Anti in-band full-duplex interception for wireless tactical networks

Résumé

Les réseaux véhiculaires tactiques ad hoc (TVAN) constituent un élément clé des communications militaires modernes, en permettant la coordination entre des entités très mobiles sur le champ de bataille telles que les véhicules de combat terrestres, les postes de commandement et les plateformes relais. Toutefois, la nature diffusée des transmissions sans fil rend les TVAN intrinsèquement vulnérables à l’interception et à l’écoute clandestine, en particulier face à des menaces avancées comme les intercepteurs en bande à duplex intégral (IBFD), capables de brouiller et d’intercepter simultanément les liaisons légitimes. En pratique, la protection anti-interception doit préserver une faible probabilité d’interception (LPI) tout en garantissant les exigences de qualité de service (QoS) des trafics critiques, sous des contraintes strictes de mobilité, de latence et d’énergie. Cette thèse développe un cadre anti-interception inter-couches pour des TVAN basés sur le DS-CDMA en intégrant conjointement trois mécanismes de protection complémentaires : (i) une protection passive via l’adaptation des ressources de communication (p. ex., contrôle de puissance ou du facteur d’étalement), (ii) un brouillage coopératif actif visant à perturber les tentatives d’interception, et (iii) un brouillage/chiffrement de couche physique basé sur l’AES avec une longueur de clé adaptative afin d’équilibrer confidentialité, délai et consommation d’énergie. Tout d’abord, une stratégie à double couche combinant l’adaptation passive des ressources et le brouillage coopératif est formulée comme un problème d’allocation conjointe des ressources impliquant la puissance d’émission, la puissance de brouillage et des paramètres liés à l’étalement, sous des contraintes de QoS et de LPI. Comme le problème résultant est non convexe et couplé par interférences, un référentiel d’optimisation efficace est établi à l’aide d’approximations tractables (dont une linéarisation de Taylor du premier ordre), d’une décomposition différence de convexes (DC) et d’une décomposition séquentielle/itérative, afin d’obtenir des solutions quasi optimales. Ensuite, le cadre est étendu à une conception à triple couche en intégrant le chiffrement adaptatif dans l’allocation des ressources. Pour quantifier l’impact conjoint des défenses de couche physique et du chiffrement, une métrique de performance de confidentialité tenant compte du chiffrement est utilisée, mettant en évidence les compromis entre résistance à l’interception, QoS, délai de chiffrement et coût énergétique. Bien que le référentiel d’optimisation fournisse des solutions de haute qualité, sa charge de calcul augmente avec la taille du réseau et la mobilité, ce qui limite son déploiement en temps réel. Afin de permettre un fonctionnement quasi en temps réel, cette thèse propose également une solution assistée par apprentissage fondée sur l’apprentissage profond par renforcement multi-agents (MADRL) selon le paradigme d’entraînement centralisé et d’exécution décentralisée (CTDE). La formulation MADRL cible les dimensions de contrôle les plus coûteuses en calcul et apprend des politiques d’allocation des ressources qui approchent les performances de l’optimisation avec un faible temps de calcul en ligne. Des simulations dans des conditions tactiques dynamiques montrent que les solutions proposées, basées sur l’optimisation et sur le MADRL, améliorent la protection LPI tout en maintenant la QoS plus efficacement que des références représentatives à une seule couche, tandis que l’approche MADRL permet une prise de décision rapide adaptée au fonctionnement des TVAN à forte mobilité.

Date	4 mai 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kim Khoa Nguyen (Directeur(-trice))