5G nədir ?

Celal

Mircəlal
Rəhbərliki
Master
49166446_304.jpg
Maraq üçün Google-da “5G nədir” yazıb axtardım ki, bəlkə bizim də mobil operatorlarımız bir az yeni texnologiyalar haqqında məlumat paylaşar. Ya mən tapa bilmədim, ya da özləri rus və ya ingilis dilli mənbələrdən oxumaqla kifayətlənirlər.

Ona görə də qərar verdim 5G və ondan öncəki istifadə etdiyimiz mobil şəbəkə texnologiyaları haqqında qısa da olsa sadə və öz dilimizdə məqalə yazım. Hər hansı bir yazını bir-başa tərcümə olaraq deyil, oxuduqlarım və təcrübə əsasında. Əvvəlcə digər köhnə deyə biləcəyimiz texnologiyalar haqqında çərçivə daxilində məlumat verim.

Demək olar ki, bütün günü reklamlarda 2G, 3G, 4G və bunun kimi terminlərdən istifadə edilir. Əlbəttə bunları araşdırmış çox insan bilir söhbətin nəydən getdiyini, bilməyənlər üçün:

Əsas simsiz mobil şəbəkə texnologiyaları bunlardı: 1G, 2G, 3G, 4G hansılar ki, bizim ölkəmizdə istifadə olunub və ya hal-hazırda da mobil operatorlar tərəfində istifadədədir. Bəs bu “G” nə deməkdir ? Çox sadə cavabı var. İngiliscə “Generation” yəni Azərbaycan türkcəsində “Nəsil” mənasına gəlir. Misal üçün bunu deyə bilərik ki, 1G dedikdə “birinci nəsil mobil şəbəkə texnologiyaları” nəzərdə tutulur. Bir nəsildə bir neçə texnologiya ola bilər, 1G-dən qısa olaraq başlayaq:

1G nədir ?

1970-ci illərin əvvəllərində “Bell Labs” adlanan elmi araşdırma mərkəzdə yaradılıb və əsasən üç müxtəlif texnologiya ilə ilk istifadəsinə bu illərdə başlanıb:

NMT (Nordic Mobile Telephone), 1981-ci ildə istifadəyə verilib

TACS (Total Access Communication System), 1983-cü ildə istifadəyə verilib

AMPS (Advanced Mobile Phone System), 1983-cü ildə istifadəyə verilib

Əgər doğru məlumatım varsa, Azərbaycanın ilk mobil operatoru olan Bakcell 1994-cü ildə yuxarıda adı çəkilən 1G texnologiyalarından TACS-ın istifadəyə verilməsi ilə qurulmuşdur. Bu texnologiyanın o zamana görə çox geniş imkanları var idisə də, indiki zamanla müqayisədə problemləri həddindən artıq çox olub. Gəlin qısa bir texniki baxış edək:

  • Yuxarıda adı çəkilən hər üç texnologiyanın bir-biri ilə işləmə metodu olmayıb
  • Danışılan səs analoq siqnal ilə göndərilirdi. Bu o demək idi ki, hər hansı radio qəbuledici cihaz ilə danışıqları rahatlıqıla dinləmək olardı.
  • FDMA (Frequency Division Multiple Access) radio iş prinsipi ilə işləyirdi. İndiki halda əgər biz maşınımızda gedərkən hər hansı bir radio FM-ə qulaq asırıqsa, burada hər bir radionun öz tezliyi var deməkdir. 1G texnologiyasında da hər bir istifadəçi ayrıca bir tezlik istifadə edirdi.
  • Mobil telefon cihazları çox böyük və ağır idi. Enerji saxlamaq qabiliyyəti çox zəif idi.


2G nədir ?

Bu nəsildə olan mobil şəbəkə texnologiyaları 1G ilə müqayisədə çox inkişaf etdirilmişdi. Ən əsası da, danışıqlar rəqəmsal olaraq şifrələnirdi və sadə qəbul edicilərlə onu dinləmək mümkün olmurdu. 2G rəqəmsal idi. Bu mobil şəbəkə nəslinə əsasən aşağədakı texnologiyalar aid edilir:

GSM (Global System for Mobile Communication): əsasən danışıq və mətn istifadə edilirdi

GPRS (General Packet Radio Service): aşağı sürətli internet üçün və 2.5G olaraq da bilinir

EGPRS (Enhanced Packet Radio Service): bir az daha yaxşı internet üçün və 2.75G olaraq da bilinir



GSM-in işləməsi üçün olan standartları Avropanın Telekom Standartlaşdırma İnstitutu həyata keçirirdi ( ingiliscə qısa adı ETSI ).

İlk dəfə 1991-ci ildə Finlandiyada ticari olaraq istifadəyə verilən GSM və hal-hazırda da dünyanın əksər ölkələrində istifadəsi davam edir. Çünki mobil telefonla danışıq və əhatə dairəsini nəzərə aldıqda yeni nəsil texnologiyalarla tam yerdəyişmə etmək hələ ki, çox çətindir.

GSM-in texniki xüsusiyyətlərinə baxdıqda üstünlüklərini aydın görə bilərik:

  • Digər 2G mobil şəbəkə texnologiyaları ilə birgə işləyə bilirdi.
  • TDMA (Time Division Multiple Access) zamana görə bölünən radio metodunu işlədərək bir tezlikdə 8 və daha çox istifadəçi götürə bilirdi hansı ki, 1G-də bu bir istifadəçi idi.
  • Qısa mətn yazılarını istifadəçilər bir-birinə göndərə bilirdilər, bu qısa olaraq SMS kimi bilinir. İngiliscə açılışı “Short Message Service”.
  • GPRS və EGPRS texnologiyaları ilə birgə işləyərək 2G-də internet xidməti də mövcud olmağa başladı. Ancaq bu internet sürəti 300 kbit/s – 400 kbit/s-i keçməyə imkan vermədəyi üçün, daha da inkişaf etdirilmiş standartlar lazım idi.


3G nədir ?

Bu nəsildə olan texnologiyalara əvvəlkilərindən fərqli olaraq sadəcə səs danışıqlarını əsas götürməyib, eyni zamanda internet xidmətinə də üstünlük verildi. Bu nəsilə aid olan mobil şəbəkə texnologiyaları:

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)

CDMA2000 (Code Division Multiple Access)

HSPA və ya HSPA+ (High Speed Packet Access)


Hal-hazırda dünyanın bir çox mobil operatorları, Azərbaycan-dakılar da daxil olmaqla UMTS və HSPA+ texnologiyaların birləşimini istifadə edirlər.

UMTS-in yaradılması və inkişafında Yaponiyanın “NTT Docomo” adındakı şirkətin böyük rolu olub. Dünyada qeyri-ticari (1998-ci ildə) və ticari (2001-ci ildə) olaraq da ilk dəfə adı çəkilən şirkət UMTS-i işə salmışdır. Qısa olaraq texniki xüsusiyyətlərinə diqqət yetirək:

  • WCDMA (Wide Code Division Multiple Access) radio texnologiya metodu istifadə edilir. Adından da göründüyü “Code” əsaslı işlədiyinə görə əvvəlki mobil şəbəkə nəsillərindən fərqli olaraq bütün şəbəkəni sadəcə bir tezliklə planlamaq mümkündür.
  • HSPA ilə UMTS birləşdiyi zaman 21 Mbit/s data sürəti ala bildiyimiz halda, HSPA+ ilə bu 42 Mbit/s qədər çatır. Əksər mobil operatorlar UMTS və HSPA+ ilə olan birləşim texnologiyasını istifadə edirlər.
  • UMTS ilə video görüntülü zəng etmə imkanı yarandısa da, hal-hazırda bu xidmətin elə də geniş istifadə olunmadığı görünür.
  • İşlək vəziyyətdə olan mobil cihaz UMTS və GSM texnologiyaları arasında keçid etmə imkanına malikdir. Təbii ki, əgər hər ikisinini də dəstəkləyirsə.
  • Hal-hazırda istifadə olunan UMTS texnologiyası “3GPP” təşkilatının standartları əsasında işləyir.
Qısaca 3GPP-nin nə olduğuna da nəzər salaq. Bu təşkilat altı ayrı-ayrı ölkə və ərazilərə aid olan təşkilatların əməkdaşlığından ibarətdir: Amerika, Avropa Telekom Standartlaşdırma İnstitutu, Çin, Yaponiya, Hindistan və Cənubi Koreya. Hər bir təşkilatın arxasında araşdırma mərkəzləri, universitetlər, mobil avadanlıq istehsal edən şirkətlər və böyük mobil operatorlar var. Və onların hər birinin təklifi nəzərə alınaraq 3GPP tərəfindən mütamadi “Release” olaraq bilinən seriyalı texniki standartlar buraxılır. Bu nəzəri standartların əsasında istehsalçı şirkətlər (Huawei, ZTE, Nokia, Samsung, Ericsson və sair) öz avadanlıqların hazırlayıb mobil operatorların istifadəsi üçün satışa çıxarırlar.

3GPP sadəcə UMTS üçün yox, eyni zamanda digər texnologiyalar üçün də seriyalı texniki standartlar buraxır.

4G nədir ?

Əslində bu sualın cavabı 4G bazara gələndə bir az fikir qarışıqlığına səbəb oldu. Bəzi telefonlar ekranlarında 4G, 4G+, LTE, LTE+ olaraq göstərməyə başladı. Bəs əslində necədir ?

4-cü nəsil mobil şəbəkə texnologiyalarına aşağıdakılarını aid etmək olar:

LTE (Long Term Evolution): 3GPP-nin 8-ci seriyasından standartlaşdırılmağa başladı, 300 Mbit/s data endirmə və 75Mbit/s data göndərmə olaraq nəzərdə tutulmuşdu. İlk dəfə 2009-cu ildə TeliaSonera tərəfindən Norveçdə istifadəyə verildi.

LTE Advanced: 3GPP-nin 10-cu seriyasından standartlaşdırılmağa başladı. Beş fərqli tezliyin birləşməsi və antena sisteminin artırılması ilə nəzəri olaraq 1 Gbit/s data endirmə sürətinə çatmağa malik olan LTE-Advanced praktik olaraq hal-hazırda 450 Mbit/s – 600 Mbit/s çatmaq mümkün olmuşdur. Telefonların ekranında gördüyümüz 4G+, LTE+ kimi loqolar bu texnologiyanın istifadə olunduğunu göstərir. LTE Advanced bizim mobil operatorlar tərəfindən də istifadə olunur.

LTE Advanced Pro: 3GPP-nin 13-cu seriyasından standartlaşdırılmağa başladı. Burada birləşdirilə biləcək tezliklərin sayı 32-ə qədər çıxdı hansı ki, nəzəri data endirmə sürəti 3 Gbit/s olaraq hesablanıb. 5G texnologiyasının giriş qapısı olaraq da adlandıra bilərik. Hal-hazırda LTE-nin bu versiyası kifayət qədər ölkədə istifadə olunur və 4.5G olaraq adlanır.

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access): internet xidməti üçün nəzərdə tutulan bu texnologiya 2005-ci illər ətrafında operatorlar tərəfindən istifadə edilməyə başlandı. İndiki halda müqayisə edildiyində UMTS və LTE istifadəsi daha genişdir.

Əsasən LTE istifadə edildiyi üçün, onun texniki xüsusiyyətlərinə nəzər salaq:

  • GSM, UMTS, CDMA ilə birgə işləmə qabiliyyətinə malikdir. Yəni işlək vəziyyətdə olan mobil cihaz bu texnologiyalar arasında keçid edə bilər əgər ki, dəstəkləyirsə.
  • Radio stansiyadan mobil cihaza göndərmə: OFDMA (Othogonal Frequency Division Multiple Access) radio texnologiya metodu istifadə edilir.
  • Mobil cihazdan radio stansiyaya göndərmə: SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) radio texnologiya metodu istifadə edilir.
  • Bir tezliklə bütün şəbəkə planlaşdırıla bilər.
  • Birbaşa LTE şəbəkəsindən zəng edib danışmaq istəyiriksə, o zaman bu mümkün olmaya bilər. Çünki, bu texnologiyanın danışıq xidmətini dəstəkləməsi üçün əlavə IMS (IP Multimedia Subsystem) şəbəkəsi qurulmalıdır. Maliyyə tərəfi bahalı olduğundan operatorların çoxu hazır qurulmuş 2G və 3G şəbəkələrini danışıq xidməti üçün istifadə edirlər. Yəni, sizin telefonunuz LTE-dədirsə və siz zəng etmək istəyirsinizsə o zaman şəbəkəniz avtomatik 2G/3G-yə gedəcək. Daha sonra ordan zəng başlayacaq. Bu hadisəyə CSFB adı verilib. Burada diqqət edilməsi gərəkən mobil telefonun LTE-ə kilidli qalmamasına fikir vermək lazımdır.

5G nədir ?

Nəhayət məqalənin başlığına uyğun olan mövzuya gəlib çatdıq. Bu sualın cavabı olaraq yalnız “daha sürətli internet” demək texniki tərəfdən çox yalnışdır. Əgər bundan öncəki 4G bəndinə baxış keçirsək görərik ki, normal istifadə üçün LTE texnologiyasının təmin etdiyi internet sürəti qənaətbəxşdir və daha sonrasına elə də ehtiyac yoxdur.

5G külli miqdarda xidmətlər toplusuna xidmət edən bir texnologiyadır. Yalnız sürətli internet demək deyil. Bu texnologiyanın əsas hədəfi İnsan-İnsan, Cihaz-Cihaz və İnsan-Cihaz bağlantılarını təmin etməkdir. Bunu bir az izah edək.

3GPP-ə istinadən toplam 74 sahədə xidmət göstərməsi kimi hesablanan bu yeni texnologiya, nəticədə 3 kateqoriyaya qruplaşdırılmışdır. Yəni bütün xidmət növləri bu üç sahənin daxilindədir. Bəs bunlar hansılardır ?

eMBB (Enhanced Mobile Broadband)

uRLLC (Ultra Reliable Low Latency)

mMTC (Massive Machine Type Communication)

Yuxarıda adları çəkilən hər bir xidmət kateqoriyasının oxşar və fərqli texniki tələbatları var. Xidmət sahələrini göstərmək üçün birincidən başlayaq.

eMBB-in xidmət sahələri:

Əvvəlki mobil şəbəkə nəsillərinin ən böyük hədəfi olan yüksək sürətli internet bu kateqoriyaya aid edilir, yəni 4K, 8K UHD keyfiyyətli video, VR (Virtual Reality), AR (Augmented Reality) kimi xidmətlər. Qısası yüksək internet sürəti.

uRLLC-in xidmət sahələri:

Sənayenin avtomatikləşdirilməsi, sürücüsüz nəqliyyat vasitələri, təhlükəsiz avtomobil idarə etmə, məsafəli tibbi müdaxilə və s.

mMTC-in xidmətləri:

Bu kateqoriya digərlərinə görə daha cəlbedicidir. Demək olar ki, bütün ağıllı cihazların bir-biri ilə bağlanması hesablanıb. mMTC həm də “IoT” olaraq da bilinir, yəni onun bir parçası kimi. Çünki, IoT bundan öncəki texnologiyalarda da daha az tutumla olsa da mövcud idi.

IoT – in mənası “Cihazların İnterneti” anlamına gəlir və ingiliscədə “Internet of Things” olaraq yazılır.

Televizor, soyuducu, isitmə sistemi, yanğın sensoru, qaz sensoru, təhlükəsizlik kamerası, sayğacları və daha nələri mMTC-in xidmət sahəsinə aid edə bilərik. Təbii ki, bunlar hal-hazırda evlərdə istifadə etdiyimiz cihazlar olmayacaq. Yeniləri ilə əvəz olunmalıdır hansılar ki, “ağıllı cihaz” adlandırıla bilər. Bu cihazların hər birində 5G şəbəkəsinə bağlanması üçün SIM karta bənzər vasitəçi olacaq. Və ən maraqlı tərəfi də budur ki, bu cihazların əksəriyyəti batareya ilə çalışacaq (sensor, sayğac və s.) və enerji saxlama müddəti 10 ildən daha çox nəzərdə tutulub. Sual yarana bilər ki, bəs şəbəkəyə qoşulan cihaz necə 10 il enerji saxlaya bilər ? Bu cihazları və işləmə prinsipini mobil telefonlar kimi düşünməyək. Çünki, bunların serverə göndərəcəyi məlumat qərarlaşdırılmış zaman aralığında və çox kiçik paketlər olara göndəriləcək. Əgər evimizdən, ofisimizdən, əkin sahəmizdən uzaqda olsaq da onları mobil telefonlara quraşdırlmış uyğun proqramlarla izləmə imkanımız olacaq.

  • Əkin sahasindəki torpağın temperaturu, quruluq dərəcəsi, havası
  • Evimizdə qaz sızıntısı, enerji sərfiyyatı, təhlükəsizliyi
  • Su, qaz, işıq istifadəsinə nəzarət


Əlbəttə ki, bu qədər xidmətin ərsəyə gəlməsi üçün 5G texnologiyası bundan öncəkilərlə müqayisədə çox inkişaf etdirilməlidir. Sadaladığımız üç kateqoriya üzrə olan xidmətlərin həyata keçməsi üçün texniki parametrlər daha fərqli olmalıdır.

5G üçün 3GPP tərəfindən 2017-ci ilin Dekabr ayında ilk dəfə olaraq radio texniki standart seriyası buraxıldı. Burada deyilən o idi ki, 5G-nin radio hissəsi müvəqqəti mövcud LTE texnologiyasının Core şəbəkəsinə bağlı olaraq çalışacaq. Bura qədər sadaladığımız bütün texnologiyaların bir şəbəkə quruluşu var hansı ki, 4-5 hissədən ibarətdir: Radio, Transmissiya, Core və başqa serverlər. Core hər bir şəbəkədə mərkəzi systemdir.

5G-nin müstəqil işləməsi üçün, onun Core hissəsinin standartları hazırlanmalıdır. Gözlənilən vaxt 2018-ci ilin ortalarıdır.

Texniki xüsusiyyətlərinə diqqət yetirsək:

  • Massive MIMO adında antenna sistemi istifadə olunacaq, bu siqnalı gücləndirib və internet sürətini artıracaq.
  • 3D Beamforming adında da texnologiya istifadə olunacaq, bu radio siqnalın hər tərəfə deyil bir başa istifadəçiyə fokuslanmağa imkan yaradacaq.
  • mmWave tezlik diapazonu da istifadə ediləcək. Ona görə ki, digər tezlik aralıqları artıq mövcud texnologiyalar tərəfindən istifadə edilir.
  • RadioCore şəbəkələri virtuallaşdırılacaq. Bir fiziki avadanlıq üzərində əməliyyatlar proqram təminatı ilə aparılacaq. Misal üçün, yeni bir avadanlıq artırmaq lazım olduqda onu fiziki əlavə etməyə ehtiyac olmayacaq. Sadəcə proqram ilə artırıla biləcək. Bu da öz növbəsində həm vaxt həm də maliyyə tərəfindən xeyli qənaətə səbəb olacaq.
  • Small Cell –in sayı artırılacaq, bunun əsas səbəbi mmWave-in istifadə edilməsidir. mmWave (milli meter wave), yüksək tezlik diapazonunda yerləşən və dalğa uzunluğu milli metr səviyyəsində olduğu üçün əhatə dairəsində problem yaşadır. Small Cell kiçik həcmli, daha aşağı enerji ilə işləyən baza stansiyalardır
  • Radio stansiyada yerləşən RRHBBU avadanlıqlarını ayırmaq, stansiyada sadəcə antena və RRH saxlayıb BBU-ları bir neçə mərkəzdə toplamaq imkanı olacaq.
  • Radio tərəfdə məlumatın göndərilmə tezliyi 1ms (milli saniyə) olaraq hədəflənib..
  • Yuxarıda saydığımız hər bir xidmət kateqoriya üçün ayrıca fiziki şəbəkə qurulmayacaq, bir fiziki şəbəkə üzərində hər xidmət qrupu üzrə virtual şəbəkələr yaradılacaq.
  • Hədəflənən pik data endirmə sürəti 20 GBit/s, data göndərmə sürəti isə 10 GBit/s
  • 1km2 ərazidə bir milyondan çox cihazın bağlantısını təmin etmək.
  • Şəbəkə tutum həcmini 1000 dəfədən çox artırmaq.
  • İstifadəçinin orta data endirmə sürəti 100 Mbit/s, data göndərmə sürəti 50 Mbit/s

Yuxarıda sadaladıqlarımızdan da göründüyü kimi, 5G sadəcə yüksək internet sürəti təmin etməyib çox keniş bir sahəni əhatə edəcək. Hal-hazırda texnologiyanın araşdırılması və standartlaşdırılması yekunlaşmayıb. Ticari olaraq istifadəyə verilməsi 2020-ci ildə nəzərdə tutulub. Buna baxmayaraq test şəbəkələri yaradılır və bir çox operatorlar 5G-ni yoxlamaq üçün sanki bir-biri ilə yarış içərisindədirlər.
 
Üst