Relaisfunkstelle


Relaisfunkstelle

Eine Relaisstation ermöglicht Übertragungen über größere Strecken als mit einer direkten Verbindung möglich wären. In der drahtgebundenen Technik werden sogenannte Repeater eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis

Ursprung

Der Begriff selbst ist französischen Ursprungs (relais = Weitergabe). Er bezeichnete eine Kette von optischen Telegrafie-Stationen, die untereinander in Sichtkontakt standen. Auf dem Dach dieser Stationen stand ein Mast mit 2 Winkerarmen. Jede Stellung dieser Arme bedeutet einen Buchstaben. Die Arme konnten aus dem inneren der Station fernbedient werden. Eilige Depeschen konnten so sehr schnell übertragen werden.

Anwendungen

Eine Relaisstation für den Amateurfunk mit einem Repeater für 70 cm und einen Digipeater für das 2-Meter-Band

Ein Relais (auch Relaisstelle oder Relaisfunkstelle, Repeater, Umsetzer) in der Funktechnik ist eine automatisch arbeitende Funkstation, üblicherweise auf einem exponierten Standort, die durch Umsetzung und Verstärkung der Signale von einer Eingabefrequenz (RX Frequenz) auf einer Ausgabefrequenz (TX Frequenz) Verbindungen von festen, portablen oder mobilen Funkstationen in unterschiedlichen Diensten, oft Telefonie (Sprechfunk) ermöglicht.

Einschalten

Ein dauerhafter Sendebetrieb ist in der Regel nicht zulässig oder nicht ökonomisch sinnvoll. Die Relaisstation muss also vor der Benutzung zuerst eingeschaltet werden. Dies wird bei den verschiedenen Funkdiensten unterschiedlich bewirkt:

  • Im Amateurfunk wird in der Regel Tonruf-1 (1750Hz) verwendet. Nach Empfang dieses Startzeichens bleibt die Relaisstion solange offen, wie gesprochen wird.
  • Im BOS Funk gibt es verschiedene Tonrufschaltung (Ruf-1, Ruf-2 jeweils kurz oder lang) und dazu auch trägergesteuerte Relais. Einen stark benutzen Einsatzkanal wird man in der Regel trägergesteuert ausführen, einen selten genutzten KATS Kanal dagegen mit einem Tonruf einschalten.
  • Im Betriebsfunk ist es nicht gewünscht, dass fremde Firmen über das eigene Relais sprechen. Der berechtigte Benutzer sendet daher eine 5-Ton-Folge oder einen CTCSS aus, um das Relais zu benutzen.
  • Im Bündelfunk läuft der Sender des Organistionskanals ständig, um den Benutzer die Verfügbarkeit anzuzeigen und sie sich auf diese Station einbuchen können. Bei einem Sprechwunsch werden die beteiligten Geprächspatner vom Organistionskanal umgeschaltet auf einen Verkehrskanal. An einem Standort sind meist 4 Kanäle insgesamt verfügbar. Neben dem Organistionskanal bleiben also noch 3 Verkehrskanäle. Die Verkehrskanäle werden erst bei Benutzung eingeschaltet. Sind alle Verkehrskanäle schon in Benutzung, erhält die rufende Station ein Besetzzeichen.

Betrieb

Nach dem Einschalten sendet die Relaisstation jeweils solange, wie gesprochen wird. Um anzuzeigen, dass der Vorredner ausgesprochen hat, senden einige Relaisstationen einen Rogerpiep. Um ein Rauschsperren Knacken bei den Nutzern zu verhindern sendet die Relaisstation noch einige Sekunden weiter einen unmodulierten Träger aus (Nachlauf). Wird in dieser z.b. 10 sek. langen Nachlaufzeit nicht gesprochen, schaltet sich der Sender der Relaisstation aus. Die Relaisstaiton bleibt jedoch noch einige Zeit weiter aktiv (z.b. 60 sek.) und die Gespräche können fortgesetzt werden.

Ausschalten

  • Wenn die Nachlaufzeiten nicht genutzt werden, schaltet sich die Relaisstation aus.
  • Gegen Dauerquatscher ist in einigen Stationen eine Sprechzeitbegrenzung, sog. "Abseitsfalle" eingebaut. Nach einer maximalen Sendezeit von z.b. 60 Sekunden schaltet das Relais aus.
  • Im Bündelfunk- und einigen Betriebsfunk-Netzen hat das Mikrofon einen Kontakt in seiner Aufhängung. Dieser wird beim Einhängen des Mikrofons geschaltet und signalisiert der Relaisstation das Gerächsende.
  • Im Amateurfunk ist es Vorschrift, dass der verantwortliche Betreiber sein Relais bei mißbräuchlicher Benutzung jederzeit ausschalten kann. Dafür wird meist ein extra Empfänger an der Relaisstation montiert. Der richtige Tonruf auf diesem geheimgehaltenen Kanal schaltet dann die Relaisstation aus.
  • In Relaisstation der Land- & Forstwirtschaft der DDR war ein Fenwirkempfänger montiert. Der entsprechende Sender dazu Stand in der Kreisleitung der SED. Sollten die Bauern die Relaisstation missbrauchen, z.B. Aufruf zur Demonstration, gemeinsamer Grenzdurchbruch etc, hätte die Parteiführung die Möglichkeit zum Ausschalten gehabt.

Funknetze

Gleichwellen-Relais nennt man Relaisstationen, die über eine Linkstrecke mit einer Basisstation verbunden sind, von der aus die von der Relaisstation empfangenen Informationen wieder über Linkstrecken auf andere Relaisstationen verteilt werden und diese die Informationen wieder über die Ausgabefrequenz ausgeben. Hierdurch erreicht man, dass die einzelnen Relaisstationen keinen zu großen Bereich abdecken, und somit ein zweiter Funkverkehrskreis in kurzer Entfernung zum ersten auf der gleichen Frequenz (Welle) funken kann, ohne dass sich die beiden Funkverkehrskreise stören.

In der Funktechnik hat sich bei der Übertragung von Funkwellen der Begriff Relais-Station durchgesetzt. Funkwellen werden bei ihrer Übertragung von den verschiedenen Medien wie Wasser oder Luft unterschiedlich stark gedämpft. Daher ist eine Relais-Station nötig, um die Reichweite zu erhöhen. Dies geschieht durch Verstärkung und ggf. Korrektur des ursprünglichen Signals, das anschließend weitergeleitet wird.

Relais werden oft im Amateurfunk, aber auch im nicht-öffentlichen beweglichen Landfunk (nöbL) und im Rundfunkdienst ( Füllsender, Fernsehumsetzer ) eingesetzt. Relais des nicht-öffentlichen beweglichen Landfunks arbeiten in den entsprechenden zugewiesenen Frequenzbereichen, also im UKW-Bereich.

Relais im Rundfunk

Unter einer Relaisstation versteht man im internationalen Rundfunk eine Sendeanlage, die das Programm eines Rundfunksenders an einem vom Heimatsender weit entfernten Standort aussendet. Der Zweck solcher Anlagen ist, durch die zusätzliche Ausstrahlung des Radiosignals eine verbesserte Empfangsqualität im Zielgebiet zu erreichen.

Eine häufige Anwendung sind Kurzwellensender, die von internationalen Auslandssendern betrieben werden. Jedoch kommen auch Fahrzeuge als Relaisstationen zum Einsatz. So werden häufig Fernsehübertragungen, beispielsweise von Sport- oder Großereignissen, an ein über dem Geschehen fliegendes Luftfahrzeug übertragen, von dem aus die Signale zur Sendezentrale weitergeleitet werden.

Als Beispiel für internationale Radiosender, die Relaisstationen einsetzen, seien der BBC World Service, die Voice of America (Betreiber der Anlagen ist das IBB), die Deutsche Welle, Radio France Internationale, Radio Exterior de España und Radio Nederland Wereldomroep genannt.

Das Rundfunkprogramm wird vom Heimatland des Auslandssenders meist über Satellit oder in SSB-Modulation zur Relaisstation übertragen.

Große Relaisstationen befinden sich z. B. in Ascension, Antigua, Bonaire, Kigali/Ruanda, Botswana, Trincomalee und Iranawila in Sri Lanka, Tanger/Marokko, Kranji/Singapur, Sines/Portugal und Udon Thani/Thailand.

Siehe auch: Liste bekannter Sendeanlagen

Der alte "deutsche" Name für Relaisfunkstellenempfänger war "Ballempfänger" (Nach dem Ball, der gefangen und weitergeworfen wird).

Relais im Amateurfunkdienst

kommerzielle Relaisstation für den Amateurfunk im VHF- oder UHF-Band, vom bekannten Amateurfunkhersteller Yaesu/Vertex

Im Amateurfunkdienst arbeiten Relais in Frequenzbändern von 10 m bis über 3 cm und in praktisch allen Betriebsarten. FM-Relais im 2-m- und 70-cm-Bereich dienen oft zur Verstärkung von Mobilstationen und sind im Amateurfunk am häufigsten vertreten.

Amateurfunkrelais stehen oft an exponierten Standorten (etwa auf dem Brocken und der Zugspitze, aber auch auf Hochhäusern in Städten oder Fernmeldetürmen), um möglichst eine große Reichweite zu erzielen. Jede Relaisstation muss bei der Bundesnetzagentur lizenziert werden. Dabei wird der Standort und die Frequenzen der Relaisstationen in der Lizenz der Bundesnetzagentur festgeschrieben. Das durch die Lizenzierung einer Relaisfunkstelle zugewiesene Rufzeichen beginnt in Deutschland üblicherweise mit DA5, DB0 oder DO0.

Zuständig für die Relaisstation ist der Relaisverantwortliche, der die Station meist mit hohem ehrenamtlichen Einsatz betreut. Die Stromversorgung einiger Amateurfunkrelais ist mittels einer USV gepuffert oder arbeitet autark mit Solarstrom, sodass sie auch bei einem Stromausfall noch für Notfunkzwecke zur Verfügung stehen.

Amateurfunk-Relais können zur Erhöhung der Reichweite untereinander mit Richtfunk oder über das Internet (siehe Echolink) verbunden werden.

Einige Amateurfunk-Relais werden auch live im Internet als Audiostream übertragen.

Eine weitere Variante von Amateurfunkrelais sind Satelliten-Relais, oft sind diese in Amateurfunksatelliten eingebaut, aber auch als zusätzliche Anwendung in kommerzielle Satelliten.

Spezielle Relais für digitale Betriebsarten wie Packet Radio werden Digipeater genannt. Sowohl die Digipeater als auch die Relaisstationen für Sprache werden mittlerweile zu Netzwerken verbunden. Den Zusammenschluss mehrerer Digipeatern nennt man Packet-Radio-Netz.

Relais im Betriebsfunk

kommerzielle Relaisstation für den Betriebsfunk im VHF- oder UHF-Band

Die Verwendung von Relaisstellen im Betriebsfunk ist auf bestimmte Benutzergruppen eingeschränkt, wie BOS, Energieversorger, Wasserversorgung, Abwasserentsorgung. Diese für die Versorgung der Bevölkerung besonders wichtigen Unternehmen dürfen eigene Funknetze in Form von einzelnen oder vernetzten Relaisstationen betreiben. Allerdings ist dies bei den Versorgungsunternehmen mit dem Einsatz von öffentlichen Netzen wie GSM oder Bündelfunk rückläufig. Die BOS werden Ihre jeweiligen Repaeter nach dem Aufbau des Tetra in Deutschland auch außer Betrieb nehmen.

Bekannte Typen von Relaisstationen : BOS : Bosch-FSO, AEG-Teleregent, FuG-7, FuG8-c, FuG9-c

Betriebsfunk :

  • Bosch FSO
  • AEG Teleregent
  • Motorola MC-Compact, MTR2000

Relais im Mobilfunk

Auch im Mobilfunkbereich werden Repeater bzw. Relaisstationen eingesetzt, um Gebiete (besser) zu versorgen. Ein Repeater zeichnet sich dadurch aus, dass er das abgestrahlte Signal originär nicht selbst erzeugt (im Sinne einer Basisbandmodulation), sondern im Wesentlichen das Signal aus einer externen Quelle (Basisstation und Handy) empfängt, verstärkt und weiterleitet. Eine Signalbeeinflussung findet in der Regel nur durch Filterung statt, um Störungen oder ungewünschte Nachbarkanäle auszufiltern (z. B. bei GSM den Wettbewerber). Modulation, Frequenz und Phase wird nicht direkt beeinflusst. Repeater sind meist Vollduplexgeräte, die gleichzeitig senden und empfangen. Die Selektion der beiden Verkehrsrichtungen Uplink und Downlink erfolgt durch Duplexer. Dies ist nur möglich, wenn das Mobilfunknetz unterschiedliche Frequenzen für Up- und Downlink hat (z. B. bei FDMA-Systemen wie GSM).

Man kann Breitbandrepeater und kanalselektive Repeater unterscheiden. Der kanalselektive Repeater besitzt in der Regel mehr Leistung als der Breitbandrepeater. Er muss mindestens soviele Kanäle verstärken können, wie die Basisstation hat, an die er angebunden wird. Breitbandrepeater verstärken entweder das komplette Band (z. B. GSM900-Band) oder den Teil des Bandes, der dem Netzbetreiber zugewiesen wurde. Ein Vorteil von Breitbandrepeatern ist, dass im Falle eines Wechsels der Kanäle bei der Basisstation keine Umprogrammierung des Repeaters erfolgen muss.

Es gibt mehrere Einsatzszenarien:

  • Ausleuchtung von abgeschatteten Gebieten wie z. B. Täler oder Schluchten
  • Erhöhung der Datenrate durch höhere Feldstärken (für CDMA, WCDMA oder UMTS-Mobilfunknetze)
  • Versorgung von Sondergebieten (wie z. B. ICE-Strecken)
  • Versorgung von abgeschlossenen Bereichen (wie z. B. U-Bahn, Tiefgarage, Bergwerke, Messehallen, Geschäftsgebäude etc., aber auch innerhalb von ICE-Waggons aufgrund der hohen Dämpfungen durch die bedampften Scheiben und auf Schiffen)

Die Versorgung erfolgt aktiv, d. h. der Repeater/die Relaisstation enthält Verstärker und weitere aktive Elemente wie Überwachungs- und Steuerrechner, Alarmierungseinrichtung etc.

Bei Mobilfunkrepeatern sind derzeit zwei Technologien im Einsatz:
1. Kabel- oder HF-versorgt und -verteilt
Hier wird das Quellsignal über eine oder mehrere (Anbinde-)Antennen aufgenommen, über Koaxialkabel verteilt und über eine oder mehrere Antennen oder ein Strahlkabel abgestrahlt. Dies ist bei Systemen möglich, bei denen die aktiven Elemente (Relaisstationen) maximal ca. 1000 m voneinander entfernt sind (Parameter: frequenzabhängige Kabeldämpfung).
2. Optisch versorgt und verteilt
Auch in diesem Fall wird das Quellsignal wie bei Kabelsystemen von Antennen aufgenommen. Alternativ können auch direkt eine oder mehrere Basisstationen (BTS) über den Antennenanschluss der BTS an ein optisches Verteilsystem angeschlossen werden, wenn der zu erwartende Verkehr in der Mobilfunkzelle eine eigene BTS erfordert (z. B. in Messehallen). Die Weitbereichsverteilung erfolgt jedoch nicht, wie im ersten Fall, über Koaxkabel, sondern optisch in einer Glasfaser. Ein Laser wird mit dem HF-Signal moduliert (siehe Modulation) und sendet die Laserstrahlung über Monomode-Glasfasern zu einer Empfangsstelle. Hier erfolgt die Rückwandlung vom Laserlicht in HF (Demodulation). Das HF-Signal wird gefiltert, verstärkt und abgestrahlt. Mit optischen Verteilsystemen können HF-Signale aufgrund geringer Dämpfung auf dem LWL-Kabel bis zu 20 km weit (kostengünstig) übertragen werden. Dies ist mit Koaxkabeln nicht mehr möglich. Beispiele für Installationen sind die Tunnelversorgung der ICE-Neubaustrecken, sowie die U-Bahn-Versorgung (z. B: U-Bahn in Berlin) und WM-Stadionversorgung (z. B. Allianz Arena). Inzwischen sind erste Systeme am Markt, die den Glasfaserlink digital, also als Datenverbindung nutzen. Hierzu wird das Signal demoduliert, digitalisiert, über die Faser übertragen und ein Träger erneut moduliert.

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