O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Mobil aloqa tarmoqlarini loyixalashfanidan
Mustaqil ish 31-variant MAVZU: 4G sotali aloqa tizimlari konsepsiyasi
Bajardi: Samadov Yo'ldosh
Tekshirdi: Madaminov Xaydar Toshkent 2023
Reja: 1. Kirish
2. Sotali aloqa konsepsiyasi va qurish prinsiplari
3. 4Gsotalialoqatizimlari konsepsiyasi
4. Xulosa
5. Foydalanilgan adabiyotlar
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 NMT450 (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.
1947 yilda Bell laboratories birinchi marta sotali aloqani qurish tamoyilini taklif etdi. Uning ma’nosi shundan iboratki, R0 radiusli butun xizmat ko‘rsatiladigan zona (hudud) R radiusga ega bo‘lgan yacheykalarga shartli bo‘linadi. Yacheykaning ideal shakli aylana, lekin maydonlar va o‘zaro ta’sirlarni hisoblash oddiy bo‘lishi uchun asosga to‘g‘ri olti burchaklik olingan. Real jihatdan yacheyka joyning relefi, qurilishlar va boshqa omillarning ta’siri tufayli noto‘g‘ri aylana shakliga ega bo‘ladi. Yacheykalarda bo‘lgan harakatdagi abonentlarga BTSlar xizmat ko‘rsatadi, ular har bir MSga undan chaqiruv kelganida bo‘sh chastotalar kanalini taqdim etadi. Barcha BTSlar kommutatsion tizim yordamida bir-birlari bilan ulanishi mumkin, shuningdek oddiy TLF tarmoqqa chiqishga ega bo‘ladi.
Kommutatsion tizim MS ko‘rinishida jamlangan yoki taqsimlangan bo‘lishi mumkin, bu bunday xizmat ko‘rsatish turiga dastlabki xarajatlarni kamaytirishga imkon beradi. Taqsimlangan holda kommutatsiyalash tugunlari BTSga o‘rnatiladi. Qabul qilishuzatish qurilmalari bilan jihozlangan har bir BTS orqali chastotalar kanallari to‘plami beriladi, binobarin, himoya intervali bilan ajratilgan har bir BTSlarda o‘sha bir kanallar takroran ishlatiladi, bu HSATning asosiy tamoyili bo‘lib, u tizimning yuqori chastotaviy samaradorligini aniqlaydi. Turli chastotalar kanallarini ishlatadigan yonma-yon BTSlar S stansiyalardan guruhni hosil qiladi.
Xalqaro telekommunikatsiyalar ittifoqi 4G texnologiyani manbayoki qabullagich harakatlanadigansharoitlarda 1Gbit/sgacha va ikkitamobilqurilmalarorasidama’lumotlarnialmashlashda100Mbit/sgachama’lumotlarniuzatilishitezliklarinita’minlaydigansimsizkommunikatsiyatexnologiyasisifatidaaniqlaydi.4Gtexnologiyadama’lumotlarniqaytauzatishIPv6bo‘yichaamalgaoshiriladi. Bu tarmoqlarning ishlashini, ayniqsa, agar ular har turlardabo‘lsa engillashtiradi.
Zarur tezlikni ta’minlash uchun40 va 60 GHzchastotalarishlatiladi. 4G uchun qabul qilish-uzatish qurilmalarini yaratuvchilar raqamli uzatishda sinalgan usul – OFDM chastotalarni ortogonal ajratishli multiplekslash usuli qo‘llanishdi. Signalni bunday manipulyatsiyalash uslubi o‘zaro halaqitlarsiz va buzilishlarsiz ma’lumotlarni sezilarli zichlashtirishga imkon beradi. Bunda ortogonallikka rioya qilinadigan chastotalar bo‘yicha bo‘lish bo‘lib o‘tadi. Har bir tashuvchi to‘lqin maksimumi qo‘shnilari nolga teng bo‘lgan momentda keladi. Bu bilan ularning o‘zaro ta’sirlashishini oldi olinadi, shuningdek chastotalar spektri samaraliroq ishlatiladi, “interferensiyaga qarshi” himoya polosalari kerak bo‘lmaydi. Signalni uzatish uchun vaqt oralig‘ida ko‘p ma’lumotlar qayta uzatiladigan fazalar suriladigan modulyatsiyalash (PSK va uning turlari) yoki zamonaviyroq va kanalning o‘tkazish polosasida maksimumni chiqarishga imkon beradigan kvadraturali amplitudaviy modulyatsiyalash (QAM) qo‘llaniladi. Aniq bir tur talab qilinadigan tezlik va qabul qilish sharoitlariga bog‘liq tanlanadi.
Signal uzatishda ma’lum parallel oqimlar soniga bo‘linadi va qabul qilishda yig‘iladi. O‘ta yuqori chastotalarda ishonchli qabul qilish va uzatish uchunaniq bir bazaviy stansiyaga sozlana oladigan adaptiv antennalarningqo‘llanilishirejalashtiriladi.Lekinshaharsharoitlaridabundayantennalargato‘g‘riyo‘nalishnianiqlashgasignalnitarqalishi jarayonidavujudgakeladiganso‘nishlar–uningbuzilishihalaqitberishi mumkin. Bu yerda OFDMning yana bir o‘ziga xos xususiyati –so‘nishlargabarqarorlik(harxilmodulyatsiyalashturlariuchunso‘nishlargao‘zzahirasimavjud)qutqaradi. To‘g‘ri ko‘rinish bo‘lmaganida ham ishlash imkoniyati mavjud, bu GSM standarti telefonlariga halal beradi. ODFMning kamchiliklari bu dopler buzilishlarning sezgirlik va elektron komponentlar sifatiga talablar hisoblanadi. Hozirgi vaqtda 4G sotali tizimlarini qurish uchun asosiy nomzod sifatida shahar sharoitlarida IP tarmoqlaridan foydalanish hisobiga infratuzilmaning past narxi, radiochastotalar resurslarini tejash, yuqori aloqa sifatiga ega bo‘lgan LTE texnologiyasi ko‘rilmoqda. LTE texnologiyasi fizik darajasining asosi ko‘p tomonlama ulanishni tashkil etish uchun paketli uzatish, adaptiv ko‘p darajali modulyatsiyalash va OFDMA texnologiyasi hisoblanadi.
Aynan bu texnologiya birinchi navbatda ma’lumotlarni uzatish bo‘icha revolyusion imkoniyatlarni ishlatilishiga imkon beradi. Eng texnik rivojlangan davlatlar hozirgi vaqtda 3Gdan foydalanishga aktiv o‘tishmoqda, ko‘plab tarmoqlarda esa hozirning o‘zida 3,5G belgilashni olgan texnologiyalar qo‘llanilmoqda. Hozirda tijorat ishlatilishida 90 tadan ortiq bunday tarmoqlar mavjud. Lekin telekommunikatsion industriya tahlilchilarining fikricha, yaqinda uchinchi avlod tarmoqlarini joriy etish zaruratiga kelgan qator davlatlar, endi 4Gni qisman ishlatish bilan bir avlodga “sakrashni” afzal ko‘rishmoqda. 2005 yildayoq NTT DoCoMo yapon simsiz aloqaning yangi standarti ustidagi ishlardagi muavffaqiyatlar - 4G tarmoqlari simsiz kanallari bo‘yicha 100 Mbit/sek tezlikda ma’lumotlarni uzatish bo‘yicha muvffaqiyatli eksperimentlar o‘tkazilganligi haqida xabar qildi. SHunday qilib, NTT DoCoMo raqobatchilardan kamida 4 yilga ilgarilab ketgani ma’lum bo‘lib qoldi. Lekin faqat 2006 yilning ikkinchi yarmida yirik milliy va xalqaro operatorlar 4G standartini ishlab chiqish uchun rasmiy hamkorlikni boshladi. Next Generation Mobile Network Cooperation (NGMNC) ishchiguruhibutundunyodanGSM-vaCDMA-operatorlarini,ularningto‘rtinchiavlodmobilaloqatizimlarigatalablarnianiqlashuchunbirgato‘pladi.Guruhniasosiya’zolariSprintNextel,T-Mobile,Vodafone, KPN va Orange bo‘ldi, ularga NTT DoCoMo va ChinaMobileqo‘shildi.BubirlashmaBuyukBritanidakorxonaochdi,u 2007yilningiyulidama’lumotlarpaketlikommutatsiyalanadiganto‘liqmasshtablitarmoqniishlabchiqishniboshladi.Guruhningtexnologikmasalalaridanbiribarcha3G-texnologiyalarda,shujumladanUMTSvaEV-DOlardan4Ggaasta-sekino‘tishgatayyorlashhisoblanadi. Xitoyda sotali aloqa tarmoqlarini rivojlantirishga boshqacha nazar bilan qaraladi. 2007 yilning yanvarida bir necha oylar sinovlardan keyin SHanxayning CHangning hududida dunyodagi birinchi to‘rtinchi avlod mobil kommunikatsiyalar tarmog‘i rasman ishga tushirildi. Tizim 100 Mbit/s ma’lumotlarni simsiz uzatish tezligini ta’minlaydi, buni optik tolali texnologiyalar yoki qisqa masofalarda mis kabellar olishga imkon beradigan tezlikka tenglashtirsa bo‘ladi. Ta’kidlash kerakki, 3Gdan 4Gga o‘tish bo‘yicha tadqiqotlar loyihasi Xitoy tomonidan 2001 yildayoq ishga tushirilgan. Amaldagi tizimni ishga tushirish 19,2 million dollarga tushdi. 4Gni keng joriy etish 2008 yilda Pekinda boshlandi.
Evropada ham to‘rtinchi avlod birinchi mobil aloqa tarmoqlarini ishga tushirishga kirishildi. LTE (Long-Term Evolution) loyihasida qatnashishga o‘z istaklarini T-Mobile International, Orange va Vodafone Group yirik evropa operatorlari, shuningdek Alcatel- Lucent, Nokia Siemens Networks, Nortel Networks va Ericsson mobil qurilmalar ishlab chiqaruvchilari bildirdi. LTEni testli ishga tushirish 2007 yilning mayida boshlandi, tijorat ishlatishga esa birinchi tarmoqlar 2009-2010 yillarda ishga tushirildi. Mutaxassislar hozirning o‘zida aminki, 4G xizmatlari evropa abonentlari uchun yaqin yillarda ommaviylashishi ehtimoli kam. Axir hatto birinchi tarmoqlari ishga tushirilganidan 7 yil o‘tgan bo‘lsada, ular o‘z imkoniyatlaridan yarimidan kamida ishlatilmoqda. Tahlilchilar buni uchinchi avlod xizmatlariga oshirilgan tariflarga bog‘lashmoqda. Shunday qilib, 4Gning muvaffaqiyatida muhim rolni evropa operatorlarining narx siyosati o‘ynaydi. Axir, aslida, barcha foydalanuvchilarni yuqori tezlikli Internet va unga bog‘liq xizmatlar qiziqtiravermaydi, ko‘pchilikka oddiy ovozli aloqa kerak. 3Gning muammolarini hisobga olinganda telekommunikatsion xizmatlar bozoriga to‘rtinchi avlod texnologiyalarining ta’siri Yevropada faqat 2020 yilga kelib bilinadi. Hozirda AQShda Nextel mobil aloqa operatori Flarion kompaniyasining 4G tizimi foydasiga 3Gni rad etish imkoniyatini ko‘rib chiqmoqda. Nextel testlash sohasini kengaytirish bilan xabar qiladiki, «4G hayot faoliyatini tekshirish Amerika janubidagi yirik shaharlarlardagi 150 ta bazaviy stansiyalarni qamrab oladi». Ispaniya operatori esa uchinchi avlod tarmoqlarini joriy etishdan voz kechmayapdi, faqat “bitta avlod sakrashni” mo‘ljalash uchun ularning qo‘llanishi ko‘lamlarini cheklayaptdi. Agar Yangi Dunyoda faqat Flarion kompaniyasining echimlari yaxshi kutib olingan bo‘lsa, bu yerda IPwireless ishlanmalariga afzallik berilmoqda, bu yuzaga kelgan vaziyatda juda qulay, chunki 3G joriy etishdan tegishli ishlatiladi. Tahlilchilar ta’kidlashadiki, 4G tarmoqlarni ishlatishga kiritish yo‘lida qator muammolar mavjud. Birinchidan, bozorda abonentlar qurilmalari mavjud emas. Bunday telefonlar agar bo‘lganida juda ko‘p energiya talab qilar edi va akkumulyatorlarda uzoq ishlay olmas edi (hozirda bu muammolar 3G-qurilmalarda ham mavjud). Ikkinchidan, Internetga tezkor ulanish va videoservislar hozirda telefonlarga o‘rnatilganlariga qaraganda o‘lchami bo‘yicha katta va sifatliroq displeylarni talab qilar edi.
Lekin asosiy muammo tamoyilial boshqa xarakterga ega. Bu shundan iboratki, to‘rtinchi avlod tarmoqlari qurishga kapital qo‘yilmalar 2G va hatto 3G tarmoqlardagiga qaraganda ancha salmoqli bo‘lishi kerak. Shu bilan birga investorlar hozircha ehtiyotkorlik qilishmoqda, ular 4G-loyihalarning kerakli iqtisodiy samara berishiga ishonch hosil qilishmagan. Buning ustiga ayrim ishlab chiqaruvchilar 4G va simsiz keng polosali tarmoqlarni inkor qilishni taklif etishmoqda. Turli vaziyatlarda foydalanuvchilar eng to‘g‘ri keladigan ulanish usulini tanlash imkoniyatiga ega bo‘ladi. Lekin har qanday holda 4G dan foydalanishning asosiy variantida Wi- Fi texnologiya shafqatsiz raqobatchini oladi. 4G texnologiyalari guruhi orqali taqdim etadigan juda katta ma’lumotlar oqimlarini uzatishdagi yangi imkoniyatlar hozirning o‘zida mobil kontentni etkazib beruvchilarda o‘z biznesini kengaytirish haqida o‘ylashga majburlamoqda. Agar bugungi kunda bu bozordagi asosiy tovar musiqa va oddiy o‘yinlar bo‘lsa, u holda 4Gning paydo bo‘lishi mobil televidenie, so‘rov bo‘yicha video (Video-On-Demand, VOD), «ilg‘or» o‘yinlar va boshqalarni ancha dolzarb qiladi. Bundan tashqari, 4G tufayli mobil videokonferensiyalar (videochatlar) va mobil peer-to-peer-tarmoqlar mumkin bo‘ladi. Mobil o‘yinlar bozorining hajmi hozirgi vaqtda 1,6 milliard evroni tashkil etadi, binobarin, bu summaning 50 foizi Janubiy Koreya va Yaponiyaga to‘g‘ri keladi. 2017 yilga kelib bozor bozor birmunchaortadiva2milliardevrobaholanadi.BundaysezilarsizortishnisababiniScreenDigestmutaxassisilarisotalioperatorlarningo‘yinlarga emas, balki musiqiy va televizion mobil servislarga e’tiborqaratishiga urinishi deb aytishmoqda. Musiqiy mobil kontent bozoridaaksincha,navbatdagibeshyildavomidakeskinortishkuzatiladi.Bozorning hajmi 2006 yildagiga qaraganda 8 martta ortadi va 1,47milliardevronitashkiletadi.O‘sishningasosiyomillaridanbirifoydalanuvchilarga nafaqat audiotreklar, balki bir vaqtda bo‘ladigan(shujumladanmultimediali)materiallarnitaqdimetadiganobunabo‘ladigan servislarning mumkinligi bo‘lib qoladi. 2017 yilga kelibbugungidek sotali abonentlar ko‘plat musiqiy kompozitsiyalarni mobiltelefonlargapersonal kompyuterlardan yuklanadi.
Xulosa
Men bu mustaqil ishni bajarish jarayonida sotali aloqa haqida uning kelib chiqish tarixi va vazifalarini o'rganib chiqdim. Shuningdek sotali aloqaning 4G texnalogiyasida qo'llanilishi, afzalliklari, qayerlarda qo'llanilishi va shunga o'xshagan ma'lumotlarga ega bo'ldim. Xalqaro telekommunikatsiyalar ittifoqi 4G texnologiyani manbayoki qabullagich harakatlanadigansharoitlarda 1Gbit/sgacha va ikkitamobilqurilmalarorasidama’lumotlarnialmashlashda100Mbit/s gachama’lumotlarniuzatilishitezliklarinita’minlaydigansimsizkommunikatsiyatexnologiyasisifatidaaniqlaydi.4Gtexnologiyadama’lumotlarniqaytauzatishIPv6bo‘yichaamalgaoshiriladi. Bu tarmoqlarning ishlashini, ayniqsa, agar ular har turlardabo‘lsa yengillashtiradi.Zarur tezlikni ta’minlash uchun40 va 60 GHzchastotalarishlatilar ekadi ekan. Men bu mustaqil ishni bajarish davomida o'zimga kerakli xulosalarga ega bo'ldim.