Por que banda de 2,4 GHz?

Bluetooth, WiFi, Zigbee, controles remotos, alarmes, telefones sem fio etc.

Por que todos esses protocolos, dispositivos etc. usam banda de 2,4 GHz em vez de 3,14 GHz. O que é tão especial sobre isso?

2,4 GHz é uma das bandas de rádio industriais, científicas e médicas (ISM) . As bandas ISM não são licenciadas, o que facilita a certificação do equipamento junto à FCC (ou suas contrapartes em outros países).

No entanto, o que há de especial em 2,4 GHz? Há cerca de uma dúzia de bandas ISM. Alguns com maior frequência, outros com menor frequência. Nem todas as bandas ISM são internacionais. Mas 2,4 GHz é uma banda internacional.

atualizar:

Os fornos de microondas também operam a 2,4 GHz, o que não é uma coincidência.
Versão curta no formato de perguntas e respostas:

P: Por que tanta comunicação sem fio opera na banda de 2,4 GHz?
A: Porque é uma banda ISM, e não licenciada, e internacional.

P: Por que 2,4 GHz é uma banda não licenciada?
R: A FCC originalmente reservou esta banda para aquecedores de microondas (fogões, fornos). Como resultado, desde o início, essa banda é poluída pelos fornos de microondas.

P: Por que 2,4 GHz para fornos de microondas? Os fornos de microondas podem funcionar em praticamente qualquer frequência entre 1 e 20 GHz. Não há nada de especial (como ressonância), quando se trata de absorção de microondas pela água a 2,4 GHz (veja também aqui ).

R: A escolha da frequência foi baseada em uma combinação de medidas empíricas de penetração de calor para vários alimentos, considerações de design para o tamanho do magnetron e considerações de frequência para quaisquer frequências harmônicas resultantes.

[Essas considerações foram propostas pela Raytheon e GE à FCC em 1946, quando a decisão sobre 2,4 GHz foi tomada.]

As versões longas podem ser encontradas aqui . [Esse link vai para o Indiegogo, porque esse pouco de pesquisa histórica foi financiada por multidões.]
Além disso, este documento da FCC (54MB) de 1947 pode ser interessante. Obrigado, @ Compro01 por encontrar esta referência.

O aspecto "especial" de 2,4 GHz é que, quando o espectro foi alocado para várias necessidades nas décadas de 60 e 70, ninguém o queria, porque se pensava que a absorção de água na atmosfera o tornava inútil.

É 'especial', pois não vai muito longe.

Estranhamente, isso acaba sendo uma vantagem importante, pois muitos dispositivos e pessoas podem usar a mesma banda em áreas próximas sem interferência.

Densidade de telefonia é o termo usado na indústria de telefonia como quantos telefones sem fio por milha quadrada. As primeiras gerações (25 anos atrás) dos telefones sem núcleo usam poucos MHz e dezenas de MHz e vão longe demais. Os telefones sem fio modernos (agora no ano de 2014) usam GHz (alguns não são 2,4 GHz) para curto alcance e alta densidade de tele.

Há história social e técnica e dimensão por trás disso. Meu primeiro trabalho, 30 anos atrás, foi um telefone sem núcleo de primeira geração usando 1 MHz e 50 MHz, faixa de trabalho a alguns quilômetros, excelente para fazendeiros e residências de tamanho rural.

O telefone celular acabava de sair a um preço de 5% de uma casa, muito caro para ser usado nesse contexto social, de modo que o núcleo atende à demanda social.

À medida que mais pessoas as usam, com grande interferência, o telefone às vezes tem 10 LEDs piscando, mostrando a busca de canais não utilizados, pois eles estão ficando muito lotados. Em seguida, mude para uma frequência mais alta, 900 MHz e afins.

Então venha o Spread Spectrum. Já era hora da conferência de tecnologia do IEEE em que a sessão do Spread Spectrum estava fora do limite para civis. Isso mudou. A tecnologia SS mudou-se para itens de consumo, WLAN, GPS, telefone Coreless, telefone celular 3G, modelo de controle remoto, Bluetooth.

O próximo passo mais alto para 2.4G fez o truque de equilibrar a necessidade social, de curto alcance (a BT está a poucos metros, dezenas de metros WLAN), espalhou espectro, anti-interferência e busca automática de canais (o antigo modelo de RC usa a bandeira colorida na antena para informar outro para ficar fora do canal).

Como outro respondedor apontou, o custo desempenhou um papel. Minha primeira WLAN de 2,4 GHz é uma placa de PC de 4 por 10 polegadas, a 2000 dólares americanos. Agora, temos um plugue USB com uma unha de dedo em ordem de magnitude inferior.

2.4GHz foi 'especial', pois não vai muito longe.

Além disso, a SS e a demanda social naquela época moldaram a situação atual, conforme descrito no pôster original, de que muitos dispositivos usam 2,4 GHz

Algumas das razões são o custo (orçamento financeiro e de energia com distância), outras são as frequências reservadas para outros tipos de dispositivos / comunicações e a interferência causada por esses desvios dessas frequências.

Quando uma frequência é escolhida para uso amplo, é mais barato usar peças prontas em seu design, em vez de ter que começar do zero para usar uma frequência específica. Você pode comprar um transceptor pronto que milhões de dispositivos usam por um custo mais baixo por unidade do que usando um transceptor personalizado.

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

e

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

tenha algumas informações sobre as designações de frequência.

Como outros já disseram, é uma banda ISM, e todos os outros motivos listados são totalmente válidos, mas acho que outra parte do motivo é mais popular do que outras bandas ISM é o fato de estar disponível em quase todos os países, enquanto algumas bandas ISM são apenas ISM em determinadas regiões e também são razoavelmente amplos em comparação com outras bandas ISM. À medida que você aumenta a frequência, as bandas ISM ficam mais amplas, parece.

De fato, o WiFi de 5GHz está ficando mais comum o tempo todo, já que o 2.4 fica mais cheio. A banda 5.8 tem 150MHz, enquanto a 2.4 possui apenas 100MHz. Os 5GHz não podem atravessar paredes tão bem, mas eles dizem que podem passar por orifícios menores, como debaixo das portas.