نطاق راديو ISM

نطاقات الراديو الصناعية والعلمية والطبية هي أجزاء من الطيف الراديوي المحجوز دوليًا للأغراض الصناعية والعلمية والطبية (ISM)، باستثناء التطبيقات في مجال الاتصالات . ^[1] تشمل أمثلة التطبيقات لاستخدام طاقة التردد اللاسلكي (RF) في هذه النطاقات التدفئة بالتردد اللاسلكي وأفران الميكروويف وأجهزة العلاج الحراري الطبي . يمكن للانبعاثات القوية لهذه الأجهزة أن تخلق تداخلًا كهرومغناطيسيًا وتعطل الاتصالات اللاسلكية باستخدام نفس التردد ، لذلك تقتصر هذه الأجهزة على نطاقات معينة من الترددات. بشكل عام، يجب أن تتسامح معدات الاتصالات العاملة في نطاقات ISM مع أي تداخل ناتج عن تطبيقات ISM، ولا يتمتع المستخدمون بأي حماية تنظيمية من تشغيل أجهزة ISM في هذه النطاقات.

على الرغم من نية التخصيصات الأصلية، إلا أن الاستخدام الأسرع نموًا لهذه النطاقات في السنوات الأخيرة كان لأنظمة الاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى ومنخفضة الطاقة ، حيث غالبًا ما تتم الموافقة على هذه النطاقات لمثل هذه الأجهزة، والتي يمكن استخدامها بدون ترخيص حكومي ، كما هو مطلوب بخلاف ذلك لأجهزة الإرسال؛ غالبًا ما يتم اختيار ترددات ISM لهذا الغرض لأنها يجب أن تتسامح بالفعل مع مشكلات التداخل. قد تستخدم الهواتف اللاسلكية وأجهزة البلوتوث وأجهزة الاتصال قريب المدى (NFC) وفتاحات أبواب المرآب وأجهزة مراقبة الأطفال وشبكات الكمبيوتر اللاسلكية ( Wi-Fi ) ترددات ISM، على الرغم من أن أجهزة الإرسال منخفضة الطاقة هذه لا تعتبر أجهزة ISM.

تُعرَّف نطاقات ISM بواسطة لوائح الراديو التابعة للاتحاد الدولي للاتصالات (المادة 5) في الحواشي 5.138 و5.150 و5.280 من لوائح الراديو . قد يختلف استخدام البلدان الفردية للنطاقات المحددة في هذه الأقسام بسبب الاختلافات في لوائح الراديو الوطنية. نظرًا لأن أجهزة الاتصالات التي تستخدم نطاقات ISM يجب أن تتسامح مع أي تداخل من معدات ISM، يُسمح عادةً للعمليات غير المرخصة باستخدام هذه النطاقات، نظرًا لأن التشغيل غير المرخص عادةً ما يحتاج إلى التسامح مع التداخل من الأجهزة الأخرى على أي حال. تتقاسم نطاقات ISM التخصيصات مع العمليات غير المرخصة والمرخصة؛ ومع ذلك، نظرًا لاحتمالية حدوث تداخل ضار عالية، يكون الاستخدام المرخص للنطاقات منخفضًا عادةً. في الولايات المتحدة، تخضع استخدامات نطاقات ISM للجزء 18 من قواعد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، بينما يحتوي الجزء 15 على القواعد الخاصة بأجهزة الاتصالات غير المرخصة، حتى تلك التي تشترك في ترددات ISM. في أوروبا، يطور المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات معايير لاستخدام الأجهزة قصيرة المدى ، والتي يعمل بعضها في نطاقات ISM. يتم تنظيم استخدام نطاقات ISM من قبل هيئات تنظيم الطيف الوطنية الأعضاء في CEPT.

يتم تخصيص الترددات الراديوية وفقًا للمادة 5 من لوائح الراديو للاتحاد الدولي للاتصالات (طبعة 2012). ^[2]

من أجل تحسين التناغم في استخدام الطيف، تم دمج غالبية تخصيصات الخدمة المنصوص عليها في هذه الوثيقة في جداول وطنية لتخصيص الترددات واستخداماتها والتي تقع ضمن مسؤوليات الإدارات الوطنية المختصة. قد يكون التخصيص أوليًا أو ثانويًا أو حصريًا أو مشتركًا. يقع الاستخدام الحصري أو المشترك ضمن مسؤولية الإدارات.

تخصيصات الترددات للاتحاد الدولي للاتصالات ^[2]

نطاق التردد		تردد المركز	النطاق الترددي	يكتب	التوفر	المستخدم الأساسي	مستخدمين آخرين
6.765 ميجا هرتز	6.795 ميجا هرتز	6.78 ميجا هرتز	30 كيلو هرتز	أ	تخضع للقبول المحلي	خدمة ثابتة	خدمة الهاتف المحمول
13.553 ميجا هرتز	13.567 ميجا هرتز	13.56 ميجا هرتز	14 كيلو هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم	مُثَبَّت	الخدمات المتنقلة باستثناء خدمة الهاتف المحمول الجوي (R)
26.957 ميغا هرتز	27.283 ميجا هرتز	27.12 ميجا هرتز	326 كيلو هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم	الخدمة الثابتة والمتنقلة باستثناء الخدمة المتنقلة الجوية	راديو سي بي
40.66 ميجا هرتز	40.7 ميجا هرتز	40.68 ميجا هرتز	40 كيلو هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم		الخدمات الثابتة والمتنقلة وخدمة استكشاف الأرض عبر الأقمار الصناعية
433.05 ميجا هرتز	434.79 ميجا هرتز	433.92 ميجا هرتز	1.74 ميجا هرتز	أ	فقط في المنطقة 1 ، مع مراعاة القبول المحلي	خدمة الهواة وخدمة تحديد الموقع بالراديو	مع أحكام الحاشية رقم 5.280
902 ميجا هرتز	928 ميجا هرتز	915 ميجا هرتز	26 ميجا هرتز	ب	المنطقة 2 فقط (مع بعض الاستثناءات)	مُثَبَّت	متنقل باستثناء الخدمة المتنقلة للطيران وخدمة تحديد الموقع بالراديو؛ في خدمة الهواة الإضافية في المنطقة 2
2.4 جيجاهرتز	2.5 جيجاهرتز	2.45 جيجاهرتز	100 ميجا هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم	ثابت، متحرك، تحديد الموقع بالراديو	خدمة الهواة والهواة عبر الأقمار الصناعية
5.725 جيجاهرتز	5.875 جيجاهرتز	5.8 جيجاهرتز	150 ميجا هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم	الأقمار الصناعية الثابتة ، تحديد الموقع بالراديو، المحمول	خدمة الهواة والهواة عبر الأقمار الصناعية
24 جيجاهرتز	24.25 جيجاهرتز	24.125 جيجاهرتز	250 ميجا هرتز	ب	في جميع أنحاء العالم	هواة، هواة الأقمار الصناعية ، تحديد الموقع بالراديو	خدمة استكشاف الأرض عبر الأقمار الصناعية (نشطة)
61 جيجاهرتز	61.5 جيجاهرتز	61.25 جيجاهرتز	500 ميجا هرتز	أ	تخضع للقبول المحلي	خدمة ثابتة، بين الأقمار الصناعية ، متنقلة، وخدمة تحديد الموقع بالراديو
122 جيجاهرتز	123 جيجاهرتز	122.5 جيجاهرتز	1 جيجاهرتز	أ	تخضع للقبول المحلي	قمر استكشاف الأرض (سلبي)، ثابت، بين الأقمار الصناعية، متحرك، أبحاث الفضاء (سلبي)	خدمة الهواة
244 جيجاهرتز	246 جيجاهرتز	245 جيجاهرتز	2 جيجاهرتز	أ	تخضع للقبول المحلي	تحديد الموقع بالراديو، علم الفلك الراديوي	خدمة الهواة والهواة عبر الأقمار الصناعية

النوع أ (الحاشية رقم 5.138) = يتم تخصيص نطاقات التردد لتطبيقات ISM . ويجب أن يخضع استخدام هذه النطاقات الترددية لتطبيقات ISM لتصريح خاص من الإدارة المعنية، بالاتفاق مع الإدارات الأخرى التي قد تتأثر خدمات الاتصالات الراديوية لديها . وفي تطبيق هذا الحكم، يجب على الإدارات أن تأخذ في الاعتبار أحدث توصيات قطاع الاتصالات الراديوية ذات الصلة.

النوع ب (الحاشية رقم 5.150) = يتم تخصيص نطاقات التردد أيضًا لتطبيقات ISM. يجب على خدمات الاتصالات الراديوية العاملة ضمن هذه النطاقات قبول التداخل الضار الذي قد تسببه هذه التطبيقات.

ITU RR, (Footnote 5.280) = في ألمانيا والنمسا والبوسنة والهرسك وكرواتيا ومقدونيا الشمالية وليختنشتاين والجبل الأسود والبرتغال وصربيا وسلوفينيا وسويسرا، تم تخصيص النطاق 433.05–434.79 ميجاهرتز (التردد المركزي 433.92 ميجاهرتز) لتطبيقات ISM . يجب على خدمات الاتصالات الراديوية في هذه البلدان العاملة ضمن هذا النطاق قبول التداخل الضار الذي قد تسببه هذه التطبيقات.

هذا القسم يحتاج إلى التوسعة . يمكنك المساعدة بإضافة المزيد إليه. ( سبتمبر 2010 )

تم إنشاء نطاقات ISM لأول مرة في مؤتمر الاتصالات الدولي للاتحاد الدولي للاتصالات في أتلانتيك سيتي عام 1947. اقترح الوفد الأمريكي على وجه التحديد عدة نطاقات، بما في ذلك نطاق 2.4 جيجاهرتز الشائع الآن، لاستيعاب عملية تسخين الميكروويف الناشئة آنذاك؛ ^[3] ومع ذلك، تشير التقارير السنوية للجنة الاتصالات الفيدرالية في ذلك الوقت إلى أنه تم إجراء الكثير من التحضير قبل هذه العروض التقديمية. ^[4]

يتضمن تقرير اجتماع لجنة تخصيص الترددات المنعقد في 9 أغسطس 1947 ^[5] الملاحظة التالية:

"أشار مندوب الولايات المتحدة، في إشارة إلى طلبه تخصيص التردد 2450 ميجابايت/ثانية للمجال المغناطيسي الداخلي، إلى وجود جهاز حراري إلكتروني يعمل على هذا التردد في الولايات المتحدة، وأن هذا الجهاز قد يتم تركيبه في نهاية المطاف في السفن والطائرات العابرة للأطلنطي. وبالتالي، كان من المنطقي محاولة التوصل إلى اتفاق عالمي بشأن هذا الموضوع".

تم استخدام الترددات الراديوية في نطاقات ISM لأغراض الاتصال، على الرغم من أن مثل هذه الأجهزة قد تتعرض للتداخل من مصادر غير اتصالية. في الولايات المتحدة، منذ عام 1958، تم تخصيص نطاق Citizens من الفئة D ، وهي خدمة الجزء 95، للترددات المخصصة أيضًا لـ ISM. [1]

في الولايات المتحدة، قامت لجنة الاتصالات الفيدرالية لأول مرة بإتاحة الطيف المنتشر غير المرخص في نطاقات ISM في القواعد المعتمدة في 9 مايو 1985. ^[6] تم اقتراح إجراء لجنة الاتصالات الفيدرالية من قبل مايكل ماركوس من موظفي لجنة الاتصالات الفيدرالية في عام 1980 واستغرق الإجراء التنظيمي اللاحق خمس سنوات أخرى. كان جزءًا من اقتراح أوسع للسماح بالاستخدام المدني لتكنولوجيا الطيف المنتشر وقد عارضه في ذلك الوقت مصنعو المعدات السائدون والعديد من مشغلي أنظمة الراديو. ^[7]

وفي وقت لاحق، وضعت العديد من البلدان الأخرى لوائح مماثلة، مما أتاح استخدام هذه التكنولوجيا. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

التطبيقات الصناعية والعلمية والطبية (لطاقة التردد اللاسلكي) (باختصار: تطبيقات ISM ) - وفقًا للمادة 1.15 من لوائح الراديو للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) [ ^8] - يتم تعريفها على أنها « تشغيل المعدات أو الأجهزة المصممة لتوليد واستخدام طاقة التردد اللاسلكي محليًا لأغراض صناعية أو علمية أو طبية أو منزلية أو مماثلة، باستثناء التطبيقات في مجال الاتصالات ».

تصورت مواصفات ISM الأصلية أن النطاقات ستُستخدم في المقام الأول لأغراض غير الاتصال، مثل التدفئة. ولا تزال النطاقات تُستخدم على نطاق واسع لهذه الأغراض. بالنسبة للعديد من الأشخاص، فإن جهاز ISM الأكثر شيوعًا هو فرن الميكروويف المنزلي الذي يعمل بتردد 2.45 جيجاهرتز والذي يستخدم الموجات الدقيقة لطهي الطعام. التدفئة الصناعية هي مجال تطبيق كبير آخر؛ مثل التسخين بالحث ، والمعالجة الحرارية بالميكروويف، وتليين البلاستيك، وعمليات لحام البلاستيك . في البيئات الطبية، تستخدم أجهزة العلاج الحراري بالموجات القصيرة والميكروويف الموجات الراديوية في نطاقات ISM لتطبيق تسخين عميق على الجسم للاسترخاء والشفاء. وفي الآونة الأخيرة، تستخدم العلاج بفرط الحرارة الموجات الدقيقة لتسخين الأنسجة لقتل الخلايا السرطانية.

ومع ذلك، وكما هو مفصل أدناه، فإن الازدحام المتزايد لطيف الراديو، والتطور المتزايد للإلكترونيات الدقيقة ، وجاذبية الاستخدام غير المرخص، أدى في العقود الأخيرة إلى انفجار استخدامات هذه النطاقات لأنظمة الاتصالات قصيرة المدى للأجهزة اللاسلكية ، والتي تعد الآن أكبر استخدامات لهذه النطاقات. تسمى هذه أحيانًا استخدامات "غير ISM" لأنها لا تندرج ضمن مجالات التطبيق "الصناعية" و"العلمية" و"الطبية" المتصورة في الأصل. كان أحد أكبر التطبيقات هو الشبكات اللاسلكية ( Wi-Fi ). تستخدم بروتوكولات الشبكات اللاسلكية IEEE 802.11 ، المعايير التي تستند إليها جميع الأنظمة اللاسلكية تقريبًا، نطاقات ISM. تحتوي جميع أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والطابعات والهواتف المحمولة تقريبًا الآن على مودمات لاسلكية 802.11 تستخدم نطاقات ISM 2.4 و5.7 جيجاهرتز. البلوتوث هو تقنية شبكات أخرى تستخدم نطاق 2.4 جيجاهرتز، والتي يمكن أن تكون إشكالية نظرًا لاحتمالية التداخل. ^{[9] تستخدم أجهزة} الاتصالات القريبة المدى (NFC) مثل بطاقات القرب والبطاقات الذكية غير التلامسية نطاقات ISM منخفضة التردد 13 و27 ميجا هرتز. الأجهزة الأخرى قصيرة المدى التي تستخدم نطاقات ISM هي: الميكروفونات اللاسلكية ، وأجهزة مراقبة الأطفال ، وفتاحات أبواب المرآب ، وأجراس الأبواب اللاسلكية ، وأنظمة الدخول بدون مفتاح للمركبات، وقنوات التحكم عن بعد للطائرات بدون طيار، وأنظمة المراقبة اللاسلكية، وأنظمة RFID للبضائع، وأنظمة تتبع الحيوانات البرية .

بعض تصميمات المصابيح الخالية من الأقطاب الكهربائية هي أجهزة ISM، والتي تستخدم انبعاثات الترددات الراديوية لإثارة الأنابيب الفلورية . مصابيح الكبريت هي مصابيح بلازما متوفرة تجاريًا ، والتي تستخدم مغنطرونات بتردد 2.45 جيجاهرتز لتسخين الكبريت وتحويله إلى بلازما متوهجة بشكل ساطع .

تم اقتراح وتجربة أنظمة طاقة لاسلكية طويلة المدى تستخدم أجهزة إرسال وهوائيات عالية الطاقة ، بدلاً من خطوط النقل العلوية والكابلات الموجودة تحت الأرض ، لإرسال الطاقة إلى مواقع بعيدة. درست وكالة ناسا استخدام نقل الطاقة بالموجات الدقيقة على تردد 2.45 جيجاهرتز لإرسال الطاقة التي تم جمعها بواسطة أقمار الطاقة الشمسية إلى الأرض.

وفي تطبيقات الفضاء أيضًا، يعد محرك الدفع الأيوني ثنائي الطبقة الهليكون نموذجًا أوليًا لمحرك دفع المركبات الفضائية والذي يستخدم ناقل حركة بتردد 13.56 ميجا هرتز لتفكيك الغاز وتسخينه وتحويله إلى بلازما.

في السنوات الأخيرة، تمت مشاركة نطاقات ISM أيضًا مع تطبيقات الاتصالات غير المرخصة (غير ISM) المقاومة للأخطاء مثل شبكات الاستشعار اللاسلكية في نطاقي 915 ميجاهرتز و2.450 جيجاهرتز، بالإضافة إلى شبكات LAN اللاسلكية والهواتف اللاسلكية في نطاقات 915 ميجاهرتز و2.450 جيجاهرتز و5.800 جيجاهرتز. نظرًا لأن الأجهزة غير المرخصة مطلوبة لتكون متسامحة مع انبعاثات ISM في هذه النطاقات، فإن المستخدمين غير المرخصين ذوي الطاقة المنخفضة قادرون عمومًا على العمل في هذه النطاقات دون التسبب في مشاكل لمستخدمي ISM. لا تتضمن معدات ISM بالضرورة جهاز استقبال لاسلكي في نطاق ISM (على سبيل المثال، لا يحتوي فرن الميكروويف على جهاز استقبال).

في الولايات المتحدة، وفقًا للجزء 15.5 من قانون اللوائح الفيدرالية 47، يجب أن تقبل أجهزة الاتصالات منخفضة الطاقة التداخل من المستخدمين المرخص لهم لهذا النطاق الترددي، ويجب ألا يتسبب جهاز الجزء 15 في حدوث تداخل للمستخدمين المرخص لهم. لاحظ أنه لا ينبغي استخدام نطاق 915 ميجاهرتز في البلدان خارج المنطقة 2 ، باستثناء تلك التي تسمح بذلك على وجه التحديد، مثل أستراليا وإسرائيل، وخاصة تلك التي تستخدم نطاق GSM-900 للهواتف المحمولة. تُستخدم نطاقات ISM أيضًا على نطاق واسع لتطبيقات تحديد الترددات الراديوية (RFID) مع كون النطاق الأكثر استخدامًا هو نطاق 13.56 ميجاهرتز المستخدم بواسطة الأنظمة المتوافقة مع ISO/IEC 14443 بما في ذلك تلك المستخدمة في جوازات السفر البيومترية والبطاقات الذكية غير التلامسية .

في أوروبا، يخضع استخدام نطاق ISM لقواعد الأجهزة قصيرة المدى الصادرة عن المفوضية الأوروبية ، استنادًا إلى التوصيات الفنية الصادرة عن CEPT والمعايير الصادرة عن ETSI . في معظم أنحاء أوروبا، يُسمح باستخدام نطاق LPD433 للاتصالات الصوتية بدون ترخيص بالإضافة إلى نطاق PMR446 .

تستخدم أجهزة الشبكة اللاسلكية نطاقات الموجة على النحو التالي:

• نطاقات IEEE 802.11 / Wi-Fi 2450 ميجا هرتز و5800 ميجا هرتز
• يقع نطاق البلوتوث 2450 ميجاهرتز ^{[10] ضمن} WPAN
• ANT / ANT+ (مشتقة من Adaptive Network Topology) هي تقنية شبكة استشعار لاسلكية متعددة البث (ولكنها مفتوحة الوصول) صممتها وسوقتها شركة ANT Wireless. يمكن لأجهزة ANT استخدام أي تردد RF من 2400 ميجا هرتز إلى 2524 ميجا هرتز، باستثناء 2457 ميجا هرتز، وهو التردد المخصص لأجهزة ANT+. ^[11]
• IEEE 802.15.4  – قد تستخدم شبكات Zigbee وغيرها من شبكات المنطقة الشخصية نطاقات ISM 915 ميجا هرتز و 2450 ميجا هرتز بسبب مشاركة التردد بين التخصيصات المختلفة.

يمكن لشبكات LAN اللاسلكية والهواتف اللاسلكية أيضًا استخدام نطاقات أخرى غير تلك المشتركة مع ISM، ولكن مثل هذه الاستخدامات تتطلب الموافقة على أساس كل بلد على حدة. تستخدم هواتف DECT طيفًا مخصصًا خارج نطاقات ISM يختلف في أوروبا وأمريكا الشمالية. تتطلب شبكات LAN ذات النطاق العريض للغاية طيفًا أكبر مما يمكن أن توفره نطاقات ISM، لذلك تم تصميم المعايير ذات الصلة مثل IEEE 802.15.4a للاستفادة من الطيف خارج نطاقات ISM. وعلى الرغم من حقيقة أن هذه النطاقات الإضافية تقع خارج نطاقات ITU-R ISM الرسمية، نظرًا لاستخدامها لنفس أنواع الاتصالات الشخصية منخفضة الطاقة، إلا أنه يُشار إليها أحيانًا بشكل غير صحيح باسم نطاقات ISM أيضًا.

تستخدم العديد من العلامات التجارية لمعدات التحكم عن بعد نطاق 2.4 جيجاهرتز للتحكم عن بعد منخفض الطاقة في الألعاب، بدءًا من السيارات التي تعمل بالغاز وحتى الطائرات المصغرة.

الاتصالات اللاسلكية الرقمية العالمية أو WDCT هي تقنية تستخدم طيف الراديو 2.4 جيجاهرتز .

استخدم مشروع Loon التابع لشركة Google نطاقات ISM (على وجه التحديد نطاقات 2.4 و5.8 جيجاهرتز) للاتصالات بين البالونات وبين البالونات والأرض.

وفقًا للجزء 97 من قانون اللوائح الفيدرالية 47، يتم استخدام بعض نطاقات ISM بواسطة مشغلي الراديو الهواة المرخص لهم للاتصالات - بما في ذلك التلفزيون للهواة .

• جهاز قصير المدى
• تخصيص التردد
• شبكة لاسلكية ثابتة
• ال بي دي 433
• التداخل الكهرومغناطيسي عند 2.4 جيجا هرتز

^[1]

• ترددات الهاتف اللاسلكي
• صفحة الاتحاد الدولي للاتصالات حول تعريفات نطاقات ISM
• صفحة الاتحاد الدولي للاتصالات حول لوائح الراديو
• نظام معلومات الترددات التابع لمكتب الاتصالات الراديوية الأوروبي محفوظ في 2009-04-08 على موقع Wayback Machine
• في الولايات المتحدة، يصف العنوان 47 الجزء 18 من CFR 07/47cfr18 07.html تنظيم نطاقات ISM. [1] يحتوي على بعض اللوائح الخاصة بأجهزة LAN اللاسلكية العاملة في ثلاثة من نطاقات الاتصالات منخفضة الطاقة، الجزء 15.