Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti r. R. Ibraimov, D. А. Davronbekov, M. O. Sultonova, E. B. Tashmanov, U. T. Aliyev «simsiz aloqa tizimlari va dasturlari»

4G sotali aloqa tizimlari konsepsiyasi

Xalqaro telekommunikatsiyalar ittifoqi 4G texnologiyani manba yoki qabullagich harakatlanadigan sharoitlarda 1Gbit/sgacha va ikkita mobil qurilmalar orasida ma’lumotlarni almashlashda 100 Mbit/sgacha ma’lumotlarni uzatilishi tezliklarini ta’minlaydigan simsiz kommunikatsiya texnologiyasi sifatida aniqlaydi. 4G texnologiyada ma’lumotlarni qayta uzatish IPv6 bo‘yicha amalga oshiriladi. Bu tarmoqlarning ishlashini, ayniqsa, agar ular har turlarda bo‘lsa engillashtiradi. Zarur tezlikni ta’minlash uchun 40 va 60 GHz chastotalar ishlatiladi [13].
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 uchun aniq bir bazaviy stansiyaga sozlana oladigan adaptiv antennalarning qo‘llanilishi rejalashtiriladi. Lekin shahar sharoitlarida bunday antennalarga to‘g‘ri yo‘nalishni aniqlashga signalni tarqalishi
jarayonida vujudga keladigan so‘nishlar – uning buzilishi halaqit berishi mumkin. Bu yerda OFDMning yana bir o‘ziga xos xususiyati – so‘nishlarga barqarorlik (har xil modulyatsiyalash turlari uchun so‘nishlarga o‘z zahirasi mavjud) 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) ishchi guruhi butun dunyodan GSM- va CDMA-operatorlarini, ularning to‘rtinchi avlod mobil aloqa tizimlariga talablarni aniqlash uchun birga to‘pladi. Guruhni asosiy a’zolari Sprint Nextel, T-Mobile, Vodafone, KPN va Orange bo‘ldi, ularga NTT DoCoMo va China Mobile qo‘shildi. Bu birlashma Buyuk Britanida korxona ochdi, u
2007 yilning iyulida ma’lumotlar paketli kommutatsiyalanadigan to‘liq masshtabli tarmoqni ishlab chiqishni boshladi. Guruhning texnologik masalalaridan biri barcha 3G-texnologiyalarda, shu jumladan UMTS va EV-DOlardan 4Gga asta-sekin o‘tishga tayyorlash hisoblanadi.
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.