ISMラジオバンド

ISM無線帯域は、電気通信用途を除く産業、科学、医療（ISM）目的のために国際的に予約されている無線スペクトルの一部です。^{[1]これらの帯域での}無線周波数（RF）エネルギー の使用例としては、 RF加熱、電子レンジ、医療用透熱療法装置などがあります。これらのデバイスの強力な放射は電磁干渉を引き起こし、同じ周波数を使用している無線通信を妨害する可能性があるため、これらのデバイスは特定の周波数帯域に制限されています。一般に、ISM帯域で動作する通信機器は、ISMアプリケーションによって生成される干渉に耐える必要があり、ユーザーはこれらの帯域でのISMデバイスの動作から規制によって保護されません。

元々の割り当ての意図に反して、近年これらの周波数帯の使用が最も急速に増加しているのは、短距離の低電力無線通信システムである。これは、これらの周波数帯がこうしたデバイス用に承認されることが多く、政府の免許なしに使用できるためである。政府の免許は送信機に必要である。干渉の問題を許容する必要があるため、この目的で ISM 周波数が選ばれることが多い。コードレス電話、Bluetoothデバイス、近距離無線通信(NFC) デバイス、ガレージ ドア オープナー、ベビー モニター、ワイヤレス コンピュータ ネットワーク( Wi-Fi ) はすべて ISM 周波数を使用できるが、これらの低電力送信機は ISM デバイスとは見なされない。

ISM バンドは、ITU 無線規則(第 5 条) の無線規則の脚注 5.138、5.150、および 5.280で定義されています。これらのセクションで指定されているバンドの各国での使用は、国の無線規則の違いにより異なる場合があります。ISM バンドを使用する通信デバイスは ISM 機器からの干渉を許容する必要があるため、通常、無免許操作でもこれらのバンドの使用が許可されます。これは、無免許操作では通常、他のデバイスからの干渉を許容する必要があるためです。ISM バンドは、無免許操作と免許操作で割り当てを共有しますが、有害な干渉が発生する可能性が高いため、バンドの免許使用は通常低いです。米国では、ISM バンドの使用は連邦通信委員会(FCC) 規則のパート 18 によって規制されていますが、パート 15には、ISM 周波数を共有するものも含め、無免許通信デバイスの規則が含まれています。ヨーロッパでは、ETSI が短距離デバイスの使用に関する標準を開発しており、その一部は ISM 帯域で動作します。ISM 帯域の使用は、CEPT のメンバーである各国のスペクトル規制当局によって規制されています。

無線周波数の割り当ては、ITU無線通信規則（2012年版）第5条に従って規定されている。 ^[2]

スペクトル利用の調和を改善するために、この文書で規定されているサービス割り当ての大部分は、適切な国の行政機関の責任の範囲内にある周波数割り当てと利用の国の表に組み込まれました。割り当ては、プライマリ、セカンダリ、排他的、または共有のいずれかになります。排他的または共有的な利用は行政機関の責任の範囲内です。

ITU周波数割り当て^[2]

タイプ A (脚注 5.138) = 周波数帯域はISM アプリケーション用に指定されています。これらの周波数帯域を ISM アプリケーションに使用する場合は、無線通信サービスが影響を受ける可能性のある他の行政機関との合意に基づき、関係行政機関による特別な許可が必要です。この規定を適用するにあたり、行政機関は最新の関連する ITU-R 勧告に十分配慮する必要があります。

タイプ B (脚注 5.150) = 周波数帯域は ISM アプリケーションにも指定されています。これらの帯域内で動作する無線通信サービスは、これらのアプリケーションによって発生する可能性のある有害な干渉を受け入れなければなりません。

ITU RR、(脚注 5.280) = ドイツ、オーストリア、ボスニア・ヘルツェゴビナ、クロアチア、北マケドニア、リヒテンシュタイン、モンテネグロ、ポルトガル、セルビア、スロベニア、スイスでは、433.05～434.79 MHz の帯域 (中心周波数 433.92 MHz) がISM アプリケーション用に指定されています。この帯域内で動作するこれらの国の無線通信サービスは、これらのアプリケーションによって引き起こされる可能性のある有害な干渉を受け入れなければなりません。

ISMバンドは、 1947年にアトランティックシティで開催されたITUの国際電気通信会議で初めて確立されました。アメリカ代表団は、当時まだ始まったばかりのマイクロ波加熱プロセスに対応するために、現在では一般的になっている2.4GHzバンドを含むいくつかのバンドを具体的に提案しました。^[3]しかし、当時のFCC年次報告書によると、これらのプレゼンテーションの前に多くの準備が行われていたことが示唆されています。^[4]

1947年8月9日の周波数割り当て委員会の会議報告書^[5]には次のような記述がある。

「米国の代表は、2450 Mc/s の周波数を ISM に割り当てるよう要請したことについて、米国にはこの周波数で動作する透熱療法機器と電子調理器が存在し、後者は最終的に大西洋を横断する船舶や飛行機に搭載される可能性があると述べた。したがって、この件に関して世界的合意に達するよう努めることには意味がある。」

ISMバンドの無線周波数は通信目的で使用されていますが、通信機器は通信以外のソースからの干渉を受ける可能性があります。米国では、1958年にはすでに、パート95サービスであるクラスD市民バンドがISMにも割り当てられている周波数に割り当てられていました。[1]

米国では、FCCが1985年5月9日に採択した規則で、ISMバンドで無認可のスペクトラム拡散を初めて利用可能にしました。 ^[6] FCCの措置は、1980年にFCCスタッフのマイケル・マーカスによって提案され、その後の規制措置にはさらに5年かかりました。これは、スペクトラム拡散技術の民生利用を許可するというより広範な提案の一部であり、当時は主流の機器メーカーや多くの無線システム事業者から反対されました。^[7]

その後、他の多くの国でも同様の規制が制定され、この技術の使用が可能になりました。^[要出典]

産業、科学、医療（ISM）アプリケーション（無線周波数エネルギーの）（略してISMアプリケーション）は、国際電気通信連合（ITU）のITU無線通信規則（RR）^[8]の第1.15条によれば、 「電気通信分野のアプリケーションを除く、産業、科学、医療、家庭または類似の目的で無線周波数エネルギーを局所的に生成および使用するために設計された機器または器具の操作」と定義されています。

元の ISM 仕様では、これらの帯域は主に加熱などの非通信目的で使用されることが想定されていました。これらの帯域は、現在でもこれらの目的で広く使用されています。多くの人にとって、最も一般的に目にする ISM デバイスは、食品を調理するためにマイクロ波を使用する 2.45 GHz で動作する家庭用電子レンジです。工業用加熱は、誘導加熱、マイクロ波熱処理、プラスチック軟化、プラスチック溶接プロセスなどの別の大きな応用分野です。医療現場では、短波およびマイクロ波透熱療法装置が ISM 帯域の電波を使用して、身体の深部を加熱し、リラックスと治癒を図っています。最近では、温熱療法でマイクロ波を使用して組織を加熱し、がん細胞を殺しています。

しかし、以下に詳述するように、無線スペクトルの混雑の増加、マイクロエレクトロニクスの高度化、および無許可使用の魅力により、ここ数十年で、無線デバイス用の短距離通信システムでのこれらの帯域の使用が爆発的に増加し、現在ではこれらの帯域の圧倒的な最大の用途となっています。これらは、当初想定されていた「産業」、「科学」、「医療」のアプリケーション領域には該当しないため、「非 ISM」用途と呼ばれることもあります。最大のアプリケーションの 1 つは、ワイヤレス ネットワーク( Wi-Fi ) です。ほぼすべてのワイヤレス システムがベースとする標準であるIEEE 802.11ワイヤレス ネットワーク プロトコルは、ISM 帯域を使用します。現在、ほぼすべてのラップトップ、タブレット コンピューター、コンピューター プリンター、および携帯電話には、2.4 GHz および 5.7 GHz ISM 帯域を使用する802.11ワイヤレス モデムが搭載されています。Bluetooth は、干渉の可能性を考えると問題となる可能性がある 2.4 GHz 帯域を使用する別のネットワーク技術です。^[9] 近接カードや非接触型スマートカードなどの近距離無線通信（NFC）デバイスは、低周波の13MHzおよび27MHzのISM帯域を使用します。ISM帯域を使用するその他の短距離デバイスには、ワイヤレスマイク、ベビーモニター、ガレージドアオープナー、ワイヤレスドアベル、車両用キーレスエントリーシステム、 UAV（ドローン）用無線制御チャネル、ワイヤレス監視システム、商品用RFIDシステム、野生動物追跡システムなどがあります。

一部の無電極ランプの設計は ISM デバイスであり、RF 放射を使用して蛍光管を励起します 。硫黄ランプは市販のプラズマ ランプであり、2.45 GHz のマグネトロンを使用して硫黄を加熱し、明るく輝くプラズマにします。

遠隔地に電力を送るために、架空送電線や地下ケーブルの代わりに高出力送信機とレクテナを使用する長距離無線電力システムが提案され、実験されています。NASAは、太陽光発電衛星によって集められたエネルギーを地上に 送り返すために、2.45GHz のマイクロ波電力伝送を使用する研究を行ってきました。

また、宇宙用途では、ヘリコン二重層 イオンスラスタは、13.56 MHz の送信を使用してガスを分解し、加熱してプラズマにするプロトタイプの宇宙船推進エンジンです。

近年、ISM 帯域は、 915 MHz および 2.450 GHz 帯域の無線センサー ネットワーク、 915 MHz、2.450 GHz、および5.800 GHz 帯域の無線 LANやコードレス電話など、ライセンス不要の (非 ISM) エラー耐性通信アプリケーションと共有されています。ライセンス不要のデバイスはこれらの帯域の ISM 放射に耐える必要があるため、ライセンス不要の低電力ユーザーは通常、ISM ユーザーに問題を引き起こすことなくこれらの帯域で操作できます。ISM 機器には、ISM 帯域の無線受信機が必ずしも含まれているわけではありません (たとえば、電子レンジには受信機がありません)。

米国では、47 CFR Part 15.5 に従い、低電力通信デバイスは、その周波数帯域のライセンスを受けたユーザーからの干渉を受け入れる必要があり、Part 15 デバイスはライセンスを受けたユーザーに干渉を引き起こしてはなりません。915 MHz 帯域は、オーストラリアやイスラエルなど、特に携帯電話にGSM-900帯域を使用している国など、明示的に許可されている国を除き、リージョン 2以外の国では使用しないでください。ISM 帯域は、無線周波数識別(RFID) アプリケーションにも広く使用されており、最も一般的に使用されている帯域は、生体認証パスポートや非接触型スマートカードで使用されるものを含む、 ISO/IEC 14443に準拠したシステムで使用される 13.56 MHz 帯域です。

欧州では、ISM バンドの使用は、CEPTの技術勧告とETSIの標準に基づいて、欧州委員会が発行した短距離デバイス規制の対象となっています。欧州のほとんどの国では、PMR446に加えてLPD433バンドが免許不要の音声通信に許可されています。

ワイヤレス ネットワークデバイスは、次の波長帯を使用します。

• IEEE 802.11 / Wi-Fi 2450 MHz および 5800 MHz 帯域
• Bluetooth 2450 MHz 帯域^[10]はWPANに該当します
• ANT / ANT+（Adaptive Network Topologyに由来）は、ANT Wirelessが設計および販売する独自の（ただしオープンアクセス）マルチキャスト無線センサーネットワーク技術です。ANTデバイスは、ANT+デバイス用に予約されている2457MHzを除き、2400MHzから2524MHzまでの任意のRF周波数を使用できます。^[11]
• IEEE 802.15.4  – Zigbeeおよびその他のパーソナル エリア ネットワークは、異なる割り当て間で周波数を共有するため、915 MHzおよび2450 MHz ISM 帯域を使用する場合があります。

無線 LAN やコードレス電話も ISM と共有する帯域以外の帯域を使用できますが、このような使用には国ごとの承認が必要です。DECT電話は、ヨーロッパと北米で異なる ISM 帯域外の割り当てられたスペクトルを使用します。超広帯域LAN は ISM 帯域が提供できるよりも多くのスペクトルを必要とするため、 IEEE 802.15.4aなどの関連規格はISM 帯域外のスペクトルを使用するように設計されています。これらの追加帯域は公式の ITU-R ISM 帯域外であるにもかかわらず、同じ種類の低電力個人通信に使用されるため、誤って ISM 帯域と呼ばれることもあります。

いくつかのブランドの無線制御装置は、ガソリン車から小型飛行機まで、おもちゃの低電力リモコンに 2.4 GHz帯域範囲を使用しています。

ワールドワイド デジタル コードレス テレコミュニケーション (WDCT) は、 2.4 GHz無線スペクトルを使用するテクノロジーです。

Google のProject Loon は、気球間および気球と地上間の通信に ISM 帯域 (具体的には 2.4 GHz 帯域と 5.8 GHz 帯域) を使用しました。

47 CFR Part 97 に従い、一部の ISM バンドは、アマチュアテレビを含む通信用に免許を取得したアマチュア無線家によって使用されます。

• 短距離デバイス
• 周波数割り当て
• 固定無線
• LP433 型番
• 2.4GHzにおける電磁干渉

^[1]

• コードレス電話の周波数
• ISM バンドの定義に関する ITU ページ
• 無線規制に関するITUのページ
• 欧州無線通信局周波数情報システム 2009-04-08 にWayback Machineでアーカイブ
• 米国では、CFR 07/47cfr18 07.html Title 47 Part 18 で ISM バンドの規制について規定しています。[1] には、低電力通信の 3 つのバンド (Part 15) で動作する無線 LAN デバイスの規制の一部が記載されています。