ISM – Industrial, Scientific and Medical
Der ISM-Bereich (Industrial, Scientific, and Medical) umfasst eine Gruppe von Frequenzen, die weltweit für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke genutzt werden dürfen. Die Verfügbarkeit und Lizenzfreiheit dieser Frequenzen hat dazu geführt, dass sie nicht nur für die namensgebenden Anwendungsgebiete genutzt werden, sondern auch für zahlreiche technische Systeme und Geräte, wie etwa drahtlose Netzwerke oder Bluetooth. Im Folgenden wird erläutert, was genau unter dem ISM-Frequenzband zu verstehen ist, welche Anwendungen es umfasst und wie die Zukunft dieser Frequenzen aussieht.
ISM ©iStockphoto/Llepod
1. Was ist das ISM-Band? – Ein Überblick über die Frequenzbereiche und Spezifikationen
Das ISM-Band ist ein weltweit standardisiertes Frequenzspektrum, das von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen festgelegt wurde. Die Frequenzen im ISM-Bereich sind frei verfügbar, was bedeutet, dass sie ohne spezielle Lizenzen verwendet werden dürfen. Zu den gängigen Frequenzen im ISM-Bereich gehören unter anderem:
6,78 MHz
13,56 MHz
27,12 MHz
40,68 MHz
433,92 MHz
915 MHz
2,45 GHz (z. B. für Mikrowellen und WLAN)
5,8 GHz
Der Vorteil dieser Frequenzbänder liegt in der hohen Flexibilität und Freiheit, mit der Unternehmen und Verbraucher diese Bereiche nutzen können. Eine Vielzahl von Technologien kann so lizenzfrei und kostengünstig betrieben werden. Allerdings führt dies auch dazu, dass ISM-Frequenzen sehr stark genutzt werden und mitunter Interferenzen auftreten können.
Anwendungen des ISM-Bands – Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Obwohl die Frequenzen ursprünglich für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke reserviert waren, hat die fortschreitende technologische Entwicklung zur Erweiterung der Einsatzgebiete geführt. Zu den typischen Anwendungen im ISM-Band gehören:
Medizinische Geräte: In der Medizin werden ISM-Frequenzen für eine Vielzahl von Geräten genutzt, darunter elektrische Zahnbürsten, Herzmonitore, Diagnosegeräte und Sterilisatoren. Die hohe Verfügbarkeit der ISM-Bänder ermöglicht kostengünstige medizinische Technologien, die nicht auf spezialisierte Frequenzbereiche angewiesen sind.
Industrielle Anwendungen: In der Industrie kommen ISM-Frequenzen in Hochleistungs-Mikrowellenanwendungen, Heizgeräten und Trocknungsanlagen zum Einsatz. Weitere typische Anwendungsbereiche sind Produktionssysteme, in denen Funkgeräte zur Steuerung und Überwachung von Prozessen und Maschinen verwendet werden.
Drahtlose Kommunikationstechnologien: Der ISM-Bereich ist entscheidend für die drahtlose Kommunikation. Technologien wie WLAN (2,4 GHz), Bluetooth und RFID (13,56 MHz) basieren auf den ISM-Frequenzen. Besonders im 2,4 GHz-Bereich können verschiedene Geräte gleichzeitig betrieben werden, da dieser Frequenzbereich weltweit verfügbar und kompatibel ist. Hierdurch wurde ISM auch für den Verbrauchermarkt zunehmend wichtig, da zahlreiche Haushaltsgeräte, wie Mikrowellen und schnurlose Telefone, diese Frequenzen nutzen.
Haushaltsanwendungen und Unterhaltungselektronik: Auch in Haushaltsgeräten wie Mikrowellen, Babyphones und kabellosen Lautsprechern wird das ISM-Band genutzt. Dies macht den Alltag komfortabler, birgt aber auch die Herausforderung von Interferenzen, besonders in dicht besiedelten Gebieten.
Die Zukunft des ISM-Bands – Herausforderungen und Potenziale
Da das ISM-Band frei nutzbar ist, hat die Frequenzauslastung in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Besonders durch die Vielzahl an drahtlosen Geräten und den Einsatz im Internet der Dinge (IoT) ist der ISM-Bereich vielerorts ausgelastet, was zu Interferenzen führen kann. Zukünftige Herausforderungen bestehen daher vor allem darin, diese Frequenzen effizient und stabil zu nutzen. Ansätze zur Lösung dieses Problems umfassen unter anderem:
Regulierung und Standardisierung: Die ITU und lokale Regulierungsbehörden arbeiten daran, Richtlinien für die Nutzung und Frequenzverwaltung festzulegen. Technologien, die auf eine geringere Sendeleistung ausgelegt sind, wie BLE (Bluetooth Low Energy), werden entwickelt, um die Belastung des Frequenzbereichs zu reduzieren.
Neue Technologien und Protokolle: Neue Kommunikationsprotokolle, wie Wi-Fi 6, bieten fortschrittliche Techniken zur Minimierung von Interferenzen. Auch Frequenzsprungverfahren und digitale Filter können dazu beitragen, dass Geräte reibungslos nebeneinander arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören.
Ausbau weiterer Frequenzbereiche: Die Einführung weiterer lizenzfreier Frequenzbereiche oder die Neuzuordnung bestimmter Frequenzen könnte künftig die Belastung des ISM-Bereichs verringern. Zunehmend werden Technologien entwickelt, die alternative Frequenzen nutzen, etwa im 60 GHz-Bereich, um neue Kommunikationswege zu erschließen.
Trotz der Herausforderungen bleibt das ISM-Band aufgrund seiner Lizenzfreiheit und weltweiten Verfügbarkeit ein unverzichtbarer Frequenzbereich für zahlreiche Anwendungen. Die Entwicklung effizienterer Technologien und die Ergänzung durch weitere Frequenzbänder werden dazu beitragen, dass das ISM-Band auch in Zukunft als wichtige Ressource für industrielle, wissenschaftliche, medizinische und konsumorientierte Anwendungen bestehen kann.
