenant une phase d’écoute et une phase de repos telles que définies ci-dessus. Les phases de repos permettent de réduire la consommation électrique moyenne du circuit de communication 12 et ainsi du système embarqué 15.
La durée prédéterminée T0 des périodes de fonctionnement est par exemple comprise entre 10 ms et 200 ms, et vaut ici 100 ms.
Sur chaque période de fonctionnement, la durée de la phase d’écoute est par exemple comprise entre 5% et 30% de la période de fonctionnement. On note dans la suite tON la durée d’une phase d’écoute. (La durée tON est donc ici comprise entre 0,05.T0 et 0,3.T0.)
Le dispositif électronique 20, généralement porté par un utilisateur du véhicule 10, est utilisé comme identifiant pour autoriser et/ou permettre la commande de certaines fonctionnalités du véhicule 10 (par exemple le déverrouillage des portes du véhicule 10), notamment lorsqu’il est approché du véhicule 10. Le dispositif électronique 20 peut éventuellement comporter en outre des boutons de commande, à l’aide desquels l’utilisateur peut commander certaines au moins des fonctionnalités précitées ou d’autres fonctionnalités du véhicule 10.
Le dispositif électronique 20 comprend une unité de commande 21 et un circuit de communication 22.
L’unité de commande 21 est par exemple réalisée au moyen d’un microprocesseur et d’au moins une mémoire, par exemple une mémoire non volatile réinscriptible. La mémoire mémorise notamment des instructions de programme qui permettent, lorsqu’elles sont exécutées par le microprocesseur, la mise en œuvre par l’unité de commande 21 du procédé décrit ci-dessous en référence à la et/ou du procédé décrit ci-dessous en référence à la . La mémoire peut également mémoriser des valeurs ou paramètres utilisés au cours de ces procédés.
La mémoire de l’unité de commande 21 mémorise en outre elle aussi la clé cryptographique K. Dans le cas où le dispositif électronique formant identifiant 20 est un badge (ou clé) d’accès au véhicule, la clé cryptographique K a par exemple été inscrite dans la mémoire de l’unité de commande 21 lors de la fabrication de l’identifiant 20. Dans la variante mentionnée ci-dessus où le dispositif électronique formant identifiant 20 est un terminal utilisateur, la clé cryptographique K a par exemple été reçue d’un serveur distant et mémorisée lors d’une phase de souscription à un service de commande des fonctionnalités du véhicule au moyen du terminal utilisateur.
On remarque que, dans le mode de réalisation décrit ici, la clé cryptographique K mémorisée dans la mémoire de l’unité de commande 21 est identique à la clé cryptographique K mémorisée dans la mémoire de l’unité électronique de commande 11. Toutefois, en variante, la clé cryptographique K mémorisée dans la mémoire de l’unité de commande 21 pourrait être différente de la clé cryptographique K mémorisée dans la mémoire de l’unité électronique de commande 11, par exemple dans le cadre de l’utilisation d’une infrastructure à clés publiques (ou PKI pour "Public Key Infrastructure").
En variante, l’unité de commande 21 pourrait être réalisée sous la forme d’un circuit intégré à application spécifique.
Le circuit de communication 22 est conçu pour établir une liaison sans fil (ici de type "Bluetooth Low Energy" ou "BLE") avec d’autres appareils électroniques, en particulier avec l’unité électronique de commande 11 du véhicule 10 via le circuit de communication 12 mentionné plus haut. Le circuit de communication 22 est donc lui aussi conçu pour émettre et recevoir des signaux électromagnétiques (typiquement de fréquence supérieure à 1 Mhz, voire à 500 MHz), ici dans la bande à 2,4 GHz.
Grâce à la liaison sans fil ainsi qui peut être établie entre le circuit de communication 12 du système embarqué 15 du véhicule 10 et le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20 comme décrit ci-après, des données peuvent être échangées entre l’unité électronique de commande 11 du système embarqué 15 du véhicule 10 et l’unité de commande 21 du dispositif électronique 20.
Les signaux électromagnétiques échangés entre les circuits de communication 12, 22 peuvent en outre être utilisés pour évaluer la distance séparant le dispositif électronique et le véhicule 10 (précisément la distance séparant les circuits de communication 12, 22), comme également expliqué plus loin.
La représente un exemple de procédé d’émission de trames d’annonce qui peut être mis en œuvre dans le cadre du système qui vient d’être décrit.
Les trames d’annonce sont des signaux électromagnétiques, situés par exemple dans une bande de fréquence prédéfinie et/ou ayant une forme prédéfinie conformément au protocole de communication utilisé, ici le protocole BLE.
Ce procédé débute à l’étape E2 au cours de laquelle l’unité de commande 21 commande au circuit de communication 22 l’émission d’une trame d’annonce ADV1 ("advertising packet" selon la terminologie anglo-saxonne) à un instant t1. La trame d’annonce ADV1 est par exemple la première trame d’annonce émise après un redémarrage du dispositif électronique 20 (par exemple suite à sa mise sous tension) et l’instant t1 est par exemple un instant prédéfini du processus de redémarrage.
Le circuit de communication 22 émet ainsi à l’étape E4 la trame d’annonce ADV1 à l’instant t1 et conformément au protocole BLE.
Le procédé se poursuit à l’étape E6 au cours de laquelle l’unité de commande 21 détermine une valeur aléatoire a, par exemple dans le cas décrit ici par appel d’une fonction dédiée (fonction de tirage aléatoire) au sein du microprocesseur formant l’unité de commande 21.
L’unité de commande 21 commande alors à l’étape E8 au circuit de communication 22 l’émission d’une trame d’annonce ADV2 à un instant t2 séparé du premier instant t1 par une durée Δt déterminée en fonction de la valeur aléatoire a et comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la durée prédéterminée T0 (durée de chaque période de fonctionnement du circuit de communication 12 comme expliqué plus haut).
Autrement dit, la durée Δt séparant l’instant t1 d’émission de la trame ADV1 et l’instant t2 d’émission de la trame ADV2 dépend de la valeur aléatoire a et vérifie :
n.T0 < Δt < (n+1).T0, avec n un entier supérieur ou égal à 2, et de préférence supérieur ou égal à 5.
En pratique, la durée Δt peut être déterminée selon l’une des méthodes proposées à présent. On considère dans ces exemples que la valeur aléatoire a déterminée à l’étape E6 est comprise entre 0 et 1 (c’est-à-dire obtenue par tirage aléatoire sur l’intervalle [0,1]).
Selon une première méthode envisageable, la durée Δt est déterminée comme suit :
Δt = m.T0 + tON si a>0,5,
Δt = m.T0 - tON si a≤0,5,
où m est un entier prédéterminé (supérieur ou égal à 3, et de préférence supérieur ou égal à 6) et où tON est comme déjà indiqué la durée de chaque phase d’écoute.
Selon une seconde méthode envisageable, la durée Δt est déterminée comme suit :
Δt = m.T0 + 2.tON si a>0,5,
Δt = m.T0 + tON si a≤0,5,
où m est un entier prédéterminé (supérieur ou égal à 2, et de préférence supérieur ou égal à 5) et où tON est comme déjà indiqué la durée de chaque phase d’écoute.
Selon une troisième méthode envisageable, la durée Δt est déterminée comme suit :
Δt = INT(5+5a).T0 + tON
où INT est la fonction "partie entière" et où tON est comme déjà indiqué la durée de chaque phase d’écoute.
Selon un quatrième mode de réalisation envisageable, l’étape E6 comprend en outre la détermination d’une autre valeur aléatoire b et la durée Δt est déterminée comme suit :
Δt = INT(5+5a).T0 + tON si b>0,5,
Δt = INT(5+5a).T0 - tON si b≤0,5
Le circuit de communication 22 émet alors à l’étape E10 la trame d’annonce ADV2 à l’instant t2 et conformément au protocole BLE.
Le procédé peut alors boucler à l’étape E6 en vue de l’émission d’une nouvelle trame d’annonce.
Grâce au procédé qui vient d’être écrit, deux trames d’annonces successives sont émises à des instants respectifs séparés d’une durée Δt qui vérifie les conditions énoncées ci-dessus à propose de la trame d’annonce ADV2, à savoir que cette durée Δt dépend d’une valeur aléatoire (qui peut être différente pour chaque trame émise) et est comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la durée prédéterminée T0 (la paire de multiples consécutifs concernée pouvant être distincte d’une trame à l’autre).
Ainsi, pour chaque trame d’annonce ADVi émise, la durée Δt séparant l’émission de cette trame d’annonce ADVi de la trame précédente vérifie :
n.T0 < Δt < (n+1).T0, avec n un entier supérieur ou égal à 2, et de préférence supérieur ou égal à 5 (n pouvant varier d’une trame d’annonce à l’autre comme déjà indiqué).
Les trames d’annonce sont ainsi émises de manière moins fréquente que ne sont prévues les phases d’écoute du circuit de communication 12, ce qui permet de réduire la consommation électrique au niveau du dispositif électronique 20.
Par ailleurs, les trames d’annonce ne sont pas émises avec une période identique à la période T0 de répétition des phases d’écoute de manière à assurer qu’une trame d’annonce se produise (éventuellement après émission de plusieurs trames d’annonce) pendant une phase d’écoute (principe du vernier).
Enfin, l’instant d’émission des trames d’annonce (au cours de l’étape E8) dépend d’une valeur aléatoire (déterminée à l’étape E6) de sorte que deux dispositifs électroniques du type du dispositif électronique 20 et de même conception (ce qui est le cas par exemple lorsque deux utilisateurs du véhicule portent respectivement deux identifiants semblables) émettront (sauf exception) une trame d’annonce à des instants distincts, ce qui permet d’éviter des interférences entre ces deux dispositifs électroniques dans leurs échanges avec le circuit de communication 12 qui équipe le véhicule.
Les trames d’annonce ADV1, ADV2 mentionnées ci-dessus sont ici de type ADV_IND : il s’agit de trames d’annonce signalant la disponibilité pour une connexion et non spécifiquement dirigées vers un partenaire de communication (ou "connectable undirected advertising event" selon la terminologie anglo-saxonne).
Les trames d’annonce ADV1, ADV2, ADVi émises par le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20 peuvent inclure des données, notamment des données d’identification ID du dispositif électronique 20.
La représente un exemple de procédé d’établissement d’une liaison sans fil entre le circuit de communication 12 équipant le véhicule et le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20 formant identifiant.
Ce procédé débute par l’émission de trames d’annonce par le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20 conformément à ce qui vient d’être décrit en référence à la .
Lorsque le véhicule 10 est suffisamment à proximité du dispositif électronique 20 (ce qui se produit usuellement lorsque le porteur du dispositif électronique 20 s’approche du véhicule 10), le circuit de communication 12 du système embarqué 15 du véhicule 10 détecte (et reçoit donc) une des trames d’annonce ADVi et signale ainsi à l’unité électronique de commande 11 l’arrivée de cette trame d’annonce ADVi (étape E12). Le circuit de communication 12 peut également transmettre à cette étape les données éventuellement incluses dans la trame d’annonce ADVi (notamment les données d’identification ID du dispositif électronique 20) à l’unité électronique de commande 11.
L’unité électronique de commande 11 peut alors commander à l’étape E14 au circuit de communication 12 de répondre à la trame d’annonce ADVi émise par le dispositif électronique 20, typiquement en émettant une requête de connexion CONN_REQ à destination du circuit de communication 22 de l’identifiant 20 (étape E16).
Selon une possibilité de réalisation, l’émission de la requête de connexion CONN_REQ par le circuit de communication 12 (sur commande de l’unité électronique de commande 11) peut toutefois être conditionnée par la présence des données d’identification ID du dispositif électronique 20 au sein d’une liste d’identifiants préalablement appariés (cette liste étant mémorisée au sein de la mémoire de l’unité électronique de commande 11, les données d’identification d’un dispositif électronique donné étant ajoutées dans cette liste au moyen d’un processus d’appariement spécifique).
Le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20 reçoit la requête de connexion CONN_REQ à l’étape E18. Une liaison sans fil peut ainsi être mise en place entre le système embarqué 15 et l’identifiant 20 à l’étape E20 au moyen de l’établissement d’une connexion entre le circuit de communication 12 du système embarqué 15 et le circuit de communication 22 de l’identifiant 20 conformément au protocole de communication concerné (ici le protocole BLE déjà mentionné).
Dans le cadre de cette connexion établie selon le protocole de communication concerné, sont prévus, comme déjà indiqué, des créneaux temporels dédiés aux échanges de données (comme par exemple au cours des étapes E22 à E30 décrites ci-dessous) entre le circuit de communication 12 du système embarqué 15 et le circuit de communication 22 de du dispositif électronique 20.
Selon un mode de réalisation envisageable, les données échangées entre le dispositif électronique 20 et le système embarqué 15 sont chiffrées (typiquement au moyen d’un algorithme cryptographique de chiffrement, utilisant par exemple la clé cryptographique K partagée par l’unité électronique de commande 11 et l’unité de commande 21 comme déjà indiqué) lors de leur échange entre le circuit de communication 12 du système embarqué 15 et le circuit de communication 22 du dispositif électronique 20. Le chiffrement utilisé est par exemple celui prévu dans le cadre du protocole concerné d’échange des données D, ici le protocole BLE.
On décrit à présent, toujours en référence à la , des échanges possibles de données entre le dispositif électronique 20 et le système embarqué 15.
Lors d’une étape E22, l’unité électronique de commande 11 du système embarqué 15 détermine une valeur CH (par exemple par tirage aléatoire) et commande au circuit de communication 12 l’émission de cette valeur CH via la liaison sans fil établie (entre le circuit de communication 12 et le circuit de communication 22), et ainsi à destination du dispositif électronique 20 (c’est-à-dire en pratique à destination de l’unité de commande 21). Comme expliqué ci-après, cette valeur CH est utilisée comme défi dans un échange de type déf-réponse (ou "challenge - response" selon l’appellation anglo-saxonne parfois utilisée) pour vérifier que le dispositif électronique 20 détient bien la clé cryptographique K.
L’unité de commande 21 reçoit la valeur CH via le circuit de communication 22 (étape E24).
Lors de l’étape E26, l’unité de commande 21 applique à la valeur CH un algorithme de traitement cryptographique (par exemple un algorithme de chiffrement) utilisant la clé cryptographique K de manière à obtenir une réponse RS destinée au système embarqué 15.
L’unité de commande 21 commande alors (étape E28) au circuit de communication 22 l’émission de la réponse RS via la liaison sans fil établie (entre le circuit de communication 12 et le circuit de communication 22), et ainsi à destination de l’unité électronique de commande 11.
L’unité électronique de commande 11 reçoit donc la réponse RS à l’étape E30, via le circuit de communication 12.
L’unité électronique de commande 11 peut ainsi vérifier la réponse RS reçue à l’étape E32, ici en appliquant à la réponse RS un algorithme de traitement cryptographique, par exemple un algorithme de déchiffrement, utilisant la clé cryptographique K, et en vérifiant si le résultat obtenu est bien identique à la valeur CH envoyée à l’étape E22.
Si (et seulement si) la vérification est correctement effectuée à l’étape E32 (ce qui démontre que le dispositif électronique mémorise effectivement la clé cryptographique K), le dispositif électronique 20 est authentifié par l’unité électronique de commande 11 ; l’unité électronique de commande 11 peut alors autoriser certaines actions telles que le déverrouillage du véhicule 10.
Par ailleurs, l’unité électronique de commande 11 et/ou l’unité de commande 21 peuvent commander (respectivement au circuit de communication 12 et/ou au circuit de communication 22) l’émission de signaux électromagnétiques et/ou la réalisation de mesures (étape E40) de manière à évaluer la distance séparant le circuit de communication 12 et le circuit de communication 22, conformément par exemple à ce qui est décrit dans la demande de brevet publiée sous la référence FR 3 081 637.

Claims (9)

  1. Procédé d’émission, par un premier circuit de communication (22) équipant un dispositif électronique (20), de trames d’annonce destinées à un second circuit de communication (12) équipant un véhicule (10), dans lequel le second circuit de communication (12) fonctionne selon des périodes successives ayant une première durée prédéterminée et comprenant chacune une phase d’écoute, au cours de laquelle le second circuit de communication (12) est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le second circuit de communication (12) est inactif, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - émission (E4) d’une trame d’annonce (ADV1) par le premier circuit de communication (22) à un premier instant (t1) ;
    - détermination (E6) d’une valeur aléatoire ;
    - émission (E10) d’une autre trame d’annonce (ADV2) par le premier circuit de communication (22) à un second instant (t2) séparé du premier instant par une seconde durée (Δt) déterminée en fonction de la valeur aléatoire et comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la première durée.
  2. Procédé d’émission selon la revendication 1, dans lequel la seconde durée, notée Δt, vérifie n.T0 < Δt < (n+1).T0, où T0 est la première durée et n un entier supérieur ou égal à 5.
  3. Procédé d’émission selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de détermination (E8) de la seconde durée (Δt) en ajoutant ou en soustrayant, selon la valeur aléatoire, la durée de la phase d’écoute au produit de la première durée par un nombre entier.
  4. Procédé d’émission selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de détermination (E8) de la seconde durée (Δt) utilisant une multiplication de la première durée par un nombre dépendant de la valeur aléatoire.
  5. Procédé d’émission selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de détermination (E8) de la seconde durée (Δt) en ajoutant, au produit de la première durée par un nombre entier, le produit de la durée de la phase d’écoute par un entier relatif non-nul dépendant de la valeur aléatoire.
  6. Procédé d’émission selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, pour chacune desdites périodes successives, la phase d’écoute a une durée comprise entre 5% et 30% de ladite première durée.
  7. Procédé d’établissement d’une liaison sans fil entre un premier circuit de communication (22) équipant un dispositif électronique (20) et un second circuit de communication (12) équipant un véhicule (10), comprenant les étapes suivantes :
    - mise en œuvre, par le premier circuit de communication (22), d’un procédé d’émission de trames d’annonce (ADV1, ADV2, ADVi) selon l’une des revendications 1 à 6 ;
    - détection (E12) d’une desdites trames d’annonce (ADVi) par le second circuit de communication (12) lors d’une phase d’écoute ;
    - en réponse à la trame d’annonce (ADVi) détectée, émission (E16), par le second circuit de communication (12), d’une requête de connexion (CONN_REQ) ;
    - établissement (E20) d’une connexion entre le premier circuit de communication (22) et le second circuit de communication (12).
  8. Dispositif électronique (20) comprenant une unité de commande (21) et un premier circuit de communication (22) conçu pour émettre des trames d’annonce (ADV1, ADV2) destinées à un second circuit de communication (12) équipant un véhicule (10), le second circuit de communication (12) fonctionnant selon des périodes successives ayant une première durée prédéterminée et comprenant chacune une phase d’écoute, au cours de laquelle le second circuit de communication (12) est apte à détecter un signal électromagnétique, et une phase de repos, au cours de laquelle le second circuit de communication (12) est inactif,
    dans lequel l’unité de commande (21) est conçue pour déterminer une valeur aléatoire et pour déterminer, en fonction de la valeur aléatoire, une seconde durée (Δt) comprise strictement entre deux multiples consécutifs de la première durée, et
    dans lequel le premier circuit de communication (22) est conçu pour émettre une trame d’annonce (ADV1) à un premier instant (t1) et une autre trame d’annonce (ADV2) à un second instant (t2) séparé du premier instant (t1) par la seconde durée (Δt).
  9. Système comprenant un dispositif électronique (20) selon la revendication 8 et un système embarqué (15) comprenant le second circuit de communication (12).
PCT/EP2023/075783 2022-10-17 2023-09-19 Procédé d'émission de trames d'annonce, procédé d'établissement d'une liaison sans fil, dispositif électronique et système associés WO2024083426A1 (fr)

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US20160267538A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Samsung Electronics Co., Ltd. System, apparatus, and method to provide location-based service
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