Радиодиапазон ISM

Эта статья о радиодиапазонах ISM. Не путать с устройствами ближнего действия .

Радиодиапазоны ISM — это части радиоспектра , зарезервированные на международном уровне для промышленных, научных и медицинских целей (ISM), за исключением приложений в телекоммуникациях . Примеры применения радиочастотной ( РЧ) энергии в этих диапазонах включают радиочастотное отопление , микроволновые печи и медицинские диатермические аппараты. Мощные излучения этих устройств могут создавать электромагнитные помехи и нарушать радиосвязь, использующую ту же частоту , поэтому эти устройства ограничены определенными диапазонами частот. В целом, оборудование связи, работающее в диапазонах ISM, должно выдерживать любые помехи, создаваемые приложениями ISM, и пользователи не имеют нормативной защиты от работы устройств ISM в этих диапазонах.

Несмотря на намерение первоначального распределения, в последние годы наиболее быстро растущее использование этих полос наблюдалось для малого радиуса действия с низким энергопотреблением систем беспроводной связи , поскольку эти полосы часто утверждаются для таких устройств, которые могут использоваться без государственного разрешения. лицензия, которая в противном случае потребовалась бы для передатчиков; Для этой цели часто выбираются частоты ISM, поскольку они уже должны выдерживать проблемы с помехами. Беспроводные телефоны , устройства Bluetooth , устройства ближней связи (NFC), устройства открывания гаражных ворот , радионяни и беспроводные компьютерные сети ( Wi-Fi ) могут использовать частоты ISM, хотя эти маломощные передатчики не считаются ISM. устройства.

Определение

Полосы ISM определены Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 5) в сносках 5.138, 5.150 и 5.280 Регламента радиосвязи . Использование диапазонов, указанных в этих разделах, в отдельных странах может различаться из-за различий в национальных правилах радиосвязи. Поскольку устройства связи, использующие диапазоны ISM, должны терпеть любые помехи от оборудования ISM, нелицензионным операциям обычно разрешается использовать эти диапазоны, поскольку нелицензированные операции в любом случае обычно должны быть устойчивы к помехам со стороны других устройств. Диапазоны ISM делят распределения с нелицензионными и лицензированными операциями; однако из-за высокой вероятности вредных помех количество лицензий на использование этих диапазонов обычно невелико. В Соединенных Штатах использование диапазонов ISM регулируется Частью 18 правил Федеральной комиссии по связи (FCC), а Часть 15 содержит правила для нелицензированных устройств связи, даже тех, которые используют частоты ISM. В Европе ETSI разрабатывает стандарты использования устройств малого радиуса действия. , некоторые из которых работают в диапазонах ISM. Использование диапазонов ISM регулируется национальными органами регулирования спектра, которые являются членами CEPT.

Распределение частот

Распределение радиочастот осуществляется согласно статье 5 Регламента радиосвязи МСЭ (редакция 2012 г.).

В целях улучшения гармонизации использования спектра большинство распределений служб, предусмотренных в этом документе, были включены в национальные таблицы распределения и использования частот, которые входят в сферу ответственности соответствующих национальных администраций. Распределение может быть первичным, вторичным, исключительным или общим. Эксклюзивное или совместное использование находится в компетенции администраций.

Распределение частот МСЭ

Диапазон частот		Центральная частота	Пропускная способность	Тип	Доступность	Основной пользователь	Другие пользователи
6,765 МГц	6,795 МГц	6,78 МГц	30 кГц	А	При условии принятия на местном уровне	Фиксированная услуга	Мобильная служба
13,553 МГц	13,567 МГц	13,56 МГц	14 кГц	Б	По всему миру	Зафиксированный	Службы подвижной связи, за исключением службы авиационной подвижной (R)
26,957 МГц	27,283 МГц	27,12 МГц	326 кГц	Б	По всему миру	Фиксированная и мобильная служба, за исключением авиационной подвижной службы	CB Радио
40,66 МГц	40,7 МГц	40,68 МГц	40 кГц	Б	По всему миру		Фиксированные, мобильные услуги и спутниковая служба исследования Земли
433,05 МГц	434,79 МГц	433,92 МГц	1,74 МГц	А	только в Регионе 1 , при условии местной приемлемости	Любительская служба и радиолокационная служба	С положениями сноски 5.280
902 МГц	928 МГц	915 МГц	26 МГц	Б	Только регион 2 (с некоторыми исключениями)	Зафиксированный	Подвижная, за исключением воздушной подвижной и радиолокационной службы; в Регионе 2 дополнительная любительская служба
2,4 ГГц	2,5 ГГц	2,45 ГГц	100 МГц	Б	По всему миру	Стационарная, мобильная, радиолокационная	Любительская и любительская спутниковая служба
5,725 ГГц	5,875 ГГц	5,8 ГГц	150 МГц	Б	По всему миру	Фиксированная спутниковая , радиолокационная, мобильная	Любительская и любительская спутниковая служба
24 ГГц	24,25 ГГц	24,125 ГГц	250 МГц	Б	По всему миру	Любительская, любительская спутниковая , радиолокационная	Спутниковая служба исследования Земли (активная)
61 ГГц	61,5 ГГц	61,25 ГГц	500 МГц	А	При условии принятия на местном уровне	Фиксированная, межспутниковая , подвижная и радиолокационная служба
122 ГГц	123 ГГц	122,5 ГГц	1 ГГц	А	При условии принятия на местном уровне	Спутник исследования Земли (пассивный), фиксированный, межспутниковый, мобильный, для космических исследований (пассивный)	Любительский сервис
244 ГГц	246 ГГц	245 ГГц	2 ГГц	А	При условии принятия на местном уровне	радиолокация, радиоастрономия	Любительская и любительская спутниковая служба

Тип A (сноска 5.138) = полосы частот предназначены для приложений ISM . Использование этих полос частот для приложений ПНМ должно подлежать специальному разрешению заинтересованной администрации по согласованию с другими администрациями, службы радиосвязи которых могут быть затронуты. При применении этого положения администрации должны должным образом учитывать последние соответствующие Рекомендации МСЭ-R.

Тип B (сноска 5.150) = полосы частот также предназначены для приложений ПНМ. Службы радиосвязи, работающие в этих полосах, должны принимать вредные помехи, которые могут быть вызваны этими приложениями.

ITU RR, (сноска 5.280) = В Германии, Австрии, Боснии и Герцеговине, Хорватии, Северной Македонии, Лихтенштейне, Черногории, Португалии, Сербии, Словении и Швейцарии полоса 433,05–434,79 МГц (центральная частота 433,92 МГц) предназначена для ISM. приложения . Службы радиосвязи этих стран, работающие в этом диапазоне, должны принимать вредные помехи, которые могут быть вызваны этими приложениями.

Дополнительная информация: приложения ISM.

История

Полосы ISM были впервые установлены на Международной конференции электросвязи ITU в Атлантик-Сити в 1947 году . Американская делегация специально предложила несколько диапазонов, включая ныне широко распространенный диапазон 2,4 ГГц, чтобы приспособить зарождавшийся тогда процесс микроволнового нагрева; однако годовые отчеты FCC того времени предполагают, что перед этими презентациями была проведена большая подготовка.

Отчет заседания комитета по распределению частот 9 августа 1947 года. включает замечание:

«Делегат Соединенных Штатов, ссылаясь на свою просьбу о выделении частоты 2450 МГц для ISM, указал, что в Соединенных Штатах существует и работает на этой частоте диатермический аппарат и электронная плита, и что последний может в конечном итоге быть установлен на трансатлантических кораблях и самолетах. Поэтому имелся некоторый смысл попытаться достичь мирового соглашения по этому вопросу».

Радиочастоты в диапазонах ISM используются для целей связи, хотя такие устройства могут испытывать помехи от источников, не связанных со связью. В Соединенных Штатах еще в 1958 году гражданский диапазон класса D , служба Части 95, была выделена на частоты, которые также выделены для ISM. [1]

В США FCC впервые предоставила нелицензируемый расширенный спектр в диапазонах ISM в правилах, принятых 9 мая 1985 года. Действия FCC были предложены сотрудником FCC Майклом Маркусом в 1980 году, а последующие нормативные меры заняли еще пять лет. Это было частью более широкого предложения, разрешающего гражданское использование технологии расширенного спектра, и в то время против него выступали основные производители оборудования и многие операторы радиосистем.

Многие другие страны позже разработали аналогичные правила, позволяющие использовать эту технологию.

Приложения

Промышленные, научные и медицинские (ISM) применения (радиочастотной энергии) (сокращенно: ISM-приложения ) – в соответствии со статьей 1.15 Международного союза электросвязи (МСЭ) Регламента радиосвязи МСЭ (РР) – определяется как « Эксплуатация оборудования или приборов, предназначенных для генерации и использования локальной радиочастотной энергии для промышленных, научных, медицинских, бытовых или аналогичных целей, за исключением применения в области телекоммуникаций ».

Первоначальные спецификации ISM предусматривали, что эти диапазоны будут использоваться в основном для целей, не связанных со связью, таких как отопление. Полосы до сих пор широко используются для этих целей. Для многих людей наиболее часто встречающимся устройством ISM является домашняя микроволновая печь, работающая на частоте 2,45 ГГц, которая использует микроволны для приготовления пищи. Промышленное отопление — еще одна большая область применения; такие как индукционный нагрев , микроволновая термообработка, размягчение пластика и сварки пластика процессы . В медицинских учреждениях коротковолновые и микроволновые диатермические аппараты используют радиоволны в диапазонах ISM для глубокого нагревания тела с целью расслабления и исцеления. Совсем недавно гипертермическая терапия использует микроволны для нагрева тканей и уничтожения раковых клеток.

Однако, как подробно описано ниже, растущая перегруженность радиоспектра, растущая сложность микроэлектроники и привлечение нелицензионного использования в последние десятилетия привели к взрывному росту использования этих диапазонов в системах связи ближнего действия для беспроводных устройств , которые в настоящее время это, безусловно, самый крупный вариант использования этих полос. Их иногда называют «не-ISM» использованием, поскольку они не подпадают под первоначально предусмотренные «промышленные», «научные» и «медицинские» области применения. Одним из крупнейших приложений стали беспроводные сети ( Wi-Fi ). Протоколы беспроводных сетей IEEE 802.11 , стандарты, на которых основаны почти все беспроводные системы, используют диапазоны ISM. Практически все ноутбуки , планшетные компьютеры , компьютерные принтеры и мобильные телефоны теперь оснащены беспроводными модемами 802.11 , использующими диапазоны ISM 2,4 и 5,7 ГГц. Bluetooth — еще одна сетевая технология, использующая диапазон 2,4 ГГц, что может быть проблематичным, учитывая вероятность помех. Устройства ближней связи (NFC), такие как бесконтактные карты и бесконтактные смарт-карты, используют низкочастотные диапазоны ISM 13 и 27 МГц. Другими устройствами ближнего действия, использующими диапазоны ISM, являются: беспроводные микрофоны , радионяни , устройства открывания гаражных ворот , беспроводные дверные звонки , системы бесключевого доступа для транспортных средств, каналы радиоуправления для БПЛА (дронов), беспроводные системы наблюдения , системы RFID для товаров и дикие устройства. слежения за животными системы .

Некоторые конструкции безэлектродных ламп представляют собой устройства ISM, которые используют радиочастотное излучение для возбуждения люминесцентных ламп . Серные лампы — это коммерчески доступные плазменные лампы , в которых используются магнетроны с частотой 2,45 ГГц для нагрева серы до ярко светящейся плазмы .

на большие расстояния Были предложены и опробованы системы беспроводной электропередачи будут использоваться мощные передатчики и ректенны , в которых вместо воздушных линий электропередачи и подземных кабелей для передачи энергии в удаленные места. НАСА изучало использование микроволновой передачи энергии на частоте 2,45 ГГц для отправки энергии, собранной спутниками солнечной энергии, обратно на землю.

Также в космических приложениях двухслойный геликонный ионный двигатель представляет собой прототип маршевого двигателя космического корабля, который использует передачу с частотой 13,56 МГц для расщепления и нагревания газа в плазму.

Распространенное использование, не связанное с ISM

В последние годы диапазоны ISM также использовались (не-ISM) безлицензионными и устойчивыми к ошибкам коммуникационными приложениями, такими как беспроводные сенсорные сети в диапазонах 915 МГц и 2,450 ГГц, а также беспроводные локальные сети и беспроводные телефоны в диапазоне 915 МГц. Диапазоны 2,450 ГГц и 5,800 ГГц. Поскольку нелицензированные устройства должны быть толерантны к излучениям ISM в этих диапазонах, нелицензированные пользователи с низким энергопотреблением обычно могут работать в этих диапазонах, не создавая проблем для пользователей ISM. Оборудование ISM не обязательно включает радиоприемник в диапазоне ISM (например, микроволновая печь не имеет приемника).

В Соединенных Штатах, в соответствии с частью 15.5 47 CFR, устройства связи с низким энергопотреблением должны выдерживать помехи от лицензированных пользователей этого диапазона частот, а устройства части 15 не должны создавать помехи лицензированным пользователям. Обратите внимание, что диапазон 915 МГц не следует использовать в странах за пределами Региона 2 , за исключением тех, где это специально разрешено, таких как Австралия и Израиль, особенно тех, которые используют диапазон GSM-900 для мобильных телефонов. Полосы ISM также широко используются для приложений радиочастотной идентификации (RFID), причем наиболее часто используемой полосой является полоса 13,56 МГц, используемая системами, соответствующими стандарту ISO/IEC 14443, включая те, которые используются в биометрических паспортах и ​​бесконтактных смарт-картах .

В Европе использование диапазона ISM регулируется правилами для устройств ближнего действия , изданными Европейской комиссией на основе технических рекомендаций CEPT и стандартов ETSI . В большинстве стран Европы LPD433 для безлицензионной голосовой связи разрешен диапазон в дополнение к PMR446 .

Беспроводные сетевые устройства используют диапазоны волн следующим образом:

• Диапазоны IEEE 802.11 / Wi-Fi 2450 МГц и 5800 МГц
• Bluetooth, диапазон 2450 МГц подпадает под WPAN
• ANT /ANT+ (происходит от адаптивной сетевой топологии) — это запатентованная (но с открытым доступом) технология многоадресной беспроводной сенсорной сети, разработанная и продаваемая ANT Wireless. Устройства ANT могут использовать любую радиочастоту от 2400 МГц до 2524 МГц, за исключением частоты 2457 МГц, которая зарезервирована для устройств ANT+.
• IEEE 802.15.4 – Zigbee и другие персональные сети могут использовать диапазоны ISM 915 МГц и 2450 МГц из-за совместного использования частот между различными распределениями.

Беспроводные локальные сети и беспроводные телефоны также могут использовать диапазоны, отличные от тех, которые используются совместно с ISM, но такое использование требует одобрения в каждой стране. Телефоны DECT используют выделенный спектр за пределами диапазонов ISM, который различается в Европе и Северной Америке. Сверхширокополосные локальные сети требуют большего спектра, чем могут обеспечить диапазоны ISM, поэтому соответствующие стандарты, такие как IEEE 802.15.4a, предназначены для использования спектра за пределами диапазонов ISM. Несмотря на то, что эти дополнительные полосы не входят в официальные полосы ITU-R ISM, поскольку они используются для тех же типов персональной связи с низким энергопотреблением, их иногда неправильно называют также полосами ISM.

Некоторые марки оборудования радиоуправления используют диапазон 2,4 ГГц для маломощного дистанционного управления игрушками, от автомобилей с бензиновым двигателем до миниатюрных самолетов.

Всемирная цифровая беспроводная связь или WDCT — это технология, использующая радиочастотный спектр 2,4 ГГц .

компании Google Проект Loon использовал диапазоны ISM (в частности, диапазоны 2,4 и 5,8 ГГц) для связи между воздушными шарами и воздушными шарами с землей.

В соответствии с 47 CFR Part 97 некоторые диапазоны ISM используются лицензированными радиолюбителями для связи, включая любительское телевидение .

См. также

• Устройство ближнего действия
• Распределение частот
• Фиксированная беспроводная связь
• ЛПД433
• Электромагнитные помехи на частоте 2,4 ГГц

Внешние ссылки

• Частоты беспроводного телефона
• Страница МСЭ с определениями диапазонов ISM
• Страница МСЭ, посвященная Регламенту радиосвязи
• Информационная система частот Европейского управления радиосвязи. Архивировано 8 апреля 2009 г. на Wayback Machine.
• В США CFR 07/47cfr18 07.html Раздел 47 Часть 18 описывает регулирование диапазонов ISM. [1] содержит некоторые правила для устройств беспроводной локальной сети, работающих в трех диапазонах связи с низким энергопотреблением, часть 15.