CC BY
05G TARMOG'INING MUHIM XUSUSIYATLARI VA CHASTOTA
POLOSASI
Xatamova Mavluda Komiljon qizi
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti
Urganch filiali, telekommunikatsiya injiniringi kafedrasi stajor-o'qituvchisi
xatamovamavluda7@gmail. com
Matsapayev Jamshidbek Sodiqjon o'g'li
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti
Urganch filiali, telekommunikatsiya injiniringi kafedrasi stajor-o'qituvchisi
matsapaevj amshid@gmail.com
Annotatsiya: So'nggi yillarda axborot va aloqa texnologiyalari sohasida sezilarli rivojlanishlar kuzatildi. Ayniqsa, beshinchi avlod mobil aloqa tizimi (5G) jadal sur'atlar bilan rivojlanmoqda va hozirgi aloqa infratuzilmalariga tubdan yangilik kiritmoqda. 5G texnologiyasi yuqori tezlik, kechikishning kamligi va tarmoqlar o'rtasida ko'proq qurilmalarni ulash imkoniyatlarini taqdim etadi. Bu maqolada 5G aloqa tizimining asosiy parametrlari va spektr kengligi tahlil qilinadi. Beshinchi avlod simsiz tarmog'i, uyali tarmoq texnologiyasining so'nggi avlodidir. U simsiz texnologiyalarning oldingi avlodlariga qaraganda tezroq, sezgirroq va ishonchliroq bo'lishi uchun yaratilgan. 5G tarmoqlari yuqori chastotali radio to'lqinlardan foydalanadi, ular ma'lumotlarni tezroq uzata oladi shuningdek, tarmoq sig'imi va qamrovini oshirish uchun MIMO (bir nechta kirish, ko'p chiqishli) va beamforming kabi ilg'or texnologiyalardan foydalanadi.
Kalit so'zlar: 5G texnologiyasi, eMBB, mMTC, URLLC, MIMO, Access Plane, mm Wave, Forward plane.
KIRISH
5G texnologiyasi vazifalari va texnik xususiyatlari. 5G texnologiyasi quyidagi vazifalarni hal qilishga mo'ljallangan:
• mobil trafik o'sishi;
• tarmoqqa ulangan qurilmalar sonini ko'paytirish;
• yangi xizmatlarni joriy etishda kechikishlarni kamaytirish;
• chastota spektrining yetishmasligi;
5G tarmoq xizmatlari:
1. Ekstremal mobil keng polosali ulanish (eMBB) - "og'ir" tarkibni uzatish
maqsadida ultra keng polosali aloqani amalga oshirish;
2. Massive Machine-Type Communications (mMTC) - Internet Things ni qo'llab-quvvatlash (ultra tor tarmoqli);
3. Ultra-ishonchli past kechikish aloqasi (URLLC) - juda past kechikishlarga ega bo'lgan maxsus xizmat turini taqdim etadi [1];
Ko'rinib turibdiki, 5G aloqa tizimida yana ko'plab qurilmalar tarmoqqa ulanadi, ularning aksariyati "har doim onlayn" prinsipi asosida ishlaydi. Shu bilan birga, ularning kam quvvat iste'moli juda muhim parametr bo'ladi.
5G tarmoq talablari:
• 20 Gbit/s gacha bo'lgan tarmoq o'tkazish qobiliyati (ya'ni abonentga) va qarama-qarshi yo'nalishda 10 Gbit/s gacha.
• Bir vaqtning o'zida 1 million/km2 qurilmaga ulanishni qo'llab-quvvatlash.
• Radio interfeysida vaqtni kechiktirishni 0,5ms gacha (Ultra ishonchli qurilmalararo aloqa URLLC xizmatlari uchun) va 4ms gacha (Ultra keng polosali mobil aloqa eMBB xizmatlari uchun) qisqartirish.
ASOSIY QISM
Standartpotensial texnologiya 5G. MIMO texnologiyasi transversivatorlarda bir nechta antennalarni ishlatishni anglatadi. To'rtinchi avlod tarmoqlarida muvaffaqiyatli qo'llanilgan texnologiya 5G tarmoqlarida mukammal qo'llanilishni mumkin. Bundan tashqari, agar hozirgi vaqtda tarmoqlarda MIMO 2x2 va 4x4 ishlatilsa, kelajakda antennalar soni ko'payadi.
Ushbu texnologiya bir vaqtning o'zida qo'llash uchun ikkita muhim dalilga ega:
1) ma'lumotlar uzatish tezligi deyarli antennalar soniga mutanosib ravishda oshadi;
2) turli-tuman qabul qilish tufayli signalni bir vaqtning o'zida bir nechta antennalar qabul qilganda signal sifati yaxshilanadi;
Santimetr va millimetr oralig 'iga o'tish. Hozirgi vaqtda LTE tarmoqlari 3,5GHz chastotalarda ishlaydi. 5G mobil tarmoqlarining to'liq ishlashi uchun tarmoqlarni yuqori chastotali bepul diapazonlarda joylashtirish kerak. Axborot uzatish chastotasining oshishi bilan aloqa doirasi kamayadi. Bu fizikaning qonunidir. Biroq, beshinchi avlod tarmoqlarining tayanch stansiyalari ancha katta tarmoq sig'imini yaratish zarurati tufayli hozirga qaraganda zichroq bo'lishi zarur. O'nlab GHz li diapazonning afzalligi katta miqdordagi bo'sh spektrning mavjudligidir.
Ko'p texnologiyali 5G tarmoqlarida yuqori sifatli xizmat ko'rsatish uchun mavjud UMTS, GSM, LTE va boshqa standartlarni, masalan, Wi-Fi-ni qo'llab-quvvatlash kerak. Wi-Fi texnologiyasidan foydalangan tayanch stansiyalar, ayniqsa band bo'lgan joylarda trafikni tushirish uchun ishlatilishi mumkin.
Qurilmalar texnologiyasi bir-biriga yaqin joylashgan qurilmalarga 5G tarmog'ining ishtirokisiz to'g'ridan-to'g'ri ma'lumot almashish imkonini beradi, ularning yadrosidan faqat signal trafigi o'tadi. Ushbu texnologiyaning afzalligi ma'lumotni spektrning ruxsat etilmagan qismiga uzatish qobiliyatidir, bu esa tarmoqni yanada pasaytiradi.
Har qanday tizimning, shu jumladan telekommunikatsiyaning asosiy tushunchasi arxitekturadir. Arxitektura tushunchasi o'ziga xos poydevor bilan bog'liq bo'lishi mumkin, buning natijasida tizimning alohida tarkibiy qismlari va umuman ko'rib chiqilayotgan ob'ektning ishlashi to'g'risida tushuncha paydo bo'ladi.
Yangi avlod 5G aloqa tizimlarining arxitekturasi tarmoqni boshqarish va signal uzatish xizmatlarini taqdim etish funksiyalarini bajaradigan quyi tizimlarning o'zaro ta'siri tuzilishini anglatadi. 5G aloqa tarmoqlari miniso'talar arxitekturasi asosida qurilgan bo'lib, u turli xil radio kirish texnologiyalaridan foydalangan holda turli o'lchamdagi chuqurchalar ierarxik tuzilishini o'z ichiga oladi. Bunday tizimlarda abonent terminallari o'z ma'lumotlarini tarmoq infratuzilmasiga uzatishda bir vaqtning o'zida bir nechta radiotexnologiyalar imkoniyatiga ega.
5G aloqa tizimining asosiy parametrlari
5G tizimi ilgari ishlab chiqilgan avlodlardan ancha farq qiluvchi texnologik jihatlarni o'z ichiga oladi. U quyidagi asosiy parametrlar asosida ishlaydi:
1. Ma'lumot uzatish tezligi (Throughput) 5G texnologiyasida teorik maksimum ma'lumot uzatish tezligi 20 Gbit/s ga yetadi. Bu, ayniqsa, yuqori sifatli video striming va og'ir hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun katta imkoniyatlar yaratadi. Real hayotda bu tezlik foydalanuvchilarga bir necha Gbit/s tezlikda ma'lumot olish imkoniyatini beradi.
2. Kechikish vaqti (Latency) Kechikish 5G tizimida sezilarli darajada qisqargan bo'lib, taxminan 1 ms atrofida bo'lishi kutilmoqda. Bu, ayniqsa, avtonom transport vositalari va tibbiy robotlar kabi real vaqtda reaktsiya talab qiluvchi texnologiyalar uchun muhimdir.
3. Spektr samaradorligi 5G tizimi avvalgi texnologiyalarga nisbatan spektrdan foydalanishni samaraliroq tashkil etadi. 5G spektr samaradorligi 4G ga nisbatan uch baravar yaxshilangan.
4. Qo 'llab-quvvatlaydigan qurilmalar soni 5G tarmoqlari bir kvadrat kilometrga o'rtacha 1 millionta qurilmani ulash imkoniyatiga ega. Bu Internet of Things (IoT) texnologiyalarining yanada keng miqyosda joriy etilishiga xizmat qiladi.
5. Harakat tezligi va uzoq masofaga qamrov 5 G texnologiyasi katta harakat tezligida (500 km/soatgacha) ishlay oladi va qamrov radiusi ham keng. Bu transport vositalarida, ayniqsa, yuqori tezlikli poyezdlarda barqaror aloqani ta'minlaydi.
5G tarmog'ida radio interfeys va spektr kengligi tushunchasi
5G tarmoq quyi tizimi "bulutli" texnologiyalar asosida shakllantirilishi mumkin bo'lgan uchta quyi tizimni o'z ichiga oladi:
- Access Plane - taqsimlangan va markazlashtirilgan arxitekturaga kirish;
- Boshqarish tekisligi - "bulutli" boshqaruvning quyi tizimi, tarmoqni boshqarishning global funksiyalari;
- Forward plane - "transport buluti" quyi tizimi yuklarni muvozanatlash rejimida ma'lumotlarni tarmoqqa uzatish [2].
5G aloqa tarmoqlari arxitekturasi, quyidagi asosiy omillar bilan belgilanadi. Radio interfeysi deganda ikki stansiya o'rtasida radiokanal orqali ulanishlarni o'rnatish va aloqani tashkil etish tartibini belgilaydigan protokollar va protseduralar to'plami tushuniladi. 5G radio interfeysi yanada samaraliroq bo'lishi rejalashtirilgan, spektral samaradorlik 4G tarmoqlariga nisbatan 3 baravar oshiriladi, spektral samaradorlik 1 GHz ga ga teng deb taxmin qilinadi.
1-rasm. 5G tarmoq arxitekturasini shakllantirish omillari
5G radio interfeysida qo'llaniladigan asosiy texnologiyalar mavjud:
- siyrak kodlarga asoslangan ko'p stansiyali kirish (Sparse code Multiple Access, CDMA);
- ortogonal chastotani ajratish bilan filtrlangan multiplekslash (Flash ortogonal chastota bo'linishi multiplekslash, FOFDM);
- qutblangan kodlashtirish (Polar code) [3].
SCMA texnologiyasi abonentlarning tarmoq resurslariga "siyrak" kod asosida kirishini taminlashdir. Signalning kodli kombinatsiyasiga ta'siri mavjud bo'lib, u 5G radio interfeysi tomonidan qayta ishlanadi. FOFDM kodlash texnologiyasi belgi uzunligi va siklik prefiksning "moslashuvchan" o'zgarishini tashkil qilish imkonini beradi.
Mavjud mobil aloqa tarmoqlarining arxitekturasi, birinchi navbatda, mobil keng polosali ulanish (Mobile Broadband, MB) ning nutq va an'anaviy xizmatlarini
Yuqori samaradorlik
Tarmoq resurslarini effektiv boshqarish
Tarmoq arxitekturasini rig moslashuvchanligi
Internetga o'tkazish talablarini qondirish uchun ishlab chiqilgan. Bunday arxitektura 5G xizmatlarini qo'llab-quvvatlash uchun yetarlicha moslashuvchan emas. 5G arxitekturasini qurishning yangi jihatlari mavjud, masalan:
- bir nechta asosiy xizmatlar, standartlar va tugun turlarini o'z ichiga olgan murakkab yuqori tezlikdagi getroden tarmoqlar;
- multiservis texnologiyasini muvofiqlashtirish talab qilinadi;
- virtualizatsiyani qo'llab-quvvatlaydigan tarmoq funksiyalarini moslashuvchan tashkil etish kerak;
- tarmoqni joylashtirish minimal vaqt ichida amalga oshiriladi;
SDN-ni 5G doirasida amalga oshirishning asosiy g'oyasi quyidagilardan iborat: boshqaruv qatlami ma'lumotlar uzatish qurilmalaridan ajratilgan va dastur yordamida amalga oshiriladi. An'anaviy kalitlar va marshrutizatorlarda bu jarayonlar bir-biridan ajralmasdir. SDN zamonaviy "bulutli" (Cloud) muhitni muvaffaqiyatli tashkil etishning shubhasiz atributi bo'lgan asosiy afzalliklarga ega:
- xizmatlarni boshqarish, boshqarish va xizmat ko'rsatishni soddalashtirish va markazlashtirish;
- texnik xizmat ko'rsatish va ekspluatatsiya xarajatlarini kamaytirish;
- kerakli xizmatlarni tezroq joylashtirish;
- operatorlar 5G-ni xizmat sifatida (Infrastructure As A Service, IaaS) qayta ulanish kanallari va bulutli IT-resurslarning integratsiyasi bilan ma'lumotlar markazlari infratuzilmasini taqdim etishlari mumkin;
- resurslarni boshqarish va ularni virtualizatsiya qilishni markazlashtirish orqali telekommunikatsiya tarmog'i resurslaridan yanada samarali foydalanish;
5G tizimi bir qancha chastota diapazonlarida ishlaydi, ularni yuqori va past chastotali diapazonlarga bo'lish mumkin.
1. Past chastotali diapazonlar (Sub-6 GHz) Bu diapazonlar ko'pincha 1-6 GHz chastotalarni o'z ichiga oladi va ularni 5G tizimi ishlatadi. Bunday diapazonlar keng qamrov va yaxshi kirib borish imkoniyatiga ega. Past chastotali diapazonlarda tezlik yuqori emas, biroq u katta masofalarda yaxshi qamrovni ta'minlaydi.
2. Millimetr to 'Iqin diapazonlari (mmWave) 24 GHz va undan yuqori chastotali diapazonlar millimetr to'lqinlar spektriga kiradi. Ushbu diapazonlar juda yuqori ma'lumot uzatish tezligini ta'minlaydi, biroq signalning to'siqlardan o'tish qobiliyati nisbatan past. Shu sababli, mmWave diapazonlari shahar markazlari va katta ma'lumotlar trafigiga ega joylarda ishlatiladi.
3. O'rta chastotali diapazonlar (Mid-band) 5G tizimlarining eng samarali chastota diapazoni 1-6 GHz oralig'idagi o'rta chastotalar hisoblanadi. Bu diapazon yuqori tezlik va yaxshi kirib borishni balansli ta'minlaydi, ya'ni bu diapazon shahar va qishloq joylar uchun eng maqbul yechimdir.
Yuqori chastotali mmWave to'lqinli tayanch stansiyalari
Yuqori tezlikka erishish uchun biz spektrni kengaytirishimiz kerak. 30-300 GHzli chastota spektrida joylashgan mm to'lqinlari bizga spektrni kengaytirish uchun kerakli joyni beradi. mmWave ma'lumotlarni yuqori tezlikda uzatishga imkon beradi, ammo katta pasayish tufayli diapazon torayadi va yuqori chastotani uch marta cheklash - bu to'lqinlar to'siqlarga-daraxtlarga, binolarning devorlariga kira olmaydi. Shuning uchun biz tarmoq arxitekturasini o'zgartirishimiz kerak bo'ladi. Uzoq masofalarni qamrab oladigan yuqori kuchli tayanch stansiyalar ixcham kam quvvatli so'talar bilan birgalikda ishlaydi.
Миллиметровые волны mmWave для 6G NR верхнего диапазона
2-rasm. 5G mmWave spektr kengligi
5G NR 6GHz dan 100GHz gacha bo'lgan spektrdan foydalanishi mumkin. LTE-A bilan taqqoslaganda, 5G tizimining o'tkazuvchanligi 10 baravar oshadi (LTE-A-dagi 100MHzdan lGHzgacha). NR uchun chiziqlar asosan Low End, Mid End va High Band deb yuritiladi:
- Past diapazon (Low End) lGHzdan past. Uzunroq diapazon masalan mobil keng polosali va ommaviy IoT, 600MHz, 800MHz, 900MHz. Bu uzoq masofalarni qamrab oladi;
- O'rta masofa (Mid End) lGHzdan 6GHzgacha. Tarmoq kengligi: 3.4-3.8GHzli, 3.8-4.2GHzli, 4.4-4.9GHzli. Shaharlarda yuqori tarmoq kengligi, o'rtacha diapazonni qamrab olish va bino ichida foydalanish;
- Yuqori diapazon (High Band) 24GHzdan yuqori (mm to'lqin) [4].
Spektr kengligi ma'lumotlarni uzatish tezligi va samaradorligini belgilovchi asosiy omillardan biridir. 5G tarmoqlari bir nechta keng polosali spektrlar orasida ajratiladi va bular:
- 200 MHz spektr kengligi: Millimetr to'lqin diapazonida ishlatiladigan 5G aloqasi yuqori tezliklarni ta'minlash uchun keng spektrga ega;
- 100 MHz spektr kengligi: O'rta chastotali diapazonlarda ishlatiladi va optimal tarmoq samaradorligini ta'minlaydi;
- 40-60 MHz spektr kengligi: Past chastotali diapazonlarda signal sifati va qamrov doirasi katta bo'lishi uchun ishlatiladi.
XULOSA
5G signalni uzoq masofalarga tarqatadigan ulkan minoralar emas, balki kichik minorali tarmoqlardir, so'talarning kichik maydonlarni tarmoq qamrovini ta'minlash sezirarli darajada oshirish uchun mo'ljallangan. Ovozli, video ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladigan kam quvvatli uyali radio kirish nuqtalari, so'talarni optimal darajada joylashtirish 5G tarmoq tezligi hamda sifatini yaxshilaydi. Bir so'z bilan aytganda ma'lumotlar uzatish hajmi va tezligi ortadi. 5G texnologiyasi aloqa sohasida yangi imkoniyatlar yaratib, yuqori tezlik va past kechikishni ta'minlaydi. Ushbu texnologiya orqali tarmoq samaradorligini oshirish, ko'proq qurilmani ulash va keng qamrovni ta'minlash mumkin. Spektr kengligi esa 5G tizimining samaradorligini belgilovchi asosiy omillardan biri bo'lib, u har xil chastota diapazonlari orqali optimallashtiriladi. Bu maqolada 5G texnologiyasining asosiy parametrlari va spektr kengligi ko'rib chiqildi. Texnologiya rivoji davom etar ekan, 5G tarmoqlari kengroq miqyosda joriy etilishi va kundalik hayotda keng qo'llanilishi kutilmoqda.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
1. 5G tarmoqlari uchun MIMO antenna panjarasini ishlab chiqish. X Mavluda, G Ixtiyor, M Jamshidbek - International scientific conferences with, 2023.
2. 5G mobil qurilmalari uchun microstrip panjarali antenna qatori. Innovations in Technology and Science Education, 2(8),1311-1322.https://humoscience.com/index.php/itse/article/view/709. Xatamova M.K, Matsapayev J.S, Matyokubov O'.K.
3. Economical profitable organization of GSM 900 radio coverageUK Matyokubov, AF Bekimetov - Central Asian Problems of Modern Science and ..., 2019.
4. Mobil aloqa tizimlaridagi zahiralangan aloqa liniyalarining ishonchlilikka ta'siri tahlili. Davronbekov D.A., Matyokubov O'.K. International scientific conference "INFORMATION TECHNOLOGIES, NETWORKS AND TELECOMMUNICATIONS" ITN&T-2021 Urgench, 2021y. May 25-26.
