Bande libere

Le normative, che regolano l’utilizzo dello spettro elettromagnetico, sono emesse da organi internazionali. L’Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) è l’organizzazione a carattere mondiale che ha suddiviso il globo in tre aree di competenza.

  • La regione 1 comprende L’Europa, l’Africa, l’Unione Sovietica e il medio Oriente.
  • La regione 2 il continente americano.
  • La regione 3 l’Asia, l’Iran e l’Oceania.

Ogni regione ha propri organismi che decidono e armonizzano l’uso dello spettro elettromagnetico.
Fra i vari attori in Europa cito l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute), per gli Stati Uniti l’FCC (Federal Communications Commission).
Gli stati delle varie zone recepiscono, con un certo grado di flessibilità, le raccomandazioni erogate per ogni regione.
Le regole definiscono parametri come la potenza massima, l’ampiezza di banda, i tempi,le modalità di accesso, gli apparati, ed altro ancora.

Le bande libere sono le frequenze di uso libero, non tutelate, che non richiedono concessioni per il loro impiego. Sono spesso indicate come ISM (Industrial, Scientific and Medical)[Nota 1].

In realtà ISM è un sottogruppo di tutte le frequenze disponibili.
L’uso di tali bande è regolamentato in modo da consentirne l’impiego condiviso ed evitare che un utente o un servizio possa monopolizzare la risorsa.

In tabella un elenco parziale con le principali limitazioni:

Frequenza Potenza Requisiti di accesso Modulazione
occupazione di banda
40.66-40.7 MHz

10 dBm e.r.p.

Nulla Non spec
433.05-434.79 MHz  10 dBm e.r.p. ≤ 10% duty cycle Non spec.
433.05-434.79 MHz  1 dBm e.r.p.
Power density:
-13 dBm/10 kHz
Limiti per uso voce Non spec.
434.04-434.79 MHz 10 dBm e.r.p

Nulla

≤ 25 kHz
863-865 MHz 14 dBm e.r.p. Duty cycle dal 0,1 % al 10% e specifiche di accesso e uso canale (LBT. AFA)  
868 – 868.6 MHz 14 dBm e.r.p. duty cycle < 1%  
869.3 – 869.4 MHz 10 dBm e.r.p. Nulla < 25 kHz
869.4 – 869.65 MHz 27 dBm e.r.p. duty cycle < 10% < 25 kHz

869.7 -870 MHz

7 dBm e.r.p. Nulla Non specificato
2400-2483.5 MHz 20 dBm e.i.r.p. Nulla Non Specificato
5725-5875 MHz 14 dBm e.i.r.p.30 dBm in campo aperto.
Nulla
Non Specificato

L’elenco completo e i parametri di utilizzo sono differenti da regione a regione, con varianti per ogni singola nazione, che recepiscono le normative dell’ente responsabile della Regione ITU.

I dettagli sono numerosi. La legislazione Italiana fa capo al Ministero dello Sviluppo Economico (MISE) che aggiunge ulteriori note o dettagli, come ad esempio la distinzione nell’uso privato e non o la destinazione di frequenze ad uso contemporaneo a differenti servizi aventi differenti finalità [1].

L’uso delle bande libere è destinato ad apparati denominati SRD (Short Range Devices) e le specifiche che devono essere rispettate dai dispositivi sono regolate, in Europa, dal documento CEPT ERC Recommendation 70-03[Nota 2]. In Italia si parla di apparati a corto raggio e la normativa è recepita dallo Stato tramite il Ministero dello Sviluppo Economico (MISE). Sulla gazzetta ufficiale sono riportate le leggi dello Stato italiano[Nota 3].

Gli apparati non necessitano di una specifica autorizzazione, ma devono essere conformi alla regolamentazione. In Europa il requisito minimo è il marchio CE.
E’ onere del costruttore verificare e certificare tale conformità, con una propria dichiarazione o certificazione rilasciata a laboratori specializzati.

Maggiore attenzione è posta per la banda 862-876 MHz (sub-GHz) molto utilizzata da dispositivi SRD, è gestita dal Ministero della Difesa e non dal MISE. Le ultime note emesse nel PNRF (Piano Nazionale Ripartizione delle Frequenze) assegna l’intervallo 862 -876 MHz al regime di uso libero[Nota 4], pertanto non è prevista alcuna procedura di assegnazione dei diritti d’uso.

Fra le varie discussioni in merito, è interessante il documento [2] e il documento [3] nell’annesso 1, nota 110B.
Si fa notare che in altre regioni ITU, la banda equivalente utilizzabile è centrata a 915 GHz. Le problematiche sono simili, ma differentemente normate.

A titolo indicativo, le figure che seguono, riassumono i limiti principali per le bande di maggiore interesse.

Banda 433 MHz
Banda 433 MHz

Banda 868 MHz
Banda 868 MHZ

Banda 2400 MHz
Banda 2400 MHz

Senza entrare in dettaglio nelle bande e sottobande, per i quali si rimanda ai citati documenti, si illustrano i principali parametri.

Potenza. La potenza in Watt. In genere dell’ordine dei millesimi di watt (mW) è spesso espressa in dBm [4].
In taluni casi, in relazione alla larghezza di banda, si fa riferimento alla densità di potenza, ovvero alla potenza, in milliwatt per MHz o per KHz. E’ il caso degli apparati WLAN E HiperLAN.
La potenza è generalmente riferita al segnale irradiato e.r.p. o e.i.r.p, per cui, al valore concorre il guadagno di antenna. L’antenna spesso fa parte integrale dell’apparato e non è possibile sostituirla senza falsare la certificazione del costruttore e rendere il dispositivo illegale.
E.r.p. e e.i.r.p. (Effective Radiated Power e Effective Isotropic Radiated Power) sono due termini che si riferiscono alla potenza irradiata.
L’antenna è un componete passivo, il guadagno quantifica la capacità dell’antenna di concentrare l’energia irradiata (o ricevuta) in una determinata direzione. E’ normalmente espresso in dB e ha come riferimento l’antenna dipolo a mezza onda. Il termine e.r.p. indica la potenza applicata all’antenna aumentata del guadagno di antenna. Il secondo termine, e.i.r.p. prende come riferimento una ideale antenna isotropica. La differenza di guadagno fra un dipolo a mezz’onda a una antenna isotropica è di 2,15 dB, quindi:

e.i.r.p. = e.r.p. + 2,15 (dB)

Il Duty Cycle fa riferimento al rapporto fra il tempo di trasmissione e il tempo di ricezione più il tempo di ricezione. Ad esempio un duty cycle dell’ 1% impone che a fronte della trasmissione di un pacchetto dati di un secondo, l’apparato non possa trasmettere per 99 secondi. Questo parametro, di fatto, limita a trasmissioni brevi, non frequenti ed esclude gli streaming audio e video.

Altri limiti sono le modalità di accesso al canale radio. Due termini frequenti sono di LBT e AFA. LBT è l’acronimo di Listen Before Talk, ovvero l’apparato, prima di trasmettere, deve ricevere ed accertarsi che non ci siano trasmissioni in atto da parte di altri apparati ed attendere che il canale sia libero. AFA, Adaptive Frequency Agility, indica una modalità di gestione dinamica della frequenza di trasmissione (canale, nel lambito della stessa banda), che varia ad ogni accesso.

I parametri e le limitazioni discusse sono tecniche volte a ridurre mutui disturbi fra i vari servizi dei vari utenti e la monopolizzazione di una frequenza.

Le norme, brevemente citate, condizionano non solo gli apparati, ma anche i protocolli definiti per l’uso ottimale della banda.


[3] Apparati a corto raggio

[4] ai sensi dell'art. 105, comma 1, lettera o) del decreto legislativo 1° agosto 2003 n. 259 s successive modifiche.

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