Banda de radio ISM

Las bandas de radio ISM son porciones del espectro radioeléctrico reservadas internacionalmente para fines industriales, científicos y médicos (ISM), excluyendo aplicaciones en telecomunicaciones . ^[1] Ejemplos de aplicaciones para el uso de energía de radiofrecuencia (RF) en estas bandas incluyen calefacción por RF , hornos microondas y máquinas de diatermia médica. Las potentes emisiones de estos dispositivos pueden crear interferencias electromagnéticas e interrumpir la comunicación por radio que usa la misma frecuencia , por lo que estos dispositivos están limitados a ciertas bandas de frecuencias. En general, los equipos de comunicaciones que operan en bandas ISM deben tolerar cualquier interferencia generada por aplicaciones ISM, y los usuarios no tienen protección regulatoria del funcionamiento de dispositivos ISM en estas bandas.

A pesar de la intención de las asignaciones originales, en los últimos años el uso de más rápido crecimiento de estas bandas ha sido para sistemas de comunicaciones inalámbricas de corto alcance y baja potencia , ya que estas bandas a menudo están aprobadas para tales dispositivos, que pueden usarse sin una licencia gubernamental, como de lo contrario se requeriría para los transmisores; las frecuencias ISM a menudo se eligen para este propósito, ya que ya 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.

Las bandas ISM están definidas por el Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (artículo 5) en las notas a pie de página 5.138, 5.150 y 5.280 del Reglamento de Radiocomunicaciones . El uso de las bandas designadas en estas secciones por parte de cada país puede diferir debido a las variaciones en las regulaciones de radio nacionales. Debido a que los dispositivos de comunicación que utilizan las bandas ISM deben tolerar cualquier interferencia de equipos ISM, las operaciones sin licencia suelen tener permitido utilizar estas bandas, ya que la operación sin licencia normalmente necesita ser tolerante a la interferencia de otros dispositivos de todos modos. Las bandas ISM comparten asignaciones con operaciones sin licencia y con licencia; sin embargo, debido a la alta probabilidad de interferencia perjudicial, el uso con licencia de las bandas es típicamente bajo. En los Estados Unidos, los usos de las bandas ISM están regidos 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 desarrolla estándares para el uso de dispositivos de corto alcance , algunos de los cuales operan en bandas ISM. El uso de las bandas ISM está regulado por las autoridades nacionales de regulación del espectro que son miembros de la CEPT.

La asignación de frecuencias radioeléctricas se realiza de conformidad con el Artículo 5 del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT (edición 2012). ^[2]

Con el fin de mejorar la armonización en la utilización del espectro, la mayoría de las asignaciones de servicios estipuladas en este documento se incorporaron en cuadros nacionales de asignación y utilización de frecuencias que son responsabilidad de las administraciones nacionales correspondientes. La asignación puede ser primaria, secundaria, exclusiva o compartida. La utilización exclusiva o compartida es responsabilidad de las administraciones.

Asignaciones de frecuencias de la UIT ^[2]

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

Tipo B (nota 5.150): las bandas de frecuencia también están designadas para aplicaciones ICM. Los servicios de radiocomunicaciones que funcionan dentro de estas bandas deben aceptar las interferencias perjudiciales que puedan causar estas aplicaciones.

ITU RR, (Nota 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) está designada para aplicaciones ISM . Los servicios de radiocomunicaciones de estos países que operan dentro de esta banda deben aceptar las interferencias perjudiciales que puedan ser causadas por estas aplicaciones.

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Las bandas ISM se establecieron por primera vez en la Conferencia Internacional de Telecomunicaciones de la UIT en Atlantic City en 1947. La delegación estadounidense propuso específicamente varias bandas, incluida la ahora común banda de 2,4 GHz, para dar cabida al entonces naciente proceso de calentamiento por microondas; ^[3] sin embargo, los informes anuales de la FCC de esa época sugieren que se realizó mucha preparación antes de estas presentaciones. ^[4]

El informe de la reunión del 9 de agosto de 1947 del Comité de Asignación de Frecuencias ^[5] incluye la siguiente observación:

"El delegado de los Estados Unidos, refiriéndose a su petición de que se asigne la frecuencia de 2450 Mc/s para el ISM, indicó que en los Estados Unidos existían y funcionaban en esa frecuencia un aparato de diatermia y un hornillo electrónico, y que este último podría instalarse en barcos y aviones transatlánticos. Por lo tanto, tenía sentido intentar llegar a un acuerdo mundial sobre este tema."

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

En los Estados Unidos, la FCC fue la primera en permitir el uso de espectro ensanchado sin licencia en las bandas ISM mediante normas adoptadas el 9 de mayo de 1985. ^[6] La medida de la FCC fue propuesta por Michael Marcus, del personal de la FCC, en 1980 y la medida regulatoria posterior tardó cinco años más. Formaba parte de una propuesta más amplia para permitir el uso civil de la tecnología de espectro ensanchado y en su momento se opusieron los principales fabricantes de equipos y muchos operadores de sistemas de radio. ^[7]

Muchos otros países desarrollaron posteriormente regulaciones similares, permitiendo el uso de esta tecnología. ^{[ cita requerida ]}

Las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) (de energía de radiofrecuencia) (abreviada: aplicaciones ISM ) se definen, según el artículo 1.15 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ^[8] , como « el funcionamiento de equipos o aparatos diseñados para generar y utilizar localmente energía de radiofrecuencia para fines industriales, científicos, médicos, domésticos o similares, con exclusión de las aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones ».

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

Sin embargo, como se detalla a continuación, la creciente congestión del espectro radioeléctrico, 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 dispositivos inalámbricos , que son ahora, con mucho, los usos más importantes de estas bandas. A veces se denominan usos "no ISM", ya que no entran en las áreas de aplicación "industrial", "científica" y "médica" previstas originalmente. Una de las aplicaciones más importantes ha sido la red inalámbrica ( 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 de computadora 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. ^{[9] 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 sistemas de seguimiento de animales salvajes .

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

Se han propuesto y experimentado sistemas de energía inalámbrica de larga distancia que utilizarían transmisores de alta potencia y rectenas , en lugar de líneas de transmisión aéreas y cables subterráneos , para enviar energía a lugares remotos. La NASA ha estudiado el uso de la transmisión de energía de microondas en 2,45 GHz para enviar energía recogida por satélites de energía solar a la Tierra.

También en aplicaciones espaciales, un propulsor iónico de doble capa helicón es un prototipo de motor de propulsión para naves espaciales que utiliza una transmisión de 13,56 MHz para descomponer y calentar el gas para convertirlo en plasma.

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 2,450 GHz, así como redes LAN inalámbricas y teléfonos inalámbricos en las bandas de 915 MHz, 2,450 GHz y 5,800 GHz. Debido a que se requiere que los dispositivos sin licencia sean tolerantes a las emisiones ISM en estas bandas, los usuarios de bajo consumo sin licencia generalmente pueden operar en estas bandas sin causar problemas a los usuarios ISM. El equipo ISM no necesariamente incluye un receptor de radio en la banda ISM (por ejemplo, un horno microondas no tiene un receptor).

En los Estados Unidos, de acuerdo con la Parte 15.5 del Título 47 del CFR, los dispositivos de comunicación de baja potencia deben aceptar interferencias de usuarios autorizados de esa banda de frecuencia, y el dispositivo de la Parte 15 no debe causar interferencias a los usuarios autorizados. Tenga en cuenta que la banda de 915 MHz no debe usarse en países fuera de la Región 2 , excepto aquellos que lo permitan específicamente, como Australia e Israel, especialmente aquellos que usan la banda GSM-900 para teléfonos celulares. Las bandas ISM también se usan 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 la norma ISO/IEC 14443, incluidos los utilizados por pasaportes biométricos y tarjetas inteligentes sin contacto .

En Europa, el uso de la banda ISM está regulado por la normativa sobre dispositivos de corto alcance emitida por la Comisión Europea , basada en las recomendaciones técnicas de la CEPT y en los estándares del 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 utilizan bandas de ondas de la siguiente manera:

• Bandas IEEE 802.11 / Wi-Fi de 2450 MHz y 5800 MHz
• La banda Bluetooth de 2450 MHz ^[10] se incluye en WPAN
• ANT /ANT+ (se origina de Adaptive Network Topology) es una tecnología de red de sensores inalámbricos multicast patentada (pero de acceso abierto) diseñada y comercializada por ANT Wireless. Los dispositivos ANT pueden utilizar cualquier frecuencia de RF de 2400 MHz a 2524 MHz, con la excepción de 2457 MHz, que está reservada para dispositivos ANT+. ^[11]
• IEEE 802.15.4  – Zigbee y otras redes de área personal pueden utilizar las bandas ISM de 915 MHz y 2450 MHz debido a la compartición de frecuencias entre diferentes asignaciones.

Las redes LAN inalámbricas y los teléfonos inalámbricos también pueden utilizar bandas distintas de las compartidas con ISM, pero estos usos requieren una aprobación por país. Los teléfonos DECT utilizan espectro asignado fuera de las bandas ISM que difiere en Europa y América del Norte. Las redes LAN de banda ultraancha requieren más espectro del que pueden proporcionar las bandas ISM, por lo que las normas pertinentes, como IEEE 802.15.4a, están diseñadas 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 la UIT-R, debido a que se utilizan para los mismos tipos de comunicaciones personales de baja potencia, a veces se las denomina incorrectamente también bandas ISM.

Varias marcas de equipos de radiocontrol utilizan la banda de 2,4 GHz para el control remoto de juguetes de bajo consumo, 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 utilizó bandas ISM (específicamente las bandas de 2,4 y 5,8 GHz) para comunicaciones de globo a globo y de globo a tierra.

De conformidad con la Parte 97 del Título 47 del CFR, algunos operadores de radioaficionados con licencia utilizan algunas bandas ISM para comunicaciones, incluida la televisión amateur .

• Dispositivo de corto alcance
• Asignación de frecuencia
• Conexión inalámbrica fija
• LPD433
• Interferencia electromagnética a 2,4 GHz

^[1]

• Frecuencias de teléfonos inalámbricos
• Página de la UIT sobre definiciones de bandas ISM
• Página de la UIT sobre el Reglamento de Radiocomunicaciones
• Sistema de información de frecuencias de la Oficina Europea de Radiocomunicaciones Archivado el 8 de abril de 2009 en Wayback Machine
• En EE. UU., el Título 47 Parte 18 del CFR 07/47cfr18 07.html describe la regulación de las bandas ISM. [1] contiene algunas de las regulaciones para dispositivos LAN inalámbricos que operan en tres de las bandas de comunicación de baja potencia, Parte 15.