Banda de radio ISM

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

A pesar de la intención original de las asignaciones, en los últimos años el uso de estas bandas ha crecido más rápidamente para sistemas de comunicaciones inalámbricas de corto alcance y baja potencia , ya que suelen estar aprobadas para este tipo de dispositivos, que pueden utilizarse sin una licencia gubernamental, a diferencia de lo que ocurriría con los transmisores. Las frecuencias ISM se eligen a menudo para este fin, 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 para bebés y las redes informáticas inalámbricas ( Wi-Fi ) pueden utilizar 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 al pie 5.138, 5.150 y 5.280 del Reglamento . El uso de las bandas designadas en estas secciones por parte de cada país puede variar debido a las diferencias en las normativas nacionales de radiocomunicaciones. Dado que los dispositivos de comunicación que utilizan las bandas ISM deben tolerar cualquier interferencia de equipos ISM, generalmente se permite el uso de estas bandas a operaciones sin licencia, ya que estas operaciones suelen requerir tolerancia a la interferencia de otros dispositivos. Las bandas ISM comparten asignaciones con operaciones con y sin licencia; sin embargo, debido a la alta probabilidad de interferencias perjudiciales, el uso con licencia de las bandas suele ser bajo. En Estados Unidos, el uso de las bandas ISM se rige por la Parte 18 de las normas de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) ^{[ 2 ]} , mientras que la Parte 15 contiene las normas 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 las bandas ISM. El uso de las bandas ISM está regulado por las autoridades nacionales de regulación del espectro radioeléctrico que son miembros del CEPT.

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 dar cabida al entonces incipiente proceso de calentamiento por microondas; ^{[ 4 ]} sin embargo, los informes anuales de la FCC de esa época sugieren que se realizó mucha preparación antes de estas presentaciones. ^{[ 5 ]}

El informe de la reunión del 9 de agosto de 1947 del comité de Asignación de Frecuencias ^{[ 6 ]} incluye la siguiente observación:

El delegado de los Estados Unidos, refiriéndose a su solicitud de que se asignara la frecuencia de 2450 MHz para la radiotelemetría ISM, indicó que en los Estados Unidos existían y operaban en dicha frecuencia una máquina de diatermia y una cocina electrónica, y que esta última podría instalarse eventualmente en buques y aviones transatlánticos. Por lo tanto, tenía sentido intentar alcanzar un acuerdo mundial sobre este tema.

Las radiofrecuencias en las bandas ISM se han utilizado con fines de comunicación, aunque dichos dispositivos pueden sufrir interferencias de fuentes no comunicativas. En 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 Estados Unidos, la FCC autorizó por primera vez el uso de espectro ensanchado sin licencia en las bandas ISM mediante normas adoptadas el 9 de mayo de 1985. ^{[ 7 ]} La medida de la FCC fue propuesta por Michael Marcus, miembro del personal de la FCC, en 1980, y la posterior regulación 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, fue rechazada por los principales fabricantes de equipos y muchos operadores de sistemas de radio. ^{[ 8 ]}

Muchos otros países desarrollaron posteriormente regulaciones similares, permitiendo el uso de esta tecnología. ^{[ 9 ]}

Las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) (de energía de radiofrecuencia) (aplicaciones ISM) se definen, según el artículo 1.15 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR ) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT ) ^{[ 10 ]} , como « el funcionamiento de equipos o aparatos diseñados para generar y utilizar localmente energía de radiofrecuencia con fines industriales, científicos, médicos, domésticos o similares, excluyendo las aplicaciones en el ámbito de las telecomunicaciones ».

Las especificaciones originales de ISM preveían que las bandas se utilizarían principalmente para fines distintos a la comunicación, como la calefacción. Estas bandas aún 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 utiliza microondas para cocinar alimentos. La calefacción industrial es otra importante área de aplicación, como la calefacción por inducción , el tratamiento térmico por microondas, el ablandamiento de plásticos y los procesos de soldadura de plásticos . En el ámbito médico, las máquinas de diatermia de onda corta y microondas utilizan ondas de radio en las bandas ISM para aplicar calor profundo al cuerpo con fines de relajación y curación. Más recientemente, la terapia de hipertermia utiliza microondas para calentar los tejidos y destruir las células cancerosas.

Sin embargo, como se detalla a continuación, la creciente congestión del espectro radioeléctrico, la creciente sofisticación de la microelectrónica y el atractivo del uso sin licencia han propiciado en las últimas décadas una explosión en el uso de estas bandas para sistemas de comunicación de corto alcance para dispositivos inalámbricos , que actualmente constituyen, con diferencia, los usos más importantes de estas bandas. A estos usos se les denomina a veces "no ISM", ya que no se ajustan a las áreas de aplicación "industriales", "científicas" y "médicas" previstas originalmente.

Una de las aplicaciones más importantes ha sido la de las redes inalámbricas ( Wi-Fi ). Los protocolos de red inalámbrica IEEE 802.11ah , estándares en los que se basan casi todos los sistemas inalámbricos, utilizan las bandas ISM. Prácticamente todos los ordenadores portátiles , tabletas , impresoras y teléfonos móviles incorporan 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 resultar problemático debido a la probabilidad de interferencia. ^{[ 11 ]}

Los dispositivos de comunicación de campo cercano (NFC), como las tarjetas de proximidad y las tarjetas inteligentes sin contacto,  utilizan las bandas ISM de baja frecuencia 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 por radio para vehículos aéreos no tripulados (drones), sistemas de vigilancia inalámbricos , sistemas RFID para mercancías y sistemas de seguimiento de animales salvajes .

Diversos estándares internacionales de LoRa utilizan las bandas ISM para la transmisión de datos de baja potencia, largo alcance y baja velocidad.

Algunos diseños de lámparas sin electrodos son dispositivos ISM, que utilizan emisiones de radiofrecuencia 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 transmisión inalámbrica de energía a larga distancia que utilizarían transmisores y rectenas 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 por microondas a 2,45 GHz para enviar de vuelta a la Tierra  la energía recolectada por satélites de energía solar .

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

En los últimos años, las bandas ISM también se han compartido con aplicaciones de comunicaciones tolerantes a errores y sin licencia (que no son 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. Dado que los dispositivos sin licencia deben ser tolerantes a las emisiones ISM en estas bandas, los usuarios de baja potencia sin licencia generalmente pueden operar en ellas sin causar problemas a los usuarios ISM. Los equipos ISM no necesariamente incluyen un receptor de radio en la banda ISM (por ejemplo, un horno microondas no tiene receptor).

En Estados Unidos, según 47 CFR Parte 15.5, los dispositivos de comunicación de baja potencia deben aceptar interferencias de usuarios autorizados de esa banda de frecuencia, y el dispositivo 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 permiten específicamente, como Australia (915 MHz a 928 MHz) 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 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 regulado por la normativa sobre dispositivos de corto alcance emitida por la Comisión Europea , basada en las recomendaciones técnicas de CEPT y las normas de ETSI . En la mayor parte de Europa, la banda LPD433 está permitida para comunicaciones de voz sin licencia, además de la banda PMR446 .

Los dispositivos de red inalámbrica utilizan las siguientes bandas de frecuencia:

• IEEE 802.11 / Wi-Fi , bandas de 2450  MHz y 5800 MHz 
• La banda Bluetooth de 2450  MHz ^{[ 12 ]} se incluye en WPAN
• ANT / ANT+ (que proviene de Adaptive Network Topology) es una tecnología de red de sensores inalámbricos multicast propietaria (pero de acceso abierto) diseñada y comercializada por ANT Wireless. Los dispositivos ANT pueden usar cualquier frecuencia de radiofrecuencia desde 2400  MHz hasta 2524  MHz, con la excepción de 2457  MHz, que está reservada para dispositivos ANT+. ^{[ 13 ]}
• IEEE 802.15.4 : Zigbee y otras redes de área personal pueden utilizar las bandas ISM de 915 MHz y 2450 MHz debido al uso compartido de frecuencias entre diferentes asignaciones. 

Las redes LAN inalámbricas y los teléfonos inalámbricos también pueden usar bandas distintas a las compartidas con ISM, pero su uso requiere aprobación en cada país. Los teléfonos DECT utilizan espectro asignado fuera de las bandas ISM, que varía entre Europa y Norteamérica. Las redes LAN de banda ultraancha requieren más espectro del que pueden proporcionar las bandas ISM, por lo que los estándares pertinentes, como IEEE 802.15.4a, están diseñados para utilizar 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 también se las denomina erróneamente bandas ISM.

Varias marcas de equipos de radiocontrol utilizan la banda de 2,4 GHz para el control remoto de baja potencia de juguetes, desde coches a gasolina hasta aviones en miniatura.

Las telecomunicaciones inalámbricas digitales mundiales, o WDCT, son una tecnología que utiliza el espectro radioeléctrico de 2,4 GHz .

El proyecto Loon de Google utilizó bandas ISM (específicamente  las bandas de 2,4 y 5,8 GHz) para las comunicaciones entre globos y entre globos y tierra.

De conformidad con la Parte 97 del Título 47 del Código de Regulaciones Federales (47 CFR Parte 97), algunas bandas ISM son utilizadas por operadores de radioaficionados con licencia para comunicaciones , incluida la televisión amateur . 

• Dispositivo de corto alcance
• Asignación de frecuencia
• Inalámbrico fijo
• LPD433
• Uso de radio de 2,4 GHz

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• Frecuencias de teléfonos inalámbricos. Archivado el 1 de julio de 2006 en Wayback Machine.
• Página de la UIT sobre las definiciones de las 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 los EE. UU., el CFR 07/47cfr18 07.html Título 47 Parte 18 Archivado el 21/04/2004 en Wayback Machine describe la regulación de las bandas ISM.Contiene algunas de las regulaciones para dispositivos LAN inalámbricos que operan en tres de las bandas de comunicación de baja potencia, Parte 15.