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1 FUN - Self-organizing Future Ubiquitous Network Inria Lille - Nord Europe 2 CMERP - Commande de Machines Electriques et Réseaux de Puissance Sfax

Abstract : The Smart Grid concept should play a key role in the quest for better managementof electrical energy in the global energy situation increasingly critical. By bringingtogether the resources connected to the conventional power grid and communicationsinfrastructure, the Smart Grid enables intelligent management of electrical energy. Theimplementation of Smart Grids should lead the implementation of a communicationinfrastructure for data exchange between the various entities connected to these networks.This thesis is positioned in the context of wireless sensors and actuators networksin smart grids. Through this work, we have proposed a data routing protocol for thecommunication network to the distribution network level. First, we proposed a newgeographical routing protocol based on swarm intelligence for wireless sensors andactuators networks. The protocol uses the geographic routing as a main data routingmechanism, and uses a recovery mechanism based on ant colony optimization to bypasscommunication voids and to create multi-way around these voids. The protocol performancewas validated through simulations. By comparing the results to the state ofthe art, the proposed protocol improve network performances in terms of data deliveryrate, end-to-end delay and delivery cost. Secondly, we proposed the use of the protocolproposed as the routing protocol in wireless neighborhood area networks NANs SmartGrid. The proposed protocol ensures all communication paradigm types, especiallyPoint-to-Point communication while providing scalability and self-healing capabilities.The feasibility and applicability of the protocol in NANs was confirmed throughsimulations using parameters defined by NIST National Institute of Standards andTechnology to validate the proposed solutions for the smart grid. Finally, we focusedon the qualities of service QoS required by applications and services using NAN. Wehave thus added a QoS model to the proposed routing protocol to take account of NAN’scommunication requirements. The performance of the new protocol was validatedthrough simulations. The results showed that the protocol can satisfy the most severerequirements in terms of reliability and end-to-end delay.

Résumé : Le concept de Smart Grid devrait jouer un rôle primordial dans la quête d’une meilleuregestion de l’énergie électrique dans un contexte énergétique mondial de plus en pluscritique. En rassemblant les ressources connectées au réseau électrique conventionnelet une infrastructure de communication, le Smart Grid permet une gestion intelligentede l’énergie électrique. La mise en oeuvre des Smart Grids devrait engendrer la mise enplace d’une infrastructure de communication permettant l’échange des données entreles différentes entités connectées à ces réseaux. Cette thèse se positionne dans le contextedes réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fils appliqués dans les réseaux d’électricitéintelligents. A travers cette thèse, nous avons proposé un protocole de routage desdonnées sur le réseau de communication au niveau réseau de distribution. Dans unpremier temps, nous avons proposé un nouveau protocole de routage géographiquebasé sur l’intelligence d’essaim pour les réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fil.Le protocole utilise le routage géographique comme mécanisme principal de routagede données, et utilise un mécanisme basé sur l’optimisation par colonies de fourmispour contourner les vides de communication et créer du multi-chemin autour de ceszones vides. Les performances du protocole ont été validées à travers des simulations.En comparant les résultats à l’état de l’art, le protocole proposé permet d’améliorerles performances du réseau en termes de taux de livraison des données, temps deréception des données et coût de livraison. Dans un second temps, nous avons proposél’utilisation du protocole proposé comme protocole de routage dans les réseaux devoisinages NAN sans fil du Smart Grid. Le protocole proposé permet d’assurer tousles types de paradigme de communication, en particulier la communication Point-à-Point tout en offrant une évolutivité et des capacités d’auto-guérison. La faisabilité etl’applicabilité du protocole dans les NANs a été confirmée à travers des simulations,en utilisant des paramètres définis par le NIST National Institute of Standards andTechnology, pour valider les solutions proposées pour le Smart Grid. Enfin, dansun troisième temps, nous nous sommes concentrés sur les qualités de service QoSrequises par les applications et services utilisant le NAN. Nous avons, ainsi, ajouté unmodèle de QoS au protocole de routage proposé pour tenir compte de ces exigences.Les performances du nouveau protocole ont été validées à travers des simulations.Les résultats ont montré que le protocole permet de satisfaire les exigences les pluscontraintes en termes de fiabilité et de délai de réception des données

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Keywords : smart grid neighborhood area network

Mots-clés : réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fil protocole de routage routage géographique optimisation par colonies de fourmis





Autor: Mouna Rekik -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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