O’zbekiston Respublikasi Axborot Texnologiyalari va Kommunikatsiyalarini Rivojlantirish Vazirligi Muhammad Al-Xorazmiy nomidagi Toshkent Axborot Texnologiyalari Universiteti Samarqand filiali mustaqil ish mavzu: Birlamchi tarmoqlar pdh

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.
UE (User Equipment) – Universal Mobil Telekommunikatsiya Tizimi va 3GPP Long Term Evolution-da foydalanuvchi uskunasi to'g'ridan-to'g'ri oxirgi foydalanuvchi foydalanadigan aloqa vositasi hisoblanadi. Bu qo'lda ishlaydigan telefon, mobil keng tarmoqli adapter bilan jihozlangan noutbuk yoki boshqa har qanday oxirgi qurilma bo'lishi mumkin.
EPC (Evolved Packet Core) - LTE tarmog’inig yadrosi bo’lib, u quyidagi funktsiyalarni bajaradigan tarkibiy qismlardan iborat: harakatchanlikni boshqarish, autentifikatsiya, xizmat ko'rsatish sifati, IP-paketlarni yuklash va yuklab olishni marshrutlash, IP-manzilni ajratish va boshqalar.
MME (Mobility Management Entity) – UE va EPC o'rtasidagi, shuningdek eNodeBs va EPC o'rtasidagi signal almashishlarni boshqaradi. MME tomonidan amalga oshiriladigan signalizatsiya masalan NAS (Not Non Stratum) jarayonini boshqaradi. MME eNodeB-ga S1-AP interfeysi orqali ulanadi va autentifikatsiyani amalga oshiradi. U HSS-ga ulanadi va tarmoqqa ulanishga harakat qilayotgan abonent uchun autentifikatsiya ma'lumotlarini talab etadi. Shuningdek MME quyidagi vazifalarni bajaradi:
- Autentifikatsiya - UE va HSS o'rtasida autentifikatsiya ma'lumotlarini almashish orqali tarmoqqa autentifikatsiya qilish imkoniyatini beradi.
- Mobililikni boshqaradi - abonentning tarmoq ichida yoki tarmoqlar ichida harakatchanligini ta'minlaydi.
- Joylashuvni yangilash - abonentning tarmoq ichidagi joylashuvini va hozirgi holatini kuzatib boradi.
- Uzatishni qo'llab-quvvatlash - eNodeB-lar o'rtasida ma'lumot almashish imkoniyatini beradi (S1 interfeysida uzatish uchun).
SGW (Serving Gateway) – qo'shni eNodeBs stansiyalari orasida marshrutlash vazifasini bajaradi va ular o'rtasida ma'lumot almashish uchun langar kabi harakatlanadi va barcha foydalanuvchilar ma'lumotni paketlar ko’rinishida marshrutlaydi. S-GW shuningdek LTE va boshqa CS tarmoqlari o'rtasida harakatchanlikni boshqaradi.
PGW (Packet Data Network Gateway) –UEning tashqi tarmoqlariga ulanishini ta'minlaydi, PGW tarmoq elementi UE (foydalanuvchi terminali) uchun trafikni chiqish va kirish nuqtasi sifatida ishlaydi.
PGW foydalanuvchilar o’rtasida paketlarni filtrlash, hisob kitoblarni qo'llab-quvvatlash, paketni qonuniy ushlab qolish va filtrlash orqali foydalanuvchi tomonidan qo'llaniladigan siyosatni boshqarish bilan shug'ullanadi. Shuningdek, u P-GW ning yana bir muhim roli - 3GPP va WiMAX va 3GPP2 (CDMA 1X va EvDO) kabi 3GPP bo'lmagan texnologiyalar o'rtasidagi harakatlanish uchun ham langar vazifasini o'taydi.
HSS (Home Subscriber Server) - foydalanuvchilar va obunalar to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan markaziy ma'lumotlar bazasi. HSS funktsiyalari harakatchanlikni boshqarish, qo'ng'iroq va sessiyalarni tashkil etishni qo'llab-quvvatlash, foydalanuvchilarni autentifikatsiya qilish va foydalanishni avtorizatsiya qilishni o'z ichiga oladi. HSS shuningdek 2G va 3G tarmoqlari uchun uy manzilini ro'yxatga olish kitobi (HLR) va Autentifikatsiya markazi (AuC) ga asoslanadi.
LTE texnologiyasi asoslangan GSM standartiga asoslangan 4G tarmoqlari IEEE standartlash qo’mitasining GSM/EDGE va UMTS/HSPA standartlari to’plami asosida quriladi. Taqqoslaganda LTE tarmoqlarining o’tkazish qobiliyati WiMAX tarmoqlariga qaraganda ancha yuqori,100MHz va 40MHz mos ravishda. Shuningdek, harakatlanish tezligi LTE 450-500km/soat bo’lsa, WiMAX 120 km/soatni qo’llab quvvatlaydi. Quyidagi 1-jadvalda mobil aloqa avlodlarining imkoniyatlari keltirilgan.
1-jadval.
WiMax va LTE texnologiyalarning imkoniyatini ko’rib chiqamiz

Beshinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari

Beshinchi avlod mobil aloqa texnologiyasi – tzelekommunikatsiya sohasida, 5G uyali aloqa kompaniyalari tomonidan 2019 yilda global miqyosda tarqalishni boshlagan uyali aloqa tarmoqlari uchun beshinchi avlod texnologiyasi hisoblanadi. Bugungi kunda yuqori tezliklarda ma’lumot uzatish va boshqa ko’plab imkoniyatlarni qo’llab quvvatlovchi zamonaviy 4G aloqa tarmoqlarining davomchi sifatida 5G tarmoqlari rivojlantirilmoqda.

Bugungi kunda Janubiy Koreya, Xitoy va AQSh 5G texnologiyasini yaratish va joriy etish bo'yicha dunyoda etakchi mamlakatlar hisoblanadi va 5G tarmoqlarining ba’zi xizmatlarida foydalanish yo’lga qo’yilmoqda. Butun dunyo bo'ylab operatorlar, shu jumladan AT&T Inc., KT Corp va China Mobile, beshinchi avlod (5G) simsiz texnologiyasini to’liqligicha yaratish va joriy etishga intilmoqda.
5G aloqa tarmoqlari 100Gbit/s tezlikda ma’lumot uzatish imkoniyati qo’llab quvvatlaydi, bu degani 4G texnologiyasi taqdim etayotga mavjud tezlik bilan taqqoslaganda 100 marta katta tezlik degani.

8-rasm. 2G, 3G va 4G avlodlarining arxitekturasining qiyosi

9-rasm. Beshinchi avlod mobil tarmoqlari arxitekturasi

Oldingi mobil aloqa avlodalaridan farqli 5G tarmoqlari 1G-4G bo’lgan barcha turdagi xizmatlarni ajoyib sifat darajasida va uzatish tezligida qo’llab quvvatlaydi. Ko’plab xizmatlarni integrasiya qiladi hamda mavjud fizik ob’ektlarning ko’plari 5G tarmoqlari dasturish ko’risnishda ishlab chiqilgan. 5G tarmoqlari orqali barcha simsiz: sputnik aloqa, Wi-Fi, Wi-Max va simli aloqa xizmatlaridan foylanish mumkin. 5G tarmoqlari uchun chastota diapazoni ikki to'plamda orqali belgilanadi (1) chastota diapazoni LTE chastota diapazonini o'z ichiga olgan 450MHs – 6 GHz oralig’ida va (2) chastota diapazoni 24, 25GHz - 52,6GHz oralig’i.

Beshinchi avlod mobil aloqa tarmoqlarini dunyo miqyosida keng joriy yetish bilan birga, 5G tarmoq foydalanuvchilari soniyasiga gigabit ma’lumot uzatish imkoniyatiga ega bo’lishadi, 3D formatda online kino ko’rishlari, sensor texnologiyalari keng joriy etish imkoniyati, smart home, smart city, avtomatlashtirilgan sanoat, o’z o’zini boshqaruvchi aqlli ob’ektlar, aqlli tibbiyot, aqlli transport, uchuvchisiz boshqariluvchi dronlar, aqlli elektr tarmoqlari, IoT xizmatlari, mashina-mashina aloqasi, gologramma, va boshqa telekommunikatsiya xizmatlariga ega bo’lishadi, 10-rasm.



9-rasm. Beshinchi avlod qo’llab quvvatlaydigan mobil xizmat turlari
2-jadval.Mobil aloqa avlodlarining imkoniyatlari