Mavzu: 5g sotali aloqa tarmog`ida planar antennalarni qo`llash munadarija kirish I bob. Mobil radiotelefon aloqasi haqida umumiy tushunchalar

I BOB. MOBIL RADIOTELEFON ALOQASI HAQIDA UMUMIY TUSHUNCHALAR
1.1.§ Sotali aloqa tizimlarining rivojlanishi
Barcha xohlovchilarga xizmatlarni taqdim etgan birinchi radiotelefon aloqasi tizimi o‘z ishlashini 1946 yilda Sent-Luis (AQSh) shahrida boshlagan. Bu tizimda qo‘llanilgan radiotelefonlar oddi qayd etilgan kanallarni ishlatgan. Agar kanal band bo‘lsa, u holda abonent qo‘lda boshqa bo‘sh kanalga qayta ulangan. Apparatura ishlatishda juda katta noqulay bo‘lgan. Markaziy radiobog‘lama juda katta quvvatli yuqori chastotali signallarni 100 kmga uzatgan. Xizmat ko‘rsatish eng yaxshi holda mos bo‘lgan. Telefon tizimi 40 MGs chastotalar polosalari kengligili chastotaviy modulyatsiyalash tamoyili bo‘yicha ishlaydigan 11 ta kanallarni taqdim etgan. Keyin mos ravishda 152- va 454-MGs chastotalar polosalari kengligili 11 va 12 ta kanallarni egallaydigan ikkita yaxshilangan (IMTS-MJ va -MK) tizimlari taqdim etilgan. Chastotaviy modulyatsiyalash texnologiyasi va undan foydalanish takomillashtirilgan, radiokanallar torroq bo‘lgan. Eng oldingi mobil telefonlarga 3kGs chastotali ovoz signalini uzatilishi uchun 120 kGs chastotalar spektri zarur bo‘lgan
Texnikaning rivojlanishi bilan radiotelefon aloqasi tizimlari takomillashib bordi, qurilmalarning hajmlari kamaydi, yangi chastotalar diapazonlari o‘zlashtirildi, asosiy va kommutatsion qurilmalar yaxshilandi, xususan, bo‘sh kanalni avtomatik tanlash funksiyasi (trunking) paydo bo‘ldi. Lekin radiotelefon aloqasiga juda katta ehtiyojlarda muammolar ham vujudga keldi.
Ulardan eng asosiysi chastotalar resursining cheklanganligi bo‘ldi, ma’lum chastotalar diapazonida qayd etiladigan chastotalar soni cheksiz ortishi mumkin emas, shuning uchun ishchi kanallar chastotalari bo‘yicha yaqin bo‘lgan radiotelefonlar o‘zaro halaqitlarni hosil qila boshlaydi.
Turli davlatlardan olimlar va muhandislar bu muammoni yechishga urinishdi. 40-nchi yillarning o‘rtalarida AT&T Amerika kompaniyasining Bell Laboratories tadqiqotlar markazi butun xizmat ko‘rsatiladigan territoriyani uncha katta bo‘lmagan oraliqlarga bo‘lib chiqish g‘oyasini taklif etdi, bu oraliqlar sotalar (ingl. Cell - yacheyka, sota) deyila boshlandi. Har bir sota cheklangan ishlash radiusli va qayd etilgan chastotali uzatkichlar orqali xizmat ko‘rsatishi kerak bo‘ldi. Bu hech qanday o‘zaro halaqitlarsiz o‘sha bir chastotani boshqa yacheykada takroran ishlatilishiga imkon berdi. Lekin bunday aloqani tashkil etilishi tamoyili apparatli ishlatilishiga 30 yildan ortiq vaqt sarflandi. Binobarin, bu yillarda sotali aloqa tamoyilini ishlab chiqish turli davlatlarda o‘sha bir yo‘nalish bo‘yicha olib borildi.
Mobil telefoniya va PMR (private dispatched mobile radio­personal mobil radioaloqa) xavfsizligini yaratish bo‘yicha urinishlar Aloqa Federal Qo‘mitasiga (FCC) yuklangan, u qator radiouzatish xizmatlarini eng ijtimoiy ma’sul sifatida ko‘rib chiqdi. Siyosiy ta’sir 1968 yilda qo‘mita mobil telefoniya ehtiyojlari uchun 70-83 yuqori chastotali telekanallarni (800 MGs chastotalar polosalari kengligi) ishlatilishi imkoniyatlarini ko‘rib chiqishga rozi bo‘lganida mobil telefoniya va PMRning ommaviyligini ortishiga ko‘maklashdi. Bu vaqtga kelib AQShda 70 000 dan ortiq mobil telefonlar foydalanuvchilari bo‘lgan.
1971 yilda AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, N.J. mobil telefon tizimining afzal arxitekturasi sifatida sotali tizim konsepsiyasini (AMPS) taklif etdi. G‘oya qiziqtiradigan bo‘lgan va asosiy stansiyani tog‘ni tepasiga katta balandlikka, pastroq quvvatli nusxalarini yerga yaqin keng tekisliklarga joylashtirish bo‘lgan. Har bir yacheyka jamlanma radioqurilmalar nusxalari bo‘lgan, ularning aloqa liniyalari kanallari yuklamasi mo‘ljallangan boshqarish kanallari bo‘yicha kontrollerning komandalari jamlanmasidan o‘tgan.
Sotali konsepsiya oddiy chastota-jamlash qurilmasiga fazoviy o‘lchashni qo‘shgan. Tekis past quvvatli yacheykalar qayta ulovchi markaz va boshqarish funksiyasi orqali bog‘langan.
Har bir yacheykanining ishlash sohasini kamaytirish chastotalarni takrorlanishini talab qilgan. O‘sha bir radiokanallar to‘plamini ishlatadigan yacheykalar, agar ular bir-birlaridan yetarlicha yaqin masofalarda bo‘lsa, o‘zaro aralashuvni oldini ola olgan. Yacheykalarning aralashuvi ular orasidagi masofaga emas, balki bu masofaning yacheykaning radiusiga nisbati koeffitsientiga proporsional bo‘ladi. Yacheyka radiusi uzatkichning quvvatiga proporsionl bo‘lganidan keyin tizim ishlab chiquvchilari mijozlar uchun zarur bo‘ladigan radiokanallar sonini aniqlashda katta erkin ishlashga ega bo‘ldi. Ko‘p sonli radiokanallar tizimga oddiy yacheykaning uzatish quvvatini kamaytirish, yacheykaning
o‘lchamlarini kamaytirish va bo‘sh sohalarni yangi yacheykalar bilan to‘ldirish orqali qo‘shilishi mumkin bo‘ldi.
70- yillarning oxirida 5ta Shimoliy Yevropa davlatlari - Shvetsiya, Finlyandiya, Islandiya, Daniya va Norvegiya uchun yagona sotali aloqa standartini yaratish bo‘yicha ishlar boshlandi. U NMT- 450 (Nordic Mobile Telephone) nomini oldi va 450 MGs diapazonda ishlash uchun mo‘ljallandi. Bu standartning birinchi sotali aloqa tizimlarini ishlatish 1981 yilda boshlandi. Lekin bundan bir oy oldin NMT-450 standartining sotali aloqa tizimi Saudiya Arabistonida ishlatila boshlandi.
NMT-450 standarti va uning modifikatsiyalangan versiyalari asosidagi tarmoqlar Avstriya, Gollandiya, Belgiya, Shveysariya, shuningdek Janubiy-Sharqiy Osiyo va Yaqin Sharq davlatlarida keng ishlatila boshlandi. 1985 yilda bu standart asosida 900 MGs diapzondagi NMT-900 standarti ishlab chiqildi, u tizimning funksional imkoniyatlarini kengaytirishga va tizimning abonentlar sig‘imini oshirishga imkon berdi.
1983 yilda AQShda, Chikago tumanida qator muvaffaqiyatli dala sinovlaridan keyin AMPS (Advanced Mobile Phone Service) standarti tarmog‘i tijorat ishlatilishiga kiritildi bu standart Bell Laboratories tadqiqotlar markazida yaratildi.
1985 yilda Buyuk Britaniyada milliy standart sifatida AMPS Amerika standarti asosida ishlab chiqilgan TACS (Total Access Communications System) standarti qabul qilindi. 1987 yilda
Londondagi sotali aloqa abonentlari sonining keskin ortishi bilan ishchi chastotalar polosasi kengaytirilgan. Bu sotali aloqa standartining yangi versiyasi ETACS (Enhanced TACS) nomini oldi.
Boshqa davlatlardan farqli ravishda Fransiyada 1985 yilda Radiocom-2000 standarti qabul qilindi. 1986 yilda Skandinaviya davlatlarida NMT-900 standarti qo‘llana boshlandi.
Barcha yuqorida sanab o‘tilgan standartlar analog hisoblanadi va sotali aloqaning birinchi avlodiga kiradi. Turli sotali aloqa
standartlarining ishlatilishi va ajratilgan chastotalar diapazonlarining o‘ta yuklanishi uning keng qo‘llanilishiga to‘sqinlik qila boshladi. Ayrim hollarda o‘sha bir telefon bo‘yicha hatto ikkita qo‘shni davlatlarda (ayniqsa Yevropada) bo‘lgan abonentlarga so‘zlashish o‘zaro halaqitlar tufayli mumkin bo‘lmay qoldi. Abonentlar sonini oshirish faqat ikkita yo‘llar - chastotalar diapazonini kengaytirish (masalan, Buyuk Britaniyada ETACS bilan amalga oshirilganidek) yoki o‘sha bir chastotlarni ancha tez-tez ishlatilishiga imkon beradigan oqilona chastotaviy rejalashtirishga o‘tish bilan mumkin bo‘ldi.
Aloqa va signallarga ishlov berish sohasidagi yangi texnologiyalar va ilmiy kashfiyotlar 80- yillarning oxirlarida sotali aloqa tizimlarini rivojlanishining yangi bosqichiga - signallarga raqamli ishlov berish usullariga asoslangan ikkinchi avlod tizimlarini yaratishga imkon berdi.
900 MGs diapazon ajratilgan yagona evropa sotali aloqa raqamli standartini ishlab chiqish maqsadida 1982 yilda 26 ta davlatlar aloqa ma’muriyatlarim birlashtirgan Evropa Pochta va Elektr aloqa Ma’muriyatlari Konferensiyasi (SERT) tashkiloti Groupe Special Mobile maxsus guruhini tashkil etdi. GSM qisqartmasi yangi standartga nom berdi (keyinroq bu standartning butun dunyoda keng tarqalishi bilan GSM Global System for Mobile Communications sifatida yoyila boshlandi). Bu guruhning ishlari natijasi 1991 yilda e’lon qilingan GSM standarti sotali aloqa tizimlariga talab bo‘ldi, ularda etakchi ilmiy-texnik markazlarning eng zamonaviy ishlanmalari ishlatildi. Ularga, xususan, kanallarni vaqt bo‘yicha ajratish, xabarlarni shifrlash va abonentlar ma’lumotlrni himoyalash, blokli va o‘rama kodlash, yangi GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) modulyatsiyalash turini ishlatilishi kiradi.

1990. 
      yilda AQShda aloqa sohasidagi Amerika Sanoat Uyushmasi TIA (Telecommunications Industry Association) raqamli sotali aloqa milliy IS-54 standartini tasdiqladi. Bu standart D­AMPS yoki ADC qisqartmasi ostida ma’lum. Yevropadan farqli ravishda AQShda yangi chastotalar diapazonlari ajratlmadi, shuning uchun tizim oddiy AMPS bilan umumiy chastotalar polosasida ishlashi kerak bo‘ldi.
      

Bir vaqtda Qualcomm Amerika kompaniyasi shovqinsifat signallar va kanallarni kodli ajratish texnologiyasi - CDMAga (Code Division Multiple Access) asoslangan yangi sotali aloqa standarti aktiv ishlab chiqishni boshladi.

1990. 
      yilda yevropada GSM standarti asosida yaratilgan DCS- 1800 (Digital Cellular System 1800 MGs) standarti paydo bo‘ldi. Buyuk Britaniyada konsepsiyada aytilgan PCNni ishlab chiqish uchun bu standartni asos sifatida qabul qildi, bu yer sharining qit’alari bo‘ylab zafarli yurishining boshlanishi bo‘ldi.
      

Evropa va AQShdagi sotali aloqaning rivojlantirishdan Yaponiya ham ortda qolmadi. Bu davlatda o‘zining ko‘rsatkichlari bo‘yicha D-AMPS Amerika standartiga yaqin bo‘lgan o‘z sotali aloqa JDC (Japanese Digital Cellular) standarti ishlab chiqildi. JDC standarti 1991 yilda Yaponiya Pochta va Aloqa Vazirligi tomonidan tasdiqlangan.

1990. 
      yilda Germaniyada birinchi tijorat GSM standarti sotali aloqa tizimi ishga tushirildi.
      
1991. 
      yilda AQShda TIA aloqa sohasidagi Amerika Sanoat Uyushmasi qator muvaffaqiyatli sinovlardan keyin CDMA standartini ichki raqamli sotali aloqa standarti sifatida uni IS-95 nomlash bilan qabul qildi. 1995 yilning sentyabrida Gongkongda birinchi IS-95 standarti tarmog‘inmg tijorat ishlatilishi ochildi. Buyuk Britaniyada birinchi DCS-1800 One-2-One tarmog‘i ishga tushirildi, u hozirda 500 mingdan ortiq abonentlarga ega.
      

3G mobil aloqa haqida taraqqiyot timsoli sifatida ko‘p aytilmoqda, lekin 4G deyiladigan sotali aloqaning keyingi avlodi oldinga intilmoqda.
4G oilasiga 100 Mbit/sekunddan ortiq tezlikli sotali tarmoqlarda ma’lumotlarni uzatishga imkon beradigan texnologiyalar kiradi. Keng tushunishda 4G bu paketli kommutatsiyalash, ko‘p darajali modulyatsiyalash, adaptiv modulyatsiyalash va kodlash, tarmoqning abonentlari orasida chastota-vaqt resurslarini dinamik taqsimlash, IP- interfeyslar, qabul qilish va uzatishda ko‘p antennali ajratish, bog‘lanishning berilgan sifatini kafolatli ta’minlash va boshqalar kabi mobil aloqaning tamoyilial yangi konsepsiyalarini jamlaydigan sotali aloqa tizimlarining nomlanishi hisoblanadi. To‘rtinchi avlod aloqa tizimlarida ma’lumotlarni uzatish asosiy servis turi hisoblandi, ovozni uzatish esa ma’lumotlarni uzatish kanalida IP-telefoniya tamoyili bo‘yicha ishlatiladi.
Jahonda mavjud bo‘lgan to‘rtta mobil aloqa avlodlariga 2020 yilda beshinchi avlodning qo‘shilishi kutilmoqda. Hozirgi vaqtda olib borilayotgan dasturlarda beshinchi avlod standartining qiyofasi ishlab chiqilmoqda. Shuning uchun 5Gga aniq tavsif berish hozircha mumkin emas, faqat 2020 yildan keyin mobil tarmoqlar qanday bo‘lishini taxmin qilish mumkin.