Радиодиапазоны ISM — это части радиоспектра , зарезервированные на международном уровне для промышленных, научных и медицинских целей (ISM), исключая приложения в телекоммуникациях . [1] Примеры применения радиочастотной (РЧ) энергии в этих диапазонах включают радиочастотный технологический нагрев , 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 общем, 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 маломощных систем беспроводной связи малого радиуса действия , 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.
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 радиочастот осуществляется согласно статье 5 Регламента радиосвязи МСЭ (редакция 2012 г.). [2]
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.
Тип A (сноска 5.138) = полосы частот предназначены для приложений ISM . Использование этих полос частот для приложений ПНМ должно быть предметом специального разрешения 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.
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; [3] однако годовые отчеты FCC того времени предполагают, что перед этими презентациями была проведена большая подготовка. [4]
В отчете заседания комитета по распределению частот от 9 августа 1947 г. [5] есть 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 мог бы 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 подвергаться помехам 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. [6]
Многие другие страны позже разработали аналогичные правила, позволяющие использовать эту технологию. [ нужна цитация ] Действия FCC были предложены Майклом Маркусом из сотрудников FCC 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. [7]
Промышленные, научные и медицинские (ПНМ) применения (радиочастотной энергии) (сокращенно: ПНМ-приложения ) – в соответствии со статьей 1.15 Регламента радиосвязи МСЭ (РР ) Международного союза электросвязи ( МСЭ) [8] – определяются как « Эксплуатация оборудование или приборы, предназначенные для генерации и использования локально 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, например для отопления. Ленты 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 процессы сварки пластика . 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 — это еще одна сетевая технология, использующая диапазон 2,4 ГГц, что может быть проблематичным, учитывая вероятность помех. [9] 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. системы слежения за животными .
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 .
Были предложены и опробованы системы беспроводной электропередачи на большие расстояния , в которых вместо воздушных линий электропередачи и подземных кабелей будут использоваться мощные передатчики и ректенны 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 геликонный двухслойный ионный двигатель представляет собой прототип двигательной установки космического корабля, который использует передачу с частотой 13,56 МГц для расщепления и нагревания газа в плазму.
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 диапазонах 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 США 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 используемым диапазоном 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 для безлицензионной голосовой связи разрешен диапазон LPD433 в дополнение к PMR446 .
Беспроводные сетевые устройства используют диапазоны волн следующим образом:
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 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 диапазоны ISM ITU-R, поскольку они используются для тех же типов персональной связи с низким энергопотреблением, их иногда неправильно называют также диапазонами 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 .
Проект Loon компании Google использовал диапазоны ISM (в частности, диапазоны 2,4 и 5,8 ГГц) для связи между воздушными шарами и воздушными шарами с землей.
В соответствии со статьей 47 CFR Part 97 некоторые диапазоны ISM используются лицензированными радиолюбителями для связи, включая любительское телевидение .
промышленные, научные и медицинские (ISM) применения (радиочастотной энергии): Эксплуатация оборудования или приборов, предназначенных для генерации и использования локальной радиочастотной энергии для промышленных, научных, медицинских, бытовых или аналогичных целей, за исключением приложений в области телекоммуникаций.
[1]