smart grid _final e

République Algérienne Démocratique et PopulaireMinistère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Université Amar Telidji Laghouat

Faculté des SciencesDépartement de Mathématiques d’Informatique

Filière: InformatiqueOption: Réseaux, Systèmes et applications réparties (ReSar)

Réalisé par : BOUSSEBCI Mebarka Encadré par : Mr. LAGRAA Nasreddine

Le routage de données dans les Smart Grids

08 Juin 2015

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Demande croissante. Production polluante. Intégration des

énergies renouvelables. Pannes difficiles à

détecter.

Remplacer l’infrastructure.

Rendre le réseau pilotable.

1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communication5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Routage des données

Réseau de communications

Comprendre c’est quoi un Smart Grid

RPL

Plan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

Smart Grid

Intelligent

Réseau

Réseau Intelligent

Définition du Smart Grid

Réseau Électrique Intelligent “ Réseaux de distribution d’électricité ayant recours

à des solutions informatiques complexes pour optimiser les interactions entre l’offre et la demande d’électricité ”

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Infrastructure

Électrique

Infrastructure

De communication

Définition du Smart Grid

Smart Grid

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats de la simulation8. Conclusion et perspectives

Plan

Consommation

Distribution

Transport

Production

Infrastructure électrique des Smart Grids

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1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

MaisonBâtimentUsine

Quartier

Ville

Centre de contrôle Passer

elle

Relai + DAP

Infrastructure de communication des Smart

Grids

Relai + DAP

Relai + DAP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

MaisonBâtimentUsine

Quartier

Passerelle

Ville

Centre de contrôle

Relai + DAP

Infrastructure de communication des Smart

Grids

HAN

NAN

WAN

N2N

BAN IAN

Relai + DAP

Relai + DAP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Prestataire de service

s

Opérations Marché

de l’électricité Production

Transmission

Distribution

Consommation

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Gestion du

marché

Opérations du marché

Agrégation

Commerçants

Activités auxiliaires

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

Opérations

prestataire de

servicesDistribution

Production

Transmission

Consommation

Marché de

l’électricité

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Facturation

Gestion des utilisateurs

Installations et

maintenance

Gestion des Maisons /

bâtiments

Autres services

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

Opérations

prestataire de

servicesDistribution

Production

Transmission

Consommation

Marché de

l’électricité

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Maison Intelligente Usine

Bâtiment Bâtiment commerci

al

Voiture électrique

Automatisation

Mesure

Contrôle à distance

Opérations

Distribution

Production

Transmission

Consommation

Marché de

l’électricité

prestataire de

services

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

HAN ( Home Area Network )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

Compteur Intelligent ( Smart Meter )

Bluetooth ZigBee Etherne

t PLC

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1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

1. Demande d’accès2. Demande

d’authentification3. Authentification4. Si accès : Offres

Marché

Production

Distribution

Transmission

Consommateur 1

234

5. Choix 1 : Fournisseur 6. Choix : Heure,

Quantité 7. Electricité délivrée

56

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

Marché

Production

Distribution

Transmission

Consommateur

5’. Choix 2 : Voisin vendeur 6’. Choix : Heure, Quantité7’. Electricité délivrée

Voisin.V

6’ 6

’

1. Demande d’accès2. Demande

d’authentification3. Authentification4. Si accès : Offres

12345’

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST

Marché

Production

Distribution

Transmission

Consommateur

5’. Choix 2 : Voisin vendeur 6’. Choix : Heure, Quantité7’. Electricité délivrée

Voisin.V

6’ 6

’

1. Demande d’accès2. Demande

d’authentification3. Authentification4. Si accès : Offres

12345’

7

Comment ces données sont échangées dans les Smart Grids ?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

• RPL: Routing Protocol for Low power and Lossy Networks

Protocoles de routages des Smart Grids

Développé par IETF (Internet Engeneering Task Force )

Hiérarchique Pour les LLNs Au niveau des NANs IPV6 Communications P2MP , MP2P, P2P • DODAG: Destination Oriented Dynamic Acyclic

Graph.• Quatre types de messages :

DIO: DAG Information Object DIS: DAG Information Solicitation DAO: Destination Advertisment Object DAO-ACK: Acquittement du DAO (DAO

Acknowledgement)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

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Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

• OCP: (Objective Code Point)

Calcule son rang .

Met à jour sa liste père (i) .

Met à jour le PERE_PAR_DEFAUT .

Si nœud routeur : Rediffuser le message DIO.

Envoyer DAO au nœud racine.

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Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

• DAO: Destination Advertisment Object

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

• DAO: Destination Advertisment Object

• DAO-ACK: Acquittement du DAO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

• DAO: Destination Advertisment Object

• DAO-ACK: Acquittement du DAO

• DIS: DAG Information Solicitation

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Fonctionnement du RPL

Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur

• DIO (Dodag Information Object )

• DAO: Destination Advertisment Object

• DAO-ACK: Acquittement du DAO

• DIS: DAG Information Solicitation

A

B C D E F G

L

M

K R

T

S

U

P J OH

Q I N

Exemple 1 : DODAG (Destination Oriented Dynamic Acyclic Graph )

T -- > S

DODAG : N°1

S

T

T - R - C - A - D – S T -- > C T - R - C - A - C ( Mode sans mémoire ) T - R - C ( Mode avec mémoire )

Exemple 2 :

C

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1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

Résultats des simulations du RPL

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Résultats des simulations du RPL

- Paramétres de la simulation

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1 2

3 4

Résultats des simulations du RPL

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1 2

3

Résultats des simulations du RPL

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1. Définition2. Architecture 3. Infrastructure de

communication 4. Exemple de communications5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations8. Conclusion et perspectives

Plan

Ce travail nous a permis de: • définir et introduire les SGs,• présenter les technologies et les protocoles

utilisés dans les SGs, • simuler le protocole RPL.

Comme travaux, nous proposons de: • étudier le problème d’optimisation dans les

SGs,• sécuriser le protocole RPL,• comparer les performances RPL avec

d’autres protocoles. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Conclusion et perspectives

Merci pour votre attention