Pengulang

Pada bidang telekomunikasi, pengulang (Bahasa Inggris: repeater) adalah sebuah perangkat elektronik yang menerima sinyal dan memancarkannya kembali. Pengulang digunakan untuk memperpanjang transmisi, sehingga sinyal dapat mencakup jarak yang lebih jauh atau dapat diterima di sisi lain dari suatu penghalang.
Sejumah tipe pengulang memancarkan sinyal yang identik, namun metode transmisinya berbeda, misalnya, pada frekuensi atau baud rate yang lain.

Terdapat sejumlah tipe pengulang, yakni pengulang telepon (penguat pada jalur telepon), pengulang optis (sirkuit optoelektronik yang memperkuat pancaran cahaya pada kabel serat optik), dan pengulang radio (pemancar dan penerima radio yang memancarkan kembali gelombang radio).

Stasiun relai siaran adalah sebuah pengulang yang digunakan untuk menyiarkan radio dan televisi.

Gambaran umum
Saat sebuah sinyal pembawa informasi melewati sebuah kanal komunikasi, Sinyal tersebut terus melemah karena kehilangan tenaga. Contohnya, saat sebuah panggilan telepon melewati jalur telepon kabel, sejumlah tenaga di arus listrik yang merepresentasikan gelombang suara berubah menjadi panas pada hambatan dari kabel tembaga. Makin panjang kabelnya, maka makin banyak tenaga yang hilang dan makin kecil juga amplitudo dari sinyal tersebut. Sehingga pada kabel yang sangat panjang, suara dari penelepon tidak akan dapat didengar oleh penerima telepon. Tidak berbeda jauh, makin jauh dari stasiun radio, maka gelombang radio yang diterima oleh penerima radio juga akan makin lemah. Pengulang adalah sebuah perangkat elektronik pada kanal komunikasi yang berfungsi untuk meningkatkan tenaga dari sinyal dan memancarkannya kembali, sehingga sinyal tersebut dapat mencakup jarak yang lebih jauh. Karena pengulang berfungsi untuk memperkuat sinyal, maka pengulang membutuhkan tenaga listrik.

Frase "pengulang" berasal dari telegrafi pada abad ke-19, dan merujuk pada sebuah perangkat elektromekanis (sebuah relai) yang digunakan untuk meregenerasi sinyal telegraf. Penggunaan frase tersebut kemudian tetap berlanjut pada komunikasi telefoni dan data.

Pada bidang jaringan komputer, karena pengulang bekerja dengan sinyal fisik, dan tidak menginterpretasikan data yang diterima, maka pengulang beroperasi pada lapisan pertama dari model OSI, yakni lapisan fisik.

Tipe

Pengulang telepon
Pengulang ini digunakan untuk meningkatkan jangkauan sinyal telepon   pada sebuah jalur telepon.

 Pengulang jaringan tetap
Pengulang ini paling banyak digunakan pada trunkline yang membawa panggilan jarak jauh. Pada sebuah jalur telepon analog yang terdiri dari sepasang kabel, pengulangnya berupa sirkuit penguat yang terbuat dari transistor yang menggunakan tenaga dari sebuah sumber daya arus searah untuk meningkatkan tenaga dari gelombang suara arus bolak-balik pada jalur tersebut. Karena telepon merupakan sebuah sistem komunikasi duplex (dua arah), sepasang kabel membawa dua gelombang suara yang berjalan pada arah yang berlawanan.  Sehingga pengulang telepon harus bilateral, memperkuat sinyal pada kedua arah tanpa menyebabkan umpan balik, sehingga cukup memperumit rancangan pengulang. Penguat telepon merupakan tipe pengulang pertama dan merupakan salah satu penerapan penguatan pertama. Pengembangan pengulang telepon antara tahun 1900 dan 1915 pun memungkinkan layanan telepon jarak jauh. Kini, sebagian besar kabel telekomunikasi adalah kabel serat optik yang menggunakan pengulang optis.

Sebelum penguat elektronik diciptakan, mikrofon karbon yang digabungkan secara mekanis digunakan sebagai penguat pada pengulang telepon. Selepas abad ke-20, ditemukan bahwa lampu merkuri hambatan negatif dapat memperkuat, sehingga akhirnya digunakan sebagai pengulang. Penciptaan pengulang audion antara tahun 1916 memungkinkan telepon antar benua. Pada dekade 1930-an, pengulang tabung vakum yang menggunakan kumparan hibrida menjadi populer, sehingga memungkinkan penggunaan kabel yang lebih tipis. Pada dekade 1950-an, perangkat bati impedansi negatif lebih populer, dan sebuah versi tertransistor yang diberi nama pengulang E6 merupakan tipe besar terakhir yang digunakan pada Bell System, sebelum transmisi digital membuat semua pengulang pita suara ketinggalan zaman. Pengulang frequency frogging populer digunakan pada sistem frequency division multiplexing mulai dari pertengahan hingga akhir abad ke-20.

 Pengulang kabel bawah laut
Tipe pengulang telepon yang digunakan pada kabel telekomunikasi bawah laut.

Pengulang komunikasi optis

Pengulang ini digunakan untuk meningkatkan jangkauan sinyal pada sebuah kabel serat optik. Informasi digital berjalan melalui kabel serat optik dalam bentuk berkas cahaya pendek. Cahaya tersebut terbuat dari partikel yang disebut  foton, yang dapat diserap atau disebar pada serat.  Sebuah pengulang komunikasi optis biasanya terdiri dari sebuah fototransistor yang mengubah berkas cahaya menjadi sebuah sinyal listrik, sebuah penguat untuk meningkatkan tenaga dari sinyal, sebuah filter elektronik yang mengubah bentuk berkas cahaya, serta sebuah laser yang mengubah sinyal listrik menjadi sebuah cahaya lagi dan mengirimnya ke serat lain. Namun, penguat optis kemudian dikembangkan untuk pengulang, sehingga dapat memperkuat cahaya tanpa perlu mengubahnya menjadi sinyal listrik terlebih dahulu.

Penguat radio

 
Pengulang ini digunakan untuk meningkatkan luas cakupan dari sinyal radio. Sejarah pengulang relai radio dimulai pada tahun 1898 dari publikasi karya Johann Mattausch di Austrian Journal Zeitschrift für Electrotechnik (v. 16,
35 - 36). Namun proposalnya mengenai "translator" masih primitif dan tidak cocok untuk digunakan. Sistem relai pertama dengan pengulang radio, yang sangat berfungsi, diciptakan pada tahun 1899 oleh Emile Guarini-Foresio.

Sebuah pengulang radio biasanya terdiri dari penerima radio yang terhubung ke pemancar radio.  Sinyal yang diterima kemudian diperkuat dan dipancarkan kembali, biasanya ke frekuensi lain, agar dapat melampaui hambatan yang ada di dekatnya. Penggunaan duplexer pun memungkinkan pengulang untuk menggunakan satu antena, guna menerima dan memancarkan sinyal pada saat yang sama.

 Stasiun relai siaran (Bahasa Inggris: rebroadcastor atau translator): Pengulang ini digunakan untuk meningkatkan jangkauan stasiun penyiaran radio atau televisi. Pengulang ini terdiri dari pemancar televisi atau radio sekunder. Sinyal dari pemancar utama kerap datang melalui jalur telepon yang telah disewa atau dengan relai gelombang mikro.

 Relai gelombang mikro: Pengulang ini adalah sebuah tautan telekomunikasi titik-ke-titik khusus, yang terdiri dari sebuah penerima radio gelombang mikro yang berfungsi untuk menerima informasi yang dibawa oleh pancaran gelombang mikro dari stasiun relai lain dalam jarak garis pandang, dan sebuah pemancar gelombang mikro yang berfungsi untuk meneruskan informasi ke stasiun berikutnya dengan pancaran gelombang mikro yang lain.  Jaringan stasiun relai gelombang mikro memancarkan panggilan telepon, program televisi, dan data komputer dari satu kota ke kota lain dalam satu benua.

 Pengulang pasif: Pengulang ini adalah sebuah relai gelombang mikro yang hanya terdiri dari sebuah permukaan logam datar untuk memantulkan pancaran gelombang mikro ke arah yang lain. Pengulang ini digunakan untuk mengarahkan sinyal gelombang mikro untuk menghindari bukit atau gunung, tanpa memperkuat sinyal tersebut.

 Penguat sinyal seluler: Pengulang ini adalah sebuah pengulang radio untuk memperkuat penerimaan ponsel pada kawasan tertentu. Pengulang ini berfungsi seperti sebuah menara seluler kecil, dengan sebuah antena direksional untuk menerima sinyal dari menara seluler terdekat, sebuah penguat, dan sebuah antena lokal untuk memancarkan kembali sinyal ke ponsel-ponsel terdekat. Pengulang ini kerap dipasang di perkantoran di pusat kota.

 Pengulang digital: Node pengulang pada sebuah jaringan radio paket.  Pengulang ini melakukan simpan dan teruskan, yakni meneruskan paket informasi dari satu node ke node lain.

 Pengulang radio amatir: Digunakan oleh operator radio amatir untuk memungkinkan komunikasi dua arah di sebuah kawasan yang sulit dilakukan titik-ke-titik pada VHF dan UHF. Pengulang ini dipasang dan dirawat oleh seorang operator atau oleh sebuah klub, dan biasanya dapat digunakan oleh semua operator radio amatir berizin. Pengulang ini biasanya dipasang di atas bukit atau gunung untuk memaksimalkan jangkauannya.

Pengulang radio meningkatkan jangkauan komunikasi di sistem yang menggunakan propagasi garis pandang. Tanpa pengulang, jangkauan sistem tersebut sangat dibatasi oleh bentuk muka Bumi dan bangunan tinggi. Sebuah pengulang yang dipasang di atas bukit atau bangunan memungkinkan stasiun yang tidak berada di garis pandang dari stasiun lain untuk berkomunikasi dengan lancar.

Pengulang radio juga memungkinkan translasi dari satu frekuensi radio ke frekuensi radio yang lain, contohnya untuk memungkinkan dua lembaga pemerintah untuk berinteroperasi (seperti pemadam kebakaran dan polisi, atau antar kantor polisi yang berdekatan). Pengulang juga dapat menyediakan hubungan ke jaringan telepon
 atau jaringan satelit (BGAN, INMARSAT, MSAT) sebagai jalur alternatif dari sumber ke destinasi.

Biasanya sebuah stasiun pengulang menerima sinyal dari suatu frekuensi, lalu memancarkannya kembali dengan frekuensi yang berbeda. Perbedaan antara kedua frekuensi tersebut biasanya relatif kecil, misalnya hanya 1%. Stasiun pengulang biasanya juga menggunakan satu antena untuk menerima dan memancarkan sinyal. Filter yang sangat selektif yang disebut "duplexer" memisahkan sinyal masuk yang samar dari sinyal keluar yang milyaran kali lebih kuat.  Terkadang lokasi penerimaan dan pemancaran sinyal juga dibedakan, dengan dihubungkan oleh kabel atau gelombang radio. Berbeda dengan stasiun pengulang, unit pengulang bergerak tidak perlu dilengkapi dengan duplexer yang berat dan mahal, karena unit pengulang bergerak menerima dan memancarkan sinyal secara bergantian.

Unit pengulang bergerak dalam sebuah sistem pengulang dapat dilengkapi kanal "talkaround" yang memungkinkan operasi "mobile-to-mobile" langsung pada sebuah kanal. Kanal tersebut dapat digunakan jika unit pengulang bergerak berada di luar jangkauan sistem pengulang, atau jika komunikasi di unit pengulang bergerak tersebut tidak perlu diketahui oleh unit pengulang bergerak lain. Kanal "talkaround" biasanya berupa frekuensi keluaran pengulang, karena pengulang hanya akan memancarkan kembali sinyal yang ada di frekuensi masukan.

Seorang perancang sistem komunikasi radio akan menganalisis jangkauan yang diinginkan dan memilih lokasi, ketinggian, antena, frekuensi operasi, dan tingkat tenaga dari pengulang yang akan dipasang, untuk memungkinkan komunikasi handal pada kawasan yang diinginkan.

Penanganan data
Pengulang dapat dibagi menjadi dua tipe, tergantung pada tipe data yang ditangani.

Pengulang analog
Tipe ini digunakan pada kanal yang memancarkan data dalam bentuk sinyal analog, di mana arus listriknya proporsional dengan amplitudo sinyalnya, sebagaimana pada gelombang suara. Tipe ini juga digunakan di trunkline yang memancarkan sejumlah sinyal menggunakan frequency division multiplexing (FDM). Pengulang analog terdiri dari sebuah penguat linear, dan dapat dilengkapi dengan filter elektronik untuk mengkompensasi distorsi frekuensi dan fasa pada jalurnya.

Pengulang digital
Pengulang digital digunakan pada kanal yang memancarkan data dengan sinyal digital biner, di mana data dalam bentuk berkas cahaya dengan hanya dua kemungkinan nilai, yang merepresentasikan bilangan biner 1 dan 0. Sebuah pengulang digital memperkuat sinyal, dan juga dapat mengatur ulang waktu, menyinkronkan ulang, dan membentuk kembali berkas cahaya. Sebuah pengulang yang berfungsi untuk melakukan mengatur ulang waktu atau menyinkronkan ulang biasanya disebut sebagai regenerator.

Referensi

Pranala luar 
 Jurnal teknis Bell System: Repeaters and Equalizers for the SD Submarine Cable System
 Amateur Radio Repeaters in India
 Amateur Radio Repeaters in Europe

Peralatan telekomunikasi
Teknologi bergerak
Protokol lapisan fisik
Komunikasi nirkabel