¿Cuáles son las bandas de frecuencia ISM y los casos de uso?

En cada país, el espectro radioeléctrico de las comunicaciones inalámbricas está definido y regulado por una determinada autoridad organizativa que permite que diferentes aplicaciones operen en su banda definida para dar servicio a los usuarios. En Norteamérica, esta autoridad se conoce como FCC y en Europa, el ETSI toma estas decisiones reglamentarias. Estas autoridades asignan el ancho de banda de radiofrecuencias a cada aplicación individual, incluidas la radiodifusión y televisión, los servicios de telecomunicaciones, militares, gubernamentales, etc. Para que su aplicación específica funcione, tiene que obtener permiso de estas autoridades para utilizar una frecuencia determinada para su servicio. Sin embargo, los organismos reguladores también han reservado bandas de frecuencias específicas que los usuarios pueden utilizar con flexibilidad. Estas bandas se conocen como bandas de frecuencia ISM.

En este artículo, aprenderá todo sobre las bandas ISM, qué bandas de frecuencia se incluyen en ella y cuáles son sus aplicaciones. Empecemos:

Definición de las bandas ISM

ISM son las siglas en inglés de bandas de radio industriales, científicas y médicas (ISM), que contienen un grupo de frecuencias reservadas internacionalmente para su uso con energía de radiofrecuencia (RF) para satisfacer los requisitos de los campos científico, médico e industrial. Estas bandas de frecuencias no tienen licencia, lo que significa que cualquiera puede utilizarlas sin tener que adquirir antes los derechos de permiso ni pagar por ello. Además, tampoco se utilizan para servicios de comunicación.

Principales bandas de frecuencias ISM y sus usos

En la siguiente tabla se muestran las bandas ISM que se utilizan en todo el mundo y a nivel regional:

Los principales usos de las gamas de frecuencias ISM dadas son los siguientes:

• La frecuencia ISM de 6,78 MHz es una frecuencia de onda corta que se utiliza habitualmente en Sistemas RFID.
• La banda de frecuencias 13,56 MHz es común en sistemas RFID, así como en otras aplicaciones ISM, como sistemas de modelos de control remoto, sistemas de mando a distancia, buscapersonas y sistemas de radio de demostración.
• Las aplicaciones de la banda ISM 27.125 MHz incluyen sistemas RFID de acoplamiento inductivo, dispositivos médicos de electroterapia, buscapersonas, juguetes de control remoto y dispositivos industriales de soldadura de alta frecuencia.
• La banda ISM 40.680 MHz se encuentra en la parte inferior de la banda de muy alta frecuencia (VHF). Sus aplicaciones ISM incluyen el control remoto y la telemetría.
• La banda de frecuencias 433.920 MHz forma parte de la banda de frecuencia ultraalta (UHF) y se encuentra en el centro de la banda de radioaficionados. Este espectro de frecuencias se enfrenta a obstrucciones contra edificios y árboles, reflejándose o atenuándose. Sus aplicaciones incluyen sistemas RFID de retrodispersión, transmisores de telemetría, auriculares inalámbricos, intercomunicadores inalámbricos de baja potencia, teléfonos pequeños y dispositivos inalámbricos de cierre centralizado para vehículos.
• La banda ISM de 868 MHZ se utiliza en dispositivos de corto alcance.
• La banda 915 MHz que va de 902 a 928 MHz se utiliza en sistemas RFID de retrodispersión en Estados Unidos y Australia. Sin embargo, esta banda no está disponible en Europa para servicios ISM.
• La banda ISM de 2,4 GHz forma parte de la banda de microondas y se utiliza para sistemas RFID de retrodispersión, Bluetooth y Wi-Fi, microondas y Red de protocolo inalámbrico 802.11.
• La banda ISM 5,8 GHz se utiliza en sistemas RFID de retrodispersión y en sistemas de apertura o cierre de puertas.
• La banda ISM 24.125 GHz se utiliza sobre todo para sensores de señales móviles y para transmitir datos en sistemas radio direccionales.

¿Por qué no se utiliza la banda ISM para las comunicaciones?

Como ya se ha dicho, las bandas de frecuencia ISM se utilizan sobre todo para necesidades científicas, médicas e industriales distintas de las comunicaciones. Por ejemplo, estas bandas pueden utilizarse en hornos microondas. Esto se debe a que los dispositivos que utilizan las bandas ISM emiten señales potentes que pueden crear interferencias electromagnéticas y degradar los servicios de comunicación de otros usuarios que estén operando en las mismas bandas de frecuencia. Por lo tanto, la comunicación en la banda ISM no está completamente prohibida, pero si algún dispositivo de comunicación está operando en el mismo espectro de frecuencias, es responsable de las interferencias que se produzcan debido a las aplicaciones ISM.

Normas y reglamentos en todo el mundo

Existen ciertas normas definidas por las autoridades reguladoras para utilizar las bandas ISM. Según la FCC, en EE.UU., los usuarios sin licencia de la banda ISM no deben causar interferencias a los usuarios con licencia y tienen que tolerar las interferencias causadas por los usuarios con licencia. Quien quiera desarrollar un dispositivo habilitado para la banda ISM debe autorizar/registrar el producto mediante un proceso de certificación. Además, el fabricante debe probar el nuevo dispositivo sin licencia, como un transmisor inalámbrico, en un laboratorio autorizado por la FCC antes de venderlo en el mercado.

En el Reino Unido, los usuarios pueden utilizar dispositivos ISM, pero no deben infringir las normas de la Ley de Telegrafía Inalámbrica. Estas normas establecen que las radiaciones de los dispositivos ISM deben ser mínimas y no deben causar ningún daño a los servicios de comunicación, especialmente a la radionavegación.

En Europa, el ETSI es responsable de asignar normas y regular los dispositivos que operan en la banda ISM. Según estas normas, el fabricante de un dispositivo que pretenda operar en la banda ISM debe presentar una declaración de que el producto desarrollado cumple todos los requisitos legales. En Canadá, la certificación del producto la expide un departamento gubernamental denominado Innovación, Ciencia y Desarrollo Económico de Canadá.

Aplicaciones de la banda ISM

Algunas de las aplicaciones de la banda ISM en diversos sectores son:

• En el sector industrial, las bandas ISM se utilizan habitualmente para el calentamiento por inducción, como el calentamiento por microondas en industrias y hogares.
• En el sector médico, se utiliza para diferentes fines médicos, como la diatermia, la terapia de hipertermia y la ablación por RF/microondas.
• Recientemente, las bandas ISM también se han introducido en los sistemas de radar que operan en la banda ISM de 2,4 GHz. Ello se debe a los circuitos integrados de bajo coste y fácil disponibilidad que se utilizan en este espectro.
• La banda ISM también puede utilizarse para sistemas de comunicación de corto alcance, baja potencia y sin licencia, como Wi-Fi, ZigbeeRFID, teléfonos inalámbricos, NFC y Bluetooth.
• También se espera que estas bandas se empleen en bajo consumo tecnologías de la comunicación, incluida la Internet de las Cosas (IoT), M2M e Industria 4.0. Algunos ejemplos NB-IoT, LoRaZ-Wave, Sigfox e hilo.
• Otras aplicaciones de las bandas ISM son las LAN inalámbricas, la conectividad de corto alcance para el cobro electrónico de peajes, la distribución de audio doméstico, los enlaces privados punto a punto, los sistemas telemétricos inalámbricos, los mandos de apertura de puertas de garaje y los teléfonos inalámbricos.

Conclusión

Este artículo ofrece información detallada sobre las bandas de frecuencia ISM y las frecuencias que forman parte de este espectro sin licencia. Explica a los lectores por qué las bandas ISM no son muy comunes en las telecomunicaciones, pero poco a poco estas bandas también se están abriendo camino en este campo. También presenta las normas y reglamentos definidos por diferentes autoridades reguladoras de distintos países en relación con el uso de las bandas ISM. Por último, se exponen las aplicaciones en las que las bandas ISM prestan un servicio eficaz.