Loading article…
ISM無線帯域は、電気通信用途を除き、産業、科学、医療（ISM）用途のために国際的に確保されている無線スペクトルの一部です。[ 1 ]これらの帯域で無線周波数（RF）エネルギー を使用する用途の例としては、 RF加熱、電子レンジ、医療用ジアテルミー装置などがあります。これらの機器の強力な放射は電磁干渉を引き起こし、同じ周波数を使用する無線通信を妨害する可能性があるため、これらの機器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発生するあらゆる干渉に耐えなければならず、ユーザーはこれらの帯域でのISM機器の動作に対して規制上の保護を受けていません。
当初の割り当ての意図とは裏腹に、近年、これらの周波数帯の利用が最も急速に拡大しているのは、短距離・低電力の無線通信システムです。これは、これらの周波数帯が、送信機に必要な政府の許可なしに使用できる機器向けに承認されていることが多いためです。ISM周波数は、すでに干渉問題に耐性があることが求められているため、この目的によく選ばれます。コードレス電話、Bluetooth機器、近距離無線通信（NFC）機器、ガレージドアオープナー、ベビーモニター、無線コンピュータネットワーク（Wi-Fi）などはすべてISM周波数を使用する可能性がありますが、これらの低電力送信機はISM機器とはみなされません。
ISM バンドは、ITU 無線通信規則(第 5 条) の脚注 5.138、5.150、および 5.280で定義されています。各国の無線規制の違いにより、これらのセクションで指定されたバンドの各国での使用方法が異なる場合があります。ISM バンドを使用する通信機器は、ISM 機器からの干渉を許容する必要があるため、免許なしの運用は通常、他の機器からの干渉を許容する必要があるため、これらのバンドの使用は免許なしの運用に通常許可されています。ISM バンドは、免許なしの運用と免許ありの運用で割り当てを共有していますが、有害な干渉の可能性が高いため、免許ありのバンドの使用は通常低くなっています。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[ 2 ]。パート 15には、ISM 周波数を共有するものも含め、免許なしの通信機器の規則が含まれています。ヨーロッパでは、ETSIが短距離通信機器の使用に関する規格を策定しており、その一部はISMバンドで動作します。ISMバンドの使用は、CEPT加盟国である各国の周波数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。 [ 3 ]
周波数利用の調和を向上させるため、本文書に規定されているサービス割り当ての大部分は、各国の適切な行政機関の責任範囲にある周波数割り当ておよび利用に関する国家表に組み込まれています。割り当ては、一次、二次、排他的、または共有のいずれかになります。排他的または共有利用は、行政機関の責任範囲です。
タイプA（脚注5.138）＝周波数帯はISMアプリケーション用に指定されている。これらの周波数帯をISMアプリケーションに使用するには、無線通信サービスに影響を受ける可能性のある他の機関との合意に基づき、関係機関による特別な許可が必要となる。この規定を適用するにあたり、関係機関は最新のITU-R勧告を十分に考慮しなければならない。
タイプB（脚注5.150）＝周波数帯はISMアプリケーションにも指定されています。これらの帯域内で運用され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。
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（中心周波数433.92 MHz）の帯域がISMアプリケーション 用に指定されている。この帯域内で運用され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らない。
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、当時黎明期にあったマイクロ波加熱プロセスに対応するため、現在では一般的な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。[ 4 ]しかし、当時のFCCの年次報告書によると、これらの発表に先立って多くの準備が行われていたようです。[ 5 ]
1947年8月9日の周波数割り当て委員会の会議報告書[ 6 ]には、次のような記述がある。
米国代表は、ISM帯域に2450MHzの周波数を割り当てるよう要請した際、米国には既にこの周波数で動作する温熱療法装置と電気調理器が存在し、後者は将来的に大西洋横断船舶や航空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な合意を目指すことには一定の意義がある、と付け加えた。
ISM帯の無線周波数は通信目的で使用されてきましたが、そのような機器は通信以外の発生源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帯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バンドでの免許不要のスペクトラム拡散を初めて許可した。 [ 7 ] FCCの措置は1980年にFCC職員のマイケル・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年を要した。これはスペクトラム拡散技術の民生利用を許可するより広範な提案の一部であり、当時、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た。[ 8 ]
その後、他の多くの国々も同様の規制を制定し、この技術の利用を可能にした。[ 9 ]
産業、科学、医療（ISM）用途（無線周波数エネルギーの）（ISM用途）は、国際電気通信連合（ITU）のITU無線通信規則（RR）[ 10 ]の第1.15条によれば、「電気通信分野の用途を除き、産業、科学、医療、家庭または同様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ように設計された機器または装置の運用」と定義されています。
ISMの当初の仕様では、これらの周波数帯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。現在でも、これらの用途で広く使用されています。多くの人にとって、最も身近なISM機器は、2.45GHzで動作する家庭用電子レンジ で、マイクロ波を使って食品を調理します。工業用加熱も大きな応用分野であり、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が挙げられます。医療現場では、短波およびマイクロ波透熱療法装置がISM帯域の電波を用いて身体の深部を加熱し、リラクゼーションや治癒を促進します。近年では、温熱療法がマイクロ波を用いて組織を加熱し、がん細胞を死滅させる治療法も行われています。
しかしながら、後述するように、近年の無線周波数帯の混雑の増大、マイクロエレクトロニクスの高度化、そして免許不要利用の魅力の高まりにより、これらの周波数帯は無線機器向けの近距離通信システムでの利用が爆発的に増加し、現在ではこれらの周波数帯の利用用途の中で圧倒的に最大となっています。これらは、当初想定されていた「産業用」「科学用」「医療用」といった用途分野には該当しないため、「非ISM」利用と呼ばれることもあります。
最も大きな用途の 1 つは無線ネットワーク( Wi-Fi )です。ほぼすべての無線システムが基づいている規格であるIEEE 802.11ah無線ネットワーク プロトコルは、ISM バンドを使用します。事実上すべてのラップトップ、タブレット コンピュータ、コンピュータ プリンタ、携帯電話には、 2.4 GHz および 5.7 GHz ISM バンドを使用する802.11無線モデム が搭載されています。Bluetoothは2.4 GHz バンドを使用する別のネットワーク技術ですが 、干渉の可能性を考えると問題となる場合があります。[ 11 ]
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、低周波数帯である13MHzと27MHz のISMバンドを使用する。
ISM帯域を使用するその他の近距離機器には、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、車両のキーレスエントリーシステム、 UAV（ドローン）の無線制御チャンネル、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。
複数の国際的なLoRa規格は、低消費電力、長距離、低速のデータ伝送のためにISM帯域を使用している。
電極のないランプの中には、高周波放射を利用して蛍光管を励起する ISMデバイスと呼ばれるものがある。硫黄ランプは市販のプラズマランプで、 2.45GHzのマグネトロンを用いて硫黄を加熱し、明るく光るプラズマを生成する。
長距離無線送電システムが提案され、実験が行われてきた。これは、架空送電線や地下ケーブルの代わりに、高出力送信機と整流アンテナを用いて遠隔地に電力を送るものである。NASAは、太陽光発電衛星で収集したエネルギーを地上に送るために、 2.45GHz帯のマイクロ波送電を利用する研究を行ってきた。
宇宙用途では、ヘリコン二重層イオンスラスタは 、13.56MHzの送信を用いてガスを分解・加熱してプラズマにする、宇宙船推進エンジンのプロトタイプである。
近年、ISM帯域は、915MHz帯および2.450GHz帯の無線センサーネットワーク、ならびに915MHz帯、2.450GHz帯、および5.800GHz帯の無線LANやコードレス電話など、（ISM以外の）免許不要のエラー耐性通信アプリケーションとも共有されています。免許不要の機器はこれらの帯域のISM放射に耐性を持つ必要があるため、免許不要の低電力ユーザーは、ISMユーザーに問題を引き起こすことなく、これらの帯域で動作することができます。ISM機器には、必ずしもISM帯域の無線受信機が含まれているわけではありません（例えば、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 によると、低電力通信機器は当該周波数帯の免許取得者からの干渉を受け入れなければならず、Part 15 機器は免許取得者に干渉を与えてはならない。915 MHz 帯は、オーストラリア (915 MHz ～ 928 MHz) やイスラエルなど、特に携帯電話にGSM-900帯を使用している国など、明示的に許可している国を除き、第 2 地域 外の国では使用すべきではないことに注意。ISM 帯は無線周波数識別(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のは、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など、ISO/IEC 14443に準拠したシステムで使用される 13.56 MHz 帯である。
ヨーロッパでは、ISMバンドの使用は、CEPTの技術勧告とETSIの規格に基づき、欧州委員会が発行する短距離無線機器規制によって規定されています。ヨーロッパのほとんどの地域では、PMR446に加えてLPD433バンドも免許不要の音声通信に使用できます。
無線ネットワーク機器は、以下の波長帯を使用します。
無線LANやコードレス電話は、 ISMと共有されている帯域以外の帯域も使用できますが、そ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帯域外ですが、同じタイプの低電力パーソナル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。
無線操縦機器のいくつかのブランドは、ガソリンエンジン搭載の自動車から小型飛行機まで、おもちゃの低電力リモートコントロールに2.4GHz帯を使用している。
ワールドワイド・デジタル・コードレス通信（WDCT）は、 2.4GHz帯の無線周波数帯域を利用する技術である。
GoogleのProject Loonは 、気球同士および気球と地上との通信にISMバンド（具体的には2.4GHz帯と5.8GHz帯）を使用した。
47 CFR Part 97 に従って、一部の ISM バンドは、アマチュア テレビを含む通信のために免許を持つアマチュア無線家によって使用されます。
産業、科学、医療（ISM）用途（無線周波数エネルギー）：電気通信分野の用途を除き、産業、科学、医療、家庭または同様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ように設計された機器または装置の運用。