CRB-RPL: A Receiver-based Routing Protocol for Communications in Cognitive Radio Enabled Smart Grid

As a tool of overcoming radio spectrum shortages in wireless communications, cognitive radio technology plays a vital role in future smart grid applications, particularly in Advanced Metering Infrastructure (AMI) networks with Quality of Service (QoS) requirements. This paper focuses on the investigation of the receiver-based routing protocol for enhancing QoS in cognitive radio-enabled AMI networks, due to their potentials of enhancing reliability and routing efficiency. In accordance with practical requirements of smart grid applications, a new routing protocol with two purposes is proposed: one is to address the realtime requirement while another protocol focuses on how to meet energy efficiency requirements. As a special feature of cognitive radio technology, the protocol have the mechanism of protecting primary (licensed) users whilst meeting the utility requirements of secondary (cognitive radio) users. System-level evaluation shows that the proposed routing protocol can achieve better performances compared with existing routing protocols for cognitive radio-enabled AMI networks

A Scalable Geographic Routing Protocol for Virtual Power Plant Communications

International audienceICT is an enabling technology for the integration of distributed energy resources and storage (DERS) within the power grid as well as implementation for innovative services such as demand side management (DSM) and demand response (DR). Nevertheless, individual DERS are too small to be allowed access to energy market, likewise utilities are unable to effectively control and manage small DERS. Virtual power plants are a concept, that can solve this sparsity problem, they attempt to aggregate DERS to present them to the rest of the power grid as a unique technical and/or commercial entity. This contribution deals with ICT for the VPPs. It presents a novel geographic routing protocol that is able to support different control strategies for the VPPs and accommodate their dynamic structure with seamless enrollment and dis-enrollment of prosumers

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

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.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 (QoS)requises 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 donnée