计算机网络中的中继器

中继器是计算机网络中的一种组件，它在信号通过系统时对信号进行放大和再生。中继器的主要功能是通过广阔的距离或密集区域来增强信号强度和质量，以扩展网络的覆盖范围。中继器常用于局域网 (LAN) 和广域网 (WAN) 中，以提高网络的性能和可靠性。它们有助于防止数据丢失，减少错误，并确保信号到达目标位置时仍然足够强且质量高。

中继器是计算机网络中用于扩展网络信号超出其正常范围限制的设备。通过将中继器集成到网络中，组织可以克服物理布线的限制，并确保数据能够传输到更远的距离而不会降低质量。

中继器如何工作？

尽管中继器的功能相对简单，但它们对网络性能的影响可能很大。中继器的操作描述如下：

• 信号接收：中继器首先捕获来自网络一端的传入数据信号。在有线网络中，该信号可能以电电压的形式存在，而在无线网络中，它可能以电磁波的形式存在。
• 信号放大：由于信号在网络介质上传输时会发生衰减和干扰，因此接收到的信号通常会减弱。中继器的主要目的是增强这个微弱的信号。在不改变传输内容的情况下，它会增强信号。
• 信号再生：中继器除了放大信号外，还会对其进行再生。为了确保信号符合网络的独特协议和标准，它会重建信号。此操作必须保持数据的完整性。
• 信号传输：在信号被增强和更新后，中继器会将其通过网络发送到目标。信号已经得到改进和增强，不太可能进一步恶化。

中继器是网络通信中的关键工具，因为它们可以增加连接性和信号范围。然而，与任何技术一样，它们也有其自身的优点和缺点。

中继器类型

中继器可大致分为以下几种流行类型：

1. 模拟信号中继器
   模拟信号中继器是为模拟信号设计的。它们接收、放大和再生模拟信号，以增加其范围，而不会造成太多衰减。在早期的通信系统中，这些中继器被广泛使用。
2. 数字信号中继器
   数字信号中继器是专门为数字信号设计的。它们接收、放大和更新数字信号，以确保数字数据能够以最小的丢失或损坏到达目的地。在现代计算机网络和通信系统中，这些中继器很常见。
   中继器也可以根据它们使用的网络类型或连接的网络设计进行分类。根据连接的网络类型，以下是一些流行的中继器类型：
3. LAN 中继器（局域网）
   局域网（如以太网）可以使用 LAN 中继器（也称为 LAN）来扩大其覆盖范围。它们可以增强和再生 LAN 信号，以实现更长的 LAN 传输距离。
4. WAN 中继器（广域网）
   广域网，如租用线路或点对点连接，使用 WAN 中继器。在信号衰减是个问题的场合，它们尤其有助于跨越广阔的距离扩展 WAN 连接的范围。
5. MAN 中继器（城域网）
   城域网 (MAN) 覆盖的地理区域比局域网大，但比广域网小。MAN 中继器用于扩展 MAN 内的信号，以连接城市或都会区内的多个局域网。
6. 无线网络中继器
   Wi-Fi 范围扩展器，有时也称为无线网络中继器，用于扩展无线网络的覆盖范围。它们连接到现有的无线网络并重新传输信号，以覆盖更大的区域或消除信号盲点。
7. 蜂窝网络中继器
   蜂窝网络中继器用于增强和扩展其覆盖范围。它们通常在建筑物、汽车和偏远地区增强移动设备的语音和数据通信。
   这些中继器针对特定的网络类型和拓扑结构设计，考虑了每个网络类别的特殊挑战和需求。选择中继器时会考虑网络的用途、大小和所需的覆盖区域。
   连接中继器的局域网 (LAN) 的领域也可以用来对不同类型的中继器进行分类。此分类与 LAN 实现的使用场景或领域相关。以下是按连接 LAN 领域分类的常见中继器类型列表：
8. 本地中继器
   本地中继器是用于连接仅相隔很短距离的局域网 (LAN) 网段的网络设备。在有限的地理区域内，这些中继器用于扩展局域网 (LAN) 的覆盖范围。
9. 远程中继器
   另一方面，远程中继器是连接相距遥远的大范围局域网的网络设备。它们用于在更远的距离上增加网络连接性，通常在偏远地区之间。

中继器的优点

• 信号放大：中继器的主要优点在于其信号放大能力。它们可以增强信号功率，使数据能够传输到更远的距离而不会发生严重的信号衰减。
• 信号再生：中继器除了放大信号外，还会对其进行再生。因此，数据损坏的可能性降低，因为它们以更清晰、更可靠的形式重建并重新传输信号。
• 增强覆盖范围：无线网络中的中继器可以扩展覆盖区域，使设备能够在通常无法连接的区域进行连接。在大楼或室外区域，这一点非常有帮助。
• 经济高效：与铺设新电缆或添加额外设备相比，安装中继器通常成本更低。它们是提高网络性能的有效方法，而无需进行大量投资。
• 可扩展性：通过扩展现有基础设施的范围，中继器提供了网络的可扩展性。这使得网络扩展更容易，因为不需要进行大规模的改造。

中继器的缺点

• 延迟：由于中继器必须先接收、放大和再生信号，然后再发送，因此它们会导致网络出现微小的延迟。虽然通常延迟不大，但对于需要实时通信的应用（如在线游戏或视频会议）来说，这可能是一个问题。
• 有限的范围扩展：中继器只能将网络的覆盖范围扩展到一定的距离。超出此限制，信号衰减可能会变得过于严重，从而使得部署更多中继器变得无效。长距离通信受到此限制的严重影响。
• 复杂性：在大型网络中部署多个中继器会使网络管理和故障排除更加困难。为了获得最佳性能，需要正确的配置和维护。
• 信号干扰：如果无线网络中的中继器没有正确安装，可能会导致信号干扰。当相邻中继器的覆盖区域重叠时，可能会发生干扰，从而降低整个网络的性能。
• 并非适用于所有场景：中继器并非总是最佳解决方案：中继器并非总是适用于所有网络情况的最佳选择。像交换机、路由器或接入点这样的不同技术可能更适合增强网络性能和覆盖范围。
• 对物理介质的限制：中继设备主要用于通过物理介质（如电缆和无线电波）进行有线和无线通信。它们可能无法缓解带宽限制或网络拥塞问题。

中继器的应用

1. 光纤网络：光信号在长距离传输过程中会发生衰减，导致光纤网络中的信号丢失。在光纤通信网络中，光学中继器用于再生和放大光信号，使其能够传输更远的距离。
2. 无线网络：障碍物（如地形或建筑物）可能会影响无线网络中的信号强度。中继器（通常称为范围扩展器）可以放置在路由器和 Wi-Fi 信号薄弱的区域之间，以增强和扩展信号。
3. 蜂窝网络：为了改善信号较弱区域的蜂窝覆盖范围，蜂窝网络使用中继器，有时称为蜂窝信号增强器或放大器。它们会放大附近蜂窝基站的微弱信号，从而为建筑物或特定区域提供更好的覆盖。
4. 卫星通信：在卫星通信系统中，中继器用于放大地面站的信号，然后将其重新传输到卫星。因此，可以维护一个可靠的通信链路，跨越长距离。
5. 广播：中继器用于将电视或无线电信号重新广播到原始传输范围之外的区域。这增加了广播电台可以覆盖的区域。
6. 水下电缆：在水下光纤电缆系统中，中继器安装在电缆的固定间隔处，用于在光信号穿越海底时对其进行再生和放大。因此，数据可以以非常长的距离传输，而不会受到太多信号损失。
7. 遗留系统：在某些情况下，可能需要中继器来保持旧网络技术和协议的信号完整性。即使较新的网络设备通常具有内置的信号增强功能，中继器仍然可能是支持旧设备和基础设施所必需的。

尽管中继器在增加网络范围和克服信号丢失方面很有用，但由于它们必须接收、放大和重新传输数据，因此会增加网络的延迟。因此，它们应该谨慎使用，并且仅在其优点大于缺点时使用。现代网络系统，如交换机、路由器和接入点，通常具有内置的信号放大和增强功能，从而无需独立的连接器。

中继器与放大器

中继器

中继器是信号处理工具，它接收传入信号，通过消除噪声和失真来清理信号，将其放大到原始强度，然后重新传输。通过再生过程，可以最大限度地减少长距离的信号衰减，从而确保传输的信号与原始信号保持相同的质量。

功能：中继器的主要目标是扩展网络或通信系统的范围。它们用于弥补信号衰减，即信号在穿过电缆或其他障碍物时会变弱，导致信号在长距离传输时变弱。

用例

• 在有线以太网网络中，中继器可以扩展网络段的范围。当超过以太网的最大电缆长度（通常是双绞线铜缆 100 米）时，可以使用它们。
• 无线网络：中继器，通常称为范围扩展器或信号增强器，被策略性地放置以增强信号较弱区域的 Wi-Fi 覆盖范围。
• 光纤网络：在水下光纤电缆中，光学中继器用于对抗由于光信号在漫长的水下距离上传输而引起的信号丢失。

由于中继器的信号处理过程，它们会给网络带来一些延迟。虽然对于大多数应用来说，延迟通常不是一个主要问题，但它通常是适度的。

放大器

信号放大：放大器仅增加传入信号的强度，既不进行信号清理也不进行信号再生。它们放大信号，而不处理失真、噪声或信号质量问题。

放大器的主要目的是提高信号功率。放大器专注于增强信号功率，而不是信号再生或增强。

用例

• 音频系统：为了增加声音信号的响度，放大器经常用于音频系统。它们可以在大型音乐会音响系统和小型家庭立体声音响中找到。
• 放大器用于射频 (RF) 通信和模拟信号传输，以在传输或接收之前增加信号的功率。
• 仪器仪表：放大器用于科学和工业应用，以放大微弱信号进行测量和分析。

由于放大器不执行信号处理或再生，因此它们产生的延迟非常小。它们仅仅通过放大信号来增强信号，这比中继器产生更快的响应时间。

结论

总之，中继器是网络通信中的重要工具，因为它们有助于扩展信号范围、增强连接性并保护数据完整性。无论是在本地还是远程网络环境中，中继器都能处理信号衰减和退化问题。这确保了数据可以通过各种通信介质可靠地传输。

虽然中继器对于提高网络性能至关重要，但网络管理员必须根据其网络的独特需求、正在处理的信号以及需要覆盖的距离来选择适当的中继器类型。在一个日益互联的世界中，组织可以利用这一点来确保顺畅的连接和有效的数据传输。