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Over-the-air programming

L’over-the-air (ou OTA) est une technologie de communication permettant de transfĂ©rer des donnĂ©es Ă  distance.

L’over-the-air peut ĂȘtre utilisĂ© dans des systĂšmes de tĂ©lĂ©phonie mobile (de type GSM / 2G / 3G / 4G ou 5G) ou dans des systĂšmes automobiles.

Téléphonie mobile

Carte SIM au format Mini SIM portant le logo de l'opérateur allemand E-Plus (en).

L'over the air (abrĂ©gĂ© OTA) est une technologie de communication permettant d’accĂ©der aux donnĂ©es d’une carte SIM Ă  distance. Elle permet par exemple Ă  un opĂ©rateur de rĂ©seau mobile de mettre Ă  jour le contenu ou d'introduire un nouveau service sur tout un lot de cartes SIM de maniĂšre rapide, efficace et peu coĂ»teuse. Par extension ce sigle dĂ©signe aussi les technologies permettant de distribuer et d'installer de nouvelles versions de firmware, des paramĂštres de configuration [1]ou de nouvelles donnĂ©es dans un Ă©quipement mobile : tĂ©lĂ©phone, smartphone ou tablette par exemple.

L’OTA repose sur une architecture comprenant une interface de soumission de commandes, hĂ©bergĂ©e chez l’opĂ©rateur, et une carte Ă  puce chez l'utilisateur. Via l’interface, la commande est envoyĂ©e Ă  une passerelle OTA qui se charge alors de la convertir en un SMS (et en codes USSD) avant de l’envoyer Ă  la carte SIM. Cette interface de soumission de commandes peut ĂȘtre un backoffice conçu par l’opĂ©rateur ou une simple page web accessible aux abonnĂ©s, leur permettant d’effectuer des mises Ă  jour sur leur carte SIM ou leur tĂ©lĂ©phone mobile. Le canal SMS est utilisĂ© car il est standardisĂ©, mais on peut aussi passer par les canaux CSD, GPRS ou les canaux de donnĂ©e des terminaux compatibles UMTS (3G).

L’enjeu principal et la difficultĂ© rĂ©sident dans la gestion des transactions entre la passerelle OTA et la carte Ă  puce. Chaque opĂ©rateur peut concevoir des procĂ©dures Ă  cet effet. Cependant, une norme standard a Ă©tĂ© dĂ©finie par le 3GPP afin de garantir une interopĂ©rabilitĂ©, sous forme de la norme GSM 03.48.

La norme GSM 03.48, dont la premiĂšre version a Ă©tĂ© publiĂ©e en 2003, dĂ©crit assez exhaustivement une transaction OTA de maniĂšre gĂ©nĂ©rale, la structure des donnĂ©es qui transitent au cours de la transaction et l’implĂ©mentation de l’OTA via les SMS. Une derniĂšre partie est consacrĂ©e Ă  la description des commandes OTA ainsi qu’à la prĂ©sentation de quelques commandes en guise d’exemple.

DiffĂ©rentes entitĂ©s d’une transaction OTA

Une transaction OTA fait intervenir quatre grandes entités :

  • une sending application (SA) : c’est toute application capable d’émettre une commande OTA. Il peut par exemple s’agir d’une application rĂ©sidant dans la carte SIM ou simplement d’une interface applicative rĂ©sidant chez l’opĂ©rateur ;
  • une receiving application (RA) : c’est l’application destinataire de la commande OTA. Il peut donc aussi s'agir d'une application rĂ©sidant dans la carte SIM ou simplement d’une interface applicative rĂ©sidant chez l’opĂ©rateur ;
  • une sending entity (SE) : elle se charge de convertir les commandes envoyĂ©es par le SA et ajoute les paramĂštres de sĂ©curitĂ© nĂ©cessaires Ă  un envoi en toute sĂ©curitĂ© sur le rĂ©seau. Il peut s’agir par exemple d’un SMS-SC (jouant le rĂŽle de passerelle OTA) ou d’une simple carte SIM qui envoie des commandes ;
  • une receiving entity (RE) : c’est cette entitĂ© qui reçoit les paquets sĂ©curisĂ©s provenant du SE. Il se charge donc de les reconstituer et d’enlever toutes les en-tĂȘtes de sĂ©curitĂ© prĂ©cĂ©demment ajoutĂ©es afin de permettre l’exploitation de la donnĂ©e.

Entre les quatre entités précédemment citées transitent deux types de données :

  • application message (AM) : c’est un paquet de donnĂ©es sans paramĂštres de sĂ©curitĂ© ni en-tĂȘte produit par un SA. C’est d’ailleurs le seul type de paquet manipulable par ce dernier. Il peut aussi ĂȘtre reçu par un RA de la part d’un RE pour exploitation ;
  • secured packet (SP) : Ă  la rĂ©ception d’un AM, le SE y ajoute des paramĂštres de sĂ©curitĂ© (command ou response header) ainsi que des indications prĂ©cises sur ces paramĂštres (SPI pour security parameter indicator) pour ainsi former un paquet sĂ©curisĂ© appelĂ© secured packet :
    • secured command packet (SCP) : c’est un SP rĂ©sultant d’une commande Ă©mise par un SA (Ă  travers un AM) et traitĂ©e par un SE (ajout d’un Command Header) ;
    • secured response packet (SRP) : c’est un SP envoyĂ© par un RE en rĂ©ponse Ă  une commande venant d’ĂȘtre traitĂ©e par le RA. Un SRP est constituĂ© d’un en-tĂȘte (response header) et, facultativement, de certaines donnĂ©es fournies par le RA Ă  titre informatif sur la commande venant d’ĂȘtre exĂ©cutĂ©e.

Description d'une transaction OTA

Un application message (AM) est produit par les sending application (SA) et envoyĂ© au sending entity (SE). Ce dernier y ajoute le command header (CH) qui contient l’ensemble des paramĂštres de sĂ©curitĂ©, gĂ©nĂ©rĂ© suivant des indications fournies par le SA dans AM. À partir de ce moment l’ensemble AM + CH et appelĂ© secured command packet (SCP) et c’est justement ce paquet qui est envoyĂ© sur le rĂ©seau.

Le receiving entity (RE) est Ă  la rĂ©ception du SCP et se charge alors d’enlever les en-tĂȘtes de sĂ©curitĂ© (command header) et de transmettre l’AM ainsi reconstituĂ© au receiving application. Le RE est aussi tenu de crĂ©er un secured response packet (SRP) si celui-ci est exigĂ© par le SE. Le SRP sera constituĂ© d’un response header (RH) et d’une partie facultative constituĂ©e de donnĂ©es fournies par le RA et sera sĂ©curisĂ© suivant les paramĂštres contenus dans le CH.

Automobile

Dans le secteur automobile le terme over-the-air update est traduit par mise Ă  jour Ă  distance[2].

La mise à jour à distance est définie comme suit:

« toute mĂ©thode permettant d’effectuer des transferts de donnĂ©es sans fil au lieu d’utiliser un cĂąble ou une autre connexion locale »

— Rùglement CEE-ONU 156

L'over-the-air permet de tĂ©lĂ©charger des fonctions comme l’avertissement de zones de danger pour la navigation GPS ou la mise Ă  jour cartographique[3].

Véhicules équipés

L'ID3 bénéficie dÚs juillet 2021 de la fonction de mise-à-jour télématique over-the-air du fait que Volkswagen devient le premier constructeur automobile à volume à mettre à jour réguliÚrement le logiciel des véhicules de ses clients via le transfert de données mobiles[4].

Ford a équipé d'over-the-air la Mustang Mach-E[5].

Volkswagen a introduit l'over-the-air dans les véhicules ID-3 et ID-4[6].

BMW utilise l'over-the-air pour réaliser des ventes additionnelles[7].

Volvo a utilisé l'over-the-air pour mettre à jour le logiciel de chargement de sa batterie sur la Volvo XC40[8]. Volvo projette également d'utiliser la mise à jour logicielle over-the-air pour réduire les collisions, réduire les blessures non mortelles et réduire les blessures mortelles[9].

Toyota a équipé sa Lexus LS et sa Mirai avec la technologie over-the-air[10]

Mercedes-Benz depuis 2013 aux États-Unis a utilisĂ© l'over-the-air pour mettre Ă  jour 12 millions des mises Ă  jour[11].

Renault a la fonction over-the-air dans la Renault Megane 2021[12]

Fiat Chrysler Automobiles utilise la technologie over-the-air pour diffuser une mise-à-jour qui redémarre continuellement le calculateur de divertissement[13].

RĂ©glementation

Dans le secteur automobile, l'over-the-air est réglementé par le rÚglement CEE-ONU n° 156 relatif à l'homologation des véhicules en ce qui concerne les mises à jour logicielles et le systÚme de gestion des mises à jour logicielles[14].

Exemples d'utilisation

En 2021, une mise à jour over-the-air (OTA) de la Polestar 2 permet de déverrouiller le véhicule depuis un smartphone et de surveiller la charge de la batterie[15].

En 2021, des poids-lourds de MAN peuvent télécharger une mise à jour du systÚme de navigation par satellite pour éviter des routes incompatibles, notamment pour la hauteur des ponts[16].

En 2021, des Volkswagen ID 3 et ID 4 peuvent ĂȘtre mises Ă  jour avec le logiciel ID Software 2.3 qui contient des amĂ©liorations de diffĂ©rentes fonctions comme la vision nocturne[17].

Références

  1. (en) « Over-the-air programming », sur codedocs.org (consulté le )
  2. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/PDF/?uri=CELEX:42021X0388&from=FR
  3. « Voiture connectĂ©e  : fonctionnalitĂ©s et mises Ă  jour additionnelles Ă  la demande », sur Caradisiac.com (consultĂ© le ).
  4. Philippe Bonamis, « Volkswagen lance les mises à jour "Over-the-Air" pour la famille ID », sur Site-LeVif-FR, (consulté le ).
  5. (en) « Select Ford Mustang Mach-Es Getting First Over-The-Air Update », sur Motor1.com (consulté le )
  6. (en) « Volkswagen ID models to gain over-the-air update tech », sur expressandstar.com (consulté le ).
  7. (en) Sean Hollister, « Today I learned BMW charges extra for a ‘don’t blind other people’ software update », sur The Verge, (consultĂ© le )
  8. (en) « Volvo XC40 Recharge gets extra range in first over-the-air update », sur Auto Express (consulté le )
  9. (en-US) « New Volvo XC90 all-electric SUV will start an autonomous roadmap », sur SlashGear, (consulté le )
  10. (en-US) « Toyota debuts Level 2 automated driving in Lexus LS and Toyota Mirai | Top Car Show » (consulté le )
  11. (en-GB) « Over the air: updates become upgrades at Mercedes-Benz: Always up to date: Mercedes-Benz vehicles are constantly learning over the air », sur Automotive World, (consulté le )
  12. (en) « New Renault Megane 2021 review », sur Auto Express (consulté le )
  13. (en) Sean O'Kane, « Fiat Chrysler sent an over-the-air update that is causing Uconnect to endlessly reboot », sur The Verge, (consulté le ).
  14. DRIEAT Île-de-France, « Suivi du Journal Officiel de l’Union EuropĂ©enne », sur driee.ile-de-france.developpement-durable.gouv.fr, (consultĂ© le )
  15. (en) « Polestar 2 drivers now able to unlock car with their phones », sur shropshirestar.com (consulté le ).
  16. (en) « MAN launches software upgrades for trucks over-the-air », sur commercialfleet.org (consulté le )
  17. (en) Chris Davies, « Volkswagen releases first OTA update for EVs with roadmap for new features », sur slashgear.com, (consulté le ).
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