RED #001 Funkanlagenrichtlinie – Eine Einführung

Hand aufs Herz: Haben Sie sich schon einmal mit der Funkanlagenrichtlinie 2014/53/EU beschäftigen müssen? Funkanlagenrichtlinie – das assoziiert möglicherweise bei vielen eine Kommunikationsanlage wie man sie ab und an in Abenteuerfilmen und Dokumentationen oder einem Radiosender zu sehen bekommt. Diese bildliche Vorstellung hat durchaus ihre Berechtigung, wenngleich es bei Funkanlagen im Sinne dieser Richtlinie im Alltag einer technischen Redaktion meist um kleinere Komponenten geht.

Die Funkanlagenrichtlinie 2014/53/EU – auch RED (Radio Equipment Directive) genannt – regelt die Marktbereitstellung von Funkanlagen sowie ihre Konformitätsbewertung. Sie löste am 16. April 2014 die bis dahin gültige R&TTE-Richtlinie (Radio and Telecommunication Terminal Equipment Directive) 1999/5/EG über Funkanlagen und Telekommunikationsendeinrichtungen ab und ist seit dem 13. Juni 2016 in allen Mitgliedsstaaten der Union in Kraft.

Kommunikation auf elektronischem Weg kann sowohl leitergebunden – also über Kupfer- oder Glasfaserleitungen – als auch im sogenannten Freiraum erfolgen. Diese sogenannte drahtlose Kommunikation lässt sich beispielsweise mittels Licht (z. B. mit Laser) oder Funkwellen durchführen.

Bereits seit mehr als 120 Jahren bedienen wir uns dieser Funkwellen für die Kommunikation. Wurden sie zu Beginn nur für die drahtlose Telegrafie im aufkommenden Seefunk genutzt ­­­- aus den damals verwendeten Knallfunkensendern resultiert übrigens der Begriff Funk – folgten bald Radio- und dann Fernsehübertragungen. Spätestens mit Beginn des Raumfahrtzeitalters wurden Funkwellen dann auch zur Übertragung von Daten verwendet. Heute begegnen sie uns überall: Ob Messen, Steuern oder Regeln in der Industrie und dem eigenen Heim, ob der Bluetooth-Kopfhörer, ob WLAN oder das Smartphone – kaum noch ein Produkt scheint es, das sich nicht der Funkwellen bedient.

Es liegt daher auf der Hand, dass es Maßnahmen erfordert, eine effektive Frequenznutzung sicherzustellen und störende Auswirkungen auf andere Funkdienste und technische Einrichtung wie Maschinen oder medizinische Geräte zu verhindern. Eine Komponente hierbei ist die Funkanlagenrichtlinie die RED. Sie erfasst – im Gegensatz zu ihrer Vorgängerin – heute nur noch Funkanlagen. Die RED ist in Deutschland durch das „Gesetz über die Bereitstellung von Funkanlagen auf dem Markt (FuAG – Funkanlagengesetz)“ in nationales Recht umgesetzt.

Mit der RED wurden zur Effizienzsteigerung für Sender und Empfänger von Funkanlagen zusätzliche technische Anforderungen definiert.

In Artikel 3 der RED sind hierzu folgende grundlegenden Anforderungen definiert:

Funkanlagen müssen

• die Sicherheitsanforderungen der NRL 2014/35/EU Anhang I einhalten
• ein angemessenes Niveau an elektromagnetischer Verträglichkeit gem. den
  Anforderungen der EMV-Richtlinie 2014/30/EU einhalten
• die Funkfrequenzen effektiv und effizient nutzen um funktechnische Störungen zu vermeiden
• und nach Absatz 3 müssen bestimmte Klassen oder Kategorien von Funkanlagen so konstruiert sein,   dass sie weitere grundlegende Anforderungen wie z. B. Schutzfunktionen vor Betrug, Funktionen für den Zugang zu Rettungsdiensten  oder die Konnektivität über Netzwerke erfüllen.

Zum besseren Verständnis der Inhalte der Funkanlagenrichtlinie, folgen nun einige erste Begriffserklärungen.

Die Funkanlagenrichtlinie definiert in Artikel 2 eine Funkanlage als „ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlt und/oder empfängt, oder ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das Zubehör, etwa eine Antenne, benötigt, damit es zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlen und/oder empfangen kann„.

Das klingt kompliziert, ist es aber nicht – schauen wir uns das mal genauer an. Dass es sich um ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis handeln muss, war eigentlich zu erwarten. Damit fällt das Dosentelefon unserer Kindheit aus der Reihe der Möglichkeiten schon mal heraus. Was aber ist mit Funkkommunikation und Funkortung gemeint?
Artikel 2 der RED weiß dazu: „Funkkommunikation ist die elektronische Kommunikation mittels Funkwellen“. Die VO-Funk – auf diesen Begriff  gehe ich später noch detaillierter ein – definiert hier präziser. In Vol. 1, Section I Abs. 1.6 heißt es: Funkkommunikation ist Telekommunikation mit Hilfe von Funkwellen. Und Telekommunikation wiederum ist nach Abs. 1.3 „Jede Übertragung, Aussendung oder jeder Empfang von Zeichen, Signalen, Schriften, Bildern und Tönen oder Informationen jeglicher Art über Draht, Funk, optische oder andere elektromagnetische Systeme“. Daraus folgt, dass Funkkommunikation nicht nur auf die Übertragung von Sprache – also Tönen – beschränkt ist. Auch die Übertragung digitaler Steuerdaten für eine CNC-Maschine beispielsweise fällt unter den Begriff Funkkommunikation.

Artikel 2 der RED sagt aus, Funkwellen sind „elektromagnetische Wellen mit Frequenzen unter 3. 000 GHz, die sich ohne künstliche Führung im Raum ausbreiten“. Die obere Grenze von 3.000 GHz wurde übrigens von der internationalen Fernmeldeunion (ITU) in der Vollzugsordnung für den Funkdienst (VO-Funk) festgelegt und ist damit weltweit verbindlich. Eine untere Grenze ist jedoch nicht klar definiert, die technisch noch nutzbaren Frequenzen, gehen bis in den Längstwellenbereich hinunter, der bei 3 kHz beginnt.

Funkwellen – präziser: Hertzsche Wellen (nach Heinrich Hertz der diese im Jahre 1886 in Experimenten nachgewiesen hat) sind elektromagnetische Schwingungen mit einer definierten Frequenz. Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s) frei aus (sowohl auf der Erde als auch im Weltraum). Mit den sogenannten „kurzen Wellen“ (3 MHz bis 30 MHz) ist direkte weltweite Kommunikation möglich, ohne dass es weiterer Einrichtungen wie beispielsweise Satelliten bedarf.

Es gibt in dieser Definition nach Artikel 2 noch einen kleinen Satz, der möglicherweise oftmals unbeachtet bleibt, aber aus meiner Sicht von besonderer Bedeutung ist: „ohne künstliche Führung im Raum ausbreiten“. Und der hat es in sich: Elektromagnetische Wellen entstehen – zumindest in Hinblick auf unsere technischen Produkte – nämlich nicht einfach so. Funkwellen entstehen erst dann, wenn im Geräteinneren eine Wechselspannung mit einer bestimmten Hochfrequenz erzeugt wird, die anschließend über ein geeignetes Medium – üblicherweise eine Antenne – abgestrahlt wird. Erst diese Abstrahlung bringt also die elektromagnetischen Wellen hervor. Ein Vorgang, dessen physikalische Hintergründe ich an dieser Stelle jedoch nicht weiter erläutern werde.

Was aber hat das nun mit der künstlichen Führung auf sich?
Funkwellen breiten sich – je nach Frequenz – auf unterschiedlichen Wegen aus. Auch hier will ich Ihnen nicht zu viel technischen Ballast mit auf den Weg geben, daher nur so viel: Funkwellen breiten sich für gewöhnlich in alle Richtungen aus und das meist weitestgehend unkontrolliert. Das bedeutet, dass es unerheblich ist, ob der Funkempfänger sich vor, hinter, rechts, links oberhalb oder unterhalb des Funksenders befindet. Er wird die Übertragung immer empfangen. Zwar kann man durch Konstruktionen wie eine Richtantenne einen gewissen Einfluss auf die Ausbreitungsrichtung nehmen, ganz verhindern, dass die Funkwellen auch in andere Richtungen „davonlaufen“ wird man jedoch nicht.

Die etwas älteren Hörer unter Ihnen werden sich möglicherweise noch an den sogenannten Drahtfunk erinnern. Radioprogramme wurden teilweise noch bis in die 60er Jahre hinein über die Telefonleitung auf Lang- und Mittelwellenfrequenzen verbreitet. Hier kann man nun von einer künstlichen Führung sprechen, denn obwohl wir es hier qua Definition nicht mehr mit Funkwellen im eigentlichen Sinn zu tun haben, sondern „nur“ mit hochfrequenten Wechselspannungen, ergibt sich hieraus ein Problem: Werden Leitungen, die solche Wechselspannungen übertragen nicht ausreichend geschirmt, wirken sie wie Antennen und strahlen Funkwellen ab.

Nun ist der Drahtfunk nur noch ein Relikt aus der Vergangenheit, jedoch gilt das eben gesagte auch heute noch. Denn jede Leitung in einer Maschine oder einem anderen Produkt die hochfrequente Wechselspannung transportiert, kann bereits selbst zur Antenne werden – und zwar sowohl als Sende- als auch Empfangsantenne. Nun, dies wird in erster Linie die Entwicklungsabteilung zu beschäftigen haben, ich wollte es aber einmal erwähnt haben.

Artikel 2 informiert uns, dass Funkortung „die Bestimmung der Position, Geschwindigkeit und/oder anderer Merkmale eines Objekts oder die Erfassung von Daten in Bezug auf diese Parameter mittels der Ausbreitungseigenschaften von Funkwellen“ ist. Bekannte Beispiele sind GPS-Empfänger bzw. Sender, Radaranlagen, Peilsender und -Empfänger in der Wildbiologie und viele andere mehr.

Fassen wir bis hier zusammen: Eine Funkanlage im Sinne der Funkanlagenrichtlinie ist also ein Erzeugnis, das elektrische Energie benötigt, um Funkwellen erzeugen und abstrahlen zu können. Wird diese Anlage zur Kommunikation oder Funkortung benutzt, haben wir es mit einer Funkanlage im Sinne der RED zu tun.

Haben Sie aufgepasst? Es fehlt noch etwas. Hören wir noch den zweiten Teil der Definition einer Funkanlage in Artikel 2 der Funkanlagenrichtlinie:

„oder ein elektrisches oder elektronisches Erzeugnis, das Zubehör, etwa eine Antenne, benötigt, damit es zum Zweck der Funkkommunikation und/oder der Funkortung bestimmungsgemäß Funkwellen ausstrahlen und/oder empfangen kann.“

Es geht also um die Antenne. Dieser Satz ist aus meiner Sicht etwas unglücklich formuliert, denn er erweckt den Eindruck, dass – beachtet man den ersten Satz – nicht zwingend eine Antenne benötigt wird, um Funkwellen abstrahlen zu können. Wie ich bereits erwähnte, können ja auch einfache Drähte die eine hochfrequente Wechselspannung innerhalb eines Gerätes transportieren bereits als Antenne wirken. Darüber hinaus gilt das eigentlich für alle elektrischen Leiter in einem Gerät.

Eigentlich müsste ich an dieser Stelle wirklich etwas Theorie aus der Hochfrequenztechnik bemühen, um zu erklären, was eine Antenne ist. Ich versuche es aber Ihnen zuliebe möglichst einfach: Zuerst einmal: DIE Antenne gibt es nicht – je nach Frequenz und Anwendung existieren eine Vielzahl von Konstruktionen auf die wir nicht weiter eingehen wollen. Eines haben Sie jedoch alle gemeinsam: Sie alle strahlen ein elektrisches und ein magnetisches Feld ab. Sie wandeln eine leitungsgebundene hochfrequente Wechselspannung in sogenannte elektromagnetische Freiraumwellen um. Der Vollständigkeit halber möchte ich noch erwähnen, dass es auch Antennen gibt, die überwiegend eine magnetisches oder ein elektrisches Feld abstrahlen. Erinnern Sie sich noch an den Physikunterricht in der Schule? Hier wurden die elektrischen und magnetischen Feldlinien auf verschiedene Weise sichtbar gemacht.

Gestatten Sie mir abschließend aber noch einen Satz: Ziel bei der Anwendung einer Funkanlage ist es, die elektrische Energie möglichst wirkungsvoll in die Abstrahlung von Funkwellen umzusetzen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Antenne optimal an die Sende- bzw. Empfangsfrequenz angepasst wird. Daraus folgt: Haben wir keine angepasste Abstrahleinrichtung – also eine Antenne – ist der Wirkungsgrad unserer Funkanlage recht gering.

Fassen wir wieder zusammen: Unsere Funkanlage benötigt eine Antenne, um Funkwellen abstrahlen zu können, denn ohne Antenne keine Abstrahlung von Funkwellen. Wussten Sie übrigens, dass der Begriff Antenne aus dem Lateinischen stammt und Segelstange oder Stange bedeutet?

Eine Funkanlage ist somit ein elektrisches/elektronisches Produkt, welches zu Kommunikations- oder Funkortungszwecken Funkwellen über eine Antenne senden und empfangen kann. War doch gar nicht so schwer, oder?

Kommen wir zum Geltungsbereich der Funkanlagenrichtlinie – welche Geräte fallen unter die RED?
Artikel 1 Abschnitt 1 ist hier kurz und knapp gefasst: „Mit dieser Richtlinie wird in der Union ein Regelungsrahmen für die Bereitstellung auf dem Markt und die Inbetriebnahme von Funkanlagen festgelegt.“ Somit gilt also erst einmal: Alle elektrischen/elektronischen Produkte, die zu Kommunikations- oder Funkortungszwecken Funkwellen über eine Antenne senden und empfangen können fallen unter die Funkanlagenrichtlinie.

Also alle Funkanlagen? Nein! Es gibt – wie beispielsweise in der Maschinenrichtlinie – auch hier Ausnahmen. So sind nach Artikel 1 Funkanlagen die ausschließlich für Tätigkeiten im Zusammenhang mit der öffentlichen Sicherheit (BOS-Funk), im militärischen Bereich oder in Zusammenhang mit der staatlichen Sicherheit verwendet werden von der Funkanlagenrichtlinie nicht erfasst.

Außerdem fallen nach Anhang I nicht unter die Richtlinie:

• Schiffausrüstung gemäß der Richtlinie 96/98/EG über Schiffsausrüstung
• Erzeugnisse, Teile und Ausrüstungen an Bord von Luftfahrzeugen gem. der Verordnung
  216/2008 Artikel 3 sowie
• Erprobungsmodule die kunden- und anwendungsspezifisch von Fachleuten konstruiert und ausschließlich in Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen betrieben werden

Das heißt also, Funkanlagen auf Schiffen, in Flugzeugen, bei der Polizei, Feuerwehr und Rettungsdiensten, der Bundeswehr aber auch der Prototyp eines neuen Smartphones im Entwicklungslabor fallen beispielsweise nicht unter die RED. Hier sollte allerdings im Einzelfall immer noch einmal genau hingeschaut werden.

Auch von Funkamateuren verwendete Funkanlagen fallen nicht unter die Funkanlagenrichtlinie sofern sie nicht auf dem Markt bereitgestellt werden.
Wichtig: Kennzeichnende Voraussetzung ist, dass es sich bei dem Nutzerkreis um Funkamateure im Sinne der gesetzlichen Definition (s.a. VO-Funk, Artikel 1, 1.56 und AFuG handelt).

Zu Beginn dieses Podcasts erwähnte ich bereits den Begriff Funkdienst – was verbirgt sich dahinter?
Die VO-Funk (Vollzugsordnung Funk, im Englischen RR – Radio Regulations) definiert einen Funkdienst als „Dienst der zur Übertragung, Aussendung und/oder dem Empfang von Funkwellen für bestimmte Telekommunikationszwecke dient“ (Vol. 1, Section III, 1.19). Nachdem der Begriff VO-Funk jetzt einige Mal gefallen ist,  möchte ich ganz kurz erklären, was sich dahinter verbirgt: Die VO-Funk ist ein weltweit verbindliches Regelwerk im Rahmen des Völkerrechts, das von der internationalen Fernmeldeunion (ITU) verabschiedet wurde und regelmäßig auf den Weltfunkkonferenzen (WRC – World Radio Conference) überarbeitet wird. Von den einzelnen Staaten wird sie in nationales Recht umgesetzt. Hierauf gehe ich einem folgenden Podcast noch genauer ein.

Ein Funkdienst kann zivilen oder militärischen Zwecken dienen. Er wird in sogenannte primäre und sekundäre Funkdienste unterschieden. Primäre Funkdienste sind die Hauptberechtigten eines oder mehrerer Frequenzbereiche. Ihre Nutzung darf in diesem Segment von keinem anderen Funkdienst eingeschränkt oder gestört werden. Sekundäre Funkdienste können Frequenzbereiche von primären Funkdiensten mitbenutzen, sind diesen jedoch untergeordnet. Das bedeutet, dass Nutzer sekundärer Funkdienste die Nutzer primärer Funkdienste nicht stören dürfen, jedoch ihrerseits Störungen durch Nutzer des primären Funkdienstes hinnehmen müssen.

Halten wir also fest:

Die Funkanlagenrichtlinie, die RED, wurde für die Bundesrepublik Deutschland durch das Funkanlagengesetz in nationales Recht umgesetzt und gilt heute nur noch für Funkanlagen. Die grundlegenden Anforderungen der Richtlinie in Bezug auf Funkanlagen sind die Einhaltung der Sicherheitsanforderungen der NRL gem. Anhang I sowie die Einhaltung eines angemessenen Niveaus hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit im Sinne der EMV-Richtlinie. Darüber hinaus müssen die von einer Funkanlage genutzten Frequenzen effektiv und effizient genutzt werden, um funktechnische Störungen zu vermeiden.

Und nicht vergessen: Eine Funkanlage ist ein elektrisches/elektronisches Produkt, welches zu Kommunikations- oder Funkortungszwecken Funkwellen über eine Antenne senden und empfangen kann.