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Réseaux Domestiques & Personnels

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Réseaux Domestiques & Personnels. IEEE 802.11a,b,g BlueTooth HyperLan DECT Home Radio Frequency Working Group (HomeRF) Home Phoneline Network Alliance (HomePNA) Home-Plug Powerline Alliance (HomePlug) X10 The Infrared Data Association (IrDA) Universal Plug and Play

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Presentation Transcript
r seaux domestiques personnels
Réseaux Domestiques & Personnels
  • IEEE 802.11a,b,g
  • BlueTooth
  • HyperLan
  • DECT
  • Home Radio Frequency Working Group (HomeRF)
  • Home Phoneline Network Alliance (HomePNA)
  • Home-Plug Powerline Alliance (HomePlug)
  • X10
  • The Infrared Data Association (IrDA)
  • Universal Plug and Play
  • CEBus (Consumer Electronics Bus)
  • LonWorks
  • Cable Television Laboratories, Inc.(CableLabs)

RADIO

Protocoles Recommandations

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

sommaire
Introduction

Domotique

Les applications

Les medias

Rappel OSI/ Gestion de réseaux

Les réseaux domotiques

Batibus

EIB

EHS

Echelon

RF

DECT

Bluetooth

802.11x

HyperLan

IR

Divers Protocoles

CeBus

UPnP

Conclusion

Sommaire

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

domotique
Domotique

Définition:

  • n. f. Mise en œuvre de la robotique, de l'informatique, de l'intelligence artificielle et des télécommunications pour des usages domestiques (du latin domus, " maison ", le suffixe -tique rattachant ce mot aux technologies avancées, telle l'informatique).
  • Parmi les principales fonctions assurées, on trouve notamment la gestion technique, l'information et la communication, la maîtrise du confort et de l'énergie, la sécurité et l'assistance. Les évolutions en cours visent à intégrer, lors de la construction des nouvelles habitations, des capteurs et un câblage permettant le transport de l'énergie électrique, des données, de la voix et de l'image.

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

applications classiques
Applications Classiques
  • Surveillance effraction (anti-intrusion)
  • contrôle d'accès
  • Simulation de présence
  • Surveillance de tous les risques majeurs
  • Gestion du chauffage et de la climatisation
  • Gestion du délestage et tarification EDF
  • Gestion de tous les automatismes
  • Gestion à distance de votre habitation
  • Retransmission de toutes les alarmes à distance (télésurveillance)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

les m dias
Les Médias
  • Les médias “fermés”:
    • câble: coaxial, Paire torsadées,…
    • Fibre optique
  • Les médias “ouverts”:
    • Courant porteur
    • Infra-rouge
    • Radio Fréquence

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

les m dias 2
Les Médias (2)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

mod le osi

Application

Présentation

Session

Gestion

de

Réseaux

Transport

Réseau

LLC

Liaison

MAC

Physique

Modèle OSI
  • La gestion de réseau n’est pas définie par les couches OSI. Elle permet de d’attribuer les adresses Physiques des points de communication, ou de relier logiquement les points de communications entre-eux…
  • On distingue 3 type principaux: easy, system et Plug & Play

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slide9
Créé en 1989 Merlin Gerin, AIRELEC, EDF…
  • Support de communication entre les éléments de contrôles d’un bâtiment (chauffage, climatisation, éclairage, fermeture, intrusion, détection d’incendie, alarmes…)
  • Caractéristiques :
    • Débit : 4,8Kbit/s
    • Médium : bifilaire (Paire Torsadée)
    • Topologie : indifférent
    • Nombre d’adresses : 240

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

slide10
Les premières études destinées au développement du système EIB ont été réalisées en 1987 par différents fabricants travaillant en collaboration.
  • Fondée en 1990, l'association EIBA (European Installation Bus Association) a pour objectif le développement et la promotion du système. Son siège est à Bruxelles.
  • Les premiers produits ont été disponibles dès 1992, date à laquelle les premiers projets ont été réalisés.
  • Caractéristiques :
    • Médium : bifilaire, Débit : 9,6 bits/s, Topologie : en ligne, Nombres d’adresses: 64 par lignes sur 12 lignes soit 768

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

eib en l an 2001 bref aper u
EIB en l'an 2001:bref aperçu
  • plus de 110 entreprises membres de l'association EIBA
  • près de 4 500 groupes de produits certifiés
  • environ 11 000 licences ETS vendues
  • 15 organisations nationales EIBA
  • plus de 70 centres de formation certifiés
  • plus de 100 000 projets EIB dans le monde entier

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

slide12
About the European Home Systems SpecificationThe European Home Systems (EHS) Specification defines the way electronic and electric devices in and around a home can interact and communicate with each other. Major European white goods, brown goods and telecommunication industries developed (starting in 1987) and validated EHS specification under the European programmes EUREKA and ESPRIT. EHS is further developed by EHSA's Standards Control Committee, involving also major European electrical utilities and semiconductor companies.
  • EHS Network CharacteristicsThe EHS specification - EHS 1.3 - covers several medium types to transport control data, power and information, all sharing the Logical Link Control (LLC) sub-layer. For the moment, mostly supported medium types are Power Line Carrier (230 Vac + data, 2,4 kbps, CSMA/ack, topology free) and Low Speed Twisted Pair (15 VDC, 48 kbps, CSMA/CA, topology free). Ehs constitutes a fully integrated control network, built from one or more network sections, each using a single medium, linked together by means of routers. 

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slide13
Konnex Association is the logical consequence of the merging between 3 Associations; BCI, EIBA and EHSA into one single Association.
  • Konnex Association is founded in May 1999 by 9 companies coming from at least one of the associations mentioned.
  • The aim of Konnex Association is to promote its One-Single-Standard called , which is built upon the technical expertise of the 3 legacy associations
  • At the moment Konnex Association represents more than 200 leading companies world-wide, operating in the field of Electronic Systems for Home and Building.
  • These companies coming from different application fields:
    • Manufactures of electrical, electronic and HVAC equipment, Manufactures of White Goods and Home entertainment, Facility management companies, Energy suppliers, Telecom providers, Service providers Electrical / HVAC Installers, System integrators and other interested parties

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

slide14
En Juillet 2000, Schneider Electric et Thomson annoncèrent leur décision de créer un partenariat pour développer des produits et solutions basés sur la  Technologie Courants Porteurs.
  • Finalement, l'accord autour de la société commune Easyplug a été signé le 12 Mars 2001, bénéficiant de l'expérience de ses deux partenaires dans l'Electronique Grand Public, la Distribution Electrique et les Automatismes.         
  • Grâce à cela, Easyplug est aujourd'hui le leader des solutions pour le home networking . Nous proposons des produits performants et compétitifs,et/ou des modules de communication sans équivalent sur le marché.
  • La Division Produits d'Easyplug vise les applications de communication sur les marchés résidentiels et professionnels (réseaux LAN, systèmes audio et vidéo, accès Internet, TV interactive, domotique, etc.). Le volume de ventes de solutions CPL sur ces marchés est estimé à plus d'1Milliard d'Euros en 2003/2004. Easyplug a réalisé un CA de 21 M d'Euros en 2001, et prévoit d'atteindre 200 Millions d'Euros en 2005.
  • La Division Semiconducteurs d'Easyplug représentée sur le marché par sa marque Inari, vise les marchés des composants de communication sur courants porteurs moyen et bas débit, pour des applications comme l'audio ou la vidéo numériques, les jeux ou le contrôle d'équipements. La Division Semiconducteurs d'Easyplug prévoit un CA de 1,8 Millions de US$ en 2003, et prévoit d'atteindre 10 Millions d'Euros en 2005.

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lonworks
LonWorks

LonWorks par la société Echelon est une plate forme de contrôles qui permet l’usage mixte sur:

    • courants porteur
    • la paire torsadée
  • LonWorks est un protocole
  • Contrôle jusqu’à 32 000 équipements
  • Débit 10Mbits/s sur paire torsadée

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echelon quelques d finitions
Echelon: quelques définitions
  • LON abréviation de Local Operating Network.
  • LonTalk protocole de communication embarqué dans le NEURON (firmware).
  • LonWorks technologie utilisant le NEURON et les composants Echelon.
  • LNS (LonWorks Network Services) logiciel pour créer, développer des applications particulières, installer, maintenir et étendre des réseaux LonWorks.
  • LonMaker for Windows un logiciel essentiel pour créer, installer et étendre des réseaux LonWorks.
  • i.LON1000 Un produit fabriqué par Echelon permettant de router des messages entre équipements LonWorks au moyen des protocoles TCP/IP.
  • LonPoint Modules díentrées/sorties fabriqués par Echelon avec fonctions intégrées pour capteurs, actionneurs, régulateurs en local ou à distance.

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dect digital enhanced cordless teleommunications
DECTDigital Enhanced Cordless Teleommunications
  • Standardisé en 1993 (ETSI)
  • Utilisé pour la téléphonie sans fil
  • Débit 128 kbit/s, bande 1880-1900Mhz
  • Modulation GFSK
  • Rayon max.des cellules 3 km avec mobilité max. de 20 Km/h

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slide20
DECT
  • Service Offert par DECT
    • Communications dans des environnements microcellulaires et picocellulaire (zone urbaines)
    • Transfert de la voix –32kbps) et des données (jusqu’à 11*32kbps) et service à commutation de paquets en mode non connecté
    • Télépoint (radio-paiement dans aéroports et centres commerciaux)

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dect couche physique
DECT couche physique
  • 10 Fréquences, bande 1880-1990 Mhz
    • chaque fréq. comporte 24 intervalles de temps
      • 12 premiers utilisé dans le sens descendant
      • 12 suivants utilisé dans le sens montant
        • Une trame temporelle dure 10 ms et compte 420 bits
          • 32 bits de synchronisation
          • 388 bits pour les info. De signalisation et le trafic utilisateur

Trame temporelle

Lien descendant

Lien montant

0

1

11

12

14

23

Synchronisation

données

32

388

416.7µs

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dect couche 2 3
DECT couche 2 & 3
  • 2 type de niveau 2
    • Plan de commande
    • Données de l’utilisateur
      • Relayage de trames
      • Commutation de trames
  • Couche 3 très proche du RNIS

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

diff rents r seaux en rf
Différents réseaux en RF
  • PAN/HAN (Personal Area Network/Home Area Network)
    • Portée de quelques mètres autour de l’usager
    • Réseaux qui se déplacent avec l’usager mais sans station relais
    • Ex: Bluetooth (1Mbps), IrDA (4 Mbps)
    • Normalisation IEEE P802.15
  • HAN/LAN
    • Réseaux couvrant une localisation fixe par l’utilisation de stations relais
    • Unr portée de 50m à débit max jusqu’à qql centaines de mètres à débit réduit
    • Ex: IEEE 802.11, HyperLan, HomeRF, AirPort, DECT,…

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la r glementation fran aise pour la bande des 2 4ghz
La réglementation française pour la bande des 2,4GHz
  • A l’intérieur des bâtiments
    • Aucune demande d’autorisation
    • Bande 2,4465 – 2,4835 GHz, puissance 100 mW
    • Bande 2,400 – 2,4835 GHz, puissance 10 mW
  • A l’extérieur des bâtiments sur un domaine privée
    • Demande d’autorisation obligatoire auprès de l’ART
    • Bande 2,4465 – 2,4835 GHz, puissance 100 mW
  • A l’extérieur des bâtiments sur le domaine public
    • Utilisation interdite

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bluetooth
Bluetooth
  • Lancé en 1994 par Ericsson
  • Bluetooth est nom d'une spécification pour une liaison radio à courte distance de faible puissance et à faible coût
  • Les spécifications de Bluetooth sont ouvertes et libres de droit
  • Bluetooth utilise la bande des 2,4 GHz
  • 1 maitre et 7 esclave par PicoNet (10max)
  • Les équipements utilisant Bluetooth peuvent échanger des données à une vitesse qui peut aller jusqu'à 721Kbs/s et jusqu'à 10 m de distance.
  • Bluetooth 2.0 pourra atteindre 10Mo/s

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les usages courants de bluetooth

Envoi de cartes postalesinstantanées

PC de bureau sans fil

Kit main libre pour voiture

Pont Internet

Conférence interactive

Les usages courants de Bluetooth

Synchronisation automatique

Envoi d'un messagesur le réseau GSM

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technologies de modulation
Technologies de modulation
  • FHSS: Frequency Hopping Spread SpectrumMéthode de codage découpant les trames envoyées sur des fréquences différentes avec des sauts de fréquence aléatoires
  • DSSS: Direct Sequence Spread SpectrumMéthode de codage séquentiel, chaque bit est découpé et redondant en utilisant toute la bande
  • OFDM: Orthogonal Frequency Division MultiplexingL'idée de base de l'OFDM réside dans le fait de répartir un train binaire haut-débit en une multitude de trains (ou canaux), lesquels étant modulés à bas-débits. Chacun de ces sous-canaux est modulé par une fréquence différente, l'espacement entre chaque fréquence restant constant. Ces fréquences constituent une base orthogonale : le spectre du signal OFDM présente une occupation optimale de la bande allouée.

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

technologies de modulation 2
Technologies de modulation (2)

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802 11 a b g

IEEE802.11

First Std

IEEE802.11b

HR (High rate)

IEEE802.11a

1997

1999

2001

11 Mbits/s

2,4 GHz

54 Mbits/s

5 GHz

2 Mbits/s

2,4 GHz

802.11 a,b,g
  • 802.11b normalisé en 1997
  • 802.11b promu également sous le label Wi-Fi (Wireless Fidelity)
  • Technologie radio:DSSS(b), OFDM(a,g)
  • 100 mètre de portée en extérieur et 50m en intérieur

Modulation et codage CCK(b), DSSS(b), OFDM(a), FHSS(a)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

802 11 la port e et les d bits
802.11La portée et les débits

Le débit WLAN dépend de plusieurs facteurs:

  • le nombre d’utilisateurs,
  • la portée des micro-cellules,
  • les interférences,
  • la propagation sur de multiples chemins (multipath),
  • le support des standards,
  • le type de matériel
  • les protocoles supplémentaires, les règles d'accès.

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

technologie 802 11
Technologie 802.11

Toutes les applications réseau, tous les systèmes d’exploitation réseaux et tous les protocoles réseaux, dont TCP/IP et Novell NetWare, fonctionneront aussi simplement sur un réseau 802.11 que sur Ethernet

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

la couche physique 802 11
La couche physique 802.11
  • A l’origine 3 couches physiques: 2 techniques radio et une IR.
  • Aujourd’hui seule la technique DSSS à été retenue
  • Pour supporter les environnements plus bruyants et étendre la portée des équipements, les WLAN 802.11HR utilisent la variation dynamique du débit (dynamic rate shifting)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

la couche de liaison de donn es
La couche de liaison de données

2 sous couches

  • Le contrôle de la liaison logique (LLC) est la même que tous les autres LAN 802.
  • La couche MAC est très proche de 802.3
    • Détection des collisions impossible
    • Utilisation de CSMA/CA -> accusé de réception systématique

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architecture 802 11
Architecture 802.11
  • 2 types d’équipements
    • Une station sans fil en général un PC
    • Un point d’accès (AP) qui joue le rôle de pont entre le réseau filaire et le réseau sans fil
  • 2 modes
    • Un mode infrastructure
    • Mode ad hoc

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volutions du 802 11
Évolutions du 802.11
  • 802.11 - Standard d’origine
  • 802.11x - Amendements
    • 802.11b - Vitesse de 11 Mbits/s (bande ISM)
    • 802.11a - Vitesse de 54 Mbits/s (bande UN-II)
    • 802.11g - Vitesse de 20 Mbits/s (bande ISM)
    • 802.11e - Qualité de service
    • 802.11i - Amélioration de la sécurité
    • 802.11f - Roaming

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hiperlan 1 et 2
HiperLan 1 et 2
  • Standard européen de l’ETSI initié en 1992 (HIgh PErformance Radio LAN)
  • Débit max:
    • v1: 23,5Mbps dans la bande des 5Ghz
    • v2: 35Mbps (54Mbit/s couche physique)
  • Portée 100 mètres
  • Utilise la couche physique de 802.11 (OFDM)

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homerf home radio frequency
HomeRF (Home Radio Frequency)
  • Né en 1998 dérivé du standard 802.11
  • Débit max 1,6 Mbps, bande 2,4GHz
  • Portée 100m
  • 127 éléments connectables
  • HomeRF est basé sur DECT pour faire transiter de la voix sur le réseau et sur la norme IEEE 802.11b pour la transmission des données.

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

comparatif rf
Comparatif RF

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

irda the infrared data association
IrDA The Infrared Data Association
  • Fondée en 1993
  • C'est un protocole de transfert de données par infrarouge
  • Le protocole IrDA est fait pour le transfert des données, en utilisant la lumière infrarouge. La vitesse de transfert requise est élevée et doit être faite de manière bi-directionnelle et en mode connecté.
  • Transmet des données tous azimuts (360°) à 1 ou 2 Mbits/s sur des distances supérieures à 10m
  • Vitesse
    • 115 kbits/s en 1994
    • 4 Mbits (IrDA 1.1) en 1995
    • 16 Mbits/s en 1999

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

slide40
IrDA

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

slide41
Irda

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

home plug powerline alliance homeplug
Home-Plug Powerline Alliance (HomePlug)
  • Avril 97
  • Débit 14 Mbit/s
  • Repose sur un plate-forme Windows
  • Exploite les câbles électriques

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home phoneline network alliance homepna
Home Phoneline Network Alliance (HomePNA)
  • Juin 98
  • Utilise le réseau téléphonique
  • HomePNA 2.0 autorise 10Mbit/s
  • 25 équipements
  • Distance max 300 m
  • Futur: 50 à 100Mbit/s

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universal plug and play
Universal Plug-and-Play
  • Développement entamé en 1992
  • Réponse de Microsoft à Sun fait en 1999
  • Simplifier le tâche des développeurs de logiciels applicatifs pour les nouveaux équipements, en automatisant le création des modules d’interfaces
  • UPnP s’appuiera obligatoirement sur Windows (JINI sur aucun OS en particulier)

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cebus
CEBus
  • Développée par L’Electronique Industries Association EIA
  • Protocole permettant l’interconnexion et l’intéropération des produit de la maison
  • Utilise un langage de modélisation et de communication appelé CAL (Common Application language)
  • Cinq supports différents de communication
    • Les courant porteurs
    • La radio
    • L’infrarouge
    • Les paires torsadées
    • Le câble coaxial

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cebus1
CEBus
  • Un débit minimum de 7 kbits/s peut être garanti
  • Home Plug and Play marque déposée par CEBus
  • HomePnP est indépendant du protocole de communication

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cable television laboratories inc cablelabs
Cable Television Laboratories, Inc.(CableLabs)
  • Fondée en 1988
  • L'objectif de CableLabs est de définir une interface ouverte pour que n'importe quelle entreprise puisse fabriquer des produits et pour encourager une adoption large et uniforme dans toute l'industrie.

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cablelabs d finit cablehome
CableLabs définit CableHome
  • CableHome
    • Développe les caractéristiques d'interface nécessaires pour prolonger les services du câble de haute qualité aux dispositifs de réseau dans la maison. Rendre les produits interopérables…
    • Un opérateur de câble peut contrôler, diagnostiquer/réparer, et dispositifs de CableHome établis selon les spécifications de CableHome
  • Autres travaux de CableLabs
    • Câble Modem/DOCSIS
      • Définit des conditions d'interface pour des modems câblés impliqués dans la distribution élevée de données de vitesse au-dessus d’un de système de réseaux de télévision par câble.
    • PacketCable, VOD Metadata, SM, OpenCable

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

comparatif
Comparatif

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

encombrement du spectre
Encombrement du spectre

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

conclusion et perspectives
Conclusion et perspectives
  • Un partage des rôles
  • Evolution vers le Ultra Wide Band
    • Très haut débit, très faible portée (pas de licence), spectre et débit infinis
  • Le Haut Débit en RF
  • Ouverture vers Internet via des passerelles (OSGI,…)
  • Sécurité…

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sigles et abr viations 1
AP: Access Point

BPSK: Binary Phase Shift Keying

BSS: Basic Service Set

CAL: Common Application language

CCK: Complementary Code Keying

CRC: Cyclic Redundancy Check

CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

CTS: Clear to Send

DC: Distribution Coordination Function

DHCP :Dynamic Host Configuration Protocol

DS: Distribution System

DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum

Sigles et abréviations (1)

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sigles et abr viations 2
ESS: Extended Service Set

ETSI: European Telecommunications Standards Institute

FCC: Federal Communications Commission (USA)

FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum

IBSS: Independent Basic Service Set

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

IETF: Internet Engineering Task Force

IP: Internet Protocol

IPSec: Internet Protocol Security

ISA:Integrated Services Architecture

ISM: Industrial, Scientific, and Medical

ISO: International Organization for Standardization

LLC: Logical Link Control

Sigles et abréviations (2)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

sigles et abr viations 3
MAC: Media Access Control

MIB: Management Information Base

MKK: Institut d’inspection et de certification des équipements radio (Japon)

NIC: Network Interface Card

NOS: Système d’exploitation réseau

PC: Jonction au point de coordination

PCI: Peripheral Component Interconnect

PRNG: Générateur de nombres pseudo-aléatoires

QPSK: Quadrature Phase Shift Keying

RLR: Réseau Local Radioélectrique

RC4: Ron’s Code ou Rivest’s Cipher

RTS: Request to Send

SNMPSimple Network Management Protocol

TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet Protocol

Sigles et abréviations (3)

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

sigles et abr viations 4
Sigles et abréviations (4)
  • WECA: Wireless Ethernet Compatibility Alliance
  • WEP: Wired Equivalent Privacy
  • WI-FI: Wireless Fidelity
  • WLAN: Wireless Local Area Network
  • WLANA: Wireless LAN Alliance
  • WPAN: Wireless Personal Area Network

Fabrice Blache & Jack Ballesteros

sources
Sources
  • 01 Informatique
  • www.01net.com
  • www.80211-Planet.com
  • www.ieee.org  Organisme américain de normalisation des réseaux locaux
  • ( institute of Electrical and Electronics Engineers)
  • http://www.guill.net/
  • http://www.fing.org/
  • http://www.domotique-news.com/fr/
  • http://www.x10.com/support/basicx10.htm
  • http://www.art-telecom.fr/

Fabrice Blache & Jack Ballesteros