Mobil tarmoqlari. 3G (umts va wcdma), 4G (Wimax va lte) va 5G texnologiyalari

BSS (Base Station Subsystem) - an'anaviy uyali telefon tarmog'ining bo'limi bo'lib, u trafikni boshqarish va uyali telefon va tarmoqni kommutatsiya qilish o'rtasida signalizatsiya uchun javob beradi.

BTS (Base Transceiver Station) - mobil telefonning tarmoqqa kirish nuqtasidir. U tarmoq va mobil telefon o'rtasida radio aloqalarni amalga oshirish uchun javobgardir. U nutqni kodlash, shifrlash, multiplekslash (TDMA) va radio signallarining modulyatsiyasi / demodulyatsiyasi bilan shug'ullanadi.

BSC (Base Station Controller) - bir qator tayanch stantsiyalarni (BTS) boshqaradigan va ularning ustidan nazorat olib boradigan va tugunlar va mobil kommutatsiya markazi (MSC) o'rtasidagi interfeysni ta'minlaydigan tarmoq elementidir.

Mobil kommutatsiya markazi (MSC/ Mobile Switching Center) - GSM / CDMA uchun ovozli qo'ng'iroqlar va SMS xabarlarini, shuningdek boshqa xizmatlarni (masalan, konferents-aloqalar, FAX va ulanish ma'lumotlari) marshturlash uchun javob beradigan asosiy xizmat ko'rsatish tuguni hisbolanadi. Barcha mobil telefonlardan mobil qo'ng'iroqlar va PSTN-dan mobil qo'ng'iroqlar G-MSC orqali marshturlanadi.

NSS (Network switching subsystem) – tarmoqlarni kommutatsiya qilish quyi tizimi (NSS) (yoki GSM yadro tarmog'i) asosiy stansiyalar tarmog'ida roumingda mobil telefonlar uchun qo'ng'iroqlarni amalga oshirish va harakatchanlikni boshqarish funktsiyalarini bajaruvchi GSM tizimining tarkibiy qismi.

AuC (Authentication Centre) - Autentifikatsiya markazi bu tarmoqqa ulanishni istagan uyali aloqa abonentini aniqlash uchun ishlatiladigan GSM tarmog'idagi yana bir muhim element. Autentifikatsiya SIM-kartani aniqlash va yaroqliligini tekshirish orqali amalga oshiriladi.

HLR (Home Location Register) - bu mobil tarmoqning barcha uyali aloqa abonentlari, masalan raqamlar boshqa tarmoqqa ulanganmi yoki yo'qmi, xizmatlar kabi turli xil ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar bazasi.

VLR (Visitor Location Register) – yangi hududga kirib boruvchi faoydalanuvchilarni (masalan Toshkentdan vodiyga boruvchilar) joyini ro’yxatga oladi. Bu HLR qamrov zonasidan tashqaridagi foydalanuvchilar uchun rouming funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydigan uyali tarmoqdagi server.

PSTN (Public switched telephone network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'i - bu milliy, mintaqaviy yoki mahalliy telefon aloqa operatorlari tomonidan boshqariladigan, umumiy foydalanishdagi telekommunikatsiya infratuzilmasi va xizmatlarini taqdim etadigan dunyo bo'ylab simli infratuzilma orqali ovozli ma’lumotlarni uzatadigan telefon tarmoqlarining majmuasidir.
Uchunchi avlod mobil aloqa tarmoqlari

3 avlod mobil aloqa tarmoqlari 2000-2010 yillar oralig’ida dunyo miqyosida keng foydalanildi va ularda foydalanilgan terminallar smartfonlar deb nomlandi. 1 va 2 avlod taqdim etgan xizmatlarga qo’shimcha video qo’ng’iroqlar ham ushbu avlod tomonidan qo’llab quvvatlandi. Aloqa almashish tezligi juda tez, qo’shimcha xizmatlari ko’paygan va mobil TV xizmatlarini o’zida jamlagan 3G tarmoqlari 1.6-2.0 GHz chastota diapozonida ishlaydi. Bunday mobil aloqa tarmoqlarining o’tkazish polosasi 100Hz va keng polosali qaramli tarmoq ham deb nomlanadi. CDMA (Code Division Multiple Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) standart texnologiyalarga asoslangan 3G avlod mobil aloqa tarmog’ining ma’lumot uzatish tezligi soniyasida 144kb/s –2Mb/s tezlikni qo’llab quvvatlaydi.

Qo’shimcha qilib 3G tarmog’ida xavfsizlik masalalari juda puxta echilgan, video konferensiya, 3 o’lchmli (D) o’yin xizmatlarini o’zida jamlagan bo’lsa, 3G litsenziyasi juda qimmat, 3G tarmoq infratuzulmasini qurishda qiyinchiliklar mavjud, yuqori o’tkazish qobiliyatini talab qiladi hamda 3G tarmog’ini qo’llab quvvatlovchi mobil telefonlari (smartfonlar) ning narxi qimmat.

6-rasm. 3G mobil tarmoqlari arxitekturasi
Uchinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) standartlariga asoslangan bo’lib, 3G tarmog’i EU (User Equipment), VLR, HLR, GGSN (Gateway GPRS (General Packet Radio Service) Support Node), GMSC (Gateway Mobile Switching Center), SGSN (Serving GPRS Support Node), RAN (Radio Access Network) va MSC (Mobile Switching Center) elementlarini o’z ichiga oladi.

UMTS – universal mobil telekommunikatsiya tizimi GSM standarti asosida ishlab chiqilgan uchinchi avlod mobil aloqa tizimi hisoblanadi. 3G tarmog'i tezroq elektron ma'lumot uzatish tezligini 384 kbit / s dan yuqori tezlikni taklif qiladi, bu foydalanuvchilar tez-tez katta fayllarni yuklab olishiga imkon beradi. Unda 5 MHz kanal o'tkazish qobiliyati mavjud bo’lib, o'tkazish qobiliyatidan foydalangan holda bir vaqtning o'zida 100 dan ortiq ovozli qo'ng'iroqlarni qabul qilish imkoniyatini qo’llab quvvatlaydi yoki u asl formatida 2 Mbit/s gacha tezlikda ma'lumotlarni uzata olish qobiliyatiga ega.

WCDMA – GSM standartiga asoslanmagan, kanallarni ajratish jarayoni CDMA texnologiyasiga asoslangan 3 avlod mobil aloqa tarmog’i texnologiyasi hisoblanadi. Ta’kidlanganidek keng polosali CDMA bu uchinchi avlod (3G) simsiz standart, ovoz va ma'lumot uchun bitta 5 MHz kanalidan foydalanadi va dastlab 384 kbit/s gacha tezlikni taqdim etadi. WCDMA AQShda AT&T va T-Mobile tomonidan ishlatiladigan 3G texnologiyasi hisoblanadi.

GPRS - bu 2G va 3G uyali aloqa tarmog'ining global aloqa tizimidagi ma'lumotlarni paketli kommutatsiya qiladigan uyali aloqa standarti. GPRS avvalgi CDPD va i-mode paketli kommutatsion uyali texnologiyalarga javoban Evropa Telekommunikatsiya Standartlari Instituti tomonidan tashkil etilgan.

GMSC - bu MSCning maxsus turi bo'lib, u mobil tarmoqdan tashqarida qo'ng'iroqlarni marshrutlash uchun ishlatiladi. Har doim mobil abonenti tashqi tarmoq foydalanuvchisi bilan o’zaro qo'ng'iroq qilganida qo'ng'iroq GMSC orqali amalga oshiriladi.

SGSN – GPRS qo'llab-quvvatlaydigan tuguniga xizmat ko'rsatish jarayoni tushuniladi va u GPRS-ga asoslangan 2G va 3G tarmoqlarida muhim tarmoq komponenti hisoblanadi.

SGSN shuningdek ma'lumot paketlarini o'z xizmat doirasi hududidagi mobil stantsiyalar orasida etkazib berish uchun javobgar tarmoq elementi hisoblanadi. Uning vazifalari paketlarni marshrutlash va uzatish, harakatchanlikni boshqarish (biriktirish / ajratish va joylashishni boshqarish), mantiqiy aloqani boshqarish, autentifikatsiya va zaryadlash vazifalarini bajarishni o'z ichiga oladi.

RAN - radio kirish tarmog'i mobil telekommunikatsiya tizimining bir qismidir. Kontseptual ravishda, u uyali telefon, kompyuter yoki masofadan boshqariladigan har qanday mashina kabi qurilmalar orasida joylashgan va uning yadro tarmog'iga ulanishni ta'minlaydi, 6-rasm. RAN radiostantsiyalar orqali resurslarga kirishni (foydalanishni) ta'minlaydi va ularni boshqarishni muvofiqlashtiradi.

GGSN - ba'zan simsiz marshrutizator sifatida ham nomlanuvchi GGSN tarmoq elementi, xizmat ko'rsatuvchi GPRS qo'llab-quvvatlash tarmog’i (SGSN) bilan uyali aloqa foydalanuvchilarni Internetga va IP protokoliga asoslangan ilovalarga ulanishini ta’minlaydi. GGSN mobil foydalanuvchilar tomonidan kiruvchi ma'lumot trafigini o'zgartiradi va tegishli tarmoqqa uzatadi yoki aksincha.

ISDN (Integrated Services Digital Network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'ining an'anaviy kanallar orqali ovozli, video, ma'lumotlar va boshqa tarmoq xizmatlarini bir vaqtning o'zida raqamli uzatish uchun aloqa standartlari to'plamidir.
To’rtinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari

2000 yildan oldi to’rtinchi avlod mobil texnologiyalarini rivojlantirish va joriy etish masalalari boshlangan bo’lsa, birinch marta 2009 yilning oxirida Stokgolm va Oslo shaharlarida TeliaSonera operatori 4G tarmog’ini ishga tushirdi. Undan keyin dunyoda Finlandiya ikkinchilardan bo’lib, 4G tarmog’ini ishga tushirdi. 4G tarmog’ida ma’lumot uzatish tezligi 100Mb/s-1Gb/s gacha etishi mumkin. Shuningdek, 1G-3G mobil tarmoqlari qo’llab quvvatlagan barcha xizmatlariga qo’shimcha mobil multimedia, global mobillilik, integrasiyalangan simsiz yechimlar, shaxsiylashtirishlgan xizmatlar va boshqa xizmatlar to’plamini qo’llab quvvatladi.

4G tarmoqlari 2GHz -8GHz chastota diapozonida ishlaydi va polosa kengligi 100MHz teng. Ma’lumot uzatish tezligi juda yuqori va IP texnologiyasini to’liq qo’llab quvvatlaydi. Batariya quvvati talab dajarasida ishlay oladigan 4G smartfonlar orasidagi axborot xavfsizligi darjasida yuqori va xizmat ko’rsatish sifafi (QoS) talab darajasida.

7-rasm. 4G mobil tarmoqlari arxitekturasi
4G mobil aloqa tarmoqlari 3G avlod tarmoqlari kabi ikki standart asosida ishlab chiqildi: WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) va LTE (Long-term evolution). Dunyoda ba’zi mamlakatlar 4G tarmog’ini WiMAX texnologiyasi va ba’zilari LTE texnologiyasi asosida qurib kelmoqda.

WiMAX texnologiyasi 2001 yilda birinchi marta ishga tushurilgan bo’lib, simsiz keng polosali aloqa texnologoiyasi IEEE 802.16e standartlari to’plami asosida ishlab chiqilgan va OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) texnologiyasiga asoslangan ushbu standart asosida ma’lumot uzatish tezligi soniyasiga 12Mbit/s yetadi. LTE tarmoqlarining asosiy elementlari haqida qisqacha ma’lumot keltirib o’tamiz.