Mavzu: Mobil tarmoqlari. 3G (umts va wcdma), 4G (Wimax va lte) va 5G texnologiyalari

011-19 gruh talabasi
Primov Amirbekning
Kompuyter tarmoqlari fanidan

Mustaqil ish

Mavzu: Mobil tarmoqlari. 3G (UMTS va WCDMA), 4G (WiMAX va LTE) va 5G texnologiyalari.

Raja:
1.Krish
2.Mobil tarmoqlar nima
3.3G va 4G texnalogiyalar haqida
1. 1980-1990 yillarda keng foydalanilgan ushbu mobil avlod standarti uchun 150MHz-900MHz chastota diapozonidan foydalanilgan. Polosa kengligi 30Khz ni tashkil etgan va batariya ta’minoti juda kuchsiz bo’lgan. 1G mobil telefoni faqat ovozli ko’rinishda bo’lib, ovozning sifat darajasi ancha past bo’lgan. Mobil qurilmasining o’lchami esa ancha katta va foydalanish qo’pol bo’lgan. Stansiya bilan mobil qurilmasi o’rtasida analog ko’rinishda signal formatidan foydalanib maksimum 2Kbit/s tezlikda ma’lumot almashinilgan.
Shu kunga qadar mobil tarmoqlarining bir nechta avlodlari (generation) ishlab chiqildi - 1G, 2G, 3G, 4G, 5G va texnologiyaning rivojlanish evolutsiyasi davom etib kelmoqda. 1G, 2G, 3G, 4G va 5G mobil tarmoqlarning avlodlari bo’lib, ular hozirgi kunda faol ishlatilib kelinmoqda. 5G-besh avlodini anglatadi, bu erda G "avlod" so'zini anglatadi, 1, 2, 3, 4 va 5 raqamlari avlod raqamini anglatadi. 80-yillarning boshlaridan deyarli har 10 yilda mobil tarmoqlarning yangi avlodi paydo bo'ldi.

Ushbu avlod mobil qurilmasida ko’plab kamchiliklar va xizmat ko’rsatish sifati past bo’lgan, axborot xavfsizligi masalari yechilmaganligi sababli, 2 avlod mobil tarmoqlarida ko’plab yangi imkoniyatlar ishlab chiqildi, xizmatlar joriy etildi global tarmoqda foydalanish imkoniyatli hal etildi.
Ikkinchi avlod aloqa mobil tarmoqlari
GSM (Global System for Mobiles) standartiga asoslangan 2 avlod mobil standarti 1991 yil birinchi marta Finlandiyada joriy etildi. Bu avlod aloqa jarayonlari uchun 1 avloddan farqli ravishda raqamli signallardan foydalanildi. 900MHz chastota polosa kengligida ishlovchi ushbu standartning ma’lumot uzatish tezligi 64 Kbit/s gacha oshirish imkoniyati ishlab chiqildi.
2G tarmoqlari foydalanuvchilarga ovozli, matnli, rasmli va MMS (multimedia message) xizmatlarini yuqori sifatda taqdim eta oldi. 2G tarmog’ida mobil telefonini ishlash uchun kuchli raqamli signal talab etiladi, aks holda tarmoqda uzilishlar yuzaka keladi va raqamli signal yoqoladi. 2G tarmoqlarida xech qanday video xizmatlari joriy etilmadi, ammo 3G tarmoqlariga moslab video xizmatlarni qo’shish va yana qo’shimcha xizmatlari taqdim etish masalalari ko’rib chiqilgan.

2. XX asrning boshlarida to oxirigi qadar har bir telekommunikatsiya xizmati uchun alohida tarmoq infratuzilmasi loyihalandi va qurildi. Foydalanuvchilarga xizmatlar top’lami alohida qurilgan tarmoq infratuzilmalari orqali taqdim etildi, masalan radio, telefon, sputnik, telegraf va boshqalari. 1980 yildan boshlab radio va telefon aloqa tarmoqlari orqali tarqim etilgan xizmatlaridan tashqari kompyuter tarmoqlari va telefon tarmoqlari infratuzilmalariga asoslangan xizmatlar (ISDN) alohida alohida bo’lib rivojlantirildi. Keyinchalik paketli (IP) texnologiyalarni keng joriy yetish yo’lga qo’yilganidan keyin, har bir xizmatni bitta tarmoq orqali foydalanuvchilarga uzatish imkoniyati ishlab chiqildi hamda foydalanuvchining oxirgi terminallarida ham o’z navbatida ushbu xizmatlarni qo’llab quvvatlash imkoniyati ishlab chiqildi. Bugungi kunda smartfonlar orqali ovozli, matnli, video, radio, mobil TV, online o’yin, videokonferensiya, faks, telegraf va ko’plab xizmatlarni qo’llab quvvatladi.
1980 yildan keyin telefon va kompyuter tarmoqlari alohida bo’lib rivojlangan bo’lsa, XXI asrning boshlarida ushbu ikki tarmoq yana birlashib xizmatlari bitta platforma orqali foydalanuvchilarga taqdim yetish masalalari ishlab chiqildi. Bugun kunda kompyuter tarmoqlari deganda faqatgina biz foydalanib kelayotgan an’anaviy kompyuter tarmoqlari tushunilmasdan balki, raqamli qurilmalarining barcha, masalan, mobil telefonlar, raqamli televizorlar, barcha turdagi PDA (personall digital assistant)lar, gadjetlar, soatlar, maishiy texnikalar va x.k.larni tushunish mumkin. Ushbu ma’ruzada asosan mobil aloqa tarmoqlari va avlodalari muhokama etiladi.
Ko’pchilik insonlar “Mobil tarmoqlari” degan so’zni oddiy simsiz tarmoqlarni nazarda tutishadi. Mobil va simsiz tarmoqlar aslida ikki xil turga ta’luqli tarmoq hisoblanadi. Ular o'xshash funktsiyalarni bajarganligi sababli bir xil tarmoqdek tuyuladi, ammo ular mutlaqo boshqa tarmoqlardir. Uyali tarmoq odatda 1-rasmda ko'rsatilgandek istalgan joyda jismoniy qurilma yoki mobil telefon/terminal kabi tavsiflanadi. Mobil terminal mustaqil quuvat ta'minotiga ega ya’ni batareyadan quvvatlanadi va qurilmani mijoz ulangan mobil operatorining tarmog’iga ulanishi va uning hududda tashib yurish, tarif rejasiga binoan ma’lumot uzatish va qabul qilishi mumkin.
Simsiz aloqa tushunchasi - bu jismoniy qurilma degan ma’noni anglatmaydi. Simsiz tarmoq degani mahalliy tarmoq (LAN), global tarmoq (WAN) yoki 4G / 3G uyali tarmoq kabi simsiz tarmoqqa kirish anglatiladi. Ushbu turdagi tarmoqlar aloqa qilish uchun elektr ta'minoti va tarmoq tugunlariga fizik ulanish uchun yaqin masofadagi ba'zi qurilmalarni talab qiladi.Simsiz tarmoq taqsimlangan tarmoqqa ulanish uchun stasionar yoki portativ oxirgi nuqtani ta'minlaydi. Boshqa tomondan, uyali tarmoq, taqsimlangan tarmoqlarga, yetarli qamrov mavjud bo'lganda, har qanday joyga ko’chib yurish (mobillilikni) imkoniyatini beradigan portativ qurilma orqali tarmoqqa ulanishni ta'minlaydi.Mobil tarmoqlari yoki uyali aloqa tarmog'i deganda butun dunyo bo'ylab katta quruqlik ustida tarqaladigan va uyalar yoki tayanch stantsiyalari deb nomlanuvchi uzatgich stansiyalar orqali simsiz ulanadigan va multimediali ma’lumotlarni uzatish/qabul qilishga moslashtirilgan aloqa tarmog'ini tushuniladi.Odatda, uzatuvchi/qabul qiluvchi stansiyalar simsiz aloqa orqali radio signallarini an’anaviy usulga asosan havo orqali uzatadi. Radio signallari yorug'lik va infraqizil to'lqinlarni o'z ichiga olgan elektromagnit xossaga ega. Ushbu signallar to'lqinlar chastotasi va to'lqin uzunligiga ega bo'lganligi sababli ko'ndalang to'lqinlar oilasiga mansubdir, ya’ni;
Shu kunga qadar mobil tarmoqlarining bir nechta avlodlari (generation) ishlab chiqildi - 1G, 2G, 3G, 4G, 5G va texnologiyaning rivojlanish evolutsiyasi davom etib kelmoqda. 1G, 2G, 3G, 4G va 5G mobil tarmoqlarning avlodlari bo’lib, ular hozirgi kunda faol ishlatilib kelinmoqda. 5G-besh avlodini anglatadi, bu erda G "avlod" so'zini anglatadi, 1, 2, 3, 4 va 5 raqamlari avlod raqamini anglatadi. 80-yillarning boshlaridan deyarli har 10 yilda mobil tarmoqlarning yangi avlodi paydo bo'ldi.
Aslida, avlodlar har doim muayyan vaqt oralig'ida joylashtirilishi mumkin bo'lgan standartlar guruhlariga asoslanadi. 5G bilan davom ettirish ehtimoli katta, shuning uchun 5G joylashtirilgan bitta nuqta bo'lmaydi, aksincha uning imkoniyatlari aniqlanib, rivojlantirilganidan so'ng bosqichma-bosqich joylashtiriladi.
Birinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari1980-1990 yillarda keng foydalanilgan ushbu mobil avlod standarti uchun 150MHz-900MHz chastota diapozonidan foydalanilgan. Polosa kengligi 30Khz ni tashkil etgan va batariya ta’minoti juda kuchsiz bo’lgan. 1G mobil telefoni faqat ovozli ko’rinishda bo’lib, ovozning sifat darajasi ancha past bo’lgan. Mobil qurilmasining o’lchami esa ancha katta va foydalanish qo’pol bo’lgan. Stansiya bilan mobil qurilmasi o’rtasida analog ko’rinishda signal formatidan foydalanib maksimum 2Kbit/s tezlikda ma’lumot almashinilgan.
2. Ushbu avlod mobil qurilmasida ko’plab kamchiliklar va xizmat ko’rsatish sifati past bo’lgan, axborot xavfsizligi masalari yechilmaganligi sababli, 2 avlod mobil tarmoqlarida ko’plab yangi imkoniyatlar ishlab chiqildi, xizmatlar joriy etildi global tarmoqda foydalanish imkoniyatli hal etildi.
Ikkinchi avlod aloqa mobil tarmoqlari
GSM (Global System for Mobiles) standartiga asoslangan 2 avlod mobil standarti 1991 yil birinchi marta Finlandiyada joriy etildi. Bu avlod aloqa jarayonlari uchun 1 avloddan farqli ravishda raqamli signallardan foydalanildi. 900MHz chastota polosa kengligida ishlovchi ushbu standartning ma’lumot uzatish tezligi 64 Kbit/s gacha oshirish imkoniyati ishlab chiqildi.
2G tarmoqlari foydalanuvchilarga ovozli, matnli, rasmli va MMS (multimedia message) xizmatlarini yuqori sifatda taqdim eta oldi. 2G tarmog’ida mobil telefonini ishlash uchun kuchli raqamli signal talab etiladi, aks holda tarmoqda uzilishlar yuzaka keladi va raqamli signal yoqoladi. 2G tarmoqlarida xech qanday video xizmatlari joriy etilmadi, ammo 3G tarmoqlariga moslab video xizmatlarni qo’shish va yana qo’shimcha xizmatlari taqdim etish masalalari ko’rib chiqilgan.
2 (G) avlod mobil tarmoqlari GSM/CDMA standartiga asoslangan bo’lib, tarmoq bir nechta elementlardan tashkil topgan arxitekturaga asoslanadi. GSM tarmog'ining arxitekturasi Stansiya quyi tizimi (BSS), tarmoq va kommutatsiya (NSS), operatsiya va qo'llab-quvvatlash quyi tizimi (OMS), shuningdek MSC, AuC, HLR, VLR va boshqalar iborat.

BSS (Base Station Subsystem) - an'anaviy uyali telefon tarmog'ining bo'limi bo'lib, u trafikni boshqarish va uyali telefon va tarmoqni kommutatsiya qilish o'rtasida signalizatsiya uchun javob beradi.

BTS (Base Transceiver Station) - mobil telefonning tarmoqqa kirish nuqtasidir. U tarmoq va mobil telefon o'rtasida radio aloqalarni amalga oshirish uchun javobgardir. U nutqni kodlash, shifrlash, multiplekslash (TDMA) va radio signallarining modulyatsiyasi / demodulyatsiyasi bilan shug'ullanadi.

BSC (Base Station Controller) - bir qator tayanch stantsiyalarni (BTS) boshqaradigan va ularning ustidan nazorat olib boradigan va tugunlar va mobil kommutatsiya markazi (MSC) o'rtasidagi interfeysni ta'minlaydigan tarmoq elementidir.
Mobil kommutatsiya markazi (MSC/ Mobile Switching Center) - GSM / CDMA uchun ovozli qo'ng'iroqlar va SMS xabarlarini, shuningdek boshqa xizmatlarni (masalan, konferents-aloqalar, FAX va ulanish ma'lumotlari) marshturlash uchun javob beradigan asosiy xizmat ko'rsatish tuguni hisbolanadi. Barcha mobil telefonlardan mobil qo'ng'iroqlar va PSTN-dan mobil qo'ng'iroqlar G-MSC orqali marshturlanadi.


NSS (Network switching subsystem) – tarmoqlarni kommutatsiya qilish quyi tizimi (NSS) (yoki GSM yadro tarmog'i) asosiy stansiyalar tarmog'ida roumingda mobil telefonlar uchun qo'ng'iroqlarni amalga oshirish va harakatchanlikni boshqarish funktsiyalarini bajaruvchi GSM tizimining tarkibiy qismi.

AuC (Authentication Centre) - Autentifikatsiya markazi bu tarmoqqa ulanishni istagan uyali aloqa abonentini aniqlash uchun ishlatiladigan GSM tarmog'idagi yana bir muhim element. Autentifikatsiya SIM-kartani aniqlash va yaroqliligini tekshirish orqali amalga oshiriladi.

HLR (Home Location Register) - bu mobil tarmoqning barcha uyali aloqa abonentlari, masalan raqamlar boshqa tarmoqqa ulanganmi yoki yo'qmi, xizmatlar kabi turli xil ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar bazasi.

VLR (Visitor Location Register) – yangi hududga kirib boruvchi faoydalanuvchilarni (masalan Toshkentdan vodiyga boruvchilar) joyini ro’yxatga oladi. Bu HLR qamrov zonasidan tashqaridagi foydalanuvchilar uchun rouming funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydigan uyali tarmoqdagi server.

PSTN (Public switched telephone network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'i - bu milliy, mintaqaviy yoki mahalliy telefon aloqa operatorlari tomonidan boshqariladigan, umumiy foydalanishdagi telekommunikatsiya infratuzilmasi va xizmatlarini taqdim etadigan dunyo bo'ylab simli infratuzilma orqali ovozli ma’lumotlarni uzatadigan telefon tarmoqlarining majmuasidir.
Uchunchi avlod mobil aloqa tarmoqlari
3 avlod mobil aloqa tarmoqlari 2000-2010 yillar oralig’ida dunyo miqyosida keng foydalanildi va ularda foydalanilgan terminallar smartfonlar deb nomlandi. 1 va 2 avlod taqdim etgan xizmatlarga qo’shimcha video qo’ng’iroqlar ham ushbu avlod tomonidan qo’llab quvvatlandi. Aloqa almashish tezligi juda tez, qo’shimcha xizmatlari ko’paygan va mobil TV xizmatlarini o’zida jamlagan 3G tarmoqlari 1.6-2.0 GHz chastota diapozonida ishlaydi. Bunday mobil aloqa tarmoqlarining o’tkazish polosasi 100Hz va keng polosali qaramli tarmoq ham deb nomlanadi. CDMA (Code Division Multiple Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) standart texnologiyalarga asoslangan 3G avlod mobil aloqa tarmog’ining ma’lumot uzatish tezligi soniyasida 144kb/s –2Mb/s tezlikni qo’llab quvvatlaydi.
Qo’shimcha qilib 3G tarmog’ida xavfsizlik masalalari juda puxta echilgan, video konferensiya, 3 o’lchmli (D) o’yin xizmatlarini o’zida jamlagan bo’lsa, 3G litsenziyasi juda qimmat, 3G tarmoq infratuzulmasini qurishda qiyinchiliklar mavjud, yuqori o’tkazish qobiliyatini talab qiladi hamda 3G tarmog’ini qo’llab quvvatlovchi mobil telefonlari (smartfonlar) ning narxi qimmat.
3G mobil tarmoqlari arxitekturasi
Uchinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) standartlariga asoslangan bo’lib, 3G tarmog’i EU (User Equipment), VLR, HLR, GGSN (Gateway GPRS (General Packet Radio Service) Support Node), GMSC (Gateway Mobile Switching Center), SGSN (Serving GPRS Support Node), RAN (Radio Access Network) va MSC (Mobile Switching Center) elementlarini o’z ichiga oladi.

UMTS – universal mobil telekommunikatsiya tizimi GSM standarti asosida ishlab chiqilgan uchinchi avlod mobil aloqa tizimi hisoblanadi. 3G tarmog'i tezroq elektron ma'lumot uzatish tezligini 384 kbit / s dan yuqori tezlikni taklif qiladi, bu foydalanuvchilar tez-tez katta fayllarni yuklab olishiga imkon beradi. Unda 5 MHz kanal o'tkazish qobiliyati mavjud bo’lib, o'tkazish qobiliyatidan foydalangan holda bir vaqtning o'zida 100 dan ortiq ovozli qo'ng'iroqlarni qabul qilish imkoniyatini qo’llab quvvatlaydi yoki u asl formatida 2 Mbit/s gacha tezlikda ma'lumotlarni uzata olish qobiliyatiga ega.

WCDMA – GSM standartiga asoslanmagan, kanallarni ajratish jarayoni CDMA texnologiyasiga asoslangan 3 avlod mobil aloqa tarmog’i texnologiyasi hisoblanadi. Ta’kidlanganidek keng polosali CDMA bu uchinchi avlod (3G) simsiz standart, ovoz va ma'lumot uchun bitta 5 MHz kanalidan foydalanadi va dastlab 384 kbit/s gacha tezlikni taqdim etadi. WCDMA AQShda AT&T va T-Mobile tomonidan ishlatiladigan 3G texnologiyasi hisoblanadi.

GPRS - bu 2G va 3G uyali aloqa tarmog'ining global aloqa tizimidagi ma'lumotlarni paketli kommutatsiya qiladigan uyali aloqa standarti. GPRS avvalgi CDPD va i-mode paketli kommutatsion uyali texnologiyalarga javoban Evropa Telekommunikatsiya Standartlari Instituti tomonidan tashkil etilgan.

GMSC - bu MSCning maxsus turi bo'lib, u mobil tarmoqdan tashqarida qo'ng'iroqlarni marshrutlash uchun ishlatiladi. Har doim mobil abonenti tashqi tarmoq foydalanuvchisi bilan o’zaro qo'ng'iroq qilganida qo'ng'iroq GMSC orqali amalga oshiriladi.

SGSN – GPRS qo'llab-quvvatlaydigan tuguniga xizmat ko'rsatish jarayoni tushuniladi va u GPRS-ga asoslangan 2G va 3G tarmoqlarida muhim tarmoq komponenti hisoblanadi.
SGSN shuningdek ma'lumot paketlarini o'z xizmat doirasi hududidagi mobil stantsiyalar orasida etkazib berish uchun javobgar tarmoq elementi hisoblanadi. Uning vazifalari paketlarni marshrutlash va uzatish, harakatchanlikni boshqarish (biriktirish / ajratish va joylashishni boshqarish), mantiqiy aloqani boshqarish, autentifikatsiya va zaryadlash vazifalarini bajarishni o'z ichiga oladi.
RAN - radio kirish tarmog'i mobil telekommunikatsiya tizimining bir qismidir. Kontseptual ravishda, u uyali telefon, kompyuter yoki masofadan boshqariladigan har qanday mashina kabi qurilmalar orasida joylashgan va uning yadro tarmog'iga ulanishni ta'minlaydi, 6-rasm. RAN radiostantsiyalar orqali resurslarga kirishni (foydalanishni) ta'minlaydi va ularni boshqarishni muvofiqlashtiradi.

GGSN - ba'zan simsiz marshrutizator sifatida ham nomlanuvchi GGSN tarmoq elementi, xizmat ko'rsatuvchi GPRS qo'llab-quvvatlash tarmog’i (SGSN) bilan uyali aloqa foydalanuvchilarni Internetga va IP protokoliga asoslangan ilovalarga ulanishini ta’minlaydi. GGSN mobil foydalanuvchilar tomonidan kiruvchi ma'lumot trafigini o'zgartiradi va tegishli tarmoqqa uzatadi yoki aksincha.

ISDN (Integrated Services Digital Network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'ining an'anaviy kanallar orqali ovozli, video, ma'lumotlar va boshqa tarmoq xizmatlarini bir vaqtning o'zida raqamli uzatish uchun aloqa standartlari to'plamidir.
To’rtinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari
2000 yildan oldi to’rtinchi avlod mobil texnologiyalarini rivojlantirish va joriy etish masalalari boshlangan bo’lsa, birinch marta 2009 yilning oxirida Stokgolm va Oslo shaharlarida TeliaSonera operatori 4G tarmog’ini ishga tushirdi. Undan keyin dunyoda Finlandiya ikkinchilardan bo’lib, 4G tarmog’ini ishga tushirdi. 4G tarmog’ida ma’lumot uzatish tezligi 100Mb/s-1Gb/s gacha etishi mumkin. Shuningdek, 1G-3G mobil tarmoqlari qo’llab quvvatlagan barcha xizmatlariga qo’shimcha mobil multimedia, global mobillilik, integrasiyalangan simsiz yechimlar, shaxsiylashtirishlgan xizmatlar va boshqa xizmatlar to’plamini qo’llab quvvatladi.
4G tarmoqlari 2GHz -8GHz chastota diapozonida ishlaydi va polosa kengligi 100MHz teng. Ma’lumot uzatish tezligi juda yuqori va IP texnologiyasini to’liq qo’llab quvvatlaydi. Batariya quvvati talab dajarasida ishlay oladigan 4G smartfonlar orasidagi axborot xavfsizligi darjasida yuqori va xizmat ko’rsatish sifafi (QoS) talab darajasida.

4G mobil aloqa tarmoqlari 3G avlod tarmoqlari kabi ikki standart asosida ishlab chiqildi: WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) va LTE (Long-term evolution). Dunyoda ba’zi mamlakatlar 4G tarmog’ini WiMAX texnologiyasi va ba’zilari LTE texnologiyasi asosida qurib kelmoqda.

WiMAX texnologiyasi 2001 yilda birinchi marta ishga tushurilgan bo’lib, simsiz keng polosali aloqa texnologoiyasi IEEE 802.16e standartlari to’plami asosida ishlab chiqilgan va OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) texnologiyasiga asoslangan ushbu standart asosida ma’lumot uzatish tezligi soniyasiga 12Mbit/s yetadi. LTE tarmoqlarining asosiy elementlari haqida qisqacha ma’lumot keltirib o’tamiz.
UE (User Equipment) – Universal Mobil Telekommunikatsiya Tizimi va 3GPP Long Term Evolution-da foydalanuvchi uskunasi to'g'ridan-to'g'ri oxirgi foydalanuvchi foydalanadigan aloqa vositasi hisoblanadi. Bu qo'lda ishlaydigan telefon, mobil keng tarmoqli adapter bilan jihozlangan noutbuk yoki boshqa har qanday oxirgi qurilma bo'lishi mumkin.

EPC (Evolved Packet Core) - LTE tarmog’inig yadrosi bo’lib, u quyidagi funktsiyalarni bajaradigan tarkibiy qismlardan iborat: harakatchanlikni boshqarish, autentifikatsiya, xizmat ko'rsatish sifati, IP-paketlarni yuklash va yuklab olishni marshrutlash, IP-manzilni ajratish va boshqalar.

MME (Mobility Management Entity) – UE va EPC o'rtasidagi, shuningdek eNodeBs va EPC o'rtasidagi signal almashishlarni boshqaradi. MME tomonidan amalga oshiriladigan signalizatsiya masalan NAS (Not Non Stratum) jarayonini boshqaradi. MME eNodeB-ga S1-AP interfeysi orqali ulanadi va autentifikatsiyani amalga oshiradi. U HSS-ga ulanadi va tarmoqqa ulanishga harakat qilayotgan abonent uchun autentifikatsiya ma'lumotlarini talab etadi. Shuningdek MME quyidagi vazifalarni bajaradi:
- Autentifikatsiya - UE va HSS o'rtasida autentifikatsiya ma'lumotlarini almashish orqali tarmoqqa autentifikatsiya qilish imkoniyatini beradi.
- Mobililikni boshqaradi - abonentning tarmoq ichida yoki tarmoqlar ichida harakatchanligini ta'minlaydi.
- Joylashuvni yangilash - abonentning tarmoq ichidagi joylashuvini va hozirgi holatini kuzatib boradi.
- Uzatishni qo'llab-quvvatlash - eNodeB-lar o'rtasida ma'lumot almashish imkoniyatini beradi (S1 interfeysida uzatish uchun).

SGW (Serving Gateway) – qo'shni eNodeBs stansiyalari orasida marshrutlash vazifasini bajaradi va ular o'rtasida ma'lumot almashish uchun langar kabi harakatlanadi va barcha foydalanuvchilar ma'lumotni paketlar ko’rinishida marshrutlaydi. S-GW shuningdek LTE va boshqa CS tarmoqlari o'rtasida harakatchanlikni boshqaradi.

PGW (Packet Data Network Gateway) –UEning tashqi tarmoqlariga ulanishini ta'minlaydi, PGW tarmoq elementi UE (foydalanuvchi terminali) uchun trafikni chiqish va kirish nuqtasi sifatida ishlaydi.
PGW foydalanuvchilar o’rtasida paketlarni filtrlash, hisob kitoblarni qo'llab-quvvatlash, paketni qonuniy ushlab qolish va filtrlash orqali foydalanuvchi tomonidan qo'llaniladigan siyosatni boshqarish bilan shug'ullanadi. Shuningdek, u P-GW ning yana bir muhim roli - 3GPP va WiMAX va 3GPP2 (CDMA 1X va EvDO) kabi 3GPP bo'lmagan texnologiyalar o'rtasidagi harakatlanish uchun ham langar vazifasini o'taydi.HSS (Home Subscriber Server) - foydalanuvchilar va obunalar to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan markaziy ma'lumotlar bazasi. HSS funktsiyalari harakatchanlikni boshqarish, qo'ng'iroq va sessiyalarni tashkil etishni qo'llab-quvvatlash, foydalanuvchilarni autentifikatsiya qilish va foydalanishni avtorizatsiya qilishni o'z ichiga oladi. HSS shuningdek 2G va 3G tarmoqlari uchun uy manzilini ro'yxatga olish kitobi (HLR) va Autentifikatsiya markazi (AuC) ga asoslanadi.LTE texnologiyasi asoslangan GSM standartiga asoslangan 4G tarmoqlari IEEE standartlash qo’mitasining GSM/EDGE va UMTS/HSPA standartlari to’plami asosida quriladi. Taqqoslaganda LTE tarmoqlarining o’tkazish qobiliyati WiMAX tarmoqlariga qaraganda ancha yuqori,100MHz va 40MHz mos ravishda. Shuningdek, harakatlanish tezligi LTE 450-500km/soat bo’lsa, WiMAX 120 km/soatni qo’llab quvvatlaydi. Quyidagi 1-jadvalda mobil aloqa avlodlarining imkoniyatlari keltirilgan.
Beshinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari
Beshinchi avlod mobil aloqa texnologiyasi – tzelekommunikatsiya sohasida, 5G uyali aloqa kompaniyalari tomonidan 2019 yilda global miqyosda tarqalishni boshlagan uyali aloqa tarmoqlari uchun beshinchi avlod texnologiyasi hisoblanadi. Bugungi kunda yuqori tezliklarda ma’lumot uzatish va boshqa ko’plab imkoniyatlarni qo’llab quvvatlovchi zamonaviy 4G aloqa tarmoqlarining davomchi sifatida 5G tarmoqlari rivojlantirilmoqda.Bugungi kunda Janubiy Koreya, Xitoy va AQSh 5G texnologiyasini yaratish va joriy etish bo'yicha dunyoda etakchi mamlakatlar hisoblanadi va 5G tarmoqlarining ba’zi xizmatlarida foydalanish yo’lga qo’yilmoqda. Butun dunyo bo'ylab operatorlar, shu jumladan AT&T Inc., KT Corp va China Mobile, beshinchi avlod (5G) simsiz texnologiyasini to’liqligicha yaratish va joriy etishga intilmoqda.5G aloqa tarmoqlari 100Gbit/s tezlikda ma’lumot uzatish imkoniyati qo’llab quvvatlaydi, bu degani 4G texnologiyasi taqdim etayotga mavjud tezlik bilan taqqoslaganda 100 marta katta tezlik degani.
Beshinchi avlod mobil tarmoqlari arxitekturasi
Oldingi mobil aloqa avlodalaridan farqli 5G tarmoqlari 1G-4G bo’lgan barcha turdagi xizmatlarni ajoyib sifat darajasida va uzatish tezligida qo’llab quvvatlaydi. Ko’plab xizmatlarni integrasiya qiladi hamda mavjud fizik ob’ektlarning ko’plari 5G tarmoqlari dasturish ko’risnishda ishlab chiqilgan. 5G tarmoqlari orqali barcha simsiz: sputnik aloqa, Wi-Fi, Wi-Max va simli aloqa xizmatlaridan foylanish mumkin. 5G tarmoqlari uchun chastota diapazoni ikki to'plamda orqali belgilanadi (1) chastota diapazoni LTE chastota diapazonini o'z ichiga olgan 450MHs – 6 GHz oralig’ida va (2) chastota diapazoni 24, 25GHz - 52,6GHz oralig’i.Beshinchi avlod mobil aloqa tarmoqlarini dunyo miqyosida keng joriy yetish bilan birga, 5G tarmoq foydalanuvchilari soniyasiga gigabit ma’lumot uzatish imkoniyatiga ega bo’lishadi, 3D formatda online kino ko’rishlari, sensor texnologiyalari keng joriy etish imkoniyati, smart home, smart city, avtomatlashtirilgan sanoat, o’z o’zini boshqaruvchi aqlli ob’ektlar, aqlli tibbiyot, aqlli transport, uchuvchisiz boshqariluvchi dronlar, aqlli elektr tarmoqlari, IoT xizmatlari, mashina-mashina aloqasi, gologramma, va boshqa telekommunikatsiya xizmatlariga ega bo’lishadi,
3. BSS (Base Station Subsystem) - an'anaviy uyali telefon tarmog'ining bo'limi bo'lib, u trafikni boshqarish va uyali telefon va tarmoqni kommutatsiya qilish o'rtasida signalizatsiya uchun javob beradi.

BTS (Base Transceiver Station) - mobil telefonning tarmoqqa kirish nuqtasidir. U tarmoq va mobil telefon o'rtasida radio aloqalarni amalga oshirish uchun javobgardir. U nutqni kodlash, shifrlash, multiplekslash (TDMA) va radio signallarining modulyatsiyasi / demodulyatsiyasi bilan shug'ullanadi.

BSC (Base Station Controller) - bir qator tayanch stantsiyalarni (BTS) boshqaradigan va ularning ustidan nazorat olib boradigan va tugunlar va mobil kommutatsiya markazi (MSC) o'rtasidagi interfeysni ta'minlaydigan tarmoq elementidir.
Mobil kommutatsiya markazi (MSC/ Mobile Switching Center) - GSM / CDMA uchun ovozli qo'ng'iroqlar va SMS xabarlarini, shuningdek boshqa xizmatlarni (masalan, konferents-aloqalar, FAX va ulanish ma'lumotlari) marshturlash uchun javob beradigan asosiy xizmat ko'rsatish tuguni hisbolanadi. Barcha mobil telefonlardan mobil qo'ng'iroqlar va PSTN-dan mobil qo'ng'iroqlar G-MSC orqali marshturlanadi.
NSS (Network switching subsystem) – tarmoqlarni kommutatsiya qilish quyi tizimi (NSS) (yoki GSM yadro tarmog'i) asosiy stansiyalar tarmog'ida roumingda mobil telefonlar uchun qo'ng'iroqlarni amalga oshirish va harakatchanlikni boshqarish funktsiyalarini bajaruvchi GSM tizimining tarkibiy qismi.

AuC (Authentication Centre) - Autentifikatsiya markazi bu tarmoqqa ulanishni istagan uyali aloqa abonentini aniqlash uchun ishlatiladigan GSM tarmog'idagi yana bir muhim element. Autentifikatsiya SIM-kartani aniqlash va yaroqliligini tekshirish orqali amalga oshiriladi.

HLR (Home Location Register) - bu mobil tarmoqning barcha uyali aloqa abonentlari, masalan raqamlar boshqa tarmoqqa ulanganmi yoki yo'qmi, xizmatlar kabi turli xil ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar bazasi.

VLR (Visitor Location Register) – yangi hududga kirib boruvchi faoydalanuvchilarni (masalan Toshkentdan vodiyga boruvchilar) joyini ro’yxatga oladi. Bu HLR qamrov zonasidan tashqaridagi foydalanuvchilar uchun rouming funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydigan uyali tarmoqdagi server.

PSTN (Public switched telephone network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'i - bu milliy, mintaqaviy yoki mahalliy telefon aloqa operatorlari tomonidan boshqariladigan, umumiy foydalanishdagi telekommunikatsiya infratuzilmasi va xizmatlarini taqdim etadigan dunyo bo'ylab simli infratuzilma orqali ovozli ma’lumotlarni uzatadigan telefon tarmoqlarining majmuasidir.
Uchunchi avlod mobil aloqa tarmoqlari3 avlod mobil aloqa tarmoqlari 2000-2010 yillar oralig’ida dunyo miqyosida keng foydalanildi va ularda foydalanilgan terminallar smartfonlar deb nomlandi. 1 va 2 avlod taqdim etgan xizmatlarga qo’shimcha video qo’ng’iroqlar ham ushbu avlod tomonidan qo’llab quvvatlandi. Aloqa almashish tezligi juda tez, qo’shimcha xizmatlari ko’paygan va mobil TV xizmatlarini o’zida jamlagan 3G tarmoqlari 1.6-2.0 GHz chastota diapozonida ishlaydi. Bunday mobil aloqa tarmoqlarining o’tkazish polosasi 100Hz va keng polosali qaramli tarmoq ham deb nomlanadi. CDMA (Code Division Multiple Access), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) standart texnologiyalarga asoslangan 3G avlod mobil aloqa tarmog’ining ma’lumot uzatish tezligi soniyasida 144kb/s –2Mb/s tezlikni qo’llab quvvatlaydi.Qo’shimcha qilib 3G tarmog’ida xavfsizlik masalalari juda puxta echilgan, video konferensiya, 3 o’lchmli (D) o’yin xizmatlarini o’zida jamlagan bo’lsa, 3G litsenziyasi juda qimmat, 3G tarmoq infratuzulmasini qurishda qiyinchiliklar mavjud, yuqori o’tkazish qobiliyatini talab qiladi hamda 3G tarmog’ini qo’llab quvvatlovchi mobil telefonlari (smartfonlar) ning narxi qimmat.

Uchinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) va WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) standartlariga asoslangan bo’lib, 3G tarmog’i EU (User Equipment), VLR, HLR, GGSN (Gateway GPRS (General Packet Radio Service) Support Node), GMSC (Gateway Mobile Switching Center), SGSN (Serving GPRS Support Node), RAN (Radio Access Network) va MSC (Mobile Switching Center) elementlarini o’z ichiga oladi.

UMTS – universal mobil telekommunikatsiya tizimi GSM standarti asosida ishlab chiqilgan uchinchi avlod mobil aloqa tizimi hisoblanadi. 3G tarmog'i tezroq elektron ma'lumot uzatish tezligini 384 kbit / s dan yuqori tezlikni taklif qiladi, bu foydalanuvchilar tez-tez katta fayllarni yuklab olishiga imkon beradi. Unda 5 MHz kanal o'tkazish qobiliyati mavjud bo’lib, o'tkazish qobiliyatidan foydalangan holda bir vaqtning o'zida 100 dan ortiq ovozli qo'ng'iroqlarni qabul qilish imkoniyatini qo’llab quvvatlaydi yoki u asl formatida 2 Mbit/s gacha tezlikda ma'lumotlarni uzata olish qobiliyatiga ega.

WCDMA – GSM standartiga asoslanmagan, kanallarni ajratish jarayoni CDMA texnologiyasiga asoslangan 3 avlod mobil aloqa tarmog’i texnologiyasi hisoblanadi. Ta’kidlanganidek keng polosali CDMA bu uchinchi avlod (3G) simsiz standart, ovoz va ma'lumot uchun bitta 5 MHz kanalidan foydalanadi va dastlab 384 kbit/s gacha tezlikni taqdim etadi. WCDMA AQShda AT&T va T-Mobile tomonidan ishlatiladigan 3G texnologiyasi hisoblanadi.

GPRS - bu 2G va 3G uyali aloqa tarmog'ining global aloqa tizimidagi ma'lumotlarni paketli kommutatsiya qiladigan uyali aloqa standarti. GPRS avvalgi CDPD va i-mode paketli kommutatsion uyali texnologiyalarga javoban Evropa Telekommunikatsiya Standartlari Instituti tomonidan tashkil etilgan.

GMSC - bu MSCning maxsus turi bo'lib, u mobil tarmoqdan tashqarida qo'ng'iroqlarni marshrutlash uchun ishlatiladi. Har doim mobil abonenti tashqi tarmoq foydalanuvchisi bilan o’zaro qo'ng'iroq qilganida qo'ng'iroq GMSC orqali amalga oshiriladi.

SGSN – GPRS qo'llab-quvvatlaydigan tuguniga xizmat ko'rsatish jarayoni tushuniladi va u GPRS-ga asoslangan 2G va 3G tarmoqlarida muhim tarmoq komponenti hisoblanadi.
SGSN shuningdek ma'lumot paketlarini o'z xizmat doirasi hududidagi mobil stantsiyalar orasida etkazib berish uchun javobgar tarmoq elementi hisoblanadi. Uning vazifalari paketlarni marshrutlash va uzatish, harakatchanlikni boshqarish (biriktirish / ajratish va joylashishni boshqarish), mantiqiy aloqani boshqarish, autentifikatsiya va zaryadlash vazifalarini bajarishni o'z ichiga oladi.
\
RAN - radio kirish tarmog'i mobil telekommunikatsiya tizimining bir qismidir. Kontseptual ravishda, u uyali telefon, kompyuter yoki masofadan boshqariladigan har qanday mashina kabi qurilmalar orasida joylashgan va uning yadro tarmog'iga ulanishni ta'minlaydi, 6-rasm. RAN radiostantsiyalar orqali resurslarga kirishni (foydalanishni) ta'minlaydi va ularni boshqarishni muvofiqlashtiradi.

GGSN - ba'zan simsiz marshrutizator sifatida ham nomlanuvchi GGSN tarmoq elementi, xizmat ko'rsatuvchi GPRS qo'llab-quvvatlash tarmog’i (SGSN) bilan uyali aloqa foydalanuvchilarni Internetga va IP protokoliga asoslangan ilovalarga ulanishini ta’minlaydi. GGSN mobil foydalanuvchilar tomonidan kiruvchi ma'lumot trafigini o'zgartiradi va tegishli tarmoqqa uzatadi yoki aksincha.

ISDN (Integrated Services Digital Network) - umumiy foydalanishdagi telefon tarmog'ining an'anaviy kanallar orqali ovozli, video, ma'lumotlar va boshqa tarmoq xizmatlarini bir vaqtning o'zida raqamli uzatish uchun aloqa standartlari to'plamidir.
To’rtinchi avlod mobil aloqa tarmoqlari
2000 yildan oldi to’rtinchi avlod mobil texnologiyalarini rivojlantirish va joriy etish masalalari boshlangan bo’lsa, birinch marta 2009 yilning oxirida Stokgolm va Oslo shaharlarida TeliaSonera operatori 4G tarmog’ini ishga tushirdi. Undan keyin dunyoda Finlandiya ikkinchilardan bo’lib, 4G tarmog’ini ishga tushirdi. 4G tarmog’ida ma’lumot uzatish tezligi 100Mb/s-1Gb/s gacha etishi mumkin. Shuningdek, 1G-3G mobil tarmoqlari qo’llab quvvatlagan barcha xizmatlariga qo’shimcha mobil multimedia, global mobillilik, integrasiyalangan simsiz yechimlar, shaxsiylashtirishlgan xizmatlar va boshqa xizmatlar to’plamini qo’llab quvvatladi.4G tarmoqlari 2GHz -8GHz chastota diapozonida ishlaydi va polosa kengligi 100MHz teng. Ma’lumot uzatish tezligi juda yuqori va IP texnologiyasini to’liq qo’llab quvvatlaydi. Batariya quvvati talab dajarasida ishlay oladigan 4G smartfonlar orasidagi axborot xavfsizligi darja