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

1.2.§ 5G harakatdagi sotali aloqa tizimlari standartlari
5G standarti bu individual foydalanuvchilar va qurilmalar uchun tarmoqqa cheklanmagan ulanishni taʼminlaydigan mobil texnologiyalarni rivojlanishining yangi bosqichi hisoblanadi. 5G standartini ishlab chiqishda, ravshanki, LTE va HSPA texnologiyalarining takomillashtirilgan imkoniyatlarini, shuningdek aniq bir vazifalarni yechishga moʻljallangan boshqa radioulanish texnologiyalarini hisobga olish zarur boʻladi.
O‘zbekistonda Toshkent shahrida birinchi NMT-450 standarti paydo bo‘ldi. Keyin qabul qilingan quruqlikdagi harakatdagi aloqa tarmoqlarini rivojlantirish konsepsiyasi milliy ko‘lamlarda sotali aloqani keyingi rivojlantirishga kuchli turtki bo‘ldi. Va agar NMT va keyin standartlarini joriy etilishi bilan O‘zbekiston o‘n yilga ortda qolgan bo‘lsa, u holda GSM standartini milliy standart sifatida e’lon qilinishi bu vaqt farqini taxminan uch yilgacha qisqartirdi.
Rivojlangan jahon texnologiyalariga aniq yo‘nalish olish O‘zbekistonga zamonaviy harakatdagi sotali radioaloqa tizimlarini rivojlantirishda jahonning etakchi davlatlaridan ortda qolmaslik imkoniyatini beradi. O‘zbekiston CDMA standartini joriy etish bo‘yicha ham ortda qolayotgani yo‘q.
Harakatdagi sotali radioaloqa tizimlarini keyingi rivojlantirish uchinchi avlod tizimlari (3G) loyihalarini yaratish doirasida amalga oshirilmoqda.
3G bu IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) qisqartmasi ostida beshta W-CDMA, CDMA2000, TD- CDMA/TD-SCDMA, DECT, UWC-136 standartlarni birlashtiradigan mobil raqamli aloqa standarti hisoblanadi. Yuqorida sanab o‘tilgan 3G tarkibiy qismlaridan faqat birinchi uchtasi uchinchi avlod to‘laqonli sotali aloqa standartlari hisoblanadi, DECT va UWC-136 esa yordamchi rolni o‘ynaydi. DECT bu uchinchi avlod mobil texnologiyalari doirasida bu tarmoqlarga qaynoq ulanish nuqtalarini (xot-spotlarni) tashkil etish uchun uy yoki ofis maqsadlaridagi simsiz telefoniya standarti hisoblanadi. UWC-136 standarti bu EDGE texnologiyasiga o‘xshash bo‘lib, 2,5G tarmoqlarga kiradi.
5Gning imkoniyatlari mobillik va yangi texnologiyalarga boʻlinadi. Koʻplab tahlilchilarning fikricha, mobillik yangi dunyoning katalizatori boʻladi. Biznes-landshaftni oʻzgartiradigan vositalarini muhokama qilish bilan “kuchlarning tutashib ketishi” atamasini ishlatish taklif qilinadi, bunda hozirda mavjud boʻlgan toʻrtta asosiy texnik trendlar – ijtimoiy oʻzaro taʼsirlashish, mobil texnologiyalar, bulutlar va maʼlumotlarga ulanishning konvergensiyalanishi koʻzda tutiladi. Bunda bulut orqali real vaqtda olinadigan yangi maʼlumotlar hajmlari vujudga keladi. Bunday almashinuvni taʼminlash uchun mos tarmoq zarur boʻladi
Texnologiya nuqtai nazaridan, 5G bu barcha yangi imkoniyatlarni ishlatilishining bogʻlanishini taʼminlaydi. Bunday tarmoq tuzilmaining alohida fragmentlarini birlashtirish uchun 5G jarayonlarni boshqaradigan insonlarga bogʻliq boʻlmagan holda zarur tarmoq bogʻlanishlarini taʼminlashi kerak. Shunday qilib, 5G dunyodagi insonlar, jarayonlar, maʼlumotlar va obyektlarni keng qamrab oladigan Internetga birlashtirishda asosiy omil boʻlib qoladi.
NSN taxminlariga koʻra, 5G tarmoqlari 2010 yildagiga taqqoslaganda 2030-yilgacha tarfikning 10000-karrali ortishi bilan ishlashi kerak. Bu davrda kutiladiki, “aqlli” shaharlar, uylar va energiya tarmoqlaridagi ulangan qurilmalrning soni foydalanuvchilar qurilmalari sonidan 10 dan 100-marttaga ortiq boʻladi. Yakuniy hisobda turli xil servislar, foydalanish koʻrinishlari va talablarini taʼminlashi zarur boʻladigan taxminan 50 milliard qurilmalar paydo boʻladi.
quyidagilarni hisoblash mumkin:

• 
  tarmoqning o‘tkazish qobiliyati 10 Gbit/sekunddan yuqori bo‘lishi kerak;
  

л

• 
  bir km ga 100 milliontagacha qurilmalarni bir vaqtda ulanishini qo‘llash;
  
• 
  radiointerfeysga ma’lumotlarni uzatilishining 1 msdan ortiq bo‘lmagan kechikishi.
  

5G tarmoqlarda quyidagi xizmatlar ko‘rsatilishi kutilmoqda:

• 
  o‘ta keng polosali mobil aloqa (Extreme Mobile Broadband, xMBB) - “og‘ir” kontentni uzatish maqsadida ultra keng polosali aloqaning ishlatilishi;
  
• 
  ommaviy mashinalararo aloqa (Massive Machine-Type Communications, mMTC) - Internet-ashyolarni qo‘llash (ultra tor polosali aloqa);
  
• 
  o‘ta ishonchli mashinalararo aloqa (Ultra-reliable MTC, uMTC) - juda kichik kechikishlarli alohida xizmatlar turini ta’minlash.
  

5G doirasida turli tashkilotlar tomonidan o‘tkaziladigan tadqiqotlar ishlari asosan yangi radiointerfeysni qidirishga qaratilgan. Uning spektral samaradorligini to‘rtinchi avlod (4G) tarmoqlaridagiga qaraganda 3 martaga oshirish rejalashtirilmoqda, bu o‘sha bir polosaning kengligida 3 marta ko‘p ma’lumotlarni o‘tkazilishini bildiradi, ya’ni 1 Gsga 6 bit/sekundni tashkil etadi. Bundan tashqari, yangi radiointerfeys tez moslashuvchan, oson konfiguratsiyalanadigan va 4G va3G tarmoqlar bilan teskari moslashuvchan bo‘lishi kerak.
Umuman olganda hisoblash mumkinki, 5G standarti maishiy asboblardan boshlab sanoat korxonalarigacha keng qoʻllanilish sohalari dipazoni muammolarini yechish va turli talablar uchun moʻljallangan texnologiyalar integratsiyalangan toʻplami hisoblanadi. 5G tavsiflaridan biri tasdiqlaydiki, bu mavjud oldingi avlodlar texnologiyalarining oʻrnini bosadigan emas, balki toʻldiradigan organik integratsiyalangan radioulanish texnologiyalari toʻplami hisoblanadi. Binobarin, ular aniq bir koʻrinishlar va maʼlum maqsadlar uchun yangi yechimlar bilan toʻldiriladi.
Mobil tarmoqlarning arxitekturasi 5G standartga oʻtish bilan toʻliq oʻzgaradi, binobarin, “sotali aloqa” tushunchasi yoʻqoladi, chunki mobil tarmoqlarning tuzilmasi sotali boʻlmay qoladi. Yangi tarmoq oʻta zich, masshtablanadigan (koʻlamlashtiriladigan) servislarni istalgan vaqtda har qanday joyda taʼminlaydiga oʻta zich boʻladi.
Maʼlumki, zamonaviy mobil aloqa tarmoqlari sotalar-
ni, yaʼni qamrab olish zonalarini shakllantiradigan bazaviy stansiyalardan tashkil topgan. Bir-birlari bilan yonma-yon turadigan bazaviy stansiyalar tarmoqning qamrab olish zonasini shakllantiradi. Mobil tarmoqlarda yacheykalardan tashkil topgan 5G arxitekturasi qurilmalardan tashkil topgan arxitekturaga almashtiriladi. Tarmoq arxitekturasining markaziy elementlari bazaviy stansiyalar oʻrniga bir-birlari bilan toʻgʻri ulanadigan mobil qurilmalar va serverlar boʻladi. Bunday tizimda qurilma (mashina yoki inson) turli jinsli kommunikatsion tugunlar orqali koʻp sonli maʼlumotlar oqimlari bilan almashishi mumkin boʻladi.
Ishlab chiquvchilar 5G tarmoqlardagi qurilmalar bir necha chastotalar diapazonlarida bitta tarmoqni maʼlumotlarni olish, boshqasini esa maʼlumotlarni uzatish uchun foydalanish bilan parallel ishlay olishi mumkinligini koʻzda tutishmoqda. Yakunda mobil tarmoq uning ishlash zonasida boʻlgan har bir mobil qurilmalarning soʻrovlaridan kelib chiqish bilan “qayta sozlanadi”.
Oʻtkazish qobiliyatini oshirilishini taʼminlaydigan
bir necha antennalar yordamida bir vaqtda maʼlumotlarni uzatilishi va qabul qilinishini tashkil etadigan MIMO texnologiyasi, tadqiqotchilarning koʻzda tutishlari boʻyicha tez tarqala boshlaydi. Bu oʻz navbatida, baland binolar tomlariga oʻrnatiladigan antennalar tizimlarining oʻlchamlari ortishiga olib keladi.
5G@Europe sammitida Yevropa qoʻmitasi 5G Public-Private Partnership Association (5GPPP) uyushmasini shakllantirdi. Uning asosiy vazifasi keyingi avlod sotali aloqa standartlari ustida ishlarni tezlashtirish hisoblanadi. 5G-servislarni ishga tushirishga tayyorgarlik ishlari 2015-yilda boshlandi, keng koʻlamdagi testlashni esa 2017-yilda tashkil etish rejalashtirilmoqda. Toʻldirish kerakki, 5GPPP uyushmasi taxminan 35 ta ishtirokchilarga ega, ular orasida Alcatel-Lucent, CEA-LETI, Deutsche Telekom, Ericsson, Huawei, NEC, Nokia Solutions and Networks, Sequans va Telefonica bor.
Bu rejalarni amalga oshirish uchun 5GPPP
uyushmasi 11.01.2012-yildan boshlab METIS (Mobile and wireless communications enablers for the twenty-twenty information society – 2020-yil axborot jamiyati uchun mobil va simsiz aloqa eneyblerlari) loyihasi ustida ishlarni boshladi. METIS loyihasining maqsadi quyidagilarni taʼminlay olishi kerak boʻladigan tizimning konseptini loyihalashtirish hisoblanadi:
● maʼlumotlar mobil trafigini maydon birligiga 1000-marttaga katta hajmi;
● ulangan qurilmalarning 10 – 100-marttaga ortiq soni;
● foydalanuvchilarga mumkin blgan 10-100-martta ortiq yuqoriroq maʼlumotlarni uzatish tezligi;
● zaryadlanmasdan kichik quvvatli multimedia qurilmalarining 10-marttadan ortiq ishlash davomiyligi;
● ulanishni kechikishining 5-karrali qisqarishi
Loyihaning ishlab chiqilishi natijalari quyidagi
uchta guruhdagi masaallarni yechilishidan kutilmoqda:
1. “5G” uchun konsepsiya va texnologik yechim, aynan:
● boʻlajak xizmatlarni koʻrsatish uchun zaraur boʻladigan turli talablarni bajarish;
● turli qurilmalarni ulanish imkoniyati;
● trafik ming marttalik ortishini taʼminlash. 2. Konsensus va global strategiya:
● kelajak aloqa tizimlari sohasida yetakchilikni taʼminlash;
● global konsensusni oldindan ishlab chiqish. 3. Quyidagilarga imkon beradigan noyob ekspertiza:
● loyihaning boshlangʻich bosqichlarida fundamental tadqiqotlarni oʻtkazish;
● LTE-Ani revolyutsion oʻzgartirish kerak boʻlishini yoki LTE-Ani evolyutsion oʻzgartirish doirasida 4Gdan 5Gga oʻtish mumkin boʻlishini aniqlash.
5GIC loyihasi 5G konsepsiyasini quyidagi
uchta yoʻnalishlar boʻyicha rivojalantirishini koʻzda tutadi:
● maʼlumotlarni uzatish tezligini sotaga 10 Gbit/cgacha oshirish. Shunday qilib, foydalanuvchilarga oʻrtacha 200Mbit/c maʼlumotlarni uzatish tezligi mumkin boʻladi;
● oʻta yuqori chastotalar (OʻYUCh) diapazoni radiochastotalar spektridan (RCHS) foydalanish, bu ultraqisqa chastotalar (UQT) diapazonida spektrning yetishmasligi va doimo ortib boradigan oʻtkazish qobiliyatiga ehtiyojlar bilan asoslanadi;
● juda katta kichik sotalar soni taʼminlashga operatsion harajatlarni qisqartirish uchun tarmoqning energiya samaradorligini oshirish.
5GIC loyihasi 2012-yilning oktyabridan UKRPIF (UK
Research Partnership Investment Fund) fondi Surreya Universi-
tetiga 11,6 million funtni davlat vossitalarini 5Gni tadqiq qilish boʻyicha ajratishidan boshlandi. Fondning urinishlarini loyihaga yana 24 million funtni investitsiyalagan ishlab chiqaruvchi kompaniyalar Huawei, Samsung Telefonica Europe, Fujitsu Laboratories of Europe, Rohde & Schwarz va AIRCOM International) qoʻllab-quvvatladi. Surreya Universiteti Buyuk Britaniya universitetlari reytingida sakkizinchi va davlatning telekommunikatsion universitetlari ichida ikkinchi oʻrinda hisoblanadi. 5G konsepsiyasini ishlab chiqish bilan universitetda 15 yildan beri mavjud boʻlgan aloqa tizimlari boʻyicha tadqiqotlar markazi (Centre for Communication Systems Research, CCSR) shugʻullanadi. Bu Yevropadagi axborot va telekommunikatsion texnologiyalar sohasidagi eng yirik tadqiqotlar guruhi hisoblanadi. Markaz eng katta moliyalashtirishni YEIdan FP6/7 dasturi doirasida oladi. CCSRda 5G boʻyicha innovatsion markaz (5GIC) yaratildi, u universitetening olimlari va talabalarini jalb etish bilan 5G konsepsiyasini ishlab chiqish bilan shugʻullanadi.
5G mobil aloqa konsepsiyasini ilab chiqishning asosiy muammolaridan biri bularni barchasi amalga oshiriladigan chastotalar dipazonini aniqlash hisoblanadi. Bugungi kunga kelib, maʼlumki rivojlangan mamlakatlarda boʻsh diapazonlar deyarli qolmagan.