RF बैंड LF (30-300kHz, जैसे NDB नेविगेशन) से लेकर 5G mmWave (24-100GHz, 20dB/km की हानि जो स्मॉल-सेल डेंसिफिकेशन को बढ़ावा देती है) तक फैले हुए हैं। HF (3-30MHz, 10-100m तरंगें) वैश्विक शॉर्टवेव का समर्थन करता है; GPS L1 (1575MHz) 5m की सटीकता प्रदान करता है—पाथ लॉस (path loss) और एंटीना आकार जैसी भौतिकी प्रत्येक बैंड की भूमिका निर्धारित करती है।
Table of Contents
RF बैंड क्या हैं?
संपूर्ण RF स्पेक्ट्रम को आधिकारिक तौर पर 3 kHz और 300 GHz के बीच की आवृत्ति वाली तरंगों के रूप में परिभाषित किया गया है। संकेतों को एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने से रोकने के लिए इस विशाल श्रृंखला का प्रबंधन विश्व स्तर पर अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU) और संयुक्त राज्य अमेरिका में FCC जैसी एजेंसियों द्वारा राष्ट्रीय स्तर पर किया जाता है। उदाहरण के लिए, 2.4 GHz पर काम करने वाले वाई-फाई राउटर को उस आवृत्ति के एक सटीक परिभाषित हिस्से के भीतर रहना चाहिए ताकि पास के ब्लूटूथ डिवाइस से टकराने से बचा जा सके, जो 2.402–2.480 GHz के एक अलग, आसन्न हिस्से का उपयोग करता है।
- वे आवृत्ति के अनुसार समूहीकृत हैं: बैंड रेडियो स्पेक्ट्रम के निरंतर ब्लॉक होते हैं, जिन्हें हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है। सामान्य समूहों में kHz, MHz और GHz शामिल हैं।
- उनके अद्वितीय भौतिक गुण हैं: एक बैंड की आवृत्ति उसकी तरंग दैर्ध्य (wavelength) निर्धारित करती है, जो बदले में उसकी रेंज, प्रवेश शक्ति और डेटा क्षमता निर्धारित करती है।
- वे कानूनी रूप से विनियमित हैं: अराजकता को रोकने के लिए सरकारें विशिष्ट उपयोगों के लिए विशिष्ट बैंड लाइसेंस देती हैं, जो भूमि के लिए ज़ोनिंग कानूनों के समान है।
एक 1 MHz तरंग प्रति सेकंड 1 मिलियन बार दोलन करती है, जबकि एक 2.4 GHz तरंग प्रति सेकंड 2.4 बिलियन बार दोलन करती है। यह दोलन दर सबसे महत्वपूर्ण कारक है। 4G/LTE के लिए उपयोग किए जाने वाले 700 MHz जैसे कम आवृत्ति वाले बैंड की तरंग दैर्ध्य लगभग 42.8 सेंटीमीटर होती है। यह लंबी तरंग सेल टावर से 10 किलोमीटर से अधिक की यात्रा कर सकती है और आसानी से दीवारों से गुजर सकती है, जिससे यह विस्तृत क्षेत्र कवरेज के लिए उत्कृष्ट बन जाती है। इसके विपरीत, 5 GHz वाई-फाई सिग्नल की तरंग दैर्ध्य लगभग 6 सेंटीमीटर होती है।
| बैंड / सामान्य उपयोग | आवृत्ति रेंज | विशिष्ट रेंज (आदर्श) | डेटा क्षमता (सैद्धांतिक) | प्रमुख विशेषता |
|---|---|---|---|---|
| FM रेडियो प्रसारण | 88 – 108 MHz | ~30 – 50 km | निम्न (~150 kbps) | बेहतरीन पहुंच, व्यापक कवरेज। |
| 4G LTE / सेलुलर | 700 MHz, 1.7 – 2.1 GHz | 1 – 10+ km (बैंड के आधार पर) | मध्यम से उच्च (10-100 Mbps) | कवरेज और क्षमता को संतुलित करता है। |
| वाई-फाई (2.4 GHz) | 2.4 – 2.5 GHz | ~45 मीटर घर के अंदर | मध्यम (50-150 Mbps) | अच्छी रेंज, लेकिन माइक्रोवेव आदि से हस्तक्षेप का खतरा। |
| 5G mmWave | 24 – 39 GHz | ~200 मीटर (दृष्टि रेखा आवश्यक) | बहुत उच्च (1-10+ Gbps) | अत्यधिक गति, पत्तियों, कांच और दीवारों द्वारा आसानी से अवरुद्ध। |
एक एकल 700 MHz सेल टावर 2.5 GHz पर काम करने वाले टावर की तुलना में लगभग 4 गुना बड़े क्षेत्र को कवर कर सकता है, जो मोबाइल कैरियर के लिए बुनियादी ढांचे की लागत में महत्वपूर्ण बचत करता है। यही कारण है कि कम आवृत्ति वाले बैंड अक्सर सरकारी नीलामियों में अरबों डॉलर में लाइसेंस प्राप्त करते हैं। इसके विपरीत, उच्च-आवृत्ति वाले बैंड, जैसे वाई-फाई के लिए उपयोग किया जाने वाला 5.8 GHz बैंड या 5G के लिए 24 GHz बैंड, अक्सर बिना लाइसेंस वाले या हल्के लाइसेंस वाले होते हैं।
बैंड को कैसे नंबर दिया जाता है
[Image showing the comparison between IEEE and ITU radio band designations]
हो सकता है कि आपका सामना 5.180 GHz पर काम करने वाले वाई-फाई चैनल नंबर 36 से हो, जबकि एक 5G सेलुलर बैंड को n78 कहा जाता है और यह 3.3 से 3.8 GHz तक की आवृत्तियों का उपयोग करता है। यह भिन्नता इसलिए मौजूद है क्योंकि प्रत्येक नामकरण प्रणाली एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए बनाई गई थी: कुछ तरंग दैर्ध्य पर आधारित हैं, अन्य आवृत्ति पर, और कई केवल विरासत लेबल हैं जो बने हुए हैं। सबसे महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि बैंड का नंबर, जैसे L-बैंड या C-बैंड, आवृत्तियों की एक विशिष्ट श्रेणी को संदर्भित करता है, न कि एक एकल आवृत्ति को। उदाहरण के लिए, उपग्रहों के लिए C-बैंड आमतौर पर 3.7 से 4.2 GHz तक फैला होता है, जो स्पेक्ट्रम का 500 MHz चौड़ा ब्लॉक है। इन नंबरिंग प्रणालियों को समझना तकनीकी डेटा शीट पढ़ने और यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि क्यों एक विशेष हार्डवेयर, जैसे कि $2,500 का सैटेलाइट मॉडेम, केवल एक विशिष्ट, नंबर वाले बैंड में काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
- एकाधिक प्रणालियाँ मौजूद हैं: विभिन्न संगठनों (IEEE, ITU, NATO) ने अपनी स्वयं की नंबरिंग प्रणालियाँ बनाईं, जिससे अतिव्यापी शब्द बन गए।
- आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य पर आधारित: आधुनिक प्रणालियाँ आवृत्ति (GHz) पर आधारित हैं, जबकि पुरानी प्रणालियाँ (जैसे L, S, C) काफी हद तक तरंग दैर्ध्य पर आधारित हैं।
- नंबर रेंज को परिभाषित करता है: बैंड नंबर का प्राथमिक उद्देश्य एक विशिष्ट आवृत्ति रेंज और उसके संबंधित तकनीकी गुणों को संक्षिप्त रूप में बताना है।
सामान्य वायरलेस संचार के लिए सबसे आम प्रणाली वह है जिसे इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स (IEEE) द्वारा स्थापित किया गया है। यह प्रणाली 3 kHz से 300 GHz तक के स्पेक्ट्रम को LF, MF, HF, VHF, UHF, SHF, और EHF जैसे नामों वाले बैंड में समूहित करती है।
IEEE प्रणाली द्वितीय विश्व युद्ध के समय के रडार पदनामों से उत्पन्न हुई थी, जो गोपनीयता के लिए जानबूझकर अस्पष्ट रखे गए थे। अक्षर केवल “Low,” “Medium,” “High,” “Very,” “Ultra,” “Super,” और “Extremely High” आवृत्ति के प्रतीक थे, जो एक तार्किक, भले ही अस्पष्ट, प्रगति बनाते थे।
उदाहरण के लिए, वेरी हाई फ्रीक्वेंसी (VHF) बैंड 30 से 300 MHz को कवर करता है। 98.1 MHz पर एक विशिष्ट FM रेडियो स्टेशन इसी बैंड के अंतर्गत आता है। 100 MHz सिग्नल के लिए तरंग दैर्ध्य लगभग 3 मीटर है, जो रेंज और ऑडियो स्पष्टता ले जाने की क्षमता का एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। इसके ठीक ऊपर अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (UHF) बैंड है, जो 300 MHz से 3 GHz तक फैला है। इस बैंड में टीवी प्रसारण (लगभग 470-698 MHz) से लेकर GPS (1.575 GHz) और 4G LTE (अक्सर 700 MHz और 2.1 GHz के बीच) तक सब कुछ शामिल है। एक प्रमुख तकनीकी अंतर यह है कि UHF तरंगें, अपनी छोटी तरंग दैर्ध्य (600 MHz पर लगभग 50 सेमी) के साथ, दृष्टि रेखा (line-of-sight) अवरोध के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं, लेकिन उच्च डेटा दरों का समर्थन कर सकती हैं, यही कारण है कि वे आधुनिक मोबाइल संचार के लिए मुख्य आधार हैं।
दैनिक जीवन में सामान्य बैंड
2.4 GHz बैंड शायद सबसे अधिक भीड़भाड़ वाला है, जो वाई-फाई, ब्लूटूथ और यहाँ तक कि माइक्रोवेव ओवन के लिए एक साझा राजमार्ग के रूप में कार्य करता है। इस बीच, GPS प्रणाली खुले आसमान के नीचे 3 से 5 मीटर के भीतर सटीकता प्राप्त करने के लिए 1575.42 MHz पर एक सटीक, अव्यवस्थित सिग्नल पर निर्भर करती है। यह समझना कि आपके सामान्य उपकरण किन बैंडों का उपयोग करते हैं, यह स्पष्ट करता है कि आपका 5 GHz वाई-फाई 2.4 GHz नेटवर्क की तुलना में तेज़ क्यों है लेकिन उसकी रेंज कम क्यों है, और क्यों आपकी कार का टायर प्रेशर मॉनिटरिंग सिस्टम (TPMS) 315 MHz या 433 MHz पर व्हील वेल से डैशबोर्ड तक सिग्नल भेज सकता है लेकिन बहुत अधिक डेटा संचारित नहीं कर सकता है।
अधिकांश होम राउटर डुअल-बैंड होते हैं, जो दो अलग-अलग नेटवर्क प्रसारित करते हैं। 2.4 GHz बैंड (विशेष रूप से 2.400 से 2.4835 GHz तक) अमेरिका में 11 चैनलों में विभाजित है, जिनमें से प्रत्येक 20 MHz चौड़ा है। इसका प्राथमिक लाभ रेंज है; एक 2.4 GHz सिग्नल एक सामान्य 200-वर्ग-मीटर के घर को कवर कर सकता है और दीवारों को काफी अच्छी तरह से पार कर सकता है, लेकिन आदर्श परिस्थितियों में इसकी अधिकतम डेटा दर अक्सर प्रति स्ट्रीम लगभग 150-200 Mbps तक सीमित होती है। 5 GHz बैंड (5.150-5.825 GHz) 2.4 GHz की तुलना में डेटा क्षमता से दोगुने से अधिक प्रदान करता है, जिसकी गति आसानी से 500 Mbps से अधिक हो जाती है, क्योंकि इसमें 20 से अधिक गैर-अतिव्यापी 20 MHz चैनल हैं, जो हस्तक्षेप को काफी कम करते हैं। हालांकि, इसकी उच्च आवृत्ति का मतलब है कि यह दीवारों द्वारा अधिक आसानी से अवशोषित हो जाता है; उसी वातावरण में इसकी प्रभावी रेंज 2.4 GHz बैंड की रेंज का लगभग 60% है। वायरलेस सुरक्षा कैमरों जैसे उपकरणों के लिए, सही बैंड चुनना एक सीधा समझौता है: पिछवाड़े में बेहतर कवरेज के लिए 2.4 GHz, या राउटर के करीब उच्च-रिज़ॉल्यूशन, स्थिर वीडियो फीड के लिए 5 GHz।
| तकनीक | प्राथमिक आवृत्ति बैंड | विशिष्ट रेंज | डेटा दर (वास्तविक दुनिया) | प्रमुख अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|
| वाई-फाई (2.4 GHz) | 2.4 – 2.4835 GHz | ~30-45 मीटर घर के अंदर | 50-200 Mbps | सामान्य घरेलू इंटरनेट, IoT उपकरण |
| वाई-फाई (5 GHz) | 5.15 – 5.85 GHz | ~15-25 मीटर घर के अंदर | 200-1000 Mbps | HD स्ट्रीमिंग, लो-लेटेंसी गेमिंग |
| ब्लूटूथ | 2.4 GHz (2.402 – 2.480 GHz) | ~10 मीटर | 1-3 Mbps | वायरलेस ऑडियो, बाह्य उपकरण (peripherals) |
| 4G/5G (लो-बैंड) | 600 MHz, 700 MHz, 850 MHz | 5-15 km | 10-100 Mbps | व्यापक-क्षेत्र कवरेज, ग्रामीण सेवा |
| 5G (मिड-बैंड) | 2.5 GHz, 3.5 GHz | 1-3 km | 100-900 Mbps | शहरी क्षमता, हाई-स्पीड मोबाइल डेटा |
| GPS | 1575.42 MHz (L1 बैंड) | ~20,000 km (उपग्रह से) | 50 बिट्स/सेकंड (नेविगेशन संदेश) | पोजिशनिंग, नेविगेशन, टाइमिंग |
| की फोब / TPMS | 315 MHz (US), 433 MHz (EU) | 50-100 मीटर | कुछ kbps | कम दूरी का रिमोट कंट्रोल, सेंसर डेटा |
एक कार का एडेप्टिव क्रूज कंट्रोल सिस्टम 77 GHz रडार बैंड का उपयोग करता है, जो लगभग 4 मिमी की तरंग दैर्ध्य प्रदान करता है। यह छोटी तरंग दैर्ध्य एक कॉम्पैक्ट एंटीना डिजाइन की अनुमति देती है जिसे कार के ग्रिल में एम्बेड किया जा सकता है, जो 150 मीटर दूर तक के वाहन की दूरी और सापेक्ष गति को 1 मीटर से कम की रिज़ॉल्यूशन सटीकता के साथ सटीक रूप से पहचानने में सक्षम है। इसी तरह, एक माइक्रोवेव ओवन 2.45 GHz पर काम करता है, एक ऐसी आवृत्ति जिसे इसलिए चुना गया है क्योंकि यह पानी के अणुओं द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाती है, जिससे वे कंपन करते हैं और कुछ ही मिनटों में भोजन पकाने के लिए कुशलतापूर्वक गर्मी पैदा करते हैं।
तरंग दैर्ध्य बनाम आवृत्ति
एक सरल सूत्र इस व्युत्क्रम संबंध को परिभाषित करता है: तरंग दैर्ध्य (λ) = प्रकाश की गति (c) / आवृत्ति (f)। इसका मतलब है कि एक 2.4 GHz वाई-फाई सिग्नल की तरंग दैर्ध्य लगभग 12.5 सेंटीमीटर होती है, जबकि 1.575 GHz पर GPS सिग्नल की तरंग दैर्ध्य लगभग 19 सेंटीमीटर होती है। भौतिक आकार में यह अंतर ही कारण है कि GPS रिसीवर का एंटीना एक साधारण पैच हो सकता है, लेकिन 1 MHz सिग्नल (300-मीटर तरंग दैर्ध्य के साथ) के लिए AM रेडियो एंटीना को एक लंबे तार या एक विशाल टावर की आवश्यकता होती है। तरंग दैर्ध्य कोई अमूर्त संख्या नहीं है; यह भौतिक रूप से एक कुशल एंटीना का आकार निर्धारित करती है, जो आमतौर पर तरंग दैर्ध्य का एक अंश होता है, जैसे कि एक चौथाई (λ/4) या आधा (λ/2)। 28 GHz पर संचालित 5G mmWave एंटीना की तरंग दैर्ध्य केवल 10.7 मिलीमीटर होती है, जिससे हजारों छोटे एंटीना तत्वों को एक दिशात्मक बीम बनाने के लिए एक छोटे पैनल में पैक किया जा सकता है।
460 MHz पर काम करने वाले वॉकी-टॉकी के लिए, तरंग दैर्ध्य लगभग 65 सेंटीमीटर है, इसलिए एक कुशल एंटीना लगभग 16 सेंटीमीटर लंबा होगा, जो एक विशिष्ट हैंडहेल्ड रेडियो एंटीना के आकार से मेल खाता है। इसके विपरीत, 900 MHz बैंड का उपयोग करने वाले लो-पावर वाइड-एरिया नेटवर्क (LPWAN) डिवाइस के एंटीना को लंबे एंटीना की आवश्यकता होती है; इसकी तरंग दैर्ध्य लगभग 33 सेंटीमीटर है, इसलिए एक चौथाई-तरंग एंटीना लगभग 8 सेंटीमीटर लंबा होगा। यह भौतिक बाधा ही कारण है कि बहुत कम आवृत्तियों का उपयोग करने वाले उपकरणों, जैसे कि जानवरों की ट्रैकिंग टैग के लिए 135 kHz बैंड, में आवश्यक लंबाई को एक छोटे पैकेज में फिट करने के लिए कुंडलित (coiled) एंटेना होते हैं। संबंध पूर्ण है: आप 100 kHz सिग्नल को एक ऐसे एंटीना के साथ कुशलतापूर्वक प्रसारित नहीं कर सकते जो केवल 1 सेंटीमीटर लंबा हो; तरंग दैर्ध्य की भौतिकी इसे असंभव बना देती है।
एंटीना डिजाइन के अलावा, तरंग दैर्ध्य प्राथमिक कारक है जो यह निर्धारित करता है कि एक रेडियो तरंग पर्यावरण के साथ कैसे प्रतिक्रिया करती है। लंबी तरंग दैर्ध्य (कम आवृत्तियों के अनुरूप) बाधाओं के आसपास अधिक प्रभावी ढंग से विवर्तित (diffract) या झुकती हैं। यही कारण है कि 1 MHz (300-मीटर तरंग दैर्ध्य) पर प्रसारण करने वाला एक AM रेडियो स्टेशन सुरंग या घाटी में विश्वसनीय रूप से प्राप्त किया जा सकता है, क्योंकि विशाल तरंग पहाड़ियों और संरचनाओं के आसपास झुक जाती है। 100 MHz (3-मीटर तरंग दैर्ध्य) पर एक VHF टेलीविज़न सिग्नल में विवर्तन काफी कम होता है, जिसके लिए अधिक प्रत्यक्ष दृष्टि रेखा पथ की आवश्यकता होती है।
प्रत्येक बैंड के लिए नियम
वेरिज़ोन जैसा सेलुलर कैरियर विशेष उपयोग के लिए 700 MHz बैंड के भीतर 10 MHz ब्लॉक को लाइसेंस देने के लिए अरबों का भुगतान करता है, जिससे वह सेल टावर से 50 वाट तक प्रसारित कर सकता है। इसके विपरीत, 2.4 GHz बैंड एक बिना लाइसेंस वाला “फ्री-फॉर-ऑल” है जहाँ कोई भी उपकरण काम कर सकता है, लेकिन पॉइंट-टू-पॉइंट एंटेना के लिए 1 वाट और आमतौर पर होम राउटर के लिए केवल 100 मिलीवाट की सख्त पावर सीमा के साथ, यह नियम सभी संकेतों को अपेक्षाकृत कमजोर और स्थानीय बनाकर हस्तक्षेप को सीमित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
स्पेक्ट्रम विनियमन में सबसे महत्वपूर्ण विभाजन लाइसेंस प्राप्त और बिना लाइसेंस वाले बैंड के बीच है। लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम, जैसे कि सेलुलर नेटवर्क के लिए उपयोग किए जाने वाले 600 MHz, 700 MHz, और 1.9 GHz बैंड, सरकारों द्वारा चौंका देने वाली रकम में नीलाम किए जाते हैं। एक प्रमुख महानगरीय क्षेत्र में 20 MHz लाइसेंस की लागत एक कैरियर को $1 बिलियन से अधिक हो सकती है। यह भारी निवेश लाइसेंसधारी को स्पेक्ट्रम के उस हिस्से पर विशेष अधिकार प्रदान करता है, जिससे वे गारंटीकृत हस्तक्षेप नियंत्रण के साथ एक उच्च-शक्ति, उच्च-गुणवत्ता वाला नेटवर्क बना सकें। यही कारण है कि आपका फोन 100 किमी/घंटा की गति से चलते हुए भी कॉल बनाए रख सकता है; कैरियर पूरे चैनल को नियंत्रित करता है। बिना लाइसेंस वाले बैंड, विशेष रूप से वाई-फाई और ब्लूटूथ के लिए उपयोग किए जाने वाले 2.4 GHz और 5 GHz बैंड, बिना किसी शुल्क के सार्वजनिक उपयोग के लिए खुले हैं। समझौता यह है कि सभी उपकरणों को दूसरों से हस्तक्षेप स्वीकार करना चाहिए। बिना लाइसेंस वाले उपकरणों के तकनीकी नियम FCC के पार्ट 15 जैसे नियमों के तहत परिभाषित किए गए हैं, जो पावर आउटपुट को सख्ती से सीमित करते हैं। एक वाई-फाई राउटर की इफेक्टिव आइसोट्रोपिक रेडिएटेड पावर (EIRP) 2.4 GHz बैंड में लगभग 1 वाट (या 30 dBm) तक सीमित है, लेकिन 5 GHz बैंड में, यह सीमा निचले UNII बैंड के लिए 1 वाट और UNII-3 बैंड में कुछ बाहरी पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक के लिए 4 वाट तक हो सकती है, जो विभिन्न प्रसार विशेषताओं और उपयोग के मामलों को दर्शाता है।
98.1 MHz पर एक प्रसारण FM रेडियो स्टेशन को 200 kHz चौड़ा चैनल आवंटित किया गया है। इसके सिग्नल को 98.3 MHz वाले स्टेशन के साथ हस्तक्षेप करने से बचने के लिए उस निर्दिष्ट चैनल के बाहर एक निश्चित संख्या में डेसिबल (जैसे, >40 dB) द्वारा कम किया जाना चाहिए। इसी तरह, 3.5 GHz बैंड में 100 MHz चौड़े चैनल का उपयोग करने वाले 5G बेस स्टेशन के सिग्नल पर बेहद खड़ी “दीवारें” होनी चाहिए ताकि स्पेक्ट्रम को प्रदूषित करने से बचा जा सके। उपकरणों को अनुपालन साबित करने के लिए प्रमाणित भी होना चाहिए। एक नए स्मार्टफोन मॉडल की प्रमाणन प्रक्रिया, जिसमें उसके सभी सेलुलर, वाई-फाई और ब्लूटूथ रेडियो का परीक्षण शामिल है, में 4-6 महीने लग सकते हैं और निर्माता को अकेले परीक्षण शुल्क में $100,000 से अधिक खर्च करना पड़ सकता है।
| बैंड प्रकार / अनुप्रयोग | नियामक स्थिति | विशिष्ट अधिकतम पावर | प्रमुख उपयोग नियम और बाधाएं |
|---|---|---|---|
| सेलुलर (जैसे, 700 MHz) | लाइसेंस प्राप्त (अनन्य) | 50 वाट तक (सेल टावर) | कैरियर के स्वामित्व वाला; उच्च-शक्ति; व्यापक-क्षेत्र गतिशीलता और न्यूनतम हस्तक्षेप के लिए अनुकूलित। |
| वाई-फाई (2.4 GHz) | बिना लाइसेंस (सार्वजनिक) | 100 mW – 1 वाट EIRP | हस्तक्षेप स्वीकार करना चाहिए; विवाद प्रोटोकॉल (CSMA/CA) का उपयोग करता है; कई गैर-लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ता। |
| FM रेडियो प्रसारण | लाइसेंस प्राप्त (अनन्य) | 100,000 वाट तक (ERP) | व्यापक कवरेज के लिए उच्च-शक्ति; सख्त सामग्री और तकनीकी उत्सर्जन मानक। |
| ब्लूटूथ (2.4 GHz) | बिना लाइसेंस (सार्वजनिक) | 1 mW – 100 mW (क्लास 1-3) | बहुत कम पावर; हस्तक्षेप को कम करने के लिए फ्रीक्वेंसी-हॉपिंग; कम दूरी के व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क। |
| शौकिया रेडियो (जैसे, 144-148 MHz) | लाइसेंस प्राप्त (ऑपरेटर) | 1500 वाट तक PEP | ऑपरेटर-लाइसेंस प्राप्त (आवृत्ति लाइसेंस प्राप्त नहीं); प्रयोग की अनुमति देता है लेकिन परिचालन प्रोटोकॉल के साथ। |
इसके अलावा, नियम स्थिर नहीं हैं; वे तकनीक के साथ विकसित होते हैं। एक प्रमुख उदाहरण अमेरिका में 3.5 GHz पर सिटीजन्स ब्रॉडबैंड रेडियो सर्विस (CBRS) बैंड है, जिसने एक अभिनव तीन-स्तरीय साझाकरण मॉडल पेश किया। नौसेना जैसे मौजूदा उपयोगकर्ताओं की सर्वोच्च प्राथमिकता (स्तर 1) है। प्रायोरिटी एक्सेस लाइसेंस (PAL) उपयोगकर्ता, जो जनगणना-ट्रैक्ट-आधारित नीलामी में छोटे 10 MHz लाइसेंस जीतते हैं, उन्हें सुरक्षा मिलती (स्तर 2) है। अंत में, जनरल ऑथोराइज्ड एक्सेस (GAA) उपयोगकर्ता (स्तर 3) बैंड के किसी भी हिस्से का उपयोग कर सकते हैं जो उच्च स्तरों द्वारा कब्जा नहीं किया गया है। यह पूरी प्रणाली एक स्वचालित स्पेक्ट्रम एक्सेस सिस्टम (SAS) डेटाबेस द्वारा प्रबंधित की जाती है जो वास्तविक समय में उपकरणों को प्रसारण अनुमति देता है, एक मूल्यवान बैंड की दक्षता को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक जटिल नियम सेट। यह बिना लाइसेंस वाले 315 MHz या 433 MHz बैंड में काम करने वाले गैरेज डोर ओपनर के सरल नियमों के विपरीत है, जिसे साझा स्पेक्ट्रम पर इसके प्रभाव को कम करने के लिए एक बार में केवल कुछ सेकंड के लिए संचारित करने की अनुमति दी जा सकती है।
सही बैंड चुनना
रेडियो फ्रीक्वेंसी बैंड का चयन एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग निर्णय है जो तीन प्रतिस्पर्धी कारकों को संतुलित करता है: रेंज, डेटा गति, और सिग्नल पैठ। कोई सार्वभौमिक “सर्वश्रेष्ठ” बैंड नहीं है; इष्टतम विकल्प पूरी तरह से अनुप्रयोग की विशिष्ट आवश्यकताओं और बाधाओं पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, 5,000 एकड़ के खेत में मिट्टी की नमी के सेंसर तैनात करने वाली कंपनी रेंज और बैटरी जीवन को प्राथमिकता देगी, जिससे LoRaWAN जैसी लो-बैंड तकनीक (अमेरिका में 915 MHz पर काम करने वाली) आदर्श बन जाएगी, क्योंकि यह एक ही बैटरी पर 5 से अधिक वर्षों तक 10-15 किलोमीटर तक छोटे डेटा पैकेट संचारित कर सकती है। इसके विपरीत, हाई-डेफिनिशन वायरलेस कैमरों के साथ अपनी असेंबली लाइन को स्वचालित करने वाली फैक्ट्री को एक सीमित स्थान के भीतर विशाल डेटा क्षमता की आवश्यकता होती है, जिससे 5 GHz या यहाँ तक कि 60 GHz बैंड एक बेहतर फिट बन जाता है, जो 1 Gbps से अधिक डेटा दरों का समर्थन करता है लेकिन 50-100 मीटर तक सीमित रेंज में। निर्णय मैट्रिक्स में तकनीकी विवरण, नियामक लागत और भौतिक वास्तविकताएं शामिल हैं; प्राइम मिड-बैंड स्पेक्ट्रम के 10 MHz हिस्से का लाइसेंस एक मोबाइल ऑपरेटर को $1 बिलियन से अधिक खर्च कर सकता है, जबकि बिना लाइसेंस वाले 2.4 GHz स्पेक्ट्रम का उपयोग मुफ्त है लेकिन अनगिनत अन्य उपकरणों से हस्तक्षेप का जोखिम रहता है।
- ट्रेड-ऑफ ट्रायंगल: आप आमतौर पर निम्नलिखित में से दो के लिए अनुकूलित कर सकते हैं: लंबी रेंज, उच्च डेटा गति, या उत्कृष्ट पैठ। एक का त्याग करना आवश्यक है।
- स्पेक्ट्रम की लागत: लाइसेंस प्राप्त बैंड (सेलुलर) गारंटीकृत प्रदर्शन प्रदान करते हैं लेकिन उच्च लागत पर। बिना लाइसेंस वाले बैंड (वाई-फाई) मुफ्त हैं लेकिन संभावित भीड़भाड़ के साथ आते हैं।
- भौतिक वातावरण: घने शहरी क्षेत्र, खुले मैदान और इनडोर फैक्ट्रियां प्रत्येक अनूठी चुनौतियां पेश करते हैं जो विभिन्न बैंडों के पक्ष में होती हैं।
एक 4G LTE बेस स्टेशन जो 700 MHz पर काम करता है, एक ही टावर से लगभग 10-15 किलोमीटर का विश्वसनीय सिग्नल रेडियस प्रदान कर सकता है, जो इमारतों में गहराई तक प्रवेश करता है। यही कारण है कि लो-बैंड स्पेक्ट्रम व्यापक-क्षेत्र मोबाइल कवरेज की आधारशिला है। हालाँकि, यह व्यापक कवरेज क्षमता की कीमत पर आता है। कम आवृत्ति वाले बैंड संकरे होते हैं; एक कैरियर के पास 700 MHz पर केवल 10-20 MHz कुल स्पेक्ट्रम हो सकता है, जिसे उस बड़े सेल के सभी उपयोगकर्ताओं द्वारा साझा किया जाना चाहिए। यह प्रति उपयोगकर्ता अधिकतम डेटा गति को सीमित करता है, जो अक्सर पीक उपयोग के समय वास्तविक गति को 20-50 Mbps पर सीमित कर देता है। फाइबर-ऑप्टिक इंटरनेट के साथ प्रतिस्पर्धा करने वाले फिक्स्ड वायरलेस एक्सेस जैसे उच्च थ्रूपुट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, उच्च-आवृत्ति बैंड अनिवार्य हैं। 3.5 GHz बैंड में 100 MHz स्पेक्ट्रम का उपयोग करने वाला एक 5G स्टेशन बड़ी संख्या में उपयोगकर्ताओं को 300 Mbps से अधिक की गति प्रदान कर सकता है, लेकिन इसकी प्रभावी रेंज 1-3 किलोमीटर तक गिर जाती है, और सिग्नल पेड़ों और दीवारों जैसी बाधाओं से आसानी से अवरुद्ध हो जाता है, जो उसी सामग्री से गुजरने वाले लो-बैंड सिग्नल की तुलना में 10-15 dB अधिक क्षीणन का सामना करता है।
एक शहर भर में 50,000 स्मार्ट मीटर वाले विशाल IoT परिनियोजन के लिए, बिना लाइसेंस वाला 902-928 MHz ISM बैंड आर्थिक रूप से आकर्षक है। हार्डवेयर सस्ता है, और कोई लाइसेंस शुल्क नहीं है। समझौता यह है कि नेटवर्क को उसी बैंड का उपयोग करने वाले अन्य प्रणालियों से संभावित हस्तक्षेप को संभालने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, जो इसकी प्रभावी क्षमता और विश्वसनीयता को 10-20% तक कम कर सकता है। पुलिस और दमकलकर्मियों के लिए सार्वजनिक सुरक्षा नेटवर्क जैसे मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोग के लिए, अनिश्चितता का यह स्तर अस्वीकार्य है। ये सेवाएँ 700 MHz या 4.9 GHz जैसे बैंड में विशेष रूप से लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम का उपयोग करती हैं, जिसकी लागत करदाताओं को लाखों में पड़ती है लेकिन यह गारंटी देता है कि आपदा के दौरान भी एक चैनल हमेशा उपलब्ध रहेगा, जब सार्वजनिक नेटवर्क भीड़भाड़ वाले होते हैं। डिवाइस का भौतिक आकार भी बैंड के चुनाव को निर्धारित करता है।
