Zbekiston respublikasi raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi

I bob. 5G TARMOQLARINING BUYUMLAR INTERNETI BILAN UINTEGRATSIYASI

1.1. 5G tarmoq arxitekturasi

Mobil aloqaga bo‘lgan tobora ortib borayotgan talablarni qondirish uchun 5G uchun 5G NR nomlari ostida texnologiyalar ishlab chiqildi. 4G tarmoqlaridagi radio interfeysi bilan solishtirganda, 5G NR bir qancha muhim afzalliklarga ega.

5G NR ni ishlab chiqish 5G tarmoqlariga qo‘yiladigan talablarni inobatga olgan holda va 5G tarmoqlarini to‘liq miqyosda joriy etish vaqtida mavjud bo‘ladigan eng yaxshi texnologiyalardan foydalangan holda amalda noldan boshlab amalga oshirildi. Shunday qilib, 5G NR eng yangi modulyatsiya, to‘lqin shakli (signal) texnologiyasi va RAT (Radio Access Technology) radio kirish texnologiyalaridan foydalanadi. Bu ma’lumotlarni uzatishda yuqori tezlikni ta’minlaydi va 5G batareya qurilmalarining ishlash muddatini uzaytiradi.
5G NR radio texnologiyasining asosiy farqlovchi xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• 
  Signal uzatish tezligi, qurilmalari, 5G ilovalari trafigining o‘sishi talablariga muvofiq NR yoki diapazonlarni qo‘shish. Yangi 5G NR diapazonlari 2,5 dan 40GGts-gacha bo‘ladi. Hozirda 100GGts-gacha foydalanish bo‘yicha munozaralar olib borilmoqda.
  
• 
  Optimallashtirilgan OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) texnologiyasi. Ushbu texnologiya allaqachon 4G/LTE-A, shuningdek, so‘nggi Wi-Fi versiyalarida muvaffaqiyatli qo‘llanilgan.
  
• 
  Nurni shakllantirish. Bu so‘nggi yillarda 5G ning ko‘pgina afzalliklarini amalga oshirishga qodir bo‘lgan amalga oshirish konseptsiyasidan o‘tgan texnologiya hisoblanadi. Beamforming bir xil qurilmalarga qaratilgan boshqalarga ta’sir qilmasdan, radio to‘lqinlar nurini bir stantsiyadan harakatlanuvchi va statsionar qurilmalarga yo‘naltirish imkonini beradi (1.1-rasm).
  

1.1-rasm. Beamforming.
– Bir nechta kirish va chiqishlar (MIMO-Multiple input, Multiple output). MIMO 5G-da Wi-Fi va 4G-dan foydalanadigan kanalning o‘tkazish qobiliyatini oshirishga imkon beruvchi signalni fazoviy kodlash texnikasi hisoblanadi. U xususan ko‘p foydalanuvchi rejimida MU-MIMO (Multiple User MIMO) yaxshilandi. 5G tayanch stantsiyalari - gNnodeB (gNB), emissiya elementlari matritsasidan iborat antennalar. Bu ma’lum bir foydalanuvchi uchun signal darajasini kuchaytirishga imkon beradi, shu bilan birga signalning boshqa foydalanuvchilarga ta’sirini kamaytirib beradi.
– Spektr samaradorligi texnologiyalari. Ushbu muammoni hal qilish uchun spektr almashish texnologiyalari ishlab chiqilgan.
– Birlashtirilgan chastotalararo o‘zaro ta’sir. 5G NR ga ko‘plab yangi chastota diapazonlari qo‘shildi, tayanch stantsiyalar o‘rtasida uzatishda kanalni bir chastotadan boshqasiga o‘tkazishda o‘zaro ta’sir qilish muhim.
Kichik uyalar: Tarmoq qamrovining zichlashishi tayanch stansiyalar sonining ko‘payishiga olib keladi. Shuning uchun, kichik uyalar texnologiyasi (small cells) taklif qilindi. U kam quvvatli, arzon, oson o‘rnatiladigan tayanch stantsiyalar uchun yechim bo‘la oladi. Ular ko‘cha chiroqlari ustunlariga, uylarning devorlariga va boshqa qurilmalarga osib qo‘yilishi mumkin. 5G tarmog‘i yuklamani antennalar o‘rtasida qayta taqsimlab, ularning ishini samarali muvofiqlashtirishga qodir. (1.2-rasm).

1.2-rasm. Kichik uyali antenna (chapda), oldingi avlod tarmog‘idagi an’anaviy Makro BTS tizimiga nisbatan.
Bunday holda, ba’zi joylashgan tayanch stantsiyalar, ko‘p qavatli binolar tomonidan aslida “yopiq” bo‘lgan DAS (Direct attached storage) taqsimlangan antenna tizimlaridan foydalanish mumkin. Eng yaxshi aloqa sifatini olish uchun deyarli har bir xonada radio birliklari bo‘lgan kichik antennalarni joylashtirish mumkin (1.3-rasm).

1.3-rasm. Taqsimlangan DAS antenna tizimlari va butun binoga xizmat ko‘rsatadigan yagona tayanch stantsiya
Baza stansiyalarining yagona infratuzilmasi va DAS bir vaqtning o‘zida bir nechta aloqa operatorlari tomonidan ishlatilishi mumkin.
5G tarmog‘i arxitekturasining o‘ziga xos xususiyati shundaki u tarmoq arxitekturasiga asoslangan an’anaviy “tarmoq arxitekturasi” tushunchasini o‘z ahamiyatini yo‘qotishi bilan tasvirlanadi.
Shu sababdan 5G-ni ko‘p holatlarda «platforma» deb yuritiladi. Bu apparat emas, balki dasturiy platforma degan ma’noni anglatadi. Agar 1/2/3/4G tarmoqlari apparat yechimlari (uskunalar) asosida qurilgan bo‘lsa, 5G platformasi dasturiy yechimlar - dasturiy ta’minot bilan aniqlangan SDN (Software Defined Network) tarmoqlari, shuningdek tarmoq funktsiyalarini virtualizatsiya qilish sifatida NFV (Network Function Virtualization) asosida quriladi.
5G funksiyalari NFV infratuzilmasida ishlaydigan VNF – (Virtual Network Function) virtual dasturiy ta’minot funktsiyalarida amalga oshiriladi. Ushbu o‘xshash tushunchalar orasidagi farq: VNF - bu xususiyat va NFV – texnologiya ekanligidadir. NFV standart tijorat uskunalari va COTS dasturlari (commercial Off The Shelf) asosida ma’lumotlar markazlarining jismoniy infratuzilmasida amalga oshiriladi. COTS uskunasi faqat uch turdagi standartdan ya’ni nisbatan arzon qurilmalarni o‘z ichiga oladi, ular - server (hisoblash qurilmasi), kalit (tarmoq qurilmasi) va saqlash tizimi (saqlash qurilmasi). 5G tarmog‘ining umumiy arxitekturasi 1.4-rasmda tasvirlangan.

1.4-rasm. 5G tarmog‘ining umumiy arxitekturasi
Shunday qilib, mobil tarmoqlarning jihozlari standart serverlarda va virtual mashinalarida ma’lumotlar markazlarida ishlaydigan dasturiy ta’minot obyektlari bilan almashtiriladi. Dasturiy ta’minot funksiyalarini amalga oshirish uchun virtual mashinalardan tashqari, dasturiy ta’minot konteynerlari, shuningdek, mikroservislarning dasturiy arxitekturasi bo‘ladi.
4G tarmog‘idagi D-RAN (Distributed radio access network) mobil kirish tarmog‘ining taqsimlangan arxitekturasi asta-sekin markazlashtirilgan C-RAN (Markazlashtirilgan RAN) ga o‘tmoqda.
5G energiyasida asosiy tarmoq funksiyalari markaziy bulutda (Cloud RAN), VM virtual mashinalarida amalga oshiriladi.
5G tarmoqlarini rivojlantirishda Edge Cloud, xususan MEC (Mobile Edge Cloud) texnologiyasi hamda Fog Cloud ham muhim rol o‘ynaydi. 5G xususiyati uchun NFV/SDN asosida tarmoq virtualizatsiyasi ham talab qilinadi: