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»

Kognitiv radio

Kognitiv radio (Cognitive Radio System, CRS) bu o‘z ishlatilishi o‘ziga xos xususiyatlari haqida ma’lumotlarni ola oladigan va bu ma’lumotlar asosida o‘zining ishlashi parametrlarini tuzata oladigan radiotizim hisoblanadi. Bunday tizim alohida radioaloqa xizmati hisoblanmaydi, balki mavjud radioxizmatlardan istalgani doirasida texnologiya sifatida ishlatiladi. Buning uchun u mos chastotalar polosasida birlamchi yoki ikkilamchi asosda ishlatilishi imkoniyati bo‘lishi kerak [28,29].
Kognitiv radio texnologiyasi ishlatiladigan radiochastota spektri resurslarini samaraliroq boshqarish uchun terminallar va bir necha radiotizimlar, radioaloqa tizimlari operatorlari orasida bog‘lanishlarni rekonfiguratsiyalashda, shuningdek radiochastotalar spektriga yanada tez moslashuvchan ulanishni tashkil etishda va jamoaviy vosita sifatida ishlatilishi mumkin.
Smartfonlarning keskin ortishi tufayli simli tarmoqlarda ma’lumotlarni uzatish chastotalarning halokatli yetishmasligiga uchrashi mumkin, shuning uchun XEAI mobil operatorlarga va tadqiqotlar laboratoriyalariga spektrdan yanada samaraliroq foydalanish uchun yechimlarni qidirish bo‘yicha urinishlarni kengaytirishni tavsiya etdi. Bunday yechimlardan biri kognitiv radioning ishlatilishi hisoblanadi, u bu momentda ishlatilmayotgan chastotalar polosasini aniqlashi va ma’lumotlarni uzatilishi uzilmasdan bunday bo‘sh kanallar orasida qayta ulanishi mumkin.
Kognitiv radio tamoyilini ishlatadigan va CogRadio deyiladigan bunday qurilmalarning birinchilaridan biri Nyu-Jersida yaratilgan. Ishlab chiqilgan yuqori tezlikli namuna bo‘lishi mumkin maksimal 100 MGsdan 7.5 GGsgacha chastotalar diapazonlarida, shu jumladan televidenie, Wi-Fi va GSM uchun chastotalarda ishlashi mumkin va spektrdan samaraliroq foydalanishga imkon beradi. Qurilma band bo‘lmagan chastotalarni detektorlay oladi va ular orasida 50 mikrosekundda qayta ulana oladi, alohida hollarda esa videoqimlarni translyasilash uzilmasdan 1 mikrosekundda qayta ulana oladi. Shuningdek qurilma tijorat mahsulotlarida ishlatiladigan dasturiy ta’minotlarni ishlatishi va testlashi mumkin. Ma’lumotlar sekundiga
400 Mbit tezlikda uzatiladi, bu mavjud Wi-Fi qurilmalardagidan ancha tez.
Kognitiv radio butun qator yangi xizmatlarni yaratishi mumkin. Masalan, u sotali qo‘ng‘iroqlarni Wi-Figa marshrutlashtirishi mumkin, bu bugungi kunda uncha katta bo‘lmagan simsiz microcell bazaviy stansiyalarda amalga oshirilmoqda va Internetga ulanish uchun optik toladan foydalanishni inkor etishi mumkin, buning o‘rniga esa mavjud 400 MGs diapazondagi televidenie spektri ishlatilishi mumkin.
Barcha bunday loyihalardagi eng katta muammo katta chastotaning tez qayta ulanishi va yuqori o‘tkazish qobiliyati hisoblanadi. Katta unumdorlikni ishlatilishi uchun ko‘p ishlar - chip dizayni, interfeys va boshqa ko‘p ishlarni amalga oshirilishi turgan bo‘lsada, kognitiv radio bunday loyihalar uchun ideal to‘g‘ri keladi
Shu bilan birga, dunyoda ehtiroslar jo‘sh urmoqda, chunki mobil tarmoqlarga talablar ortmoqda. Bell Labs 2020 yilga kelib mobil trafik 25 martaga, Cisco 18 martaga oshadi deb hisoblaydi, FCC esa mavjud spektr yaqin yillarda tugashini va bu holda yangi texnologiyalar hayotiy zarur bo‘lishini ta’kidlaydi. Bularning barchasi sohani yangi texnologiyalarni rivojlantirishga majburlaydi.
Maxsus chastotalarni ajratilishiga ehtiyoji bo‘lmagan va qandaydir qo‘shimcha simsiz texnologiyalarga ehtiyoji bo‘lmagan kognitiv radio (cognitive radio) asosidagi sotali aloqa tarmog‘i AQShda test rejimida qurilgan. Bu ikkita elementlaridan bir bo‘lgan tarmoq yoki simsiz uzel ruxsat etishga (litsenziyaga) ega bo‘lgan yoki ega bo‘lmagan foydlanuvchilarda o‘zaro halaqitlarni olini oladigan samarali va ratsional aloqa uchun o‘z uzatish va qabul qilish parametrlarini o‘zgartiradigan simsiz kommunikatsiyalash tizimi hisoblanadi. Intellektual aloqaning bunday parametrlarini o‘zgartirishi radiochastotalar spektri, foydalanuvchining o‘zini tutishi va tarmoqning holati kabi tashqi va ichki radio muhitning bir necha omillarini aktiv kuzatishga asoslangan.
Hozirgi vaqtda rivojlangan davlatlarda butun chastotalar spektri taqsimlangan va qat’iy litsenziyalanadi. CHastotalar doimo etishmaydi, lekin bunda ular juda samarasiz ishlatiladi. Kognitiv radioning (yoki yana intellektual radialoqa deyiladigan) asosiy tamoyili chastotaning yuklanishini dinamik boshqarilishidan iborat. Bu juda murakkab texnik jarayon bo‘lib, uning ma’nosi shundan iboratki, bitta aloqa kanalili sotali tarmoqda bitta foydalanuvchi ikkinchi foydalanuvchiga kanal kerak bo‘lmaganida undan
foydalanishi mumkin. Oddiy aytganda, kimgadir ajratilgan chastotalar egasiga kerak bo‘lmagan momentda ishlatilishi mumkin. Binobarin, yuklanganlik ko‘pincha yuqori emas, masalan, abonent ma’lum vaqt mobaynida mobil telefon bo‘yicha so‘zlashadi, qolgan vaqtlarda esa telefon kutish rejimida bo‘ladi, u holda shunday qilib, qo‘shimcha chastotalarni qidirish zaruratisiz sezilarli chastotalar resurslari mumkin bo‘lib qoladi.
Kognitiv radioning o‘ziga xos xususiyatlari turli chastotalardagi signallarni olishi va uzata olishi hisoblanadi. Bunday tizimlarning xususiy hollari taqsimlangan spektr va fazo-vaqt bo‘yicha multiplekslash texnologiyalari hisoblanadi. Bunday tizimlarning ishlatilishi alohida oxirgi qurilmalarning funksionalligini oshirish va ularning konvergensiyalanishini ko‘zda tutadi, televidenie, mobil aloqa va radio uchun faqat bitta qurilma talab qilinadi. Bu sinfdagi texnologiyalarning alohida nimsinfini «intellektual» radio tashkil etadi, u elektromagnit muhitni tahlil qilishni o‘tkazadi va uzatish uchun vaqtincha yoki doimo ishlatilmaydigan chastotalarni topadi, bu har bir bunday chastotada uzatiladigan ma’lumotlar sonini oshirishga imkon beradi. Kognitiv radio bu ma’nosi bo‘yicha hisoblash modeli hisoblanadi.
Sinov simsiz tarmog‘i Florida shtaning Fort-Loderdeyl shahrida testli rejimda ishga tushirilgan. XG texnologiyasi simsiz “uy” telefonlarida, quloqchinlarda, kompyuter sichqonchalarida va boshqalarda ishlatiladigan 900 MGs diapazonda litsenziyani talab qilmaydigan bo‘sh 900 MGs diapazonda ishlaydigan o‘z bazaviy stansiyalari va maxsus telefonlarni o‘z ichiga oladi.
Xmax sinov simsiz tarmog‘i ikkita bazaviy stansiyalar va mobil telefonlardan tashkil topgan. Har bir radiostansiya bo‘sh diapazonni sekundiga 33 martta skanerlaydi. Agar boshqa signal topilsa, telefonlar va bazaviy stansiyalar boshqa diapazonlarga qayta sozlanadi va barqaror aloqani saqlaydi. XG turdagi tarmoq standart yacheykasining oltita stansiyalaridan har biri taxminan to‘rt kilometrlar radiusdagi qurilmalarga xizmat ko‘rsatish mumkin, buni sotali aloqaning oddiy bazaviy stansiyasi bilan tenglashtirsa bo‘ladi.
Simsiz tarmoq 110 ming aholi yashaydigan shahar joyini qamrab oladi. Bunda endi minglab qurilmalar – xavfsizlik, video enagalar simsiz kameralari, simsiz telefonlar va boshqalar ishlaydigan chastotalar ishlatiladi. Shunga qaramay, intellektual tizim shunchalik tez moslashuvchanki, samarasiz ishlatiladigan va umuman 15 %ga
band bo‘lib qolgan, qurilmalar “unutgan” bo‘sh chastotalardan foydalanish bilan litsenziyalangan sotali aloqa bilan tenglashtirsa bo‘ladigan sifatni ta’minlashga imkon beradi. Barcha diapazonlar turli signallar bilan band bo‘lgan joylarda intellektual radioaloqa band bo‘lmagan “oynalarni” topadi va bitta “oynadan” boshqalariga sakrash bilan barqaror bog‘lanishni ta’minlaydi. Intellektual aloqadan foydalanish uchun litsenziyalanmagan diapazonlara band bo‘lmagan chastotalarni ishlatishi mumkin bo‘lgan maxsus telefon zarur bo‘ladi.
Ikkinchi sinov simsiz tarmog‘i Nyu-Meksikodagi AQSh Fort Blis armiya mashq bazasida qurilgan. Harbiylar barcha diapazonlar va aloqa turlarini (ovoz, video, test xabarlari, elektron pochta va ma’lumotlarga ulanish) ishlata oladigan va jang maydonida barqaror tizimga avtomatik qurila oladigan kommunikatsion tarmoqni yaratilishidan manfaatdor. Nazariy jihatdan bunday tizim buzilgan kommunikatsiyalarni mustaqil qayta tiklaydi va radioelektron qarama- qarshilik sharoitlarida barqaror aloqani ta’minlaydi.
Kognitiv radio asosida Rossiya Birlashgan asbobsozlik korporatsiyasida yangi strategik bombardimonchi samolyoti uchun aloqa tizimi ishlab chiqilgan. Ishlatilgan yangi texnologiyalar er punktlari bilan dushman aniqlash tizimlari uchun sezilmaydigan ma’lumotlar almashinuvini ta’minlaydi.
Kognitiv radio aloqa vositalariga ma’lumotlarni almashlash uchun mumkin bo‘lgan spektrni tahlil qilishni o‘tkazishga, ishlatilmayotgan chastotalar polosalarini aniqlashga va ularga qayta ulanishning avtomatik amalga oshirishga imkoniyatini beradi. Bu radioelektron so‘ndirish ta’sirini deyarli so‘ndiradi. Aloqa tizimlari modulli tamoyilni hisobga olish bilan konstruksiyalandi, tizimning bloklari qayta dasturlashtirilish imkoniyatiga ega, istalgan vaqtda zarur vazifaga muvofiq ravishda dasturlar to‘ldirilishi yoki almashtirilishi mumkin.
Intellektual radioaloqaning chastotalar spektridan samaraliroq foydalanilishi tomonidan juda katta potensiali ko‘plab kompaniyalar va ilmiy laboratoriyalarni bu sohada ishlashni boshlashga undadi. XG tizimlari xuddiy oddiy GSM tarmoqlari kabi qurilishi mumkin. Intellektual radioaloqa ishlashni boshlaydigan birinchi joylar butun chastotalar diapazoni deyarli tugagan hududlar yoki sotali aloqa qamrovi bo‘lmagan qishloq joylari bo‘lishi mumkin.