[Thése 2014]Adaptation des réseaux de capteurs sans fil pour les applications de smart grids

Proposition de sujet de thèse en co-tutelle (année 2014)
Titre du sujet : Adaptation des réseaux de capteurs sans fil pour les applications de smart grids.

Laboratoires d’accueil : Laboratoire CRISTAL, Pôle Ramsis, Ecole Nationale des Sciences de l’Informatique en Tunisie en partenariat avec le Laboratoire L3i (Informatique, Image et Interaction), Pôle Sciences & Technologies, Université de La Rochelle, Champs sur Marne, France.



Directeurs de thèse :    Pr. Leila Azouz Saïdane  leila.saidane@ensi.rnu.tn

Pr. Yacine Ghamri-Doudane  yacine.ghamri@univ-mlv.fr

Co-encadrante :            Dr.Inès EL KORBI  ines.korbi@ensi.rnu.tn

Description du sujet

Les grilles électriques intelligentes ou « smart grids » (SG) représentent la nouvelle génération des réseaux électriques de distribution auxquels sont ajoutées des fonctionnalités de communication afin d’assurer une meilleure supervision du réseau. Ainsi, avec les smart grids, il devient possible de contrôler les réseaux électriques à plusieurs niveaux :



-          Au niveau de la génération de l’énergie électrique: il est possible d’utiliser plusieurs sources d’énergies renouvelables (solaire, éolienne…) et de commuter d’une source d’énergie vers une autre selon la disponibilité de l’énergie à un instant donné.

-          Au niveau transmission et distribution : on peut contrôler les différents éléments impliqués dans la transmission/distribution de l’énergie électrique (métreurs, transformateurs, substations,…) en fonction des valeurs remontées périodiquement au centre de contrôle et qui permettent de prendre les décisions adéquates quant à l’optimisation de la distribution de l’énergie, la prédiction des coupures de courant…

-          Au niveau du consommateur : de sorte à rationnaliser la consommation électrique dans les habitations.



Pour assurer les communications dans les SGs, plusieurs technologies peuvent être utilisées. Néanmoins, compte tenu de l’environnement hostile dans lequel sont déployées les SGs, l’utilisation d’une infrastructure filaire est très peu adaptée pour ce type de réseaux. Ainsi, les réseaux sans fil sont les mieux adaptés pour les SGs. Par ailleurs, le caractère large échelle, pervasif et peu onéreux des réseaux de capteurs sans fils (RCsFs) les rend éligibles pour assurer la communication dans les SGs.

En revanche, déployer les RCsFs dans un contexte SG introduit un certain nombre de challenges que doivent relever les RCsFs pour tenir compte des particularités des SGs parmi lesquels on trouve :

-          La prise en compte de l’environnement bruité -engendré par la transmission électrique des éléments de SG-  par les nœuds capteurs au moment de l’émission de leurs données sur le réseau.

-          La prise en compte de l’hétérogénéité à la fois des nœuds capteurs et du trafic émis par ces nœuds selon les fonctionnalités pour lesquelles le nœud capteur a été conçu.

-          La nécessité d’assurer une interopérabilité entre le RCsFs et d’autres technologies sans fil (GSM, 3G…) afin d’améliorer la fiabilité de transmission des données au centre de contrôle et trouver un compris entre le coût qu’introduit une telle interopérabilité et la fiabilité que cela induit dans le réseau.



Ainsi le travail demandé dans cette thèse sera divisé en trois parties :

-          Dans une première partie du travail, l’étudiant devra faire un état de l’art des différentes applications de SGs et recenser pour chaque application les différentes contraintes auxquelles les RCsFs sont soumis pour assurer correctement l’acheminement des données de la grille.

-          Dans une deuxième partie du travail, il s’agira de proposer des mécanismes au niveau des RCsFs pour s’adapter au contexte des SGs (à savoir des mécanismes de différentiation des nœuds capteurs au niveau accès au médium et au niveau  routage selon le type du capteur et du trafic émis, proposer une architecture générale du RCsF qui permet son interopérabilité avec une infrastructure existante comme le GSM ; par exemple équiper certain nœuds relais de deux interfaces radios…).

-          Dans une dernière partie du travail, il s’agira pour l’étudiant d’évaluer les performances des mécanismes proposés dans la deuxième partie en se basant sur les données récupérées d’un testbed d’une SG réellement déployée.

Références

[1]   M. Erol-Kantarci and H.T. Mouftah, “DRIFT: Differentiated RF-based Power Transmission for Wireless Sensor Network Deployment in the Smart Grid”, Proceedings IEEE Globecom2012 Workshop on Smart Grid Communications: Design for Performance (SGComm2012), Anaheim, California, December 2012, pp. 1491-1495.

[2]   Ruofei Ma, Hsiao-Hwa Chen, Yu-Ren Huang, and Weixiao Meng, “Smart Grid Communication: Its Challenges and Opportunities”, IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, VOL. 4, NO. 1, MARCH 2013.

[3]   Al-Anbagi, M. Erol-Kantarci and H.T. Mouftah, “An Adaptive QoS Scheme for WSN-based Smart Grid Monitoring”, Proceedings IEEE ICC2013 Workshop on Smart Communication Protocols and Algorithms (SCPA 2013), Budapest, Hungary, June 2013.

[4]   S. Al-Anbagi, M. Erol-Kantarci, and H.T. Mouftah, “Priority and Delay Aware Medium Access for Wireless Sensor Networks in the Smart Grid”, IEEE Systems Journal, 2013.

[5]   Hung, K.S.; Lee, W.K. ; Li, V.O.K. ; Lui, K.S. ; “On Wireless Sensors Communication for Overhead Transmission Line Monitoring in Power Delivery Systems”, In Proceeedings of the first IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm), 2010.

Comment postuler

Les candidatures doivent être envoyées par mail aux adresses suivantes: ines.korbi@ensi.rnu.tn et yacine.ghamri@univ-mlv.fr avant le 30 Novembre 2013

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