免許不要で使える無線周波数帯、ISMバンドとは？

免許不要で使える無線周波数帯、ISMバンドとは？

用途の広い無線周波数

無線を使う電波は、目には見えないけれど、私たちの生活を支える大切なものです。その電波の通り道である周波数は、限られた資源であり、誰かが勝手に使ってしまえば他の誰かが使えなくなってしまいます。そこで、世界中で電波をうまく使うために、国際電気通信連合という組織が周波数の割り当てや管理を行っています。

その中で、「産業、科学、医療」といった分野に広く使われている周波数帯のことをISMバンドといいます。ISMバンドは、電子レンジや無線LAN、ブルートゥースなど、私たちの身近にある様々な機器で使われています。例えば、食べ物を温める電子レンジは、ISMバンドの中の2.45ギガヘルツという周波数帯を使っています。これは、水の分子を振動させて熱を発生させるのに適した周波数なのです。また、パソコンやスマートフォンでインターネットに接続する際に使う無線LANも、ISMバンドを利用しています。

ISMバンドの特徴は、免許がなくても使えることです。誰でも使える周波数帯だからこそ、多くの機器で利用されています。しかし、誰でも使えるということは、同時に多くの機器が同じ周波数帯を使う可能性もあるということです。そのため、ISMバンドを使う機器は、他の機器からの電波の影響を受けにくく、また、他の機器に影響を与えにくいように設計されています。

ISMバンドのように、特定の機器のために確保された周波数帯があることで、私たちは安心して様々な機器を使うことができます。電波は目に見えませんが、私たちの生活を便利で豊かにするために、様々な形で活躍しているのです。今後も新しい技術の発展とともに、周波数の有効活用はますます重要になっていくでしょう。

免許不要で利用できる利点

誰でも使える電波の仕組みについてお話します。

電波を使うには、通常許可が必要です。無線局免許状という特別な資格が必要になる場合が多いのです。しかし、誰でも自由に使える特別な電波の種類があります。それがISMバンドと呼ばれるものです。ISMバンドは、産業、科学、医療といった分野で使われることを想定して割り当てられた周波数帯です。このISMバンドを使う機器の多くは、免許がなくても使うことができます。

免許が不要ということは、簡単に無線技術を使えるということです。誰でも気軽に無線機器を使えるようになるため、様々な機器が作られ、広く使われるようになりました。例えば、家庭でインターネットに接続するために使う無線LANルーターや、スマートフォンとイヤホンを無線でつなぐBluetooth機器などは、ISMバンドを使って無線で接続しています。

もし免許が必要だったら、無線LANルーターやBluetooth機器を使うのに、面倒な手続きが必要で、お金もかかっていたはずです。免許が不要なおかげで、誰でも手軽に無線LANやBluetoothといった便利な技術を使えるようになりました。誰でも使えるISMバンドは、私たちの生活を便利にする技術の進歩に大きく貢献していると言えるでしょう。手続きや費用負担がないため、利用者にとって非常に使いやすい技術となっています。まさに、縁の下の力持ちのような存在と言えるでしょう。

日本で利用できる周波数帯

電波は目に見えない大切な資源であり、様々な機器で利用されています。電波を有効に活用するために、国によって利用できる周波数帯が決められています。日本では、免許なしで利用できる周波数帯域があり、産業・科学・医療（ＩＳＭ）バンドと呼ばれています。誰でも手軽に利用できるため、無線ＬＡＮや電子レンジ、ブルートゥースなど、様々な機器で利用されています。

代表的なＩＳＭバンドの一つに、２．４ギガヘルツ帯があります。この周波数帯は、無線ＬＡＮやブルートゥースなどの近距離無線通信で広く利用されています。電子レンジもこの周波数帯を利用しており、非常に多くの機器で使用されているため、電波干渉の問題が発生しやすいという課題があります。干渉が発生すると、通信速度の低下や通信の切断といった問題が生じることがあります。このため、干渉を抑えるための技術開発が盛んに行われています。例えば、複数のアンテナを用いて電波の送受信を行う技術や、干渉が少ない時間帯や周波数帯を自動的に選択する技術などが実用化されています。

５．７ギガヘルツ帯もＩＳＭバンドの一つです。主に屋内限定の無線ＬＡＮなどで利用されています。２．４ギガヘルツ帯と比べて利用する機器が少ないため、電波干渉が発生しにくいという利点があります。そのため、高速なデータ通信が必要な用途に適しています。

９２０メガヘルツ帯は、比較的新しいＩＳＭバンドです。「モノのインターネット」（ＩｏＴ）システムの通信手段として利用が広がっており、今後様々な分野での活用が期待されています。比較的低い周波数帯のため、障害物に回り込みやすい性質があります。この性質は、建物の内部や地下など、電波が届きにくい場所での通信に役立ちます。ＩｏＴシステムの普及に伴い、９２０メガヘルツ帯の重要性はますます高まると考えられます。

周波数帯域ごとの主な用途

電波は様々な用途で使われていますが、用途によって適した周波数帯域が異なります。周波数帯域の特徴を理解することで、より効率的な利用が可能になります。

まず、2.4ギガヘルツ帯について説明します。この周波数帯域は、比較的短い距離での通信に適しているという特徴があります。そのため、家庭やオフィスなどで広く普及している無線LANや、スマートフォンと周辺機器を接続するBluetoothなど、近距離無線通信技術に利用されています。また、電子レンジも2.4ギガヘルツ帯の電波を利用して食品を加熱しています。電子レンジは、水分子の振動を誘発することで食品を温める仕組みです。

次に、5.7ギガヘルツ帯について説明します。この周波数帯域は、2.4ギガヘルツ帯に比べて高速なデータ通信が可能です。そのため、より多くの情報を短い時間で送受信することができます。この特徴を活かして、高速無線LANなどに利用されています。近年、動画の視聴や大容量ファイルの送受信など、高速なデータ通信が必要とされる場面が増えており、5.7ギガヘルツ帯の重要性はますます高まっています。

最後に、920メガヘルツ帯について説明します。この周波数帯域は、障害物に強く、比較的長距離の通信が可能という特徴があります。壁や建物などの障害物があっても、電波が届きやすいのです。そのため、モノのインターネットと呼ばれるIoTシステムの通信手段として注目されています。工場や農場など、広範囲にセンサーを設置してデータ収集を行う場合に、920メガヘルツ帯は有効な通信手段となります。このように、それぞれの周波数帯域が持つ特徴を理解し、適切に利用することで、私たちの生活はより便利で豊かになっていくと言えるでしょう。

電波干渉への対策

誰でも使える無線通信の周波数帯は、許可なしで使えるため、たくさんの機器が同じ周波数帯を使ってしまい、電波同士がぶつかって邪魔しあうことがよく起こります。特に２．４ギガヘルツ帯は、家庭にある無線でインターネットをする機械や、無線で音を飛ばす機械、食べ物を温める機械など、色々な機器で使われているため、電波がぶつかり合う問題がよく発生します。

この電波同士の干渉を防ぐために、いくつかの工夫が凝らされています。例えば、周波数をくるくる変えながら通信する方法や、信号を広い周波数帯に薄く広げる方法などです。周波数をくるくる変える方法は、複数の周波数帯を目まぐるしく切り替えながら通信を行うことで、他の電波の影響を少なくする技術です。まるで、たくさんの道の中から空いている道を選んで走るように、電波の通りをよくします。一方、信号を広い周波数帯に薄く広げる方法は、信号の強さを弱くする代わりに、広い周波数帯を使うことで、他の電波の影響を受けにくくする技術です。これは、広い場所に小さな声で話すよりも、ささやくように広い場所に声を響かせることで、周りの騒音に負けないようにするようなものです。

これらの技術は、特定の機器に限らず、許可なしで誰でも使える周波数帯を使う多くの機器に広く使われています。周波数をくるくる変える方法は、無線でインターネットをする機械や、無線で音を飛ばす機械などで使われ、通信の安定性を高めています。信号を広い周波数帯に薄く広げる方法は、GPSや衛星通信など、より遠くまで確実に情報を伝えたい場合に使われています。

このように、様々な工夫によって、誰でも使える無線通信の周波数帯での電波干渉の問題は減ってきており、私達は快適に無線通信を利用できています。今後、さらに多くの機器が無線通信を利用するようになると予想されるため、電波干渉を防ぐための新しい技術の開発がますます重要になっていくでしょう。

今後の展望と課題

無線通信技術の進歩に大きく貢献してきた免許不要の周波数帯、ISMバンド。モノのインターネット（IoT）システムの広がりや、新しい無線通信技術の登場によって、ISMバンドの利用は今後ますます増えていくと見られています。利用拡大は喜ばしいことですが、同時に懸念されるのが電波干渉の問題です。多くの機器が同じ周波数帯を使うことで、電波同士がぶつかり、通信障害を起こす可能性が高まります。この問題を解決するために、電波干渉を抑える新しい技術の開発が急務です。例えば、電波の飛び交う方向を制御する技術や、複数の機器が同時に通信できる技術などが考えられます。

限られた周波数帯域を有効に使うことも重要です。複数の機器が干渉し合うことなく、スムーズに通信できるような仕組み作りが必要です。具体的には、時間によって使う周波数帯を変える方法や、通信するデータ量を調整する方法などが挙げられます。まるで道路の交通整理のように、周波数帯域をうまく管理することで、多くの機器が快適に通信できるようになります。

さらに、忘れてはならないのが安全確保の課題です。ISMバンドは誰でも自由に使えるため、悪意を持った第三者による妨害や、通信内容を盗み見られる危険性があります。これに対抗するために、通信内容を暗号化する技術や、不正なアクセスを防ぐ仕組みなどを強化する必要があります。まるで家の鍵をかけるように、通信を守るための対策をしっかりと講じることが重要です。ISMバンドの未来は、これらの課題を解決できるかどうかにかかっています。技術開発と制度整備の両面から、より良い利用環境を整備していく必要があるでしょう。