Réseaux IoT : étude de solutions de mobilité sécurisée et intégration dans le réseau 5G

IoT networks : study of secure mobility solutions and integration into the 5G network

• Auteur / Autrice : Hassan Jradi
• Direction : Fabienne Uzel-Nouvel, Abed Ellatif Samhat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 07/12/2022
• Etablissement(s) : Rennes, INSA en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Toutain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Uzel-Nouvel, Abed Ellatif Samhat, Laurent Toutain, Antoine Gallais, Kinda Khawam, Mohamed Anis Laouiti, Sahar Hoteit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Gallais, Kinda Khawam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Entreprises de téléphone

Traitement du signal

Internet des objets

5G (téléphonie mobile)

Mots clés libres

IoT

Lpwan

5g

Mobilité

Sécurité

IoT

Lpawn

5g

Mobility

Security

Résumé

L'Internet des objets (IoT) est un nouveau système émergent d'appareils interconnectés qui connaît une croissance significative. Les technologies de communication en plein essor sont les Low Power Wide Area Networks (LPWANs) ayant une longue portée de communication, une faible consommation d'énergie et un faible coût de déploiement. La mobilité est un comportement commun à plusieurs applications, et la sécurité est une exigence cruciale dans tout système de communication. Cependant, la diversité des technologies LPWAN et leurs contraintes fortes font de l'intégration de ces fonctionnalités un défi. Donc, dans cette thèse, nous nous concentrons sur la conception d'une solution sécurisée de gestion de la mobilité pour les LPWAN. Dans une première partie, nous proposons une solution pour la mobilité des appareils à l'intérieur de la couverture du même opérateur basée sur le protocole réseau Proxy Mobile IPv6, une architecture réseau adaptée, et un schéma d'authentification qui assure un accès sécurisé. Dans la deuxième partie, nous étendons le schéma d'authentification précédemment proposé pour fournir une solution de mobilité des appareils entre les couvertures des différents opérateurs où nous évaluons également les performances et la sécurité de la solution. De plus, nous comparons notre solution avec des travaux connexes pour prouver son efficacité et sa sécurité. Dans la troisième partie, nous proposons une nouvelle solution pour l'intégration de la technologie LoRaWAN dans le système 5G qui permet de tirer partie de la simplicité et de la rentabilité de LoRaWAN et des fonctionnalités de puissance et d'évolutivité de la 5G. De plus, un accès sécurisé est fourni grâce à de nouvelles méthodes d'authentification compatibles avec les normes LoRaWAN et 5G.

The Internet of Things (IoT) is a new emerging system of interconnected devices that experiences significant growth. The rising communication technologies are the Low Power Wide Area Networks (LPWANs) having long communication range, low power consumption, and low deployment cost. Mobility is a common behavior of several applications, and security is a crucial requirement in any communication system. However, the diversity of LPWAN technologies and their tight constraints make the integration of these features a challenge. Thus, in this thesis, we focus on the design of a secure mobility management solution for LPWAN. In the first part, we propose a solution for device mobility inside the coverage of the same operator based on Proxy Mobile IPv6 network protocol, an adapted network architecture, and an authentication scheme that ensures secure access. In the second part, we extend the authentication scheme proposed previously to provide a solution for device mobility between the coverages of different operators where we also evaluate the performance and the security of the solution. Moreover, we compare our solution with related work to prove its efficiency and security. In the third part, we propose a new solution for the integration of LoRaWAN technology into the 5G system that allows leveraging the simplicity and cost efficiency of LoRaWAN and the power and scalability features of 5G. Further, secure access is provided through new authentication methods that are compatible with LoRaWAN and 5G standards.