¿Por qué banda de 2,4 GHz?

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Bluetooth, WiFi, Zigbee, controles remotos, alarmas, teléfonos inalámbricos, etc.

¿Por qué todos estos protocolos, dispositivos, etc. usan una banda de 2.4 GHz en lugar de 3.14 GHz? ¿Qué lo hace tan especial?

— cbr
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También podemos agregar hornos de microondas a la lista de dispositivos de 2,4 GHz.

— Nick Alexeev

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¿Porque es difícil obtener una oscilación estable a exactamente π GHz?

— un CVn

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@ MichaelKjörling ¡Para π GHz use un circulador! ;)

— Phil

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@NickAlexeev - Curiosamente, los hornos de microondas son aparentemente una de las razones originales por las que 2,45 GHz se convirtió en una banda ISM. (pg 466)

— Compro01

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2.4 GHz es una de las bandas de radio industriales, científicas y médicas (ISM) . Las bandas ISM no tienen licencia, lo que facilita la certificación del equipo con FCC (o sus contrapartes en otros países).

Sin embargo, ¿qué tiene de especial 2,4 GHz? Hay alrededor de una docena de bandas ISM. Algunos a mayor frecuencia, otros tienen menor frecuencia. No todas las bandas ISM son internacionales. Pero 2.4 GHz es una banda internacional.

actualizar:

Los hornos de microondas también funcionan a 2,4 GHz, lo cual no es una coincidencia.
Versión corta en formato de preguntas y respuestas:

P: ¿Por qué opera tanta comunicación inalámbrica en la banda de 2.4 GHz?
R: Porque es una banda ISM, y no tiene licencia, y es internacional.

P: ¿Por qué 2,4 GHz es una banda sin licencia?
R: FCC originalmente ha reservado esta banda para calentadores de microondas (cocinas, hornos). Como resultado, desde el principio, esta banda está contaminada por los hornos de microondas.

P: ¿Por qué 2,4 GHz para hornos microondas? Los hornos de microondas pueden funcionar en casi cualquier frecuencia entre 1 y 20 GHz. No hay nada especial (como la resonancia), cuando se trata de la absorción de microondas por el agua a 2.4 GHz (ver también aquí ).

R: La elección de frecuencia se basó en una combinación de mediciones empíricas de penetración de calor para diversos alimentos, consideraciones de diseño para el tamaño del magnetrón y consideraciones de frecuencia para cualquier frecuencia armónica resultante.

[Estas consideraciones fueron propuestas por Raytheon y GE a FCC en 1946, cuando se tomó la decisión sobre 2.4 GHz.]

Las versiones largas se pueden encontrar aquí . [Este enlace va a Indiegogo, porque este poco de investigación histórica fue financiado por una multitud.]
Además, este documento de la FCC (54MB) de 1947 puede ser de interés. Gracias, @ Compro01 por encontrar esta referencia.

— Nick Alexeev
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La parte sin licencia es un problema. Le permite al experimentador promedio, bueno, experimentar sin tener una licencia. +1

— Enemy Of the State Machine

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Lo "especial" de 2.4GHz es que cuando se asignó espectro para diversas necesidades en los años 60 y 70, nadie lo quería, porque se pensaba que la absorción de agua atmosférica lo hacía inútil.

— Lior Bilia
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Cuando estábamos experimentando con enlaces inalámbricos basados en 802.11 en la década de 1990 (en aquel entonces, solo dos compañías proporcionaron el equipo: BreezeCom y Western Radio), utilizamos una antena direccional para disparar la señal de 3 a 5 millas. Los árboles nos dieron muchos problemas en el verano debido al agua en las hojas. Un tipo de árbol era particularmente problemático, pero no recuerdo cuál era. Efectivamente creó una propagación de "línea de visión".

— jww

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Ding ding ding ding ding ding! Casi (9/10) la respuesta correcta. La absorción de agua atmosférica lo hace, no "inútil", pero mucho menos útil que muchas otras bandas de microondas para el trabajo a larga distancia . Pero como el "desarrollador de EE" dijo anteriormente, en realidad es una ventaja para lo que se supone que son "redes de área local". Tenga en cuenta que los contactos WiFi de larga distancia que se hacen cada año alrededor del tiempo de DefCon se realizan en el desierto de Nevada, donde hay muy poca agua en el aire (y, por supuesto, grandes antenas parabólicas de alta ganancia).

— Jamie Hanrahan

Eche un vistazo al espectro de absorción de agua , comienza a subir alrededor de 1 GHz y sigue subiendo y subiendo a través de 2.4 GHz, 5.7 GHz y más.

— Nick Alexeev

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Por cierto, esta (absorción de agua) es exactamente la razón por la cual los hornos de microondas funcionan a esta frecuencia: la potencia se acopla bien al agua de los alimentos. Y si bien esto hace que no sea tan bueno para la transmisión de largo alcance, esta es una ventaja para el funcionamiento de WiFi / Bluetooth, etc., no un obstáculo.

— Floris

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@Floris Solo para aclarar, no ocurre nada fuera de lo común (como la resonancia) con agua a 2.4 GHz. Los hornos de microondas pueden funcionar en casi cualquier frecuencia entre 1 y 20 GHz. Aparentemente, no sabemos las razones específicas por las que se eligió 2.4 GHz. Puede ser, las otras bandas ya estaban ocupadas. (Incluso hay personas que están recaudando fondos para investigaciones históricas sobre el tema de 2.4 GHz.)

— Nick Alexeev

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Es 'especial' ya que no va muy lejos.

Curiosamente, esto resulta ser una ventaja importante ya que muchos dispositivos y personas pueden usar la misma banda en un área cercana sin interferencia.

Teledensidad es el término utilizado en la industria telefónica como cuántos teléfonos inalámbricos por milla cuadrada. Las primeras generaciones (hace 25 años) de teléfonos sin núcleo usan pocos MHz y decenas de MHz y van demasiado lejos. El teléfono inalámbrico moderno (ahora año 2014) usa GHz (algunos no son 2.4GHz) para corto alcance y alta densidad de tele.

Hay una historia social y técnica y una dimensión detrás de esto. Mi primer trabajo, hace 30 años, fue un teléfono sin núcleo de primera generación que usaba 1 MHz y 50MHz, un rango de trabajo de unas pocas millas, excelente para granjeros y hogares del tamaño de un país.

El teléfono celular acababa de salir al precio del 5% de una casa, demasiado costoso para su uso en ese contexto social, por lo que el núcleo se adapta a la demanda social.

A medida que más personas los usan, grandes interferencias, el teléfono a veces tiene 10 LED parpadeantes que muestran la búsqueda de canales no utilizados, ya que se están llenando demasiado. Luego, pase a una frecuencia más alta, 900MHz y similares.

Luego viene Spread Spectrum. Ya era hora de la conferencia tecnológica de IEEE que la sesión de Spread Spectrum estaba prohibida para los civiles. Eso ha cambiado. La tecnología SS se trasladó a artículos de consumo, WLAN, GPS, teléfono sin núcleo, teléfono celular 3G, modelo de control remoto, Bluetooth.

El siguiente paso más alto a 2.4G hizo el truco de equilibrar la necesidad social, el corto alcance (BT es de unos pocos metros, WLAN decenas de metros), espectro extendido, anti-interferencia, búsqueda automática de canales (el antiguo modelador de RC vuela la bandera de color en la antena para decir otro para mantenerse fuera de su canal).

Como señaló otro respondedor, el costo sí jugó un papel. Mi primera WLAN de 2.4GHz es una tarjeta de conexión para PC de 4 por 10 pulgadas, a 2000 dólares estadounidenses. Ahora, tenemos un conector USB para uñas con un costo de orden de magnitud menor.

2.4GHz fue 'especial' ya que no llega muy lejos.

Además, las SS y la demanda social en ese momento configuraron la situación actual como se describe en el póster original, que muchos dispositivos usan 2.4GHz

— EEd
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Sin embargo, curiosamente, recuerdo que tenía un teléfono inalámbrico de 2.4Ghz y 5Ghz y el primero tenía un alcance mucho mejor.

— Michael

La pérdida de ruta es proporcional al cuadrado de la frecuencia de la señal de radio. Mayor frecuencia es mucho mayor pérdida de ruta. Se eligió 2.4GHz, entre otras razones, es que tiene una pérdida mucho mayor que el teléfono inalámbrico de primera generación que usa decenas de MHz. en.wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss

— EEd

en.wikipedia.org/wiki/Cordless_phone sobre cómo, cuando el teléfono inalámbrico se mueve hacia arriba en frecuencia y cambia al sistema digital, para reducir la distancia de trabajo a la necesaria y nada más. Digital impide que otros escuchen y usen su línea telefónica para llamadas de larga distancia, lo que a veces era muy costoso.

— EEd

¿Existe un teléfono inalámbrico moderno?

— Matti Virkkunen

En un contexto de frecuencia y corto alcance, Modern es una unidad presente en GHz frente a la unidad de primera generación, hace unos 20 a 25 años, a 1 MHz y 50MHz. Algunos a 900MHz en el punto medio hasta ahora.

— EEd

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Parte de la razón es el costo (tanto el presupuesto financiero como el de energía con la distancia), otra es porque las frecuencias están reservadas para otros tipos de dispositivos / comunicaciones y la interferencia causada por tales desviaciones de esas frecuencias.

Cuando se elige una frecuencia para un uso generalizado, es más barato usar piezas estándar en su diseño en lugar de tener que comenzar desde cero para usar una frecuencia particular. Puede comprar un transceptor listo para usar que millones de dispositivos usan por un costo menor por unidad que el uso de un transceptor hecho a medida.

http://en.wikipedia.org/wiki/ISM_band

y

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_interference_at_2.4_GHz

tener alguna información sobre las designaciones de frecuencia.

— Enemigo de la máquina de estado
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Como otros han dicho, es una banda ISM, y todas las otras razones enumeradas son totalmente válidas, pero creo que otra parte de la razón por la que es más popular que otras bandas ISM es que está disponible en casi todos los países, mientras que algunas bandas ISM son solo ISM en ciertas regiones, y también es bastante amplio en comparación con otras bandas ISM. A medida que aumenta la frecuencia, las bandas ISM se ensanchan, parece.

De hecho, el WiFi de 5 GHz se está volviendo más común todo el tiempo a medida que 2.4 se llena más. La banda de 5.8 tiene 150MHz mientras que 2.4 solo tiene 100MHz. 5GHz no puede atravesar paredes tan bien, pero dicen que puede atravesar agujeros más pequeños como debajo de las puertas.

— EternidadBosque
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