免許不要で使える？ISMバンドの基礎知識と活用事例

免許不要で使える？ISMバンドの基礎知識と活用事例

ISMバンドとは何か

産業科学医療用バンド、通称ISMバンドは、特別な許可なく無線通信が可能な周波数帯です。これは電波という限りある資源を有効活用するための国際的な取り決めに基づいています。もし自由に周波数を使えば、電波干渉が起こり通信の質が低下するからです。国際電気通信連合が周波数の利用目的を区分し、各国が管理する体制を整えています。日本では電波法に基づき、総務省が電波の公平な利用を促進しています。通常、無線通信には免許が必要ですが、ISMバンドの周波数を使う機器は、多くの場合、免許が免除されます。これにより企業や研究機関は新技術の開発を容易に進められます。ただし、免許が不要な反面、電波干渉のリスクがあるため、機器は一定の技術基準を満たす必要があり、総務省が適合性を確認しています。

ISMバンドの周波数帯

産業科学医療用として開放された周波数帯は、世界中で共通ではありません。各国がそれぞれの状況に応じて利用可能な周波数帯を決めています。日本では主に二・四ギガヘルツ帯、五・七ギガヘルツ帯、九二〇メガヘルツ帯が使われています。二・四ギガヘルツ帯は無線ネットや近距離無線通信、電子レンジなど多くの機器で使われています。これは、部品が比較的安価で扱いやすいからです。しかし、多くの機器が同じ周波数帯を使うため、電波干渉が起こりやすいという欠点があります。五・七ギガヘルツ帯は、屋内での無線ネットやアマチュア無線に使われています。二・四ギガヘルツ帯に比べて電波干渉は少ないですが、壁などの障害物に弱く、通信距離が短くなる傾向があります。九二〇メガヘルツ帯は、近年のモノのインターネットの通信手段として注目されています。省電力で長距離通信が可能なため、センサー網や賢い電気メーターなど、広い範囲に散らばった機器間の通信に適しています。

2.4GHz帯の利用状況と課題

2.4ギガヘルツ帯は、産業、科学、医療用に開放された電波帯域であり、特に多くの機器で利用されています。無線通信規格の代表例である無線区域網は、携帯電話や電子計算機、板状端末など、インターネット接続機器に不可欠です。近距離無線通信も、無線式イヤホンや入力機器といった周辺機器で広く使われ、日常生活に深く浸透しています。さらに、電波加熱調理器も同帯域の電波を利用し、食品を加熱します。このように利用が集中しているため、電波干渉が起こりやすいという問題があります。特に、集合住宅や事務所など、複数の無線区域網の接続点が近い場所では、通信速度の低下や接続の不安定化が起こりがちです。電波干渉を軽減するため、無線区域網や近距離無線通信機器には、干渉を避けるための技術が搭載されています。例えば、周波数ホッピングは、使用する周波数を頻繁に変えることで、特定の周波数帯で発生する干渉を避ける技術です。また、スペクトラム拡散は、信号を広い周波数帯に分散して送信することで、干渉の影響を受けにくくします。これらの技術で干渉をある程度抑えられますが、根本的な解決には至っていません。

5.7GHz帯の特徴と活用

5.7ギガヘルツ帯は、電波の混信が少ないという特長があります。これは、この周波数帯を使う機器が比較的少ないためです。そのため、より安定した無線通信が実現できます。主に、無線LAN規格であるIEEE802.11n/acで使われており、特にIEEE802.11acは高速なデータ通信に適しています。高画質の映像配信や、通信速度が求められるオンラインゲームなどで力を発揮します。しかし、5.7ギガヘルツ帯は、2.4ギガヘルツ帯に比べ、壁などの障害物に弱いという側面があります。通信距離が短くなる傾向があるため、広い範囲をカバーするには、複数のアクセスポイントが必要となる場合があります。また、屋外での利用に制限がある点も注意が必要です。日本では、原則として屋内でのみ使用が認められています。これは、航空レーダーなどの重要なシステムとの間で電波干渉を起こす可能性があるためです。電波干渉の少なさを活かし、医療現場や工場など、高い信頼性が求められる場所での無線通信に利用されています。手術室での画像伝送や工場でのロボット制御など、重要な情報のやり取りに活用されています。

920MHz帯とIoT

近年、920メガヘルツ帯が、物のインターネットにおける通信技術として脚光を浴びています。この周波数帯は、他の産業科学医療用バンドと比較して周波数が低いため、電波が遠くまで届きやすく、障害物があっても通信しやすいという利点があります。また、消費電力が少ないため、電池で長期間動くセンサーなどに適しています。このような特性から、賢い電力量計や農業用感知器、物流追跡システムなど、広い範囲に散らばった機器間の通信に利用されています。例えば、賢い電力量計は、電気やガスの使用量を自動で計測し、データを送る機器です。920メガヘルツ帯を使うことで、各家庭に設置された電力量計から、電力会社やガス会社へ効率的に情報を送れます。物流追跡システムでは、荷物の位置情報を把握し、データを送るシステムとして活用されています。920メガヘルツ帯は、物のインターネットの普及を支える上で欠かせない技術であり、今後のさらなる活用が期待されています。

ISMバンド利用の注意点

産業科学医療用周波数帯は免許が要らず便利な反面、注意すべき点があります。まず、各国で定められた電波に関する法令を遵守しなければなりません。周波数帯の割り当てや電波の強さ、技術的な基準は国によって異なるため、機器を開発・販売する際は、事前に各国の法令を確認し適合しているか確かめる必要があります。また、電波干渉のリスクも考慮が必要です。多くの機器が同じ周波数帯を使用するため、電波干渉が起こりやすい状況にあります。機器を設計する際は、周波数を変更したり、電波を拡散したりする技術を取り入れる、もしくはアンテナの配置を工夫するなど、干渉を減らす対策を講じることが重要です。さらに、他の無線システムへの影響も考えなければなりません。産業科学医療用周波数帯の電波が、他の無線システムに干渉する恐れがある場合、利用が制限されることがあります。機器を設置する際は、周辺の無線システムへの影響を事前に評価し、適切な対策を講じることが大切です。産業科学医療用周波数帯を適切に利用することで、様々な分野で革新的な技術やサービスが実現できますが、不適切な利用は他の無線システムに悪影響を及ぼし、通信の信頼性を損なう可能性があります。利用する際は十分注意し、関連する法令や技術基準を守ることが重要です。