4G sotali tizimlari

4G sotali tizimlari

Mobil tizimlarining to‟rtinchi avlodi, eng avval, ma‟lumot uzatishning yuqori tezligi va nutqli aloqaning oshirilgan sifati bilan ifodalanadi. Yuqorida ta‟kidlanganidek, mobil va keng polosali aloqa tizimlarining to‟rtinchi avlodi 100Mbit/sdan ortiq tezlikda ma‟lumot uzatish imkonini beradigan texnologiyalar kiradi. Bugungi kunda nazariy jihatdan ma‟lumotlarni uzatish tezligi 1Gbit/sgacha bo‟lgan KSU tizimlaridan Wi-Fi (IEEE 802.11n standarti) va WiMAX (IEEE 802.16m standarti), shuningdek, mobil aloqa texnologiyasi - LTE (aniqrog‟i uning takomillashtirilgan varianti LTE-Advanced) bu imkoniyatlarga qodirdirlar. Wi-Fi va WiMAX KSUtexnologiyalari ko‟plab o‟xshashliklarga egaligi sababli, mazkur qo‟llanmada biz Wi-Fi texnologiyasining faqat qisqa bayoni bilan chegaralanamiz va LTE hamda WiMAX texnologiyalarini tahliliga asosiy e‟tiborni qaratamiz.

LTE texnologiyasi. 3GPP Long Term Evolution (3GPP LTE ) - (ingl. “3GPPni uzoq muddatli rivojlanish loyihasi”) - bu ma‟lumot uzatish tezligi bo‟yicha bo‟lajak talablarni qondirish uchun UMTS standartini takomillashtirish loyihasining to‟liq nomidir [18]. Ushbu takomillashtirishlar, masalan, tizimning samaradorligini oshirish, javob kechikishini qisqartirish, ko‟rsatilayotgan xizmatlarning turini kengaytirish, shuningdek, mavjud mobil aloqa texnologiyalari bilan integrasiyalanishini yaxshilash bo‟lishi mumkin.

3GPP LTE standartida ma‟lumot uzatish tezligi nazariy jihatdan pasayuvchi liniyada (ingl. Download) 326,4 Mbit/sgacha ko‟tariluvchi liniyada esa (ingl. Upload) 172,8 Mbit/sgacha еtishi mumkin (3GPPning 8 relizi uchun).

Shuningdek, LTE tizimida javobni kechikish vaqtini (ya‟ni so‟rovni jo‟natish va javobni olish orasidagi vaqt) qisqartirishga erishildi. LTE tizimida polosaning ishchi kengligi o‟zgaruvchan bo‟lib u 1,25MGs dan 20MGs gacha bo‟lishi mumkin (bunda tarmoq 450MGs dan 2,6GGs gacha bo‟lgan keng chastotalar diapazonida ishlay oladi). LTE to‟liq kanallarni paketli kommutasiyalash asosida quriladi, ikkitaraflama uzatish rejimi (ingl. Dual Transfer Mode - DTM) esa bir vaqtda nutqli aloqa va ma‟lumotlarni uzatish imkoniyatini beradi.

Kutilmoqdaki, LTE texnologiyasi mavjud sotali aloqa tarmoqlari uchun to‟rtinchi avlod sari evolyusion o‟tishni ta‟minlaydi va sotali operatorlarga tezligi yuqori va unumdor keng-polosali ulanish mobil tarmoqlarini yaratish imkoniyatini beradi. Shu bilan birga u nafaqat ulanish tezligini oshiradi, balki funksiyalar turkumini ham kengaytirishga imkon beradi.

WiMAX texnologiyasi. Worldwide Interoperability for Microware Acces

(WiMAX) - (ingl., O’YuCh diapazonida ulanish bo’yicha butun dunyo hamkorligi) - bu IEEE¹ instituti (802.16 guruhi) tomonidan standartlashtirilgan katta masofalarda “so‟nggi milya” muammosining alternativ еchimi sifatida qayd qilingan simli liniyalar va kabel texnologiyalarini to‟ldiruvchi keng polosali simsiz ulanish texnologiyasidir. WiMAX texnologiyasidan shahar miqyosida keng polosali ulanish tarmoqlarini (ingl. - Metropolitan Area Networks, MAN) yaratish, simsiz ulanish nuqtalarini tashkil qilish (“nuqta - ko‟p nuqta” rejimi), bir-biridan olis obеktlar orasida yuqori sifatli aloqa tashkil etish (“nuqta - nuqta” rejimi) va shunga o‟xshash masalalarni еchish uchun foydalanish mumkin [19,21].

Umuman olganda IEEE 802.16 standartining bazaviy xarakteristikalari 50 kilometrgacha bo‟lgan ta‟sir uzoqligini, to‟g‟ri ko‟rinish zonasidan tashqarida ishlash imkoniyatini, BS ning bitta sektoriga (jami BS 6tagacha sektorlarga ega bo‟lishi mumkin) ma‟lumot almashuv tezligini maksimal (pik) holatda 70Mbit/sgacha ko‟tarilishini ko‟zda tutadi. WiMAX tarmoqlarining jihozlari 2 - 11GGs diapazonida 10MGs kenglikdagi bir necha kanallarda ishlashi mumkin. Chastota diapazonlarning bunchalik keng tanlanishi dunyoning ko‟plab mamlakatlari spesifikasiyalarini hisobga olish uchun qilingan.

Shunday qilib WiMAX ma‟lumot uzatish tezligi bo‟yicha simli tarmoqlar bilan taqqoslana oladigan va unumdorlik hamda qoplash bo‟yicha zamonaviy WiFi tarmoqlaridan yuqoriroq bo‟lgan Internetga tezkor ulanish uchun yaratilgan texnologiya xisoblanadi. O‟z navbatida, WiMAXning “magistral tarmoqlari”ning davomi bo‟lib ayni Wi-Fi lokal tarmoqlari yoki foydalanuvchilarning turli tijorat va maishiy simli tarmoqlari xizmat qilishi mumkin. Ideal xolatda, WiMAX, soha standartlariga asoslangan bo‟lib, shaharlar va qishloqlarda uy foydalanuvchilari, korxonalar va mobil simsiz tarmoqlar uchun yuqori tezlikdagi, shu bilan birga, nisbatan qimmat bo‟lmagan aloqani tashkil etish uchun ishlab chiqilgan texnologiyadir.

2.3. LTE tizimlarda hizmat ko’rsatish sifatini ta’minlash

Aloqa tarmoqlarida hizmat ko‟rsatish sifati QoS (inglizchadan Quality of

Sevis hizmat ko‟rsatish sifati) orqali aniqlanadi. QoS aloqa tarmog‟ini taklif etiladigang aloqa hizmatlarining sifati haqida berilgan kelishuvga moslik darajasini aniqlaydi. Ko‟plab xollar uchun aloqa sifati to‟rtta parametrlar orqali aniqlanadi:

o‟tkazish palosasi (inglizchada Bandwidth) axborotlarni uzatish tizimining nominal o‟tkazish qobiliyatini tafsiflaydi, bit/s kbit/s va Mbit/slarda o‟lchanadi;

paketli o‟tkazishdagi ushlanish (inglizchada Delay) jo‟natuvchidan oluvchiga paketlarni yotkazish vaqtida aniqlaydi, milisekundlarda (ms) o‟lchanadi;

djitter (inglizchada Jitter) paketlarni o‟tkazishda ushlanishlarning tebranishi

(nostabilligi), dgashlarda o‟lchanadi; paketlarning yo‟qotilishi (inglizchada Packet loss) uzatish vaqtida yo‟qotilgan paketlar miqdorini aniqlaydi, uzatilgan paketlarning umumiy soniga nisbatan foizlarda o‟lchanadi.

Soddaroq tushuntirish uchun aloqa kanalini shartli quvir, ko‟rinishida o‟tkazish qobiliyatini esa ichki parametrlar quvirining kengligi va uzunligi funksiyasi sifatida tasavvur etish mumkin [16]. Ma‟lumotlarni uzatish marshrutizatorlardagi “shisha idish bug‟zi” muommosi bilan FIFO birinchi kelgan – birinchi ketgan (inglizchada First In -First Out) usuli ishlatiladi. Intensiv trafikda bu juda oson xal etiladigan tiqilishlarni yuzaga keltiradi. FIFO navbati kirmagan barcha paketlar marshrutizator tomonidan rad etiladi va mos ravishda qaytmasyo‟qoladi. Paketlar ilg‟orligi prioritetik ToS (inglizchada Type of Service) tqdim etiladigan servis turiga bog‟liq bo‟lgan “aqlli” navbatlardan foydalanish eng yaxshi usul hisoblanadi. Bunda “aqlli” navbatlarni yaratish uchun paketlar o‟zlari bilan servis turi ishorasini olib yurishi zarur. Masalan TR yoki SMITP paketlarga nisbatan vakilli ulanishlarga sodir bo‟lgan tovush paketlariga (VoIP) yuqoriroq ilg‟orlikni berish mantidan to‟g‟ri keladi. Amalda bunday ilg‟orilashtirishga (predmetetiklash tizimiga) asoslangan QoS atamasi ko‟p tarqalgan. Xizmat ko‟rsatish sifati bir necha QoS mordellariga asoslanishi mumkin.

“Kafolatlanmagan еtkazish” modeli (inglizchada Best Effort Servise) silliq rostlash mexanizmi hisoblanmaydi, faqat rostlashning va trafikning aloxida sinflarini qandaydir ajratishlarsiz o‟tkazish qobiliyatini oddiy oshirish uchun hizmat qiladi;

“Integrasiyalangan hizmat ko‟rsatish” modeli (Integrated Service - IntServ) signalning barcha yo‟llarida zarur o‟tkazish qobiliyatini kafolatlash bilan skvoz hizmat ko‟rsatishni (inglizcha End to end) ta‟minlaydi;

“Differensiyalangan hizmat ko‟rsatish” modeli (inglizchada Differentiated Service - DiffServ) tarmoqning yadrosida resurslarning taqsimlash asosida QoS ni va talab etiladigan hizmatlarni taqdim etish maqsadida kombinasiyalanadigan tarmoq chegaralarida ma‟lum klassifikasiyalarni va cheklashlarni ta‟minlaydi. Bu modelda sinflar bo‟yicha trafiklarning bo‟linishi kiritiladi, ularning har biriga o‟zining QoS darajasi aniqlanadi. DiffServ trafikning shakllanishini boshqarish (paketlarning sinflarga bo‟linishi, belgilash, intensivlikni boshqarish) va siyosatni boshqarishdan (resurslarni taqsimlash, paketlarni o‟chirish siyosati) tashkil topgan. DiffServ trafikning ilg‟orligini aqlli boshqarish to‟g‟ri keladigan misol hisoblaydi.

2.4. LTE tizimlarda hizmat ko’rsatish sifati

Yuqorida takidlanshanidek, ko‟p signalizasiyali ulanish qator texnologiyalarini o‟rganish bilan 3GPP loyixasi chiqish kanali uchun OFDM texnologiyasiga kirish kanali uchun SC – FDMA texnologiyasiga to‟xtadi. Qilingan tanlash faqat spektrning ixsamligi emas, kanallarni o‟tkazish qobiliyatiga, spektrdan samarador foydalanish, shuningdek, QoS hizmat ko‟rsatish sifatiga qo‟yiladigan talablarga qo‟yiladigan qat‟iy mezonlarni qoniqtiradi.

Binobarin GSM va W-CDMA tizmlari uchun QoS mavjud konsepsiyasi murakkab LTE tizimi ishlab chiquvchilari tomonidan teskari moslanuvchanlikni qo‟llab – quvvatlashli ulanishning oddiyligi va ixchamligini o‟ziga birlashtira olaoladigan QoS konsepsiyasini ishlatishga urinish bo‟ldi. LTE tizimida sinflarga asoslangan hizmat ko‟rsatish sifati konsepsiyasi ishlatiladi. U operatorlarga turli paketli hizmatlarni differensiyalash uchun oson va samarador еchimni taqdim etadi.

3GPP ishlanmalarida sezilarli e‟tibor hizmat ko‟rsatish sifatini ta‟minlash, tarifni tiklash va indentifikasion ma‟lumotlardan foydalanishga ajratilgan.

Masalan, Wi–Fi va sotali aloqa tarmoqlarida ishlash uchun mo‟ljallangan quti rejimli terminallarning paydo bo‟lishi turli radioulanish texnologiyalarining qo‟llanishi bilan abonentlarga hizmat ko‟rsatishga imkon beradi. Shu munosabat bilan LTE tizimida abonentga zarur bo‟lgan hizmatlarni taqdim etish uchun qulayroq infratuzilmani tiklash mexanizmi ko‟zda tutilgan. Manzillashtirish, mobillikni ta‟minlash, bog‟lanishlarni uzilmasligi, ma‟lumotlarni himoyalash va boshqa maqsadlarda ishlatiladiganabonent va tarmoq qurilmalari uchun identifikasiyalar mualliflari maksimal ixchamlikni namayon etdilar. Yangni turdagi tarmoqlarda ham GSM va VMTS tarmoqlarida qo‟llaniladigan identifikatorlardan foydalanish va E–UTRAN tarmoqlarda yangi funksiyalarning paydo bo‟lishini aks ettiradigan identifikasion ma‟lumotlarga ruxsat etiladi. Bundan tashqari, 3GPRS 8relizda yangi avlod mobil aloqa tarmoqlarida axborot xavfsizligi darajasini oshirishga yo‟naltirilgan qator imkoniyatlar paydo bo‟ldi.

LTE tizimi ishlab chiquvchilarni takidlanganidek, ular taqdim etgan arxitekturaviy o‟zgarishlar VoIP yoki onlayn interaktiv o‟yinlari kabi ilovalar uchun ayniqsa kritik bo‟lgan ma‟lumotlarni uzatishdagi ushlanishlarni sezilarli kamaytirishga imkon bo‟ladi. Misol uchun qisqa IP – paketlarva uncha katta bo‟lmagan tarmoq yuklamasi uchun paket LTE tarmoq bo‟yicha murojaat qilganida yig‟indi ushlanish 5MGs o‟tkazish polosasida 5 msni, kichik polosalar uchun 10 msdan ortiqni tashkil etishi kerak. Bu qiymatlar chegaraviy hamda bugungi takomillashgan 3G tarmoqlarning o‟xshash ko‟rsatkichlaridan 50 foizga yaxshi.

Bog‟lanishlar o‟rnatilishida ushlanishlarni qisqartirishga kiradigan talablar operatorlarga QoS ni nazorat qilish uchun oddiy va samarador mexanizmlarni taqdim etadigan 3GRR xizmatlar sifatining bugungi konsepsiyasining potensial evalyusiyalanishiga olib boradi. LTE tarmoqlarda mantiqiy ulanish berilgan QoS darajaga bog‟liq (bunday ulanishni tuppel deyish mumkin).

1^ IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers (ingl. Elektronika va elektrotexnika bo’yicha muhandislar instituti) ma‟lumotlarni simli va simsiz uzatish tarmoqlari sohasida standartlarni ishlab chiqish bilan shug‟ullanadi. Ular orasida 802.3 (Ethernet), 802.11 (Wi-Fi), 802.15 (Bluetooth), 802.16 (WiMAX) va boshqa standartlar bor..