Dans le contexte actuel de transformation numérique, Air Liquide souhaite moderniser le suivi logistique de ses bouteilles de gaz à l'aide de la technologie d'identification radio (RFID) à ultra haute fréquence (UHF) qui remplacerait la solution code-barres actuelle et permettrait de dépasser certaines de ses limites. La numérisation de la traçabilité aura pour conséquence en outre d'enrichir l'interaction entre les actifs industriels et le système de gestion et de production pour ainsi créer l'écosystème IOT (Internet Of Things) spécifique à l'entreprise. Le recours à la RFID UHF est de nos jours largement répandu pour la logistique et la gestion de stocks. Cependant, les environnements métalliques, comme celui que l'on trouve avec les bouteilles de gaz, induisent des perturbations qui dégradent fortement la qualité de la communication radio fréquence (RF). Cela constitue un frein au déploiement de cette technologie dans un tel cadre. Il est nécessaire de comprendre les perturbations induites par les milieux conducteurs afin de s'en affranchir et ainsi proposer une solution efficiente. En plus de cela, les faibles niveaux d'énergie mis en jeu impliquent qu'une étude de l'ensemble des points d'amélioration des dispositifs RFID UHF tant au niveau matériel que logiciel soit réalisée. De cette étude théorique, nous avons fait le choix de concentrer nos efforts sur la conception d'un tag RFID UHF pour objets métalliques répondant au cahier des charges spécifique de l'industriel. Pour aller plus loin dans l'optimisation de la logistique et de la gestion des stocks, nous nous sommes également penchés sur l'étude et la réalisation d'un circuit de récupération d'énergie RFID UHF pour tag augmenté passif équipé d'un capteur. L'objectif est d'apporter une information sur l'état de l'actif en plus de son identité tout en évitant les contraintes liées à la présence d'une batterie ou d'une pile. / In the current context of digital transformation, Air Liquide explores the use of Ultra High Frequency (UHF) Radio Frequency IDentification (RFID) in the gas cylinders supply chain, as a replacement for the current, barcode-based, tracking and inventory solution. Digitalization will also provide the company an opportunity to develop its IOT ecosystem through enriched interaction between assets and their management system. UHF RFID is nowadays commonplace in logistics. However, metal surroundings as found in the gas cylinder's case, yield disturbances in the RF communication, and decreased inventory performances. Therefore, it is necessary to understand the adverse effects of metal surroundings to propose an ad-hoc solution. In addition, dealing with low levels of energy in the RF communication suggests leveraging both hardware and software aspects of RFID devices for potential performance improvements. On the basis of our theoretical study, we focus on the design and testing of an industrial UHF RFID tag suitable for the gas cylinder use case. To enable an even richer, more interactive supply chain, we also design and test an energy harvesting device for the UHF band, to power a tag enriched with an active sensor, without the logistic burden of a battery of limited durability.

Passively powered radio frequency (RFID) tags are a class of devices powered via harvested ultra high frequency (UHF) radiation emitted by a reader device. Currently, these devices are relegated to little more than a form of wireless barcode, but could be used in a myriad of applications from simple product identification to more complex applications such as environmental sensing. Because these devices are intended for large scale deployment and due to the limited power that can be harvested from RF energy, hardware and cost constraints are extremely tight. The Electronic Product Code (EPC) Global Class 1 Generation 2 (Gen2) specification [EPC08] is currently the de facto communication standard for passively powered RFID. One issue restricting deployment and a cause for some privacy concerns is a lack of security in the Gen2 protocol. We will demonstrate a potential solution to this problem by using a novel block cipher designed for low power and area constrained devices to encrypt and transmit sensor data. This will be done while maintaining backward compatibility with the original standard and will require no substantial changes to the reader. Our solution will also provide one way authentication, data integrity checking and will provide security against replay attacks. In this thesis we will demonstrate an FPGA emulation of a Gen2 compatible RFID tag which will serve as a test bed for several novel features. We will leverage prior work involving several aspects of a tag [QL09] [PP07] as well as incorporate a novel low power encryption cipher [AB07] and external temperature sensor. Demonstrated in [CT08], FPGA emulation will allow for the independent verification of several components. This thesis will provide insight into the future of RFID and will provide insight into tag design as well as possible future updates to the Gen2 standard.