Afin d'augmenter l'efficacité et la sécurité du trafic routier, de nouveaux concepts et technologies ont été développés depuis 1992 en Europe pour les applications RTTT (Road Traffic & Transport Telematics). Ces applications utilisent les équipements DSRC qui supportent les transmissions à courte distance à 5.8GHz. Vues la fiabilité et le succès de cette technologie, l'utilisation de ces équipements est ensuite étendue aux ETC (Electronic Toll Collection) ou Télépéage et aussi dans une multitude d'autres domaines d'application comme la gestion des flottes, le transport public et la gestion des parkings. Le système DSRC se compose d'un émetteur/récepteur (lecteur) et des transpondeurs (badges). En toute logique, l'approche industrielle oriente les développements vers la technologie de transpondeur semi passif qui, pour réémettre un signal utilise le signal transmis par l'émetteur–récepteur, effectue une modulation de phase d'une sous porteuse fréquentielle encodant ainsi les données à transmettre. Cette conception évite l'utilisation des oscillateurs locaux, comme dans les transpondeurs actifs, pour générer l'onde Radio Fréquence (RF). Ceci permet de produire des transpondeurs relativement à faible coût et de petite taille. Cependant ce concept nécessite quand même une batterie au Lithium pour assurer le fonctionnement du transpondeur pour une durée de 4 à 6 ans et ce malgré les progrès des technologies de circuits intégrés à faible consommation. Au fur et à mesure de l'expansion de ces équipements, il s'avère qu'avec les années la quantité des batteries au lithium à détruire deviendrait un problème crucial pour l'environnement. Aujourd'hui, la conception d'un transpondeur DSRC complètement autonome n'est pas faisable, car la quantité d'énergie nécessaire s'avère encore élevée (mode actif 8 mA/3.6 V). Néanmoins, la réduction de la consommation électrique du transpondeur, permet au moins doubler la durée de vie de la batterie et pourrait être un bon point de départ pour améliorer la protection de l'environnement.Dans cette thèse, nous proposons un nouveau transpondeur DSRC avec un diagramme d'état original qui réduit considérablement la consommation énergétique. Après validation d'un nouvel état de fonctionnement en mode très faible consommation d'énergie, nous avons étudié la possibilité de recharger la batterie du transpondeur à travers de la récupération d'énergie sans fil. Le bilan de liaison énergétique DSRC a été réalisé afin d'estimer la quantité d'énergie disponible quand une voiture avec un transpondeur passe à sous un système de péage. Toutefois, le bilan énergétique à 5.8 GHz présente une faible densité d'énergie RF, puisque la voiture ne reste pas assez sur le lobe de l'antenne DSRC afin de procéder à la récupération d'énergie. Par conséquent, nous avons alors exploré une autre fréquence ISM, le 2.45 GHz dans laquelle la présence d'émetteurs est bien plus grande. Dans le chapitre de récupération d'énergie sans fil nous présentons la conception et l'optimisation d'un nouveau récupérateur d'énergie RF. Après avoir démontré qu'une charge RF-DC optimale est nécessaire afin d'atteindre une haute efficacité de conversion RF-DC. Plusieurs redresseurs et rectennas ont été conçus pour valider les études numériques. Parmi, les résultats présentés dans cette thèse les rendement de conversion obtenus sont à l'état de l'art de la récupération d'énergie sans fil pour une très faible densité de puissance disponible. / To increase the efficiency and safety of the road traffic, new concepts and technologies have been developed in Europe since 1992 for RTTT applications (Road Traffic & Transport Telematics). These applications use the Dedicated Short Range Communications (DSRC) devices at 5.8 GHz (ISM band). In view of the reliability and success of this technology, the use of such equipment is thus extended to the EFC (Electronic Fee Collection) or e-toll and also in many other application areas such as fleet management, public transport and parking management. Due to the broad applications, these equipments are subject to various standards CEN/TC 278, CEN ENV (EN) 12253, ETSI, etc.... The DSRC system consists in a transceiver (reader) and transponders (tags). Industrial approaches are oriented to semi-passive transponder technology, which uses the same signal sent by the reader to retransmit, performing a frequency shift and encoding data to be transmitted. This design avoids the use of the local oscillators to generate the RF wave, as in active transponders, and save electrical energy of batteries. This allows the development of relatively low cost and small size transponders. Despite advances in integrated low-power circuits technology, this concept still requires a lithium battery to operate the transponder for a period of 4-6 years. However, with the expansion of these facilities, it appears that over the years the amount of lithium to destroy has become a crucial problem for the environment. Nowadays designing a completely autonomous DSRC transponder is not feasible, since the amount of energy required is still high (8 mA/3.6 V active mode). Nevertheless, reducing the transponder electrical power consumption, as a solution to at least double the battery life, could be a good start point to improve environment protection.In this thesis we propose a new DSRC transponder with an original statechart that considerably reduces the power consumption. After validation of the new low-power consumption mode, we studied the possibility to recharge the battery of the transponder by means of Wireless Energy Harvesting. The DSRC Toll Collection RF link budget was carried out in order to estimate the amount of energy available when a car with a transponder passes through a toll system. However, RF link budget at 5.8 GHz presents a low power density, since the car does not stay enough on the DSRC antenna's field to proceed to energy harvesting. Therefore we explored another ISM frequency, the 2.45 GHz. Thus the Wireless Energy Harvesting chapter aims to further the state of the art through the design and optimization of a novel RF harvesting board design. We demonstrated that an optimum RF-DC load is required in order to achieve high RF-DC conversion efficiency. Several rectifiers and rectennas were prototyped in order to validate the numerical studies. Finally, the results obtained in this thesis are in the forefront of the State-of-the-Art of Wireless Energy Harvesting for very low available power density.

Les réseaux ad hoc sans fil véhiculaires (VANET) permettent les communications entre véhicules afin d'augmenter la sécurité routière et d'agrémenter l'expérience de conduite. Une catégorie d'applications ayant suscité un fort intérêt est celle liée à la sécurité du trafic routier. Un exemple prometteur est l'alerte de danger local qui permet d'accroitre la " ligne de vue " du conducteur en lui proposant un ensemble d'alertes afin d'anticiper des situations potentiellement dangereuses. En raison de leurs contraintes temporelles fortes et les conséquences critiques d'une mauvaise utilisation, il est primordial d'assurer des communications sécurisées. Mais l'ajout de services de sécurité entraîne un surcoût de calcul et réseau. C'est pourquoi l'objectif de notre travail est d'établir un cadre général (de manière analytique) du surcoût de la sécurité sur le délai de transfert d'une alerte. Parmi les mécanismes de sécurité conventionnels, le service d'authentification apparaît comme la pierre angulaire de la sécurité des VANETs. De plus, l'authentification est utilisée pour chaque message émis ou reçu. Il est donc potentiellement le service le plus consommateur. C'est pourquoi, nous nous focalisons sur ce service. Nous nous posons ainsi les questions suivantes : quel est le coût de l'authentification ? Quel est son impact sur l'application d'alerte de danger local ? La première contribution de cette thèse est l'élaboration d'une formule permettant le calcul du surcoût de la signature numérique. Mais l'authentification ne sera pas le seul mécanisme de sécurité déployé. Le consensus est notamment un des mécanismes fréquemment employés afin d'instaurer une confiance entre les véhicules. En effet, grâce à une méthode de décision et à partir d'un ensemble de messages, le consensus vise à obtenir un commun accord sur une valeur ou une action entre les véhicules. Ainsi, nous devons comprendre comment définir les paramètres de consensus afin de réduire l'impact de ce mécanisme sur le délai et la distance de freinage ? Comment s'intègre le consensus dans la formule globale de surcoût de l'authentification ? C'est notamment à ces questions que cette thèse répond. Notre deuxième contribution est une méthode de décision dynamique qui analyse l'environnement réseau courant (nombre de voisins à portée de communication), et explore le contenu des alertes. Il en résulte une réduction du nombre de paquets à examiner et donc une réaction plus rapide et plus adaptée à l'alerte.

Nous nous proposons dans cette thèse de répondre à l'enjeu de l'authentification avec l'opérateur réseau dans le contexte particulier des réseaux véhiculaires; contexte marqué par une forte dynamique des nœuds, une connectivité intermittente et une diversité des modèles et des enjeux de sécurité suivant la typologie des services. Nous nous intéressons en particulier aux réseaux véhiculaires s'appuyant sur une technologie de type WLAN "Wireless Local Area Network" (i.e. portée de transmission maximale de l'ordre de 1000 m) dont les coûts de déploiement sont réputés moindres. Notre réponse à l'enjeu posé dans ce contexte s'articule autour de 4 contributions. Dans la première et plus importante contribution, nous proposons et analysons des architectures et des protocoles pour l'authentification dans les réseaux véhiculaires. Ces architectures et protocoles implémentent divers mécanismes susceptibles d'assurer au-delà de l'authentification mutuelle et de la délivrance des lettres de créance, la sécurité des données d'authentification, l'intimité numérique des utilisateurs, l'interdiction d'accès aux protocoles et services de la couche 3 (i.e. couche réseau) avant l'achèvement du processus d'authentification, la disponibilité de l'authentification et le respect des contraintes temps réel. La traduction concrète de ces implémentations est faite au travers d'une part, d'une extension de l'authentification TLS appelée AUCRED, qui assure sur la base des certificats à clé publique ECC, l'authentification mutuelle entre le serveur d'authentification et les véhicules, mais aussi la délivrance des certificats volatiles anonymes à ces derniers, et d'autre part, du protocole EGEMO qui assure au niveau de la couche 2, l'acheminement géographique multisauts du protocole EAP, lui-même transporteur du protocole AUCRED. A l'aune de l'analyse des protocoles précédents, nous introduisons à travers une deuxième contribution, une approche d'optimisation du transport de l'authentification visant à réduire le nombre de paquets générés dans le réseau lors du processus d'authentification, en particulier dans les scénarios de forte densité de véhicules. Compte tenu du rôle particulier de l'authentification, considérée comme un service précédant et conditionnant l'accès aux ressources et aux autres services du réseau opéré, et en réponse à la mise en concurrence de ce service avec d'autres services des réseaux DSRC ("Dedicated Short Range Communications", ensemble de standards dédiés aux communications véhiculaires), nous proposons au travers d'une troisième contribution, une méthode de priorisation du service d'authentification utilisant la diversité des canaux radio DSRC. Afin de maintenir des niveaux élevés de performance de l'authentification dans les scénarios de forte densité de véhicules, et ce, sans accroître la complexité matérielle des nœuds du réseau (e.g. une seule interface radio par nœud), nous proposons au travers d'une quatrième contribution, une approche de distribution ou de délégation de la fonction d'authentification.

<p>Now a day, one of the most attractive research topics in the area of Intelligent Traffic Control is </p><p>Inter-vehicle communication (V2V communication). In V2V communication, a vehicle can </p><p>communicate to its neighbouring vehicles even in the absence of a central Base Station. The </p><p>concept of this direct communication is to send vehicle safety messages one-to-one or one-to- </p><p>many vehicles via wireless connection. Such messages are usually short in length and have very </p><p>short lifetime in which they must reach the destination. The Inter-vehicle communication system </p><p>is an ad-hoc network with high mobility and changing number of nodes, where mobile nodes </p><p>dynamically create temporary sensor networks and transferring messages from one network to </p><p>others by using multiple hops due to limitation of short range. </p><p> </p><p>The goal of the project is to investigate some basic research questions in order to organize such </p><p>sensor networks and at the same time highlight the appropriate routing protocol that support </p><p>mobile ad hoc networks in an efficient and reliable manner. </p><p> </p><p>In our investigation, we have answered the technical issues in order to construct a V2V </p><p>communication system. We have also studied some mobile ad hoc network routing protocols in </p><p>detail and then selected the DSR (Dynamic Source Routing) for our V2V communication and </p><p>then simulated it according to our system requirements. We are quite satisfied by the result of </p><p>DSR, but at the same time much more work is required to come up with an absolute application </p><p>for the end user.</p>

Now a day, one of the most attractive research topics in the area of Intelligent Traffic Control is Inter-vehicle communication (V2V communication). In V2V communication, a vehicle can communicate to its neighbouring vehicles even in the absence of a central Base Station. The concept of this direct communication is to send vehicle safety messages one-to-one or one-to- many vehicles via wireless connection. Such messages are usually short in length and have very short lifetime in which they must reach the destination. The Inter-vehicle communication system is an ad-hoc network with high mobility and changing number of nodes, where mobile nodes dynamically create temporary sensor networks and transferring messages from one network to others by using multiple hops due to limitation of short range. The goal of the project is to investigate some basic research questions in order to organize such sensor networks and at the same time highlight the appropriate routing protocol that support mobile ad hoc networks in an efficient and reliable manner. In our investigation, we have answered the technical issues in order to construct a V2V communication system. We have also studied some mobile ad hoc network routing protocols in detail and then selected the DSR (Dynamic Source Routing) for our V2V communication and then simulated it according to our system requirements. We are quite satisfied by the result of DSR, but at the same time much more work is required to come up with an absolute application for the end user.

<p>Inter-Vehicle Communication (IVC) is a vital part of Intelligent Transportation System (ITS), which has been extensively researched in recent years. Dedicated Short Range Communication (DSRC) is being seriously considered by automotive industry and government agencies as a promising wireless technology for enhancing transportation safety and efficiency of road utilization. In the DSRC based vehicular ad hoc networks (VANETs), the transportation safety is one of the most crucial features that needs to be addressed. Safety applications usually demand direct vehicle-to-vehicle ad hoc communication due to a highly dynamic network topology and strict delay requirements. Such direct safety communication will involve a broadcast service because safety information can be beneficial to all vehicles around a sender. Broadcasting safety messages is one of the fundamental services in DSRC. In order to provide satisfactory quality of services (QoS) for various safety applications, safety messages need to be delivered both timely and reliably. To support the stringent delay and reliability requirements of broadcasting safety messages, researchers have been seeking to test proposed DSRC protocols and suggesting improvements. A major hurdle in the development of VANET for safety-critical services is the lack of methods that enable one to determine the effectiveness of VANET design mechanism for predictable QoS and allow one to evaluate the tradeoff between network parameters. Computer simulations are extensively used for this purpose. A few analytic models and experiments have been developed to study the performance and reliability of IEEE 802.11p for safety-related applications. In this thesis, we propose to develop detailed analytic models to capture various safety message dissemination features such as channel contention, backoff behavior, concurrent transmissions, hidden terminal problems, channel fading with path loss, multi-channel operations, multi-hop dissemination in 1-Dimentional or 2-Dimentional traffic scenarios. MAC-level and application-level performance metrics are derived to evaluate the performance and reliability of message broadcasting, which provide insights on network parameter settings. Extensive simulations in either Matlab or NS2 are conducted to validate the accuracy of our proposed models.</p> / Dissertation

The thesis deals with the study of communication models for cooperative intelligent transport systems and the development of the application used for testing. The ETSI ITS-G5 and IEEE 1609.x DSRC/WAVE comunication stacks were compared to standartizes layered ISO/OSI reference model. The basic principes of comunication in inteligent transport systems are described for each model. Besides that the common messages structures for defining alert messages, the intersection geometry and trafic lights signals are described in further detail. Based on these structures and other requirements, an application is created that allows easy definition of alert messages, intersection geometry and its traffic light states.

The purpose of this thesis is to show up possibilities of inter-vehicle communication and to introduce new approaches in communication for the purpose of enhancing the security and the fluency of vehicle transportation. This thesis also highlights vulnerabilities in communication. The main goal is the analysis of existing technology and the design of protocol for data transfer with focus on minimizing handover time of informations. Part of the design is a simulation of communication based on acquired information.

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The Secure, Autonomic, FAult-Resiliant and Intelligent Taxi Hailing System (SAFARI-Taxi), currently undergoing prototyping, will broker rides between taxi drivers and spontaneous taxi users, or hailers. SAFARI-Taxi will leverage anticipated growth in connected vehicle infrastructure (V2X) as enabled by dedicated short range communications (DSRC) technology to replace line-of-sight street hailing with automated dispatch, via public kiosks and smart phone apps Hailing will be managed with a novel protocol, based on Hailing Request, Service Offer, Hailer Response, and Ride Cancellation messages. Threats to its operation will be mitigated using distributed dispatch; provisions for assuring correctness, timeliness, and appropriate content; and account lockouts, "hailing deposits", and ticketing. Preliminary results indicate that the system will reduce the time to match hailers with taxis. The project's goals align with the U.S. Dept. of Transportation's vision for dynamic mobility applications, including Integrated Dynamic Transit Operation, which specifically targets integration of taxis with public transportation through a citywide connected infrastructure.