Quali sono le bande di frequenza ISM e i casi d'uso?

In ogni Paese, lo spettro radio per le comunicazioni wireless è definito e regolato da una certa autorità organizzativa che consente alle diverse applicazioni di operare nella banda definita per servire gli utenti. In Nord America, questa autorità è nota come FCC e in Europa è l'ETSI a prendere tali decisioni normative. Queste autorità assegnano la larghezza di banda delle radiofrequenze a ogni singola applicazione, tra cui trasmissioni televisive e radiofoniche, servizi di telecomunicazione, militari, governativi, ecc. Per gestire la vostra applicazione specifica, dovete ottenere da queste autorità l'autorizzazione a utilizzare una determinata frequenza per il vostro servizio. Tuttavia, le autorità di regolamentazione hanno anche riservato bande di frequenza specifiche che possono essere utilizzate in modo flessibile dagli utenti. Queste bande sono note come bande di frequenza ISM.

In questo articolo scoprirete tutto sulle bande ISM, quali sono le bande di frequenza che ne fanno parte e quali sono le loro applicazioni. Iniziamo:

Definizione delle bande ISM

ISM è l'acronimo di bande radio industriali, scientifiche e mediche (ISM) che contengono un gruppo di frequenze riservate a livello internazionale da utilizzare per l'energia a radiofrequenza (RF) per soddisfare i requisiti dei settori scientifici, medici e industriali. Queste bande di frequenza sono prive di licenza, il che significa che chiunque può utilizzarle senza dover prima acquisire i diritti di autorizzazione o pagare. Inoltre, non sono utilizzate per i servizi di comunicazione.

Principali bande di frequenza ISM e loro utilizzo

Nella tabella seguente sono riportate le bande ISM utilizzate a livello mondiale e regionale:

Le principali applicazioni delle gamme di frequenza ISM sono le seguenti:

• La frequenza 6.78 MHz ISM è una frequenza a onde corte comunemente utilizzata in Sistemi RFID.
• La banda di frequenza 13,56 MHz è comune nei sistemi RFID e in altre applicazioni ISM, tra cui i sistemi di controllo a distanza, i sistemi di controllo remoto, i cercapersone e i sistemi radio dimostrativi.
• Le applicazioni della banda ISM 27.125 MHz comprendono sistemi RFID ad accoppiamento induttivo, dispositivi medici per l'elettroterapia, cercapersone, giocattoli telecomandati e dispositivi industriali per la saldatura ad alta frequenza.
• La banda ISM 40.680 MHz si trova nella parte inferiore della banda ad altissima frequenza (VHF). Le applicazioni ISM comprendono il controllo remoto e la telemetria.
• La banda di frequenza 433.920 MHz fa parte della banda delle frequenze ultraelevate (UHF) e si trova al centro della banda dei radioamatori. Questo spettro di frequenza affronta le ostruzioni di edifici e alberi, venendo riflesso o attenuato. Le sue applicazioni includono sistemi RFID a retrodiffusione, trasmettitori di telemetria, cuffie wireless, interfono wireless a bassa potenza, piccoli telefoni e dispositivi di chiusura centralizzata wireless per veicoli.
• La banda ISM a 868 MHZ è utilizzata nei dispositivi a corto raggio.
• La banda 915 MHz che va da Da 902 a 928 MHz è utilizzata nei sistemi RFID backscatter negli Stati Uniti e in Australia. Tuttavia, questa banda non è disponibile in Europa per i servizi ISM.
• La banda ISM 2,4 GHz fa parte della banda delle microonde ed è utilizzata per i sistemi RFID a retrodiffusione, Bluetooth e Wi-Fi, per le microonde e per le reti di telecomunicazione. Rete con protocollo wireless 802.11.
• La banda ISM 5,8 GHz è utilizzata nei sistemi RFID backscatter e nei sistemi di apertura o chiusura delle porte.
• La banda ISM 24.125 GHz è utilizzata soprattutto per i sensori di segnale mobili e per la trasmissione di dati su sistemi radio direzionali.

Perché la banda ISM non viene utilizzata per le comunicazioni?

Come già detto, le bande di frequenza ISM sono utilizzate soprattutto per esigenze scientifiche, mediche e industriali diverse dalla comunicazione. Ad esempio, queste bande possono essere utilizzate nei forni a microonde. Questo perché i dispositivi che utilizzano le bande ISM emettono segnali potenti che possono creare interferenze elettromagnetiche e degradare i servizi di comunicazione di altri utenti che operano sulle stesse bande di frequenza. Pertanto, la comunicazione sulla banda ISM non è completamente vietata, ma se un dispositivo di comunicazione opera sullo stesso spettro di frequenza, è responsabile delle interferenze dovute alle applicazioni ISM.

Norme e regolamenti nel mondo

Esistono alcune regole definite dalle autorità di regolamentazione per l'utilizzo delle bande ISM. Secondo la FCC, negli Stati Uniti, gli utenti senza licenza della banda ISM non devono causare interferenze agli utenti con licenza e devono tollerare le interferenze causate dagli utenti con licenza. Chiunque intenda sviluppare un dispositivo abilitato alla banda ISM deve autorizzare/registrare il prodotto nell'ambito di un processo di certificazione. Inoltre, un produttore deve testare il nuovo dispositivo senza licenza, come un trasmettitore wireless, in un laboratorio autorizzato dalla FCC prima di venderlo sul mercato.

Nel Regno Unito, gli utenti possono utilizzare i dispositivi ISM, ma non devono disturbare le regole del Wireless Telegraphy Act. Queste regole stabiliscono che le radiazioni provenienti dai dispositivi ISM devono essere minime e non devono causare alcun danno ai servizi di comunicazione, in particolare alla navigazione radio.

In Europa, l'ETSI è responsabile dell'assegnazione delle norme e della regolamentazione dei dispositivi abilitati alla banda ISM. In base a queste regole, il produttore di un dispositivo che intende operare nella banda ISM deve fornire una dichiarazione che attesti che il prodotto sviluppato soddisfa tutti i requisiti di legge. In Canada, la certificazione del prodotto è rilasciata da un dipartimento governativo denominato Innovation, Science and Economic Development Canada.

Applicazioni della banda ISM

Alcune delle applicazioni della banda ISM in vari settori includono:

• Nel settore industriale, le bande ISM sono comunemente utilizzate per il riscaldamento a induzione, come quello a microonde, nelle industrie e nelle case.
• Nel settore medico, viene utilizzato per diversi scopi medici, tra cui la diatermia, l'ipertermia e l'ablazione a radiofrequenza/microonde.
• Recentemente, le bande ISM sono state introdotte anche nei sistemi radar che operano nella banda ISM 2,4 GHz. Ciò è dovuto ai circuiti integrati a basso costo e facilmente reperibili utilizzati in questo spettro.
• La banda ISM può essere utilizzata anche per sistemi di comunicazione a corto raggio, a bassa potenza e senza licenza, come il Wi-Fi, ZigbeeRFID, telefoni senza fili, NFC e Bluetooth.
• Si prevede che queste bande verranno impiegate anche in a basso consumo tecnologie di comunicazione, tra cui l'Internet of Things (IoT), M2M e le applicazioni dell'Industria 4.0. Alcuni esempi sono NB-IoT, LoRa, Z-wave, Sigfox e filo.
• Altre applicazioni delle bande ISM sono le LAN wireless, la connettività a corto raggio per la riscossione elettronica dei pedaggi, la distribuzione audio domestica, i collegamenti privati punto-punto, i sistemi telemetrici wireless, gli apriporta per garage e i telefoni wireless.

Conclusione

Questo articolo fornisce informazioni dettagliate sulle bande di frequenza ISM e sulle frequenze che fanno parte di questo spettro senza licenza. Spiega ai lettori perché le bande ISM non sono molto comuni nelle telecomunicazioni, ma gradualmente si stanno facendo strada anche in questo campo. Presenta inoltre le norme e i regolamenti definiti dalle autorità di regolamentazione dei vari Paesi in merito all'uso delle bande ISM. Infine, vengono descritte le applicazioni in cui le bande ISM sono utilizzate in modo efficace.