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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Amar Telidji Laghouat
Faculté des Sciences
Département de Mathématiques d’Informatique
Filière: Informatique
Option: Réseaux, Systèmes et applications réparties (ReSar)
Réalisé par : BOUSSEBCI Mebarka Encadré par : Mr. LAGRAA Nasreddine
08 Juin 2015
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
 Demande croissante.
 Production polluante.
 Intégration des énergies renouvelables.
 Pannes difficiles à détecter.
 Remplacer l’infrastructure.
 Rendre le réseau pilotable.
1. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communication
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. 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. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. 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. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats de la simulation
8. Conclusion et perspectives
Plan
Consommation
Distribution
Transport
Production
Infrastructure électrique des Smart Grids
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. Conclusion et perspectives
Plan
Maison
Bâtiment
Usine
Quartier
Ville
Centre de contrôle
Passerelle
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
Maison
Bâtiment
Usine
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 services
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
services
Distribution
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
services
Distribution
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
commercial
Voiture
électrique
AutomatisationMesure
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 )
BluetoothZigBee EthernetPLC
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. Conclusion et perspectives
Plan
Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST
1. Demande d’accès
2. Demande d’authentification
3. Authentification
4. Si accès : Offres
Marché ProductionDistributionTransmissionConsommateur
1
2
3
4
5. Choix 1 : Fournisseur
6. Choix : Heure, Quantité
7. Electricité délivrée
5
6
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 ProductionDistributionTransmissionConsommateur
5’. Choix 2 : Voisin vendeur
6’. Choix : Heure, Quantité
7’. Electricité délivrée
Voisin.V
6’
6’
1. Demande d’accès
2. Demande d’authentification
3. Authentification
4. Si accès : Offres
1
2
3
4
5’
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 ProductionDistributionTransmissionConsommateur
5’. Choix 2 : Voisin vendeur
6’. Choix : Heure, Quantité
7’. Electricité délivrée
Voisin.V
6’
6’
1. Demande d’accès
2. Demande d’authentification
3. Authentification
4. Si accès : Offres
1
2
3
4
5’
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. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. 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. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. 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 )
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 )
• 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.
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
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
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
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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. Conclusion et perspectives
Plan
Résultats des simulations du RPL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Résultats des simulations du RPL
- Paramétres de la simulation
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 2
3 4
Résultats des simulations du RPL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 2
3
Résultats des simulations du RPL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1. Définition
2. Architecture
3. Infrastructure de communication
4. Exemple de communications
5. Routage de données
6. Fonctionnement du RPL
7. Résultats des simulations
8. 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
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  • 1. République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Amar Telidji Laghouat Faculté des Sciences Département de Mathématiques d’Informatique Filière: Informatique Option: Réseaux, Systèmes et applications réparties (ReSar) Réalisé par : BOUSSEBCI Mebarka Encadré par : Mr. LAGRAA Nasreddine 08 Juin 2015
  • 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20  Demande croissante.  Production polluante.  Intégration des énergies renouvelables.  Pannes difficiles à détecter.  Remplacer l’infrastructure.  Rendre le réseau pilotable.
  • 3. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communication 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. 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
  • 4. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 5. 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
  • 6. 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
  • 7. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats de la simulation 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 8. Consommation Distribution Transport Production Infrastructure électrique des Smart Grids 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 9. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 10. Maison Bâtiment Usine Quartier Ville Centre de contrôle Passerelle 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
  • 11. Maison Bâtiment Usine 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
  • 12. Prestataire de services 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
  • 13. Gestion du marché Opérations du marché Agrégation Commerçants Activités auxiliaires Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST Opérations prestataire de services Distribution 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
  • 14. Facturation Gestion des utilisateurs Installations et maintenance Gestion des Maisons / bâtiments Autres services Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST Opérations prestataire de services Distribution 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
  • 16. HAN ( Home Area Network ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 17. Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST Compteur Intelligent ( Smart Meter ) BluetoothZigBee EthernetPLC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 18. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 19. Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST 1. Demande d’accès 2. Demande d’authentification 3. Authentification 4. Si accès : Offres Marché ProductionDistributionTransmissionConsommateur 1 2 3 4 5. Choix 1 : Fournisseur 6. Choix : Heure, Quantité 7. Electricité délivrée 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 20. Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST Marché ProductionDistributionTransmissionConsommateur 5’. Choix 2 : Voisin vendeur 6’. Choix : Heure, Quantité 7’. Electricité délivrée Voisin.V 6’ 6’ 1. Demande d’accès 2. Demande d’authentification 3. Authentification 4. Si accès : Offres 1 2 3 4 5’ 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 21. Modèle conceptuel du Smart Grid de NIST Marché ProductionDistributionTransmissionConsommateur 5’. Choix 2 : Voisin vendeur 6’. Choix : Heure, Quantité 7’. Electricité délivrée Voisin.V 6’ 6’ 1. Demande d’accès 2. Demande d’authentification 3. Authentification 4. Si accès : Offres 1 2 3 4 5’ 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
  • 22. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 23. • 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
  • 24. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 25. Fonctionnement du RPL Nœud racine : Passerelle V Sink Nœud routeur : Compteur intelligent V Capteur Nœud Feuille : Compteur intelligent V Capteur • DIO (Dodag Information Object ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 26. 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 27. 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
  • 28. 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
  • 29. 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 30. 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 31. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 32. Résultats des simulations du RPL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 33. Résultats des simulations du RPL - Paramétres de la simulation 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 34. 1 2 3 4 Résultats des simulations du RPL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 35. 1 2 3 Résultats des simulations du RPL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
  • 36. 1. Définition 2. Architecture 3. Infrastructure de communication 4. Exemple de communications 5. Routage de données 6. Fonctionnement du RPL 7. Résultats des simulations 8. Conclusion et perspectives Plan
  • 37. 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
  • 38. Merci pour votre attention