ISM-Bänder weltweit

ISM-Bänder (Industrie, Wissenschaft und Medizin) sind Teile des RF (Radiofrequenz)-Spektrums, die für die allgemeine Nutzung durch, wie der Name schon sagt, wissenschaftliche, medizinische und industrielle Geräte reserviert sind. Ihre Schaffung war eine Reaktion auf spezifische Anforderungen dieser Branchen nach Zugang zum RF-Spektrum, um Funktionen ausführen zu können, ohne mit den traditionell intensiven Nutzern von RF, den Kommunikations- und Verteidigungssektoren, konkurrieren zu müssen.

Das Wichtige bei den ISM-Bändern, was man schon aus dem Namen schließen kann, ist, dass sie explizit jedes Gerät ausschließen, das RF für Audiokommunikation verwendet. Diese Anwendung hat ihre eigenen Frequenzbänder, die beiseitegelegt sind und typischerweise eine Frequenzlizenz zum Betrieb erfordern. Dies stellt sicher, dass die Geräte, die in den ISM-Bändern arbeiten, nicht mit Kommunikationsausrüstung durch Frequenzsegregation interferieren können, anstatt sich auf Tests und Zertifizierungen zu verlassen, um sicherzustellen, dass solche Interferenzen nicht auftreten können. Dies vereinfacht den Genehmigungsprozess für Geräte, die in den ISM-Bändern arbeiten, und daher werden ISM-Bänder manchmal als unlizenzierte Bänder bezeichnet. Es muss klar sein, dass unlizenziert bedeutet, dass das Gerät keine individuelle Lizenz von einer telekommunikationsregulierenden Behörde benötigt. Das ist nicht dasselbe wie unreguliert; das Gerät muss immer noch strenge Vorschriften erfüllen und von einer entsprechenden Regulierungsbehörde zertifiziert werden.

Die Schaffung von ISM-Bändern kam zustande, da das Radiofrequenzspektrum immer mehr mit einer ganzen Reihe von Kommunikations-, Radio-, Fernseh-, Radar- und anderen Anwendungen gefüllt wurde, einschließlich Mikrowellenherden, die andere potenzielle Nutzer verdrängten. Ein weiteres Problem war, dass die verschiedenen RF-Bänder weltweit für unterschiedliche Anwendungen genutzt wurden, sodass die verfügbaren Frequenzen für eine bestimmte Anwendung je nach dem Land, in dem das Gerät betrieben werden sollte, variierten. Es gab ein enormes Wachstum solcher Geräte; alles von funkgesteuerten Spielzeugen, Ferngaragentoröffnern, Babyfonen, schnurlosen Telefonen, WiFi und Bluetooth nutzt ISM-Bänder. Dies ist ein Trend zur zunehmenden Nutzung von RF durch Haushaltsgeräte, der kein Anzeichen einer Abnahme zeigt.

Diejenigen von Ihnen, die alt genug sind, um dabei gewesen zu sein, als Mobiltelefone eingeführt wurden, erinnern sich vielleicht daran, dass ein in den USA gekauftes Mobiltelefon in Europa wegen der unterschiedlichen Frequenzen nicht funktionierte. Erst als Telefone entwickelt wurden, die über mehrere Bänder arbeiten konnten, konnte jeder, der von den USA in den Rest der Welt reiste, sein eigenes Telefon benutzen. ISM-Bänder wurden international angenommen, um Geräte-Roaming-Probleme (jedoch nicht für Mobiltelefone) zu beseitigen und schufen zwei bedeutende Möglichkeiten. Erstens können Produkte, die in einem Land entwickelt wurden, das RF nutzt, in jedem anderen Land verkauft werden, das die ISM-Bänder anerkennt, vorausgesetzt, es erhält die elektromagnetische Konformitätszertifizierung für das andere Land. Zweitens können Benutzer mit einem solchen Gerät es weiterhin nutzen, während sie durch diese Länder reisen.

Die ISM-Bänder sind unglaublich beliebt, da Funkfrequenzgeräte sie ohne die Notwendigkeit einer Lizenzierung durch den Benutzer nutzen können. Der Ersteller des Geräts muss lediglich eine elektromagnetische Konformitätszertifizierung erhalten, wie sie auch in jedem anderen Band operieren würden. Wenn das Gerät ein vorzertifiziertes RF-Modul verwendet oder nur Daten empfängt, entstehen keine zusätzlichen Zertifizierungs- oder Lizenzierungskosten für die Implementierung drahtloser Kommunikation. Dies stellt eine erhebliche Einsparung an Zeit, Aufwand und finanziellen Kosten dar, um ein Produkt durch den Test- und Genehmigungsprozess zu bringen. Dies vereinfacht die Adoption durch Endbenutzer erheblich, da jeder Endbenutzer/Unternehmen keine staatlich ausgestellte Lizenz für die Nutzung des Geräts erwerben muss; sie können es einfach einschalten und ohne zusätzliche regulatorische Hürden und Kosten verwenden.

Definition der ISM-Bänder

Die ISM-Bänder werden durch die Funkvorschriften der ITU (International Telecommunication Union) definiert, wobei eine Ausnahme für regionale Unterschiede gemacht wird. Dies wird mit der Definition von zwei Arten von ISM-Band berücksichtigt.

Der erste Typ ist weltweit anwendbar und kommt mit dem Vorbehalt, dass jegliche Kommunikationsdienste, die innerhalb dieser Bänder operieren, schädliche Interferenzniveaus tolerieren müssen, wenn sie durch andere Geräte verursacht werden, die innerhalb dieser operieren.

Der zweite Typ ist auf regionaler Basis anwendbar. Während für ISM-Funkfrequenzanwendungen vorgesehen, können diese Anwendungen eine spezielle Genehmigung durch die relevanten Regulierungsbehörden für die Kommunikationsdienste in den Ländern, in denen sie betrieben werden, erfordern. Dies macht diese Bänder ungeeignet für die Zielsetzung globaler Anwendungen.

Zusätzlich zu diesen gibt es regionale Kurzstreckenfunkbänder, in denen Sub-1GHz Funkmodule betrieben werden können, wie z.B. 138,20-138,45 MHz und 863-870 MHz unter anderen. Während einige davon mit ISM-Bändern überschneiden und für Endbenutzer effektiv gleich sind, handelt es sich nicht um ISM-Bänder.

US-Regeln und Vorschriften

In den USA definiert die FCC (Federal Communications Commission) die Regeln für die ISM-Bänder. Die Nutzung der ISM-Bänder wird durch die FCC Teil 18-Regelungen geregelt, während Teil 15 unlizenzierte Kommunikationsgeräte abdeckt, die ISM-Radiofrequenzen teilen. Die Regeln besagen im Allgemeinen, dass unlizenzierte ISM-Nutzer keine Störungen für lizenzierte Nutzer verursachen dürfen und sie tolerant gegenüber Störungen sein müssen, die von lizenzierten Nutzern erzeugt werden. Die kritischen Elemente von FCC Teil 18 für jeden, der ein Gerät entwickeln möchte, das die ISM-Bänder nutzt, sind, dass das Produkt entweder über eine Konformitätserklärung oder ein Zertifizierungsverfahren vor der Nutzung oder Vermarktung autorisiert sein muss. Ein Antrag auf Zertifizierung muss bei der FCC mit den notwendigen technischen Details für das Gerät eingereicht werden. FCC Teil 15 deckt die EMC-Konformität ab und legt die Kriterien fest, unter denen ein Gerät ohne eine individuelle Lizenz betrieben werden kann. Wenn ein Anbieter oder Hersteller einen unlizenzierten drahtlosen Sender in den USA vermarkten möchte, muss dieser in einem von der FCC autorisierten Labor getestet werden, bevor eine Zertifizierung beantragt wird. Sobald Testergebnisse vorliegen, die die Einhaltung der FCC-Teil-15-Regelungen demonstrieren, wird die FCC den Sender zertifizieren und eine Produktidentifikationsnummer ausstellen. Die FCC-Identifikationsnummer muss auf dem Produkt angezeigt werden, bevor es zur Nutzung freigegeben werden kann.

Die FCC hat die Einschränkungen bezüglich der Nichtkommunikation gelockert, um ISM-Bänder für mobile Kommunikation und drahtlose LANs zu erlauben. Allerdings liegt der Schwerpunkt darauf, dass diese Anwendungen widerstandsfähig gegen Störungen von anderen Geräten sind, die dieselben Bänder nutzen, anstatt regulierende Kontrollen für jedes Gerät durchzuführen, das das ISM-Band nutzt. Es ist erwähnenswert, dass in den Regulierungsstandards manchmal eine Unterscheidung zwischen einem ISM-Gerät und einem Gerät, das ISM-Frequenzen nutzt, gemacht wird. Niedrigleistungssender wie die in NFC-Geräten (Near Field Communications), WiFi, Babyphones und Bluetooth-Geräten sind nicht als ISM-Geräte betrachtet. Ausrüstung, bei der RF-Energie zum primären Zweck der Arbeitsleistung erzeugt wird, wie bei industriellen Heizungen oder Mikrowellenöfen, wird jedoch als ISM-Gerät eingestuft.

Beispielsweise liegt 2,4 GHz innerhalb eines bestimmten ISM-Frequenzbands und wird häufig für drahtlose Netzwerke verwendet. Drahtlose Netzwerke fallen unter die Definition von ITE (Informationstechnologieausrüstung) und nicht unter ISM-Ausrüstung, die unter die FCC-Regeln für unlizenzierte absichtliche Strahler fällt.

Regeln und Vorschriften im Rest der Welt

In Kanada sind die Vorschriften die gleichen wie die FCC-Vorschriften, und das Zertifizierungszertifikat wird von Innovation, Science and Economic Development Canada, einer Abteilung der Regierung von Kanada, ausgestellt.

In Großbritannien ist die Verwendung von ISM-Geräten erlaubt, vorausgesetzt, sie verstoßen nicht gegen die Bestimmungen des Wireless Telegraphy Act. Diese Vorschriften begrenzen die Feldstärke und die Endspannung und umfassen spezifische Regelungen zur Kontrolle von Interferenzen durch elektromedizinische Geräte und RF-Heizapparate. Die wesentlichen Anforderungen sind, dass der Hersteller eines Geräts alle praktikablen und notwendigen Schritte unternehmen muss, um sicherzustellen, dass die Strahlung von ISM minimal ist und dass außerhalb des für dieses Gerät vorgesehenen Bandes das Niveau so ist, dass es keine schädliche Interferenz mit Kommunikationsdiensten verursacht, insbesondere mit sicherheitsbezogenen Diensten wie der Funknavigation. Dies ist besonders wichtig für Mikrowellenöfen und medizinische Diathermiegeräte, die starke Emissionen erzeugen, die erhebliche elektromagnetische Interferenzniveaus erzeugen können.

In Europa ist das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) für die Regulierung der Geräte verantwortlich, die in ISM-Bändern arbeiten. Die für die Zertifizierung von ISM-Geräten für den EU-Markt erforderlichen Verfahren sind in einer Richtlinie dargelegt. Der Prozess basiert auf dem Prinzip der Selbstdeklaration, der Hersteller gibt eine Erklärung ab, dass das Produkt alle gesetzlichen Anforderungen erfüllt.

Jedes Land oder jede Region hat seine eigenen spezifischen Regeln und Vorschriften, gegen die zertifiziert werden muss. Allerdings macht ein erhebliches Maß an Gemeinsamkeiten die Zertifizierung für mehrere Länder und Regionen unkompliziert, indem für die schlimmsten Kriterien getestet wird, um die Einhaltung aller Kriterien zu gewährleisten. Viele Prüflabore bieten weltweite Typgenehmigungsdienste an, um dies zu erreichen.

Zertifizierung erhalten

Das kritische Element der Zertifizierung, egal wo Sie sich auf der Welt befinden, ist die Prüfung des Geräts. Bevor ein Gerät an das Prüflabor gesendet wird, müssen alle Hardware- und Softwarekomponenten dem korrekten und endgültigen Produktionsstandard entsprechen. Änderungen können nach der Qualifizierung nicht vorgenommen werden, da dies die Ergebnisse ungültig machen und eine erneute Prüfung erforderlich machen würde. Ebenso muss das Gerät mit dem endgültigen Produktionsstandardgehäuse oder -gehäuse geliefert werden, was die Ergebnisse beeinflusst. Und vergessen Sie nicht, dass das Prüflabor auf der von der FCC genehmigten Liste für die US-Zertifizierung stehen muss.

ISM-Bänder nutzen

Wenn Sie sich entscheiden, RF-Signale zu verwenden, die in ein ISM-Band fallen, ist es entscheidend zu verstehen, ob das Gerät unter die ISM-Regeln fällt. ISM wird definiert als „Geräte oder Apparate, die dazu bestimmt sind, lokal Hochfrequenzenergie für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke zu erzeugen und zu nutzen, ausgenommen Anwendungen im Bereich der Telekommunikation.“

Obwohl ISM-Bänder Teile des Funkfrequenzspektrums für die lizenzfreie Nutzung geöffnet haben, hat dies Geräteentwicklern nicht das Recht gegeben, beliebig RF-Energie auszustrahlen. Wo auch immer Sie sich auf der Welt befinden, gelten Regeln und Vorschriften, die regeln, wie viel RF-Energie Sie absichtlich übertragen und wie viel RF-Energie Sie als elektromagnetische Interferenz unbeabsichtigt freisetzen können. Der Prozess für die Zertifizierung, dass Sie die Regeln einhalten, variiert von Land zu Land, aber die Gesamtintention ist dieselbe. Beeinträchtigen Sie keine anderen Geräte außerhalb der ISM-Bänder, minimieren Sie so gut wie möglich alle Nebenwirkungen innerhalb der ISM-Bänder und schützen Sie sich vor allen anderen Geräten, die innerhalb der ISM-Bänder arbeiten.

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