Репитер
В телекоммуникациях ретранслятор — это электронное устройство, которое принимает сигнал и ретранслирует его. Ретрансляторы используются для расширения передачи, чтобы сигнал мог преодолевать большие расстояния или приниматься по другую сторону препятствия. Некоторые типы ретрансляторов передают идентичный сигнал, но меняют способ его передачи, например, на другой частоте или скорости передачи .
Существует несколько различных типов ретрансляторов; телефонный ретранслятор — усилитель в телефонной линии , оптический ретранслятор — оптоэлектронная схема, усиливающая световой луч в оптоволоконном кабеле ; а радиоретранслятор — это радиоприемник и передатчик , ретранслирующий радиосигнал.
— Ретрансляционная станция это ретранслятор, используемый в радиовещании и телевидении .
Обзор
[ редактировать ]Когда информационный сигнал проходит через канал связи , его качество постепенно ухудшается из-за потери мощности. Например, когда телефонный звонок проходит через проводную телефонную линию , некоторая часть мощности электрического тока , который представляет собой звуковой сигнал, рассеивается в виде тепла на сопротивлении медного провода. Чем длиннее провод, тем больше мощности теряется и тем меньше амплитуда сигнала на дальнем конце. Так что при достаточно длинном проводе звонок на другом конце не будет слышен. Аналогично, чем больше расстояние между радиостанцией и приемником , тем слабее радиосигнал и хуже прием. Ретранслятор — это электронное устройство в канале связи, которое увеличивает мощность сигнала и ретранслирует его, позволяя ему распространяться дальше. Поскольку он усиливает сигнал, ему требуется источник электроэнергии .
Термин «ретранслятор» возник в телеграфии в 19 веке и относился к электромеханическому устройству ( реле ), используемому для регенерации телеграфных сигналов. [1] [2]
Использование этого термина продолжилось в телефонии и передаче данных .
В компьютерных сетях , поскольку ретрансляторы работают с реальным физическим сигналом и не пытаются интерпретировать данные передаваемые , они работают на физическом уровне , первом уровне модели OSI ; многопортовый повторитель Ethernet обычно называют концентратором .
Типы
[ редактировать ]Телефонный репитер
[ редактировать ]Это используется для увеличения диапазона телефонных сигналов в телефонной линии.
- Ретранслятор стационарной линии
Чаще всего они используются на магистральных линиях , осуществляющих междугородние вызовы. В аналоговой телефонной линии, состоящей из пары проводов, она состоит из схемы усилителя, состоящей из транзисторов , которые используют мощность источника постоянного тока для увеличения мощности аудиосигнала переменного тока в линии. Поскольку телефон представляет собой дуплексную (двунаправленную) систему связи, по паре проводов передаются два аудиосигнала , по одному в каждом направлении. Поэтому телефонные ретрансляторы должны быть двусторонними, усиливающими сигнал в обоих направлениях, не вызывая обратной связи, что значительно усложняет их конструкцию. Телефонные ретрансляторы были первым типом ретрансляторов и одними из первых применений усиления. Развитие телефонных ретрансляторов между 1900 и 1915 годами сделало возможным междугороднюю телефонную связь. Сейчас большинство телекоммуникационных кабелей представляют собой оптоволоконные кабели , в которых используются оптические повторители (ниже).
До изобретения электронных усилителей угольные микрофоны в качестве усилителей в телефонных репитерах использовались с механической связью. На рубеже 20-го века было обнаружено, что ртутные лампы с отрицательным сопротивлением могут усиливать сопротивление, и их начали использовать. [3] Изобретение ламповых ретрансляторов примерно в 1916 году сделало трансконтинентальную телефонную связь практичной. В 1930-х годах ламповые повторители с гибридными катушками стали обычным явлением, что позволило использовать более тонкие провода. В 1950-х годах с отрицательным сопротивлением устройства были более популярны, и транзисторная версия, называемая повторителем E6, была последним основным типом, используемым в системе Bell, прежде чем низкая стоимость цифровой передачи сделала все ретрансляторы голосового диапазона устаревшими. Ретрансляторы с плавающей частотой были обычным явлением в системах частотного мультиплексирования с середины до конца 20 века.
- Повторитель подводного кабеля
Это тип телефонного ретранслятора, используемый в подводных подводных телекоммуникационных кабелях .
Репитер оптической связи
[ редактировать ]Это используется для увеличения дальности передачи сигналов в оптоволоконном кабеле . Цифровая информация передается по оптоволоконному кабелю в виде коротких импульсов света. Свет состоит из частиц, называемых фотонами , которые могут поглощаться или рассеиваться в волокне. Репитер оптической связи обычно состоит из фототранзистора , который преобразует световые импульсы в электрический сигнал, усилителя для увеличения мощности сигнала, электронного фильтра , который изменяет форму импульсов, и лазера , который снова преобразует электрический сигнал в свет и отправляет его. это из другого волокна. Однако оптические усилители, для ретрансляторов разрабатываются позволяющие усиливать сам свет без необходимости предварительного преобразования его в электрический сигнал.
Радио репитер
[ редактировать ]
Это используется для расширения диапазона покрытия радиосигнала. История радиорелейных ретрансляторов началась в 1898 году с публикации Иоганна Маттауша в австрийском журнале Zeitschrift für Electrotechnik (т. 16, 35-36). [2] [4] Но его предложение «Переводчик» было примитивным и непригодным для использования. Первой реально заработавшей ретрансляционной системой с радиоретрансляторами была изобретена в 1899 году Эмилем Гуарини-Форезио. [2]
Радиоретранслятор обычно состоит из радиоприемника, соединенного с радиопередатчиком. Принятый сигнал усиливается и ретранслируется, часто на другой частоте, чтобы обеспечить покрытие за пределами препятствий. Использование дуплексера может позволить ретранслятору использовать одну антенну как для приема, так и для передачи одновременно.
- Ретрансляционная станция , ретранслятор или переводчик : это ретранслятор, используемый для расширения зоны действия радио- или телевещательной станции . Он состоит из вторичного радио- или телевизионного передатчика. Сигнал от основного передатчика часто поступает по выделенным телефонным линиям или посредством микроволнового реле.
- Микроволновая ретрансляция : это специализированная двухточечная телекоммуникационная линия, состоящая из микроволнового приемника , который принимает информацию по лучу микроволн от другой ретрансляционной станции, находящейся на расстоянии прямой видимости , и микроволнового передатчика, который передает информацию на следующую станцию через другой луч микроволн. Сети микроволновых ретрансляционных станций передают телефонные звонки, телевизионные программы и компьютерные данные из одного города в другой по территории всего континента.
- Пассивный ретранслятор : это микроволновое реле, которое просто состоит из плоской металлической поверхности, отражающей микроволновый луч в другом направлении. Он используется для получения сигналов микроволновой ретрансляции над холмами и горами, когда нет необходимости усиливать сигнал.
- Сотовый репитер : это радиоретранслятор для усиления приема сотового телефона в ограниченной зоне. Устройство функционирует как небольшая базовая станция сотовой связи с направленной антенной для приема сигнала от ближайшей вышки сотовой связи , усилителем и местной антенной для ретрансляции сигнала на ближайшие сотовые телефоны. Его часто используют в офисных зданиях в центре города.
- Дигипитер : узел ретранслятора в сети пакетной радиосвязи . Он выполняет функцию хранения и пересылки , передавая пакеты информации от одного узла к другому.
- Репитер любительской радиосвязи : используется радиолюбителями для обеспечения двусторонней связи на территории, которая в противном случае была бы затруднена при использовании двухточечной связи на ОВЧ и УВЧ. Эти ретрансляторы устанавливаются и обслуживаются отдельными операторами или клубами и обычно доступны для использования любым лицензированным любителем. Расположение на вершине холма или горы является предпочтительным местом для строительства ретранслятора, поскольку оно максимизирует удобство использования на большой территории.
Радиоретрансляторы улучшают покрытие связи в системах, использующих частоты, которые обычно распространяются в пределах прямой видимости . Без ретранслятора дальность действия этих систем ограничена кривизной Земли и блокирующим эффектом местности или высоких зданий. Репитер на вершине холма или в высоком здании может обеспечить надежную связь станциям, находящимся вне зоны прямой видимости друг друга. [5]
Радиоретрансляторы также могут обеспечивать перевод с одного набора радиочастот на другой, например, чтобы обеспечить взаимодействие двух разных государственных служб (скажем, полиции и пожарных служб города или соседних отделений полиции). Они также могут обеспечивать связь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования. [6] [7] или спутниковая сеть ( BGAN , INMARSAT , MSAT ) в качестве альтернативного пути от источника к месту назначения. [8]
Обычно ретрансляционная станция слушает на одной частоте A и передает на второй B. Все мобильные станции прослушивают сигналы на канале B и передают на канале A. Разница между двумя частотами может быть относительно небольшой по сравнению с рабочей частотой. скажем, 1%. Часто ретрансляционная станция использует одну и ту же антенну для передачи и приема; высокоселективные фильтры, называемые «дуплексерами», отделяют слабый входящий принимаемый сигнал от в миллиарды раз более мощного исходящего передаваемого сигнала. Иногда используются отдельные места передачи и приема, соединенные проводной линией или радиолинией. Хотя ретрансляционная станция предназначена для одновременного приема и передачи, мобильные устройства не нуждаются в оснащении громоздкими и дорогостоящими дуплексерами, поскольку они только передают или принимают в любое время.
Мобильные устройства в системе ретранслятора могут быть снабжены каналом «речевой связи», который обеспечивает прямую работу между мобильными устройствами по одному каналу. Это можно использовать, если система находится вне досягаемости ретранслятора или для связи, не требующей внимания всех мобильных телефонов. Каналом «обходной связи» может быть выходная частота ретранслятора; ретранслятор не будет ретранслировать сигналы на своей выходной частоте. [9]
Разработчик инженерной системы радиосвязи проанализирует желаемую зону покрытия и выберет расположение ретрансляторов, высоту, антенны, рабочие частоты и уровни мощности, чтобы обеспечить предсказуемый уровень надежной связи в расчетной зоне покрытия.
Обработка данных
[ редактировать ]Повторители можно разделить на два типа в зависимости от типа данных, которые они обрабатывают:
Аналоговый репитер
[ редактировать ]Этот тип используется в каналах, передающих данные в виде аналогового сигнала , в котором напряжение или ток пропорциональны амплитуде сигнала, как в аудиосигнале. Они также используются в магистральных линиях, которые передают несколько сигналов с использованием мультиплексирования с частотным разделением каналов (FDM). Аналоговые повторители состоят из линейного усилителя и могут включать в себя электронные фильтры для компенсации частотных и фазовых искажений в линии.
Цифровой репитер
[ редактировать ]Цифровой ретранслятор используется в каналах, которые передают данные с помощью двоичных цифровых сигналов , в которых данные представлены в виде импульсов только с двумя возможными значениями, представляющими двоичные цифры 1 и 0. Цифровой ретранслятор усиливает сигнал, а также может повторно синхронизировать, ресинхронизировать и изменить форму импульсов. Повторитель, выполняющий функции повторной синхронизации или ресинхронизации, можно назвать регенератором .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лоринг, AEE (1878 г.). Справочник по электромагнитному телеграфу . Нью-Йорк: Д. Ван Ностранд. стр. 53–54.
- ^ Перейти обратно: а б с Слюсарь, Вадим (2015). «Первые антенны для ретрансляционных станций» (PDF) . Международная конференция по теории и технике антенн, 21–24 апреля 2015 г. Харьков, Украина. стр. 254–255. Архивировано (PDF) из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 10 августа 2017 г.
- ^ Сунгук, Хон (2001). Беспроводная связь: от «черного ящика» Маркони к Audion . МТИ Пресс. п. 165. ИСБН 0262082985 .
- ^ Маттауш Дж. Телеграфия без провода. Исследование. // Журнал по электротехнике. Орган Электротехнического общества в Вене - Выпуск 3, 16 января 1898 г. - XVI. Винтаж. - стр. 35–36. [1] Архивировано 6 августа 2017 г. на Wayback Machine.
- ^ «Радиоинформация о системах связи - КАК РАБОТАЮТ СИСТЕМЫ РЕПИТАТОРОВ?» . .taitradioacademy.com/. 22 октября 2014 г. Архивировано из оригинала 4 сентября 2017 г. Проверено 23 августа 2017 г.
- ^ «Системы радиосвязи -» . basecampconnect.com. Архивировано из оригинала 4 сентября 2017 г. Проверено 23 августа 2017 г.
- ^ «Взаимодействие радио – ТЕЛЕФОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ-» . codanradio.com/. Архивировано из оригинала 4 сентября 2017 г. Проверено 23 августа 2017 г.
- ^ «Решения тактической голосовой связи для HLD/HLS» (PDF) . c-at.com. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 23 августа 2017 г.
- ^ Системы сухопутной мобильной радиосвязи - 2-е изд. Улучшение и расширение зоны покрытия (Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: PTR Prentice Hall, 1994) ISBN 0131231596 , с. 67-75.