Quais são as bandas de frequência ISM e os casos de utilização?

Em cada país, o espetro radioelétrico das comunicações sem fios é definido e regulado por uma determinada autoridade organizacional que permite que diferentes aplicações operem na sua banda definida para servir os utilizadores. Na América do Norte, esta autoridade é conhecida como FCC e, na Europa, o ETSI toma essas decisões regulamentares. Estas autoridades atribuem a largura de banda de radiofrequências a cada aplicação individual, incluindo a radiodifusão televisiva e radiofónica, serviços de telecomunicações, militares, governamentais, etc. Para operar a sua aplicação específica, tem de obter autorização destas autoridades para utilizar uma determinada frequência para o seu serviço. No entanto, as entidades reguladoras também reservaram bandas de frequência específicas que podem ser utilizadas de forma flexível pelos utilizadores. Estas bandas são conhecidas como bandas de frequência ISM.

Neste artigo, ficará a saber tudo sobre as bandas ISM, que bandas de frequência estão incluídas e quais são as suas aplicações. Então, vamos começar:

Definição das bandas ISM

ISM significa bandas de rádio industriais, científicas e médicas (ISM) que contêm um grupo de frequências reservadas internacionalmente para serem utilizadas para energia de radiofrequência (RF) para satisfazer os requisitos dos domínios científico, médico e industrial. Estas bandas de frequências não estão licenciadas, o que significa que qualquer pessoa pode utilizá-las sem ter de adquirir direitos de autorização ou pagar por isso. Além disso, também não são utilizadas para serviços de comunicação.

Principais bandas de frequência ISM e suas utilizações

No quadro seguinte, são apresentadas as bandas ISM utilizadas a nível mundial e regional:

As principais utilizações das gamas de frequências ISM são as seguintes

• A frequência ISM 6,78 MHz é uma frequência de ondas curtas, sendo utilizada apenas em Sistemas RFID.
• A banda de frequência 13,56 MHz é utilizada em sistemas RFID, bem como noutras aplicações ISM, incluindo sistemas de modelos de controlo remoto, sistemas de controlo remoto, pagers e sistemas de rádio de demonstração.
• As aplicações da banda ISM 27.125 MHz incluem sistemas RFID de acoplamento indutivo, dispositivos médicos de eletroterapia, pagers, brinquedos de controlo remoto e dispositivos industriais de soldadura de alta frequência.
• A banda ISM 40.680 MHz situa-se na parte inferior da banda de frequências muito altas (VHF). As suas aplicações ISM incluem o controlo remoto e a telemetria.
• A banda de frequência 433.920 MHz faz parte da banda de frequência ultra-alta (UHF) e situa-se no centro da banda de radioamadores. Este espetro de frequência enfrenta obstruções contra edifícios e árvores, sendo refletido ou atenuado. As suas aplicações incluem sistemas RFID de retrodifusão, transmissores de telemetria, auscultadores sem fios, intercomunicadores sem fios de baixa potência, pequenos telefones e dispositivos de fecho centralizado sem fios para veículos.
• A banda ISM de 868 MHZ é utilizada em dispositivos de curto alcance.
• A banda 915 MHz que vai de 902 a 928 MHz é utilizada em sistemas RFID de retrodifusão nos EUA e na Austrália. No entanto, esta banda não está disponível na Europa para serviços ISM.
• A banda ISM 2.4 GHz faz parte da banda de micro-ondas e é utilizada para sistemas RFID de retrodifusão, Bluetooth e Wi-Fi, micro-ondas e Rede de protocolo sem fios 802.11.
• A banda ISM 5.8 GHz é utilizada em sistemas RFID de retrodifusão e em sistemas de abertura e fecho de portas.
• A banda ISM 24.125 GHz é utilizada principalmente para sensores de sinais móveis e para a transmissão de dados em sistemas de rádio direcionais.

Porque é que a banda ISM não é utilizada para a comunicação co1TP14?

Como já foi referido, as bandas de frequências ISM são sobretudo utilizadas para fins científicos, médicos e industriais, para além das comunicações. Por exemplo, as bandas podem ser utilizadas em fornos de micro-ondas. Isto deve-se ao facto de os dispositivos que utilizam as bandas ISM emitirem sinais potentes que podem criar interferências electromagnéticas e degradar os serviços de commelecomunicações de outros utilizadores que operam nas mesmas bandas de frequência. Por conseguinte, as commelecomunicações na banda ISM não são totalmente proibidas, mas se algum dispositivo de commelecomunicações estiver a funcionar no mesmo espetro de frequências, é responsável pelas interferências causadas pelas aplicações ISM.

Regras e regulamentos em todo o mundo

Existem determinadas regras definidas pelas autoridades reguladoras para a utilização das bandas ISM. Segundo a FCC, nos EUA, os utilizadores não licenciados da banda ISM não devem causar interferências nos utilizadores licenciados e têm de tolerar as interferências causadas pelos utilizadores licenciados. Qualquer pessoa que pretenda desenvolver um dispositivo compatível com a banda ISM deve autorizar/registar o produto no âmbito de um processo de certificação. Além disso, um fabricante tem de testar o dispositivo não licenciado recentemente desenvolvido, como um transmissor sem fios, num laboratório autorizado pela FCC antes de o vender no mercado.

No Reino Unido, os utilizadores são autorizados a utilizar dispositivos ISM, mas não devem infringir as regras da lei sobre telegrafia sem fios (Wireless Telegraphy Act). Estas regras determinam que as radiações dos dispositivos ISM devem ser mínimas e não devem prejudicar os serviços de comunicações, nomeadamente a radionavegação.

Na Europa, o ETSI é responsável pela atribuição de regras e pela regulamentação dos dispositivos que utilizam a banda ISM. De acordo com estas regras, o fabricante de um dispositivo que pretenda funcionar na banda ISM deve fornecer uma declaração em como o produto desenvolvido cumpre todos os requisitos legais. No Canadá, a certificação do produto é emitida por um departamento governamental chamado Innovation, Science and Economic Development Canada.

Aplicações da banda ISM

Algumas das aplicações da banda ISM em vários sectores incluem:

• No sector industrial, as bandas ISM são utilizadas apenas para aquecimento por indução, como o aquecimento por micro-ondas, nas indústrias e em casa.
• No sector médico, está a ser utilizado para diferentes fins médicos, incluindo diatermia, terapia de hipertermia e ablação por radiofrequência/micro-ondas.
• Recentemente, as bandas ISM foram também introduzidas em sistemas de radar que funcionam na banda ISM 2.4 GHz. Este facto deve-se aos CI de baixo custo e facilmente disponíveis utilizados neste espetro.
• A banda ISM também pode ser utilizada para sistemas de comunicação de curto alcance, de baixa potência e sem licença, como o Wi-Fi, ZigbeeRFID, telefones sem fios, NFC e Bluetooth.
• Prevê-se também que estas bandas sejam utilizadas em de baixo consumo commecnologias de comunicação, incluindo a Internet das coisas (IoT), M2M e aplicações da Indústria 4.0. Alguns dos exemplos incluem NB-IoT, LoRa, Z-wave, Sigfox e Thread.
• Outras aplicações das bandas ISM incluem as LAN sem fios, a conetividade de curto alcance para a cobrança eletrónica de portagens, a distribuição de áudio em casa, as ligações ponto-a-ponto privadas, os sistemas telemétricos sem fios, os sistemas de abertura de portas de garagem e os telefones sem fios.

Conclusão

Este artigo fornece informações pormenorizadas sobre as bandas de frequência ISM e as frequências que fazem parte deste espetro não licenciado. Explica aos leitores a razão pela qual as bandas ISM não são muito utilizadas na telecommunicação, mas, gradualmente, estas bandas estão também a abrir caminho neste domínio. Apresenta também as regras e os regulamentos definidos por diferentes autoridades reguladoras de diferentes países relativamente à utilização das bandas ISM. No final, indica as aplicações em que as bandas ISM estão a ser utilizadas de forma eficaz.