Routage géographique multi-chemin basé sur l’intelligence d’essaim pour réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fil : Application aux Smart Grids - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Geographical multipath routing based on swarm intelligence for wireless sensors and actuators networks: Application to Smart Grids

Routage géographique multi-chemin basé sur l’intelligence d’essaim pour réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fil : Application aux Smart Grids

Résumé

The Smart Grid concept should play a key role in the quest for better management of electrical energy in the global energy situation increasingly critical. By bringing together the resources connected to the conventional power grid and communications infrastructure, the Smart Grid enables intelligent management of electrical energy. The implementation of Smart Grids should lead the implementation of a communication infrastructure for data exchange between the various entities connected to these networks. This thesis is positioned in the context of wireless sensors and actuators networks in smart grids. Through this work, we have proposed a data routing protocol for the communication network to the distribution network level. First, we proposed a new geographical routing protocol based on swarm intelligence for wireless sensors and actuators networks. The protocol uses the geographic routing as a main data routing mechanism, and uses a recovery mechanism based on ant colony optimization to bypass communication voids and to create multi-way around these voids. The protocol performance was validated through simulations. By comparing the results to the state of the art, the proposed protocol improve network performances in terms of data delivery rate, end-to-end delay and delivery cost. Secondly, we proposed the use of the protocol proposed as the routing protocol in wireless neighborhood area networks (NANs) Smart Grid. The proposed protocol ensures all communication paradigm types, especially Point-to-Point communication while providing scalability and self-healing capabilities. The feasibility and applicability of the protocol in NANs was confirmed through simulations using parameters defined by NIST (National Institute of Standards and Technology) to validate the proposed solutions for the smart grid. Finally, we focused on the qualities of service (QoS) required by applications and services using NAN. We have thus added a QoS model to the proposed routing protocol to take account of NAN’s communication requirements. The performance of the new protocol was validated through simulations. The results showed that the protocol can satisfy the most severe requirements in terms of reliability and end-to-end delay.
Le concept de Smart Grid devrait jouer un rôle primordial dans la quête d’une meilleure gestion de l’énergie électrique dans un contexte énergétique mondial de plus en plus critique. En rassemblant les ressources connectées au réseau électrique conventionnel et une infrastructure de communication, le Smart Grid permet une gestion intelligente de l’énergie électrique. La mise en oeuvre des Smart Grids devrait engendrer la mise en place d’une infrastructure de communication permettant l’échange des données entre les différentes entités connectées à ces réseaux. Cette thèse se positionne dans le contexte des réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fils appliqués dans les réseaux d’électricité intelligents. A travers cette thèse, nous avons proposé un protocole de routage des données sur le réseau de communication au niveau réseau de distribution. Dans un premier temps, nous avons proposé un nouveau protocole de routage géographique basé 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 routage de données, et utilise un mécanisme basé sur l’optimisation par colonies de fourmis pour contourner les vides de communication et créer du multi-chemin autour de ces zones 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’améliorer les performances du réseau en termes de taux de livraison des données, temps de réception des données et coût de livraison. Dans un second temps, nous avons proposé l’utilisation du protocole proposé comme protocole de routage dans les réseaux de voisinages (NAN) sans fil du Smart Grid. Le protocole proposé permet d’assurer tous les 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 et l’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 and Technology), pour valider les solutions proposées pour le Smart Grid. Enfin, dans un troisième temps, nous nous sommes concentrés sur les qualités de service (QoS) requises par les applications et services utilisant le NAN. Nous avons, ainsi, ajouté un modèle 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 plus contraintes en termes de fiabilité et de délai de réception des données
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Dates et versions

tel-01370723 , version 1 (23-09-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01370723 , version 1

Citer

Mouna Rekik. Routage géographique multi-chemin basé sur l’intelligence d’essaim pour réseaux de capteurs et d’actionneurs sans fil : Application aux Smart Grids. Réseaux et télécommunications [cs.NI]. Université Lille 1; Université de Sfax, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01370723⟩

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