Banda de radio ISM

Las bandas de radio ISM son porciones del espectro de radio reservado internacionalmente para fines industriales, científicos y médicos (ISM), excluyendo aplicaciones en telecomunicaciones. Ejemplos de aplicaciones para el uso de energía de radiofrecuencia (RF) en estas bandas incluyen calentamiento de procesos de radiofrecuencia, hornos de microondas y máquinas de diatermia médica. Las potentes emisiones de estos dispositivos pueden crear interferencias electromagnéticas e interrumpir la comunicación por radio que utiliza la misma frecuencia, por lo que estos dispositivos están limitados a ciertas bandas de frecuencias. En general, los equipos de comunicaciones que funcionan en las bandas ISM deben tolerar cualquier interferencia generada por las aplicaciones ISM, y los usuarios no tienen protección reglamentaria contra el funcionamiento de los dispositivos ISM en estas bandas.

A pesar de la intención de las asignaciones originales, en los últimos años el uso de estas bandas de más rápido crecimiento ha sido para sistemas de comunicaciones inalámbricas de corto alcance y baja potencia, ya que estas bandas a menudo están aprobadas para dichos dispositivos, que se pueden usar sin una licencia del gobierno, como se requeriría de otro modo para los transmisores; Las frecuencias ISM a menudo se eligen para este propósito, ya que deben tolerar problemas de interferencia. Los teléfonos inalámbricos, los dispositivos Bluetooth, los dispositivos de comunicación de campo cercano (NFC), los abridores de puertas de garaje, los monitores de bebés y las redes informáticas inalámbricas (Wi-Fi) pueden usar las frecuencias ISM, aunque estos transmisores de baja potencia no se consideran dispositivos ISM.

Definición

Las bandas ISM están definidas por el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 5) en las notas al pie 5.138, 5.150 y 5.280 del Reglamento de Radiocomunicaciones. Países individuales' el uso de las bandas designadas en estas secciones puede diferir debido a variaciones en las regulaciones de radio nacionales. Debido a que los dispositivos de comunicación que usan las bandas ISM deben tolerar cualquier interferencia del equipo ISM, las operaciones sin licencia generalmente pueden usar estas bandas, ya que la operación sin licencia generalmente debe tolerar la interferencia de otros dispositivos de todos modos. Las bandas ISM comparten asignaciones con operaciones con y sin licencia; sin embargo, debido a la alta probabilidad de interferencia dañina, el uso autorizado de las bandas suele ser bajo. En los Estados Unidos, los usos de las bandas ISM se rigen por la Parte 18 de las reglas de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), mientras que la Parte 15 contiene las reglas para dispositivos de comunicación sin licencia, incluso aquellos que comparten frecuencias ISM. En Europa, el ETSI es responsable de regular el uso de Dispositivos de Corto Alcance, algunos de los cuales operan en bandas ISM.

Asignaciones de frecuencia

La asignación de frecuencias de radio se proporciona de acuerdo con el Artículo 5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (edición de 2012).

Para mejorar la armonización en la utilización del espectro, la mayoría de las asignaciones de servicios estipuladas en este documento se incorporaron en las tablas nacionales de asignación y utilización de frecuencias, lo cual es responsabilidad de la administración nacional correspondiente. La asignación puede ser primaria, secundaria, exclusiva y compartida.

• asignación primaria: se indica por escrito en mayúsculas (véase el ejemplo infra)
• asignación secundaria: se indica por letras pequeñas
• utilización exclusiva o compartida: es responsabilidad de las administraciones

Asignaciones de frecuencia de la UIT

Tipo A (nota al pie 5.138) = las bandas de frecuencia están designadas para aplicaciones ISM. La utilización de estas bandas de frecuencias para aplicaciones ISM estará sujeta a autorización especial de la administración interesada, de acuerdo con otras administraciones cuyos servicios de radiocomunicaciones puedan verse afectados. Al aplicar esta disposición, las administraciones tendrán debidamente en cuenta las últimas Recomendaciones UIT-R pertinentes.

Tipo B (nota al pie 5.150) = las bandas de frecuencia también están designadas para aplicaciones ISM. Los servicios de radiocomunicaciones que funcionan en estas bandas deben aceptar la interferencia perjudicial que estas aplicaciones puedan causar.

Tipo C = Como B aunque aún no se ha adoptado a nivel mundial (a partir de 2022) y, en su mayoría, esta es solo la banda más baja. Estados Unidos es la excepción al adoptar la banda completa. La banda inferior se puso a disposición para su uso en la UE (ancho de banda reducido a 480 MHz) y en el Reino Unido. Estados Unidos adoptó toda la banda de 6 GHz como las bandas 5 a 8 de la Infraestructura Nacional de Información Sin Licencia (U-NII) de la FCC.

RR. de la UIT (nota al pie 5.280) = En Alemania, Austria, Bosnia y Herzegovina, Croacia, Macedonia del Norte, Liechtenstein, Montenegro, Portugal, Serbia, Eslovenia y Suiza, la banda 433,05-434,79 MHz (frecuencia central 433,92 MHz) es designado para aplicaciones ISM. Los servicios de radiocomunicaciones de estos países que operan dentro de esta banda deben aceptar las interferencias perjudiciales que puedan causar estas aplicaciones.

Nota a pie de página AU = Australia forma parte de la Región 3 de la UIT. La banda de 433,05 a 434,79 MHz no es una banda ISM designada en Australia; sin embargo, el funcionamiento de dispositivos de baja potencia en la banda de radiofrecuencia de 433,05 a 434,79 MHz se admite a través de comunicaciones por radio. licencia de clase para dispositivos de bajo potencial de interferencia (LIPD).

Historia

Las bandas ISM se establecieron por primera vez en la Conferencia Internacional de Telecomunicaciones de la UIT en Atlantic City, 1947. La delegación estadounidense propuso específicamente varias bandas, incluida la ahora común banda de 2,4 GHz, para acomodar el entonces incipiente proceso de calentamiento por microondas; sin embargo, los informes anuales de la FCC de esa época sugieren que se hizo mucha preparación antes de estas presentaciones.

El informe de la reunión del 9 de agosto de 1947 del comité de asignación de frecuencias incluye el comentario:

"El delegado de Estados Unidos, refiriéndose a su solicitud de que se le asigne la frecuencia 2450 Mc/s para I.S.M., indicó que en Estados Unidos existía, y funcionando en esa frecuencia, una máquina de diatermia y una cocina electrónica, y que este último podría instalarse eventualmente en barcos transatlánticos y aviones. Por lo tanto, tenía algún sentido intentar llegar a un acuerdo mundial sobre este tema."

Las frecuencias de radio en las bandas ISM se han utilizado con fines de comunicación, aunque dichos dispositivos pueden experimentar interferencias de fuentes que no son de comunicación. En los Estados Unidos, ya en 1958, la banda de ciudadanos de clase D, un servicio de la Parte 95, se asignó a frecuencias que también están asignadas a ISM. [1]

En los EE. UU., la FCC puso a disposición espectro ensanchado sin licencia por primera vez en las bandas ISM en reglas adoptadas el 9 de mayo de 1985.

Más tarde, muchos otros países desarrollaron regulaciones similares, lo que permite el uso de esta tecnología. La acción de la FCC fue propuesta por Michael Marcus del personal de la FCC en 1980 y la acción regulatoria subsiguiente tomó cinco años más. Era parte de una propuesta más amplia para permitir el uso civil de la tecnología de espectro ensanchado y en ese momento se opusieron los principales fabricantes de equipos y muchos operadores de sistemas de radio.

Aplicaciones

Las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) (de energía de radiofrecuencia) (abreviado: aplicaciones ISM) son, según el artículo 1.15 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) – definido como «Operación de equipos o aparatos diseñados para generar y utilizar localmente energía de radiofrecuencia para fines industriales, científicos, médicos, domésticos o similares, excluyendo las aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones.»

Las especificaciones originales de ISM preveían que las bandas se utilizarían principalmente para fines no relacionados con las comunicaciones, como la calefacción. Las bandas todavía se utilizan ampliamente para estos fines. Para muchas personas, el dispositivo ISM más común es el horno de microondas doméstico que funciona a 2,45 GHz y utiliza microondas para cocinar alimentos. La calefacción industrial es otra gran área de aplicación; como el calentamiento por inducción, el tratamiento térmico con microondas, el ablandamiento de plásticos y los procesos de soldadura de plásticos. En entornos médicos, las máquinas de diatermia de onda corta y microondas usan ondas de radio en las bandas ISM para aplicar calor profundo al cuerpo para relajación y curación. Más recientemente, la terapia de hipertermia usa microondas para calentar el tejido y matar las células cancerosas.

Sin embargo, como se detalla a continuación, la creciente congestión del espectro de radio, la creciente sofisticación de la microelectrónica y la atracción del uso sin licencia han llevado en las últimas décadas a una explosión de usos de estas bandas para sistemas de comunicación de corto alcance para redes inalámbricas. dispositivos, que ahora son, con mucho, los mayores usos de estas bandas. Estos a veces se denominan "no ISM" ya que no se incluyen en los usos "industrial", "científico" y "médico" originalmente previstos. Áreas de aplicación. Una de las mayores aplicaciones ha sido la creación de redes inalámbricas (Wi-Fi). Los protocolos de red inalámbrica IEEE 802.11, los estándares en los que se basan casi todos los sistemas inalámbricos, utilizan las bandas ISM. Prácticamente todas las computadoras portátiles, tabletas, impresoras y teléfonos celulares ahora tienen módems inalámbricos 802.11 que utilizan las bandas ISM de 2,4 y 5,7 GHz. Bluetooth es otra tecnología de red que utiliza la banda de 2,4 GHz, lo que puede ser problemático dada la probabilidad de interferencia. Los dispositivos de comunicación de campo cercano (NFC), como las tarjetas de proximidad y las tarjetas inteligentes sin contacto, utilizan las bandas ISM de frecuencia más baja de 13 y 27 MHz. Otros dispositivos de corto alcance que utilizan las bandas ISM son: micrófonos inalámbricos, monitores para bebés, abridores de puertas de garaje, timbres inalámbricos, sistemas de entrada sin llave para vehículos, canales de control de radio para vehículos aéreos no tripulados (drones), sistemas de vigilancia inalámbricos, sistemas RFID para mercancías y animales salvajes. sistemas de rastreo

Algunos diseños de lámparas sin electrodos son dispositivos ISM, que utilizan emisiones de RF para excitar los tubos fluorescentes. Las lámparas de azufre son lámparas de plasma disponibles comercialmente, que utilizan un magnetrón de 2,45 GHz para calentar el azufre hasta convertirlo en un plasma que brilla intensamente.

Se han propuesto y experimentado sistemas de energía inalámbricos de larga distancia que utilizarían transmisores y rectennas de alta potencia, en lugar de líneas de transmisión aéreas y cables subterráneos, para enviar energía a ubicaciones remotas. La NASA ha estudiado el uso de la transmisión de energía de microondas en 2,45 GHz para enviar la energía recolectada por los satélites de energía solar de vuelta al suelo.

También en aplicaciones espaciales, un propulsor de iones de doble capa Helicon es un prototipo de motor de propulsión de nave espacial que utiliza una transmisión de 13,56 MHz para descomponer y calentar el gas en plasma.

Usos comunes no ISM

En los últimos años, las bandas ISM también se han compartido con aplicaciones de comunicaciones tolerantes a errores sin licencia (no ISM), como redes de sensores inalámbricos en las bandas de 915 MHz y 2450 GHz, así como LAN inalámbricas y teléfonos inalámbricos en el Bandas de 915 MHz, 2.450 GHz y 5.800 GHz. Debido a que se requiere que los dispositivos sin licencia sean tolerantes con las emisiones ISM en estas bandas, los usuarios de baja potencia sin licencia generalmente pueden operar en estas bandas sin causar problemas a los usuarios de ISM. El equipo ISM no incluye necesariamente un receptor de radio en la banda ISM (por ejemplo, un horno de microondas no tiene receptor).

En los Estados Unidos, según 47 CFR Parte 15.5, los dispositivos de comunicación de baja potencia deben aceptar interferencias de usuarios con licencia de esa banda de frecuencia, y el dispositivo de la Parte 15 no debe causar interferencias a los usuarios con licencia. Tenga en cuenta que la banda de 915 MHz no debe usarse en países fuera de la Región 2, excepto aquellos que lo permiten específicamente, como Australia e Israel, especialmente aquellos que usan la banda GSM-900 para teléfonos móviles. Las bandas ISM también se utilizan ampliamente para aplicaciones de identificación por radiofrecuencia (RFID), siendo la banda más utilizada la banda de 13,56 MHz utilizada por sistemas que cumplen con ISO/IEC 14443, incluidos los utilizados por pasaportes biométricos y tarjetas inteligentes sin contacto.

En Europa, el uso de la banda ISM está cubierto por las regulaciones de dispositivos de corto alcance emitidas por la Comisión Europea, basadas en recomendaciones técnicas de CEPT y estándares de ETSI. En la mayor parte de Europa, la banda LPD433 está permitida para comunicaciones de voz sin licencia además de PMR446.

Los dispositivos de red inalámbrica usan bandas de onda de la siguiente manera:

• IEEE 802.11/Wi-Fi 2450 MHz y 5800 MHz bandas
• Bluetooth 2450 MHz banda cae bajo WPAN

IEEE 802.15.4, ZigBee y otras redes de área personal pueden usar las bandas ISM de 915 MHz y 2450 MHz debido a la frecuencia compartida entre asignaciones diferentes.

Las LAN inalámbricas y los teléfonos inalámbricos también pueden usar bandas distintas a las compartidas con ISM, pero tales usos requieren aprobación país por país. Los teléfonos DECT utilizan espectro asignado fuera de las bandas ISM que difieren en Europa y América del Norte. Las LAN de banda ultraancha requieren más espectro del que pueden proporcionar las bandas ISM, por lo que los estándares relevantes, como IEEE 802.15.4a, están diseñados para hacer uso del espectro fuera de las bandas ISM. A pesar de que estas bandas adicionales están fuera de las bandas ISM oficiales de ITU-R, debido a que se utilizan para los mismos tipos de comunicaciones personales de baja potencia, a veces también se denominan incorrectamente bandas ISM.

Varias marcas de equipos de control por radio utilizan el rango de banda de 2,4 GHz para el control remoto de juguetes de baja potencia, desde automóviles a gasolina hasta aviones en miniatura.

Worldwide Digital Cordless Telecommunications o WDCT es una tecnología que utiliza el espectro de radio de 2,4 GHz.

El Proyecto Loon de Google utilizaba bandas ISM (concretamente, bandas de 2,4 y 5,8 GHz) para las comunicaciones de globo a globo y de globo a tierra.

De conformidad con 47 CFR Parte 97, los radioaficionados con licencia utilizan algunas bandas ISM para la comunicación, incluida la televisión de aficionados.