免許不要で使える無線通信：ISMバンドとその利用例

免許不要で使える無線通信：ISMバンドとその利用例

ISMバンドとは

– ISMバンドとは

無線で情報をやり取りする技術は、現代社会において欠かせないものとなっています。しかし、無線通信は目に見えない電波という資源を使っているため、決められたルールなしに誰でも自由に使うと、電波同士が干渉してしまい、通信がうまくいかなくなってしまいます。

そこで、電波をスムーズに利用するために、国際電気通信連合（ITU）という国際機関が、電波の利用目的ごとに周波数帯を国際的に決めています。そして、各国はこの決められたルールに基づいて、国内の電波利用を管理しています。日本では、総務省が電波法に基づいてこの役割を担っています。

ISMバンド（産業科学医療用バンド）は、この決められた周波数帯のうちの一つで、その名の通り、医療機器、産業機器、科学機器といった特定の分野で使用するために割り当てられています。 電子レンジやBluetoothなどが、このISMバンドを利用した身近な例です。

ISMバンドは、免許を取得しなくても誰でも利用できるという特徴があります。そのため、近年では、IoT機器など、様々な機器で無線通信機能が利用されるようになり、ISMバンドの利用はますます増えています。

ISMバンドの特徴：免許不要

電波は目に見えない貴重な資源であり、私達の生活において様々な場面で利用されています。しかし、電波は誰でも自由に使えるわけではありません。テレビやラジオ放送、携帯電話など、ほとんどの場合、電波を利用するには電波法に基づいた無線局免許状を取得する必要があります。

しかし、国際的に無線局免許状を取得せずに利用できる周波数帯も存在します。それがISMバンド(産業・科学・医療用周波数帯)と呼ばれる周波数帯です。ISMバンドは、その名の通り、医療機器、電子レンジなどの産業機器、無線LANなどの科学分野で利用されることを目的としています。

ISMバンドが無免許で利用できるようになった背景には、これらの分野における無線技術の進歩を促進するという狙いがあります。免許取得の手間や費用を削減することで、より多くの人が無線技術を活用できるようになり、技術革新を促進することが期待されています。

ただし、無免許で利用できるからといって、ISMバンドを自由に使えるわけではありません。各国において、電波の強さや周波数の範囲など、技術基準が定められています。日本では、総務省が定める技術基準に適合した機器のみが利用可能です。ISMバンドを利用する際は、使用する機器が日本の技術基準に適合しているかを確認することが重要です。

日本で利用されるISMバンド

電波は目に見えない貴重な資源であり、テレビやラジオ、携帯電話など様々な用途に利用されています。その中でも、特定の機器に限らず誰でも自由に利用できる周波数帯があり、これを「ISMバンド」と呼びます。ISMは「産業・科学・医療」を意味する英語の頭文字を取ったもので、その名の通り、電子レンジや医療機器など幅広い分野で活用されています。

日本では、電波法という法律に基づき、電波の利用が厳格に管理されています。ISMバンドも例外ではなく、使用できる周波数帯や出力などが細かく定められています。代表的なISMバンドとしては、「2.4GHz帯」「5.7GHz帯」「920MHz帯」などが挙げられます。

それぞれの周波数帯は、異なる特性を持っているため、用途に応じて使い分けられています。例えば、「2.4GHz帯」は、電子レンジや無線LANなど、比較的近距離での通信に適しています。一方、「5.7GHz帯」は「2.4GHz帯」に比べて電波が遠くまで届きにくいという特性がある一方、高速な通信が可能であるため、近年普及が進む無線LANやBluetoothなどに利用されています。「920MHz帯」は、物体を透過しやすいという特性があるため、電子タグや体内の情報を計測する医療機器などに利用されています。

このように、ISMバンドは私達の生活に欠かせない様々な機器に利用されており、今後も更なる活用が期待されています。

2.4GHz帯：電子レンジから無線LANまで

私たちの生活に欠かせない電子機器の中には、目には見えない電波を使って情報のやり取りをしているものがたくさんあります。その中でも、２.４ギガヘルツ帯と呼ばれる電波は、電子レンジや無線LAN、ブルートゥースなど、身近な機器で広く使われています。

なぜ、このように様々な機器で２.４ギガヘルツ帯が使われているのでしょうか。それは、この電波が、国際的に決められたルールの中で、誰でも自由に使えることになっているからです。誰でも使えるということは、裏を返せば、同時にたくさんの機器がこの電波を使ってしまう可能性があるということです。

無線LANの規格であるIEEE802.11bやIEEE802.11gも、この２.４ギガヘルツ帯を使用しています。そのため、電子レンジを使っている時に無線LANの速度が遅くなったり、途切れたりすることがあります。これは、電子レンジからの電波が、無線LANの電波と干渉してしまうことが原因です。

このような電波干渉の問題を解決するために、周波数ホッピングやスペクトラム拡散といった技術が使われています。周波数ホッピングは、電波の通り道を変えながらデータを送ることで、干渉を防ぐ技術です。一方、スペクトラム拡散は、データを広い周波数帯域に拡散して送ることで、干渉の影響を受けにくくする技術です。

このように、２.４ギガヘルツ帯は、利便性が高い反面、電波干渉の問題を抱えています。しかし、技術の進歩によって、その問題は解決されつつあります。

5.7GHz帯：高速無線LANで活躍

5.7GHz帯は、電波法で定められた無線周波数帯の一つで、主に屋内で使用する高速無線LAN（Wi-Fi）で利用されています。この帯域は、IEEE802.11nやIEEE802.11acといった高速無線LAN規格で使用されており、従来の2.4GHz帯に比べて多くの周波数帯域幅を持つため、高速なデータ通信に適しています。

5.7GHz帯の大きなメリットの一つに、電波干渉が少ないことが挙げられます。2.4GHz帯は電子レンジやBluetooth機器など様々な機器で使用されているため、電波が混雑しやすく、通信速度の低下や不安定な接続の原因となることがあります。一方、5.7GHz帯は利用機器が比較的少ないため、電波干渉が発生しにくく、安定した高速通信を実現できます。

しかし、5.7GHz帯は2.4GHz帯に比べて電波の直進性が強く、障害物を回り込みにくいという特性があります。そのため、利用環境によっては電波が届きにくくなる場合があり、設置場所やアンテナの調整に注意が必要です。

5.7GHz帯は無線LAN以外にも、アマチュア無線や気象レーダー、航空管制レーダーなど、様々な用途に利用されています。このように、5.7GHz帯は高速性と安定性を兼ね備えた周波数帯として、今後ますます需要が高まっていくと予想されます。

920MHz帯：IoTシステムの要

近年、様々な機器をインターネットにつないで新しいサービスを生み出す「モノのインターネット」（IoT）が注目されています。このIoTシステムにおいて、機器間のデータのやり取りをスムーズに行うためには、適切な通信手段を選ぶことが重要です。その中でも、920MHz帯と呼ばれる周波数帯は、IoTシステムの基盤を支える重要な役割を担っています。

920MHz帯は、他の周波数帯と比べて電波が届きやすいという特徴があります。そのため、障害物が多い場所や遠く離れた場所にある機器との通信にも適しており、広範囲にわたるIoTシステムを構築する際に有利です。例えば、広大な農地におけるセンサーデータの収集や、山間部における河川の水位監視など、従来の通信方式では困難だった場所でも、安定したデータ通信が可能になります。

また、920MHz帯は、電波が障害物を回り込みやすいという特性も持っています。このため、ビルや家屋が密集した都市部においても、安定した通信品質を確保することができます。さらに、消費電力が低いという利点もあり、電池駆動の小型センサーなど、省電力性が求められる機器への適用にも適しています。

このように、920MHz帯は、IoTシステムの普及を支える通信手段として、今後ますます重要な役割を果たしていくことが期待されます。