Smart grid-aware radio engineering in 5G mobile networks. (Ingénierie radio orientée smart grids dans les réseaux mobiles 5G)

La demande en energie dans les reseaux de telephonie mobile augmente en raison de l’emergence de nouvelles technologies et de nouveaux services aux exigences de plus en plus elevees (debits de donnees, delais, etc.). Dans ce contexte, l'operateur de reseau mobile (ORM) doit fournir d'avantage de ressources radio et de capacite de traitement dans son reseau, entrainant ainsi des couts financiers plus eleves. L’ORM n’a pas d’autre choix que de mettre en œuvre des strategies d’economie d’energie sur plusieurs niveaux de son infrastructure, notamment au niveau du reseau d’acces radio (RAN). En parallele, le reseau electrique devient plus intelligent, avec de nouvelles fonctionnalites pour equilibrer l'offre et la demande en faisant varier les prix de l'electricite, permettant ainsi a certains agregateurs d'energie de faire partie du processus d'approvisionnement et en signant des accords de reponse a la demande avec ses clients les plus important. Dans le contexte d'un reseau electrique intelligent et fiable, l'ORM, qui compte des milliers de evolved NodeB (eNB) repartis sur tout le pays, doit jouer un role majeur dans le reseau en agissant en tant que consommateur potentiel capable de vendre de l'electricite. Toutefois, dans les pays d'Afrique subsaharienne, le reseau peut ne pas etre fiable, voire meme inexistant, l'ORM n'a d'autre choix que de deployer une centrale electrique virtuelle (VPP) qui l'alimente partiellement ou totalement.Dans cette these, nous etudions les interactions entre l’operateur de reseau et le reseau electrique, qu’il soit fiable ou non, dans les pays developpes comme dans les pays en cours de developpement. Nous etudions la gestion optimale de l'energie a long et a court terme, dans le but de minimiser le cout total de possession (TCO) en energie de l'operateur par station de base, qui correspond a la somme de ses depenses d'investissement (CAPEX) et de ses depenses operationnelles (OPEX), en assurant la satisfaction des besoins croissants en trafic de ses utilisateurs dans la cellule.L'etude a long terme nous permet de prendre des decisions d'investissement semestrielles pour le dimensionnement de la batterie et des sources energies renouvelables, en tenant compte de la degradation des performances des equipements, des previsions de la croissance du trafic des utilisateurs et de l'evolution du marche de l'electricite sur une longue periode de temps comptee en annees.Dans le cas ou elle est alimentee par un reseau intelligent fiable, la politique a court terme aide l’operateur a definir quotidiennement une strategie de gestion optimale de la batterie assurant l'arbitrage ou a le trading d’electricite tout en exploitant les fluctuations horaires des prix de l’electricite afin de minimiser la facture energetique journaliere de l'ORM tout en respectant certaines regles d'utilisation de ces equipements.Dans le cas d'un reseau electrique non fiable ou completement inexistant, l'operateur est alimente par des sources hybrides couplant stockage (batteries), generateurs diesel, energie solaire et le reseau electrique si ce dernier est operationnel. Ici, nous definissons un ordre de priorite fixe sur l’utilisation de ces sources qui vise a etendre la duree de vie de la batterie et maintenir ses performances