Pasmo radiowe ISM - ISM radio band

Ten artykuł dotyczy pasm radiowych ISM. Nie należy go mylić z urządzeniami bliskiego zasięgu .

Te zespoły radiowe ISM są porcje z widma radiowego zastrzeżone międzynarodowym (ISM) dla celów przemysłowych, naukowych i medycznych, z wyłączeniem zastosowań w telekomunikacji . Przykłady zastosowań wykorzystujących energię o częstotliwości radiowej (RF) w tych pasmach obejmują ogrzewanie procesowe o częstotliwości radiowej , kuchenki mikrofalowe i urządzenia do diatermii medycznej . Potężne emisje tych urządzeń mogą powodować zakłócenia elektromagnetyczne i zakłócać komunikację radiową przy użyciu tej samej częstotliwości, więc urządzenia te są ograniczone do określonych pasm częstotliwości. Ogólnie rzecz biorąc, sprzęt komunikacyjny działający w pasmach ISM musi tolerować wszelkie zakłócenia generowane przez aplikacje ISM, a użytkownicy nie mają żadnej ochrony regulacyjnej przed działaniem urządzeń ISM w tych pasmach.

Pomimo intencji pierwotnych przydziałów, w ostatnich latach najszybciej rosnące wykorzystanie tych pasm dotyczyło systemów komunikacji bezprzewodowej o małym zasięgu i małej mocy , ponieważ pasma te są często zatwierdzane dla takich urządzeń, które mogą być używane bez rządowej licencji , co w innym przypadku byłoby wymagane w przypadku nadajników; Często do tego celu wybierane są częstotliwości ISM, ponieważ już muszą tolerować problemy z zakłóceniami. Telefony bezprzewodowe , urządzenia Bluetooth, urządzenia do komunikacji bliskiego zasięgu (NFC), urządzenia do otwierania drzwi garażowych , elektroniczne nianie i bezprzewodowe sieci komputerowe ( Wi-Fi ) mogą korzystać z częstotliwości ISM, chociaż te nadajniki o małej mocy nie są uważane za urządzenia ISM.

Definicja

Pasma ISM są określone w Regulaminie radiokomunikacyjnym ITU (artykuł 5) w przypisach 5.138, 5.150 i 5.280 Regulaminu radiowego . Wykorzystanie pasm wyznaczonych w tych sekcjach w poszczególnych krajach może się różnić ze względu na różnice w krajowych przepisach radiowych. Ponieważ urządzenia komunikacyjne korzystające z pasm ISM muszą tolerować wszelkie zakłócenia ze strony sprzętu ISM, nielicencjonowane operacje zazwyczaj mogą korzystać z tych pasm, ponieważ nielicencjonowane operacje zazwyczaj i tak muszą tolerować zakłócenia ze strony innych urządzeń. Pasma ISM dzielą przydziały z operacjami nielicencjonowanymi i licencjonowanymi; jednak ze względu na wysokie prawdopodobieństwo szkodliwych zakłóceń, licencjonowane wykorzystanie pasm jest zazwyczaj niskie. W Stanach Zjednoczonych wykorzystanie pasm ISM jest regulowane przez część 18 przepisów Federalnej Komisji Łączności (FCC), podczas gdy część 15 zawiera zasady dotyczące nielicencjonowanych urządzeń komunikacyjnych, nawet tych, które współdzielą częstotliwości ISM. W Europie ETSI odpowiada za regulację wykorzystania urządzeń bliskiego zasięgu , z których niektóre działają w pasmach ISM.

Przydziały częstotliwości

Przydział częstotliwości radiowych jest zgodny z art. 5 Regulaminu Radiokomunikacyjnego ITU (wydanie 2012).

W celu poprawy harmonizacji wykorzystania widma większość przydziałów usług określonych w niniejszym dokumencie została włączona do krajowych tabel przydziałów i wykorzystania częstotliwości, za co odpowiada odpowiednia administracja krajowa. Alokacja może być podstawowa, drugorzędna, wyłączna i współdzielona.

  • alokacja podstawowa: oznaczona dużymi literami (patrz przykład poniżej)
  • alokacja wtórna: oznaczona małymi literami
  • wyłączne lub wspólne użytkowanie: leży w gestii administracji
Przydziały częstotliwości ITU
Zakres częstotliwości Częstotliwość środkowa Przepustowość łącza Rodzaj Dostępność Licencjonowani użytkownicy
6,765 MHz 6,795 MHz 6,78 MHz 30 kHz A Z zastrzeżeniem lokalnej akceptacji USŁUGA STAŁA i usługa mobilna
13,553 MHz 13,567 MHz 13,56 MHz 14 kHz b Na calym swiecie Usługi stacjonarne i mobilne z wyjątkiem mobilnej usługi lotniczej (R)
26,957 MHz 27,283 MHz 27,12 MHz 326 kHz b Na calym swiecie USŁUGI STAŁE I MOBILNE z wyjątkiem mobilnej służby lotniczej , CB Radio
40,66 MHz 40,7 MHz 40,68 MHz 40 kHz b Na calym swiecie Usługi stacjonarne, mobilne i satelitarne badania Ziemi
433,05 MHz 434,79 MHz 433,92 MHz 1,74 MHz A tylko w Regionie 1 , z zastrzeżeniem akceptacji lokalnej Amatorski SERVICE & RADIOLOKALIZACJA SERVICE , dodatkowy stosować przepisy przypisie 5.280. W przypadku Australii zob. przypis AU.
902 MHz 928 MHz 915 MHz 26 MHz b Tylko region 2 (z pewnymi wyjątkami) STAŁA, ruchoma z wyjątkiem ruchomej lotniczej i służby radiolokacyjnej; w Regionie 2 dodatkowa usługa amatorska
2,4 GHz 2,5 GHz 2,45 GHz 100 MHz b Na calym swiecie STAŁA, MOBILNA, RADIOLOKALIZACJA, usługi amatorskie i amatorsko-satelitarne
5,725 GHz 5,875 GHz 5,8 GHz 150 MHz b Na calym swiecie STAŁA SATELITARNA , RADIOLOKALIZACJA, MOBILNA, amatorska i amatorska obsługa satelitarna
24 GHz 24,25 GHz 24,125 GHz 250 MHz b Na calym swiecie AMATORSKI, AMATORSKI-SATELLITE , RADIOLOKALIZACJA & Satelitarna usługa badań Ziemi (aktywna)
61 GHz 61,5 GHz 61,25 GHz 500 MHz A Z zastrzeżeniem lokalnej akceptacji STAŁY, INTER-SATELITARNEJ , MOBILE & RADIOLOKALIZACJA SERVICE
122 GHz 123 GHz 122,5 GHz 1 GHz A Z zastrzeżeniem lokalnej akceptacji BADANIA ZIEMI SATELITARNE (pasywne), STAŁY, MIĘDZYSATELITARNE, MOBILNE, BADANIA KOSMOSU (pasywne) i amatorskie
244 GHz 246 GHz 245 GHz 2 GHz A Z zastrzeżeniem lokalnej akceptacji Radiolokacji, radioastronomii , Amator i amatorską satelitarną usługa

Typ A (przypis 5.138) = pasma częstotliwości są przeznaczone do zastosowań ISM . Wykorzystanie tych pasm częstotliwości do zastosowań ISM będzie podlegać specjalnemu zezwoleniu przez zainteresowaną administrację, w porozumieniu z innymi administracjami, których usługi radiokomunikacyjne mogą być naruszone. Stosując to postanowienie, administracje należycie uwzględniają najnowsze odpowiednie Zalecenia ITU-R.

Typ B (przypis 5.150) = pasma częstotliwości są również przeznaczone do zastosowań ISM. Usługi radiokomunikacyjne działające w tych pasmach muszą akceptować szkodliwe zakłócenia, które mogą być spowodowane przez te aplikacje.

ITU RR, (Przypis 5.280) = W Niemczech, Austrii, Bośni i Hercegowinie, Chorwacji, Macedonii, Liechtensteinie, Czarnogórze, Portugalii, Serbii, Słowenii i Szwajcarii pasmo 433,05-434,79 MHz (częstotliwość środkowa 433,92 MHz) jest przeznaczone do zastosowań ISM . Usługi komunikacji radiowej tych krajów działające w tym paśmie muszą akceptować szkodliwe zakłócenia, które mogą być spowodowane przez te aplikacje.

Przypis AU = Australia jest częścią regionu ITU 3. Pasmo 433,05 do 434,79 MHz nie jest wyznaczonym pasmem ISM w Australii, jednak działanie urządzeń o niskim poborze mocy w paśmie częstotliwości radiowych od 433,05 do 434,79 MHz jest obsługiwane przez licencję klasy komunikacji radiowej dla urządzenia o niskim potencjale zakłóceń (LIPD).

Dalsze informacje: aplikacje ISM

Historia

Pasma ISM zostały po raz pierwszy ustanowione na Międzynarodowej Konferencji Telekomunikacyjnej ITU w Atlantic City w 1947 roku . Delegacja amerykańska specjalnie zaproponowała kilka pasm, w tym powszechne obecnie pasmo 2,4 GHz, aby dostosować się do powstającego wówczas procesu ogrzewania mikrofalowego; jednak roczne raporty FCC z tego czasu sugerują, że wiele przygotowań zostało zrobionych przed tymi prezentacjami.

W sprawozdaniu z posiedzenia Komisji Przydziału Częstotliwości 9 sierpnia 1947 r. zawarto uwagę:

„Delegat Stanów Zjednoczonych, odnosząc się do swojej prośby o przydzielenie częstotliwości 2450 Mc/s dla ISM, wskazał, że w Stanach Zjednoczonych istniała i pracująca na tej częstotliwości maszyna do diatermii i kuchenka elektroniczna, i że te ostatnie mogły w końcu zostać zainstalowane na statkach i samolotach transatlantyckich. Dlatego próba osiągnięcia światowego porozumienia w tej sprawie miała sens”.

Częstotliwości radiowe w pasmach ISM zostały wykorzystane do celów komunikacyjnych, chociaż takie urządzenia mogą doświadczać zakłóceń ze źródeł innych niż komunikacyjne. W Stanach Zjednoczonych już w 1958 roku Class D Citizens Band , usługa Part 95, została przydzielona częstotliwościom, które są również przydzielone dla ISM. [1]

W Stanach Zjednoczonych FCC po raz pierwszy udostępniło nielicencjonowane widmo rozproszone w pasmach ISM zgodnie z zasadami przyjętymi 9 maja 1985 r.

Wiele innych krajów opracowało później podobne przepisy, umożliwiające korzystanie z tej technologii. Działanie FCC zostało zaproponowane przez Michaela Marcusa z personelu FCC w 1980 r., a kolejne działania regulacyjne zajęły kolejne pięć lat. Była to część szerszej propozycji umożliwienia cywilnego wykorzystania technologii widma rozproszonego, której sprzeciwiali się w tamtym czasie producenci sprzętu głównego nurtu i wielu operatorów systemów radiowych.

Aplikacje

Przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM) aplikacje (energii o częstotliwości radiowej) (krótko: Aplikacje ISM ) są - zgodnie z artykułem 1.15 na Międzynarodowej Telekomunikacji Union's (ITU) ITU rozporządzeniach radiowych (RR) - zdefiniowany jako « eksploatacji urządzeń lub urządzenia zaprojektowane do generowania i wykorzystywania lokalnej energii o częstotliwości radiowej do celów przemysłowych, naukowych, medycznych, domowych lub podobnych, z wyłączeniem zastosowań w dziedzinie telekomunikacji .»

Pierwotne specyfikacje ISM przewidywały, że pasma będą używane głównie do celów niekomunikacyjnych, takich jak ogrzewanie. Opaski są nadal szeroko stosowane do tych celów. Dla wielu osób najczęściej spotykanym urządzeniem ISM jest domowa kuchenka mikrofalowa działająca z częstotliwością 2,45 GHz, która wykorzystuje mikrofale do gotowania potraw. Ogrzewanie przemysłowe to kolejny duży obszar zastosowań; takie jak nagrzewanie indukcyjne , obróbka cieplna mikrofalami, zmiękczanie tworzyw sztucznych i procesy spawania tworzyw sztucznych . W warunkach medycznych, krótkofalowe i mikrofalowe urządzenia do diatermii wykorzystują fale radiowe w pasmach ISM do głębokiego ogrzewania ciała w celu relaksu i uzdrawiania. Niedawno terapia hipertermiczna wykorzystuje mikrofale do ogrzewania tkanki w celu zabicia komórek rakowych.

Jednak, jak szczegółowo opisano poniżej, rosnące przeciążenie widma radiowego, coraz większe wyrafinowanie mikroelektroniki oraz zainteresowanie nielicencjonowanym użytkowaniem doprowadziły w ostatnich dziesięcioleciach do eksplozji zastosowań tych pasm w systemach komunikacji krótkiego zasięgu dla urządzeń bezprzewodowych , co są obecnie zdecydowanie największymi zastosowaniami tych pasm. Są one czasami nazywane zastosowaniami „nie ISM”, ponieważ nie mieszczą się w pierwotnie przewidywanych obszarach zastosowań „przemysłowych”, „naukowych” i „medycznych”. Jednym z największych zastosowań jest sieci bezprzewodowe ( Wi-Fi ). W IEEE 802.11 bezprzewodowych protokołów sieciowych, standardy, na których oparte są prawie wszystkie systemy bezprzewodowe, korzystając z pasma ISM. Praktycznie wszystkie laptopy , tablety , drukarki komputerowe i telefony komórkowe mają teraz modemy bezprzewodowe 802.11 wykorzystujące pasma ISM 2,4 i 5,7 GHz. Bluetooth to kolejna technologia sieciowa wykorzystująca pasmo 2,4 GHz, co może być problematyczne, biorąc pod uwagę prawdopodobieństwo zakłóceń. Urządzenia do komunikacji bliskiego zasięgu , takie jak karty zbliżeniowe i bezstykowe karty inteligentne, korzystają z pasm ISM o częstotliwości 13 i 27 MHz. Inne urządzenia bliskiego zasięgu wykorzystujące pasma ISM to: mikrofony bezprzewodowe , elektroniczne nianie , otwieracze do drzwi garażowych , bezprzewodowe dzwonki do drzwi , bezkluczykowe systemy dostępu do pojazdów, kanały sterowania radiowego dla UAV (dronów), bezprzewodowe systemy nadzoru, systemy RFID dla towarów i dzikich zwierząt systemy śledzenia .

Niektóre konstrukcje lamp bezelektrodowych to urządzenia ISM, które wykorzystują emisje RF do wzbudzania lamp fluorescencyjnych . Lampy siarkowe to dostępne na rynku lampy plazmowe , które wykorzystują magnetron 2,45 GHz do podgrzewania siarki w jasno świecącą plazmę .

Zaproponowano i przetestowano dalekosiężne bezprzewodowe systemy zasilania , w których zamiast napowietrznych linii przesyłowych i kabli podziemnych , do przesyłania energii do odległych lokalizacji , zamiast napowietrznych linii przesyłowych i kabli używano by nadajników i prostowników o dużej mocy . NASA badała wykorzystanie transmisji mocy mikrofalowej w paśmie 2,45 GHz do przesyłania energii zebranej przez satelity słoneczne z powrotem na ziemię.

Również w zastosowaniach kosmicznych dwuwarstwowy silnik jonowy Helicon jest prototypowym silnikiem napędowym statku kosmicznego, który wykorzystuje transmisję 13,56 MHz do rozbicia i rozgrzania gazu do plazmy.

Typowe zastosowania niezwiązane z ISM

W ostatnich latach pasma ISM były również współdzielone z (nie-ISM) bezlicencyjnymi, odpornymi na błędy aplikacjami komunikacyjnymi, takimi jak bezprzewodowe sieci czujników w pasmach 915 MHz i 2,450 GHz, a także bezprzewodowe sieci LAN i telefony bezprzewodowe w paśmie 915 MHz, Pasma 2,450 GHz i 5,800 GHz. Ponieważ urządzenia nielicencjonowane muszą być odporne na emisje ISM w tych pasmach, nielicencjonowani użytkownicy o niskim poborze mocy mogą na ogół działać w tych pasmach bez powodowania problemów dla użytkowników ISM. Sprzęt ISM niekoniecznie zawiera odbiornik radiowy w paśmie ISM (np. kuchenka mikrofalowa nie ma odbiornika).

W Stanach Zjednoczonych, zgodnie z 47 CFR Part 15.5, urządzenia komunikacyjne małej mocy muszą akceptować zakłócenia od licencjonowanych użytkowników tego pasma częstotliwości, a urządzenie z części 15 nie może powodować zakłóceń dla licencjonowanych użytkowników. Należy pamiętać, że pasmo 915 MHz nie powinno być używane w krajach poza regionem 2 , z wyjątkiem tych, które wyraźnie na to zezwalają, takich jak Australia i Izrael, zwłaszcza tych, które wykorzystują pasmo GSM-900 do telefonów komórkowych. Pasma ISM są również szeroko stosowane w zastosowaniach identyfikacji radiowej (RFID), przy czym najczęściej używanym pasmem jest pasmo 13,56 MHz wykorzystywane przez systemy zgodne z normą ISO/IEC 14443, w tym te używane w paszportach biometrycznych i bezstykowych kartach inteligentnych .

W Europie wykorzystanie pasma ISM objęte jest przepisami dotyczącymi urządzeń bliskiego zasięgu, wydanymi przez Komisję Europejską , opartymi na zaleceniach technicznych CEPT i normach ETSI . W większości krajów Europy, oprócz PMR446, dozwolone jest pasmo LPD433 do komunikacji głosowej bez licencji .

Urządzenia sieci bezprzewodowej wykorzystują następujące zakresy fal:


IEEE 802.15.4 , ZigBee i inne sieci osobiste mogą używać pasm ISM 915 MHz i 2450 MHz ze względu na współdzielenie częstotliwości między różnymi alokacjami.

Bezprzewodowe sieci LAN i telefony bezprzewodowe mogą również korzystać z pasm innych niż współdzielone z ISM, ale takie zastosowania wymagają zatwierdzenia w poszczególnych krajach. Telefony DECT wykorzystują przydzielone widmo poza pasmami ISM, które różnią się w Europie i Ameryce Północnej. Ultraszerokopasmowe sieci LAN wymagają większej ilości widma, niż mogą zapewnić pasma ISM, dlatego odpowiednie standardy, takie jak IEEE 802.15.4a, zostały zaprojektowane tak, aby wykorzystywać widmo poza pasmami ISM. Pomimo faktu, że te dodatkowe pasma znajdują się poza oficjalnymi pasmami ITU-R ISM, ponieważ są używane do tych samych rodzajów komunikacji osobistej o małej mocy, czasami są one również błędnie określane jako pasma ISM.

Kilka marek sprzętu do sterowania radiowego wykorzystuje pasmo 2,4 GHz do zdalnego sterowania zabawkami o małej mocy, od samochodów zasilanych gazem po miniaturowe samoloty.

Worldwide Digital Cordless Telecommunications lub WDCT to technologia wykorzystująca pasmo radiowe 2,4 GHz .

Projekt Loon firmy Google wykorzystywał pasma ISM (w szczególności pasma 2,4 i 5,8 GHz) do komunikacji balon-balon i balon-ziemia.

Zgodnie z 47 CFR Part 97 niektóre pasma ISM są wykorzystywane przez licencjonowanych amatorskich radiooperatorów do komunikacji – w tym amatorskiej telewizji .

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

  1. ^ "ARTYKUŁ 1 - Terminy i definicje" (PDF) . życie.itu.ch . Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna. 19 października 2009 r. 1.15. Zastosowania przemysłowe, naukowe i medyczne (ISM) (energii o częstotliwości radiowej): Działanie sprzętu lub urządzeń zaprojektowanych do generowania i wykorzystywania lokalnej energii o częstotliwości radiowej do celów przemysłowych, naukowych, medycznych, domowych lub podobnych, z wyłączeniem zastosowań w dziedzinie telekomunikacji.
  2. ^ a b ITU Radio Regulations, rozdział II - Częstotliwości, ARTYKUŁ 5 Przydziały częstotliwości, Sekcja IV - Tabela przydziałów częstotliwości
  3. ^ ACMA (kwiecień 1999). „Widmo przy 434 MHz dla urządzeń o małej mocy” . Australijski Urząd ds . Komunikacji i Mediów . Australijski Urząd ds . Komunikacji i Mediów . Źródło 28 czerwca 2017 .
  4. ^ „Dokumenty Międzynarodowej Konferencji Radiowej (Atlantic City, 1947) - Doc. nr 1-100 - nr 28 RE” . P. 464.
  5. ^ Trzynasty raport roczny FCC, 30 czerwca 1947 (PDF) (raport). s. 8, 50–51. Zarchiwizowane z oryginału (PDF) 21 czerwca 2013 . Źródło 10 października 2012 .
  6. ^ „Dokumenty Międzynarodowej Konferencji Radiowej (Atlantic City, 1947) - Doc. nr 701-800 - nr 749 RE” . P. 249.
  7. ^ „Autoryzacja systemów widma rozproszonego na mocy części 15 i 90 przepisów FCC” . Federalna Komisja Łączności. 18 czerwca 1985. Zarchiwizowane z oryginału (TXT) 14 marca 2007 . Pobrano 2007-08-31 .
  8. ^ „Geneza nielicencjonowanych zasad bezprzewodowych” . Uniwersytet George'a Masona. 4 kwietnia 2008 r. Zarchiwizowane z oryginału 24 marca 2008 r . . Źródło 2008-04-20 .
  9. ^ Regulamin radiowy ITU, sekcja IV. Stacje i systemy radiowe – Artykuł 1.15, definicja: Zastosowania przemysłowe, naukowe i medyczne (ISM) (energia o częstotliwości radiowej) / Zastosowania ISM
  10. ^ Eizikowitz, dotacja (2018-03-05). „Dlaczego Bluetooth nadal jest do bani?” . Insider biznesowy . Źródło 2018-07-15 .
  11. ^ Chakrabarti, P. (2009). Międzynarodowa Konferencja Nowych Trendów w Urządzeniach i Systemach Elektronicznych i Fotonicznych (ELECTRO-2009), 22-24 grudnia 2009 . Wydawnictwo Macmillan Indie. Numer ISBN 9780230328518.

Zewnętrzne linki