PHY dan tizimgacha qatlamlararo modellashtirish doirasi fizik qatlamdagi tashuvchi chastota, tarqalish, antenna kuchaytirishi, yoʻnaltirilganlik va xalaqit kabi oʻzgaruvchilarning link moslashuvi, MAC resurslarini taqsimlash va nihoyat tizim darajasidagi ishlash koʻrsatkichlariga bir xil simulyatsiya zanjirida qanday uzatilishini kuzatadigan baholash yondashuvidir. Navneet Kaur va Lav Gupta tadqiqoti MATLAB R2025b muhitida 5G Toolbox va 6G Exploration Library dan foydalanib, 5G bazasini 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiya bilan bir xil 500 m × 500 m xizmat hududida taqqoslaydi. Simulyatsiyada 5G uchun toʻrtta baza stansiyasi va 200 ta foydalanuvchi uskunasi (UE), 6G-yoʻnaltirilgan ssenariy uchun toʻqqizta baza stansiyasi va 400 ta UE ishlatilgan. Natijalarda 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiyaning umumiy throughput koʻrsatkichi 3,391 Gbps dan 33,282 Gbps gacha oshgan, oʻrtacha kechikish 2,44 ms dan 0,38 ms gacha, paket yoʻqotilishi %2,42 dan %1,45 gacha va energiya/bit qiymati 15,788 nJ/bit dan 0,936 nJ/bit gacha kamaygan. Buning evaziga tarmoq qamrovi %80,0 dan %76,8 gacha pasaygan. Bu qiymatlar haqiqiy 6G dala tarmogʻidan emas, muayyan va qisman faraziy 6G-yoʻnaltirilgan parametrlar bilan qurilgan boshqariladigan tizim simulyatsiyasidan olingan; shu sababli natijalarni yakuniy 6G standartining kafolatlangan ishlashi sifatida talqin qilib boʻlmaydi.

Tadqiqotning asosiy ilmiy hissasi faqat “6G tezroq” degan xulosani berishdan iborat emas. Tadqiqotchilar yuqoriroq antenna kuchaytirishi, yoʻnaltirilgan uzatish, xalaqit izolyatsiyasi va RIS yordami SINR ga qanday taʼsir qilishini; SINR yuqoriroq MCS darajalariga qanday imkon berishini; buning spektral samaradorlik va foydalanuvchi throughput ini qanday oʻzgartirishini; nihoyat throughput, kechikish, paket ishonchliligi, kanal mavjudligi va energiya/bit kabi tizim natijalari qanday shakllanishini yagona sababiy model zanjirida kuzatadilar.

Tadqiqot hal qilishga urinayotgan asosiy muammo

6G adabiyotida juda yuqori maʼlumot tezliklari, juda past kechikishlar, yuqori energiya samaradorligi va yangi spektr hududlari kabi maqsadlar tez-tez muhokama qilinadi. Biroq fizik qatlamda taklif qilingan yaxshilanishning haqiqiy koʻp hujayrali tarmoqda ulanish sifatidan MAC resurslarini taqsimlash va tizim darajasidagi KPI largacha bir xil sharoitda qanday tarqalishini miqdoriy kuzatadigan tadqiqotlar ancha cheklangan.

Ushbu tadqiqot 5G va 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiyalarni bir xil xizmat hududi, trafik yondashuvi, foydalanuvchi taqsimoti, hisoblash oqimi va KPI taʼriflari asosida ishlatib, shu boʻshliqni bartaraf etishga urinadi. Shunday qilib, ikki ssenariy oʻrtasidagi oʻzgarishlar faqat turli simulyatsiya dizaynlaridan emas, balki belgilangan radio, antenna, tarqalish va zichlik parametrlaridan kelib chiqishi koʻzda tutiladi.

PHY dan Tizimgacha Qatlamlararo Baholash Nima?

PHY dan tizimgacha qatlamlararo baholash fizik qatlamdagi signal va tarqalish sharoitlarining link moslashuvi, MAC resurslarini ajratish va tizim darajasidagi ishlash koʻrsatkichlariga ketma-ket taʼsirlarini bir xil hisoblash zanjirida kuzatuvchi modellashtirish yondashuvidir. Bu tadqiqotda yoʻl yoʻqotilishi, LOS/NLOS, soyalanish, Rayleigh soʻnishi, antenna va yoʻnaltirilganlik kuchaytirishlari hamda xalaqit avval SINR ni belgilaydi; SINR tanlangan MCS va spektral samaradorlikni, ular foydalanuvchi throughput i va kechikishini, foydalanuvchi natijalari esa umumiy throughput, qamrov, CSSR, drop nisbati va kanal mavjudligi kabi tizim KPI larini shakllantiradi.

Umumiy tarmoq hududi va foydalanuvchi tuzilishi

Har ikki ssenariy 500 m × 500 m xizmat hududida qurilgan. 5G bazasi toʻrtta baza stansiyasi bilan 200 ta UE ni, 6G-yoʻnaltirilgan ssenariy esa toʻqqizta baza stansiyasi bilan 400 ta UE ni oʻz ichiga oladi. UE taqsimoti har ikki ssenariyda bir xil trafik sinflarini ifodalaydigan qilib yaratilgan:

• %60 smartfon,
• %30 IoMT qurilmasi,
• %10 AR/VR foydalanuvchisi.

Bu taqsimot umumiy mobil trafik, sogʻliq sensori/monitoring trafiki va kechikishga sezgir yuqori maʼlumot tezlikli ilovalarni ifodalaydi. Tadqiqot faqat downlink yoʻnalishini modellashtiradi; uplink PHY, uplink quvvat boshqaruvi va uplink scheduler xatti-harakati simulyatsiyaga kiritilmagan.

5G va 6G-yoʻnaltirilgan fizik konfiguratsiya

Bu yerda muhim metodologik jihat bor: 30 GHz, 4096-QAM, sakkizta fazoviy qatlam, RIS kuchaytirishi va ayrim energiya/kechikish parametrlari “yakunlangan 6G standarti” sifatida ishlatilmaydi. Manba ularni kelajak tarmoq yoʻnalishlarini ifodalovchi 6G-yoʻnaltirilgan modellashtirish tanlovlari sifatida joylashtiradi.

Baza stansiyasini tanlash

Har bir UE uchun barcha baza stansiyalarigacha gorizontal Evklid masofasi hisoblanadi va eng yaqin baza stansiyasi xizmat koʻrsatuvchi hujayra sifatida tanlanadi:

\[ b_0=\arg\min_b d_{2D}(u,b), \qquad d_{\min}=d_{2D}(u,b_0) \]

Bu yerda \(b_0\) xizmat baza stansiyasi indeksini, \(d_{2D}(u,b)\) esa UE \(u\) bilan baza stansiyasi \(b\) orasidagi gorizontal masofani koʻrsatadi. Boshqa baza stansiyalari shu UE nuqtayi nazaridan xalaqit manbalari deb qaraladi.

3B masofa va LOS/NLOS modeli

Gorizontal masofa baza stansiyasi va foydalanuvchi balandliklari farqi bilan birlashtirilib, uch oʻlchamli ulanish masofasi hisoblanadi:

\[ d_{3D}=\sqrt{d_{2D}^{2}+(h_{BS}-h_{UT})^{2}} \]

LOS/NLOS tasnifi 3GPP TR 38.901 ga asoslangan masofaga bogʻliq ehtimollik yondashuvi bilan bajariladi. Manbada ishlatilgan umumiy LOS ehtimoli:

\[ P_{\mathrm{LOS}}(d)=\frac{18}{d} +e^{-d/C}\left(1-\frac{18}{d}\right) \]

koʻrinishidadir. \(C\) ssenariyga bogʻliq soʻnish doimiysi; tadqiqotda UMa uchun 63, UMi uchun 36 ishlatilgan. Uniform \(u\in[0,1]\) oʻzgaruvchisi \(P_{\mathrm{LOS}}\) qiymatidan kichik boʻlsa, ulanish LOS, aks holda NLOS deb belgilanadi.

LOS yoʻl yoʻqotilishi umumiy koʻrinishda:

\[ PL_{\mathrm{LOS}} =a+b\log_{10}(d_{3D})+20\log_{10}(f_c) \]

orqali hisoblanadi, NLOS ulanishida esa:

\[ PL_{\mathrm{NLOS}} =\max(PL'_{\mathrm{NLOS}},PL_{\mathrm{LOS}}) \]

ishlatiladi. Maksimum amali fizik jihatdan NLOS yoʻqotilishi shu ulanishning LOS yoʻqotilishidan past chiqishining oldini oladi.

Soyalanish va Rayleigh soʻnishi

Katta masshtabli kanal oʻzgaruvchanligi uchun oʻrtachasi nol, standart ogʻishi 8 dB boʻlgan Gaussian soyalanish qoʻshiladi:

\[ PL_{\mathrm{total}}=PL+X_\sigma \]

Kichik masshtabli koʻp yoʻlli soʻnish uchun Rayleigh quvvat kuchaytirishi oʻrtachasi birga teng eksponensial taqsimotdan tanlab olinadi:

\[ g_{\mathrm{Rayleigh}}\sim \mathrm{Exponential}(1) \]

va dB sohasiga:

\[ G^{dB}_{\mathrm{Rayleigh}} =10\log_{10}(\max(\varepsilon,g_{\mathrm{Rayleigh}})) \]

orqali oʻtkaziladi. \(\varepsilon\) sonli beqarorlikning oldini oluvchi kichik musbat quyi chegaradir.

RIS yordami

Qayta sozlanadigan aqlli sirt (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) faqat 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda deterministik link-budget kuchaytirishi sifatida modellashtirilgan. Tadqiqot:

• 80–300 m oraligʻida +5 dB,
• 300–600 m oraligʻida +2,5 dB

RIS kuchaytirishini belgilaydi. Bu qiymatlar standart belgilagan koeffitsiyentlar emas; manba ularni fizik intuitsiyaga asoslangan simulyatsiya yaqinlashuvlari sifatida aniq taʼriflaydi. Umumiy yoʻl yoʻqotilishiga taʼsiri:

\[ PL^{RIS}_{tot}=PL_{tot}-\Delta_{RIS}(d) \]

koʻrinishidadir. Demak, RIS bu modelda haqiqiy elektromagnit sirt optimallashtirishining batafsil simulyatsiyasi emas, balki masofaga bogʻliq qoʻshimcha link-budget kuchaytirishidir.

Yoʻnaltirilgan uzatish va xalaqit izolyatsiyasi

Istalgan ulanishga qoʻllanadigan yoʻnaltirilgan kuchaytirish:

\[ G_{dir}=10\log_{10}(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

deb taʼriflangan. 6G-yoʻnaltirilgan holatda bunga yana +3 dB qoʻshiladi:

\[ G_{dir,6G}=G_{dir}+3\ \mathrm{dB} \]

Xalaqit ulanishlarida yoʻnaltirilganlik alohida izolyatsiya hadi bilan ifodalanadi:

\[ I_{iso}=3+1.3\log_2(\max(1,N_{\mathrm{Layers}})) \]

va 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda:

\[ I_{iso,6G}=I_{iso}+5 \]

ishlatiladi. Manba bu koeffitsiyentlar standart tomonidan belgilanmaganini; antenna geometriyasi va beamforming xatti-harakatining tizim darajasidagi taʼsirini taxminan ifodalash uchun tanlangan modellashtirish parametrlari ekanini alohida qayd etadi.

Resurs bloki uchun quvvat

Baza stansiyasining umumiy quvvati resurs bloklariga teng taqsimlanadi deb qabul qilinadi. Normallashtirish:

\[ \Delta_{RB}=10\log_{10}(N_{RB}) \]

orqali bajariladi. Xizmat signalining har bir RB uchun quvvati:

\[ P_{\mathrm{sig,RB}} =P_{tx}-PL_{tot}+G_{BS}+G_{UE}+G_{dir} -10\log_{10}(N_{RB}) \]

koʻrinishidadir.

Bitta xalaqit beruvchi baza stansiyasi uchun:

\[ P_{b,RB} =P_{tx}-PL_b+G_{\mathrm{Rayleigh},b} +G_{BS}+G_{UE}-I_{iso}-\Delta_{RB} \]

hosil qilinadi va xizmat koʻrsatmaydigan barcha baza stansiyalarining quvvatlari chiziqli sohada yigʻilib, umumiy inter-cell interference aniqlanadi.

Issiqlik shovqini va SINR

Har bir RB uchun issiqlik shovqini:

\[ N_{RB,dBm} =-174+10\log_{10}(B_{RB})+NF \]

orqali hisoblanadi. Tadqiqotda qabul qiluvchi shovqin koeffitsiyenti \(NF=7\) dB. \(-174\) dBm/Hz taxminan 290 K haroratdagi issiqlik shovqinining quvvat spektral zichligini ifodalaydi.

Chiziqli sohada SINR:

\[ SINR= \frac{P_{\mathrm{sig,RB}}} {P_{\mathrm{intf,RB}}+P_{\mathrm{noise,RB}}} \]

va hisobot uchun:

\[ \gamma_{dB}=10\log_{10}(SINR) \]

koʻrinishida hisoblanadi.

SINR dan MCS ga link moslashuvi

Har bir MCS yozuvi SINR chegarasi, modulyatsiya, har bir belgi uchun bit va kodlash nisbati bilan taʼriflanadi:

\[ \{\gamma_{th},mod,b,R\} \]

Haddan tashqari optimistik tanlovlarni kamaytirish uchun hisoblangan SINR dan 1,5 dB xavfsizlik marjasi ayiriladi:

\[ \gamma_{eff}=SINR_{dB}-1.5\ \mathrm{dB} \]

Soʻng chegara shartini qanoatlantiradigan eng yuqori MCS tanlanadi:

\[ MCS=\arg\max_k\{k:\gamma_{eff}\geq \gamma_{th,k}\} \]

BER, BLER va PER modeli

Tanlangan MCS chegarasiga nisbatan SINR marjasi:

\[ \Delta\gamma=\gamma_{dB}-\gamma_{th} \]

deb taʼriflanadi. BER:

\[ BER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-7}, BER_0\,10^{-0.2\Delta\gamma}\right) \right) \]

orqali taxminiy modellashtirilgan. Bu link-level waveform tahlili emas, MCS ga sezgir tizim simulyatsiyasi yondashuvidir.

Logistik BLER modeli:

\[ BLER_{log}= \frac{1}{1+\exp(\alpha(\gamma_{dB}-\gamma_{th}))} \]

koʻrinishidadir. \(\alpha\) 5G uchun 0,9 va 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiya uchun 1,3 deb olingan. Bu koeffitsiyentlar ham manbada kalibrlash orqali tanlangan modellashtirish qiymatlari sifatida taʼriflangan.

Paket ichidagi bit xatolaridan kelib chiqadigan had:

\[ BLER_{bits}=1-(1-BER)^{N_{bits}} \]

va umumiy paket xatosi ehtimoli:

\[ PER= \min\left( 0.5, \max\left(10^{-6}, 0.6BLER_{log}+0.4BLER_{bits} \right) \right) \]

deb taʼriflanadi. 0,6/0,4 ogʻirliklari standartga tegishli emas; ular tadqiqot simulyatsiyada ishlatgan kalibrlangan koeffitsiyentlardir.

Samarali MIMO qatlami va spektral samaradorlik

Yomon ulanish sharoitlarida barcha sozlangan MIMO qatlamlaridan samarali foydalanib boʻlmasligi haqidagi faraz quyidagi yondashuv bilan ifodalanadi:

\[ L_{eff} =\min\left( N_L,\, 1+0.5\log_2(1+\gamma_{lin}) \right) \]

Xom spektral samaradorlik:

\[ SE_{raw}=b\,R\,L_{eff} \]

va yakuniy link spektral samaradorligi:

\[ SE=\min(SE_{raw},14) \]

koʻrinishida hisoblanadi. 14 bps/Hz chegarasi 3GPP standart chegarasi emas; manbada u haddan tashqari yuqori tizim baholarini cheklovchi konservativ simulyatsiya yuqori chegarasi deb taʼriflangan.

MAC qatlami: resurslarni teng taqsimlash

MAC qatlamida full-buffer va equal-share scheduler abstraksiyasi ishlatilgan. Baza stansiyasining umumiy PDSCH polosa kengligi shu hujayraga ulangan foydalanuvchilar orasida teng boʻlinadi:

\[ B_{UE}= \frac{B_{PDSCH}}{N_{UE,onBS}} \]

Bu yondashuv haqiqiy ishlab chiqarish scheduler ining vaqt-chastota va QoS optimallashtirishini modellashtirmaydi; hujayra yuki oshgani sari har bir foydalanuvchiga toʻgʻri keladigan polosa kengligi kamayishini sodda va qayta ishlab boʻladigan tarzda ifodalaydi.

Throughput

Har bir foydalanuvchi uchun throughput:

\[ T_{UE} = \frac{SE\cdot B_{UE}\cdot(1-PER)}{10^9} \quad \mathrm{Gbps} \]

va tarmoq jami:

\[ T_{agg}=\sum_{u\in all}T_{UE}(u) \]

koʻrinishidadir.

Kechikish tarkibiy qismlari

Slot davomiyligi NR numerologiyasi orqali:

\[ \mu=\log_2\left(\frac{SCS}{15\,\mathrm{kHz}}\right), \qquad T_{slot}=\frac{1\,\mathrm{ms}}{2^\mu} \]

hisoblanadi. Manba misolida 30 kHz SCS 0,5 ms, 120 kHz SCS esa 0,125 ms slot davomiyligini beradi.

Ishlov berish kechikishi modelda doimiy qilib:

\[ T_{proc}= \begin{cases} 1.0\,\mathrm{ms}, & 5G\\ 0.1\,\mathrm{ms}, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

olingan. Bu yerdagi 0,1 ms haqiqiy 6G apparatida oʻlchangan majburiy qiymat emas; u kelajakdagi tezlashtirilgan baseband ishlovini ifodalovchi farazdir.

Tarqalish kechikishi:

\[ T_{prop}=\frac{d}{c}, \qquad c=3\times10^8\,\mathrm{m/s} \]

va 1500 baytli paket uchun uzatish kechikishi:

\[ T_{tx}=\frac{L_{bits}}{T_{UE}}, \qquad L_{bits}=1500\times8 \]

deb taʼriflanadi. Umumiy qiymat:

\[ Latency=T_{slot}+T_{proc}+T_{prop}+T_{tx} \]

koʻrinishidadir. Model navbat va batafsil scheduler kechikishini oʻz ichiga olmaydi.

Jitter modeli

Jitter:

\[ Jitter_i=\beta(1+0.5U)\ \mathrm{ms}, \qquad U\sim Uniform[0,1] \]

orqali yaratiladi. \(\beta\) slot davomiyligining %10 i sifatida tanlanadi: 5G uchun taxminan 0,05 ms, 6G-yoʻnaltirilgan ssenariy uchun taxminan 0,01 ms. Shu sababli jitter natijasining muhim qismi bevosita simulyatsiyada belgilangan vaqtni rejalashtirish farazidan kelib chiqadi.

Energiya/bit modeli

Nominal UE quvvatlari qurilma sinfiga qarab:

• smartfon: 0,2 W,
• IoMT: 0,05 W,
• AR/VR: 0,8 W

deb belgilangan. Samarali quvvat:

\[ P_{UE,eff}= \begin{cases} P_{UE}, & 5G\\ P_{UE}\times0.35\times0.90, & 6G\text{-yönelimli} \end{cases} \]

koʻrinishidadir. 0,35 va 0,90 koeffitsiyentlari standart tomonidan berilmagan. Birinchisi 6G-yoʻnaltirilgan apparat/radio samaradorligi farazini, ikkinchisi %10 duty-cycle yengilligini ifodalaydi.

Energiya/bit:

\[ E_b= \frac{P_{UE,eff}} {T_{UE}\times10^9} \quad \mathrm{J/bit} \]

orqali hisoblanadi. Demak, 6G tomonidagi energiya afzalligi faqat radio ulanishi kuchaytirishlaridan emas, model oldindan belgilagan pastroq samarali UE quvvati farazidan ham taʼsirlanadi.

Tizim spektral samaradorligi

Umumiy rejalashtirilgan polosa kengligi:

\[ B_{sched}=B_{PDSCH}\cdot N_{BS} \]

va tizim spektral samaradorligi:

\[ \eta=\frac{T_{agg}}{B_{sched}} \]

orqali hisoblanadi. Boshqaruv signali, mos yozuvlar signallari, sarlavhalar va scheduler yukini ifodalash uchun 5G da %25, 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda %20 overhead ishlatiladi:

\[ \eta_{final}=\eta(1-overhead) \]

Bu holda 5G uchun \(0.75\eta\), 6G-yoʻnaltirilgan tuzilma uchun \(0.80\eta\) hosil boʻladi. Bu overhead qiymatlari ham tadqiqotning kalibrlangan tizim farazlaridir.

Kirish, mavjudlik va qamrov KPI lari

CSSR uchun 4 dB SINR admission chegarasi ishlatilgan:

\[ admit=\mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\} \]

\[ CSSR(\%)=100\cdot mean[admit] \]

Bloklanish nisbati:

\[ Blocked\ Rate(\%)=100-CSSR(\%) \]

Kanal mavjudligi SINR chegarasi bilan birga \(PER<0.10\) shartini talab qiladi:

\[ access= \mathbf{1}\{\gamma_{dB}>4\,\mathrm{dB}\land PER<0.10\} \]

Qamrov esa usable throughput va texnologiyaga xos SINR marjasi bilan taʼriflangan:

\[ covered= \mathbf{1} \{T_{UE}>10^{-5}\land \gamma_{dB}>(4-m)\} \]

Bu yerda \(m=2\) dB 5G, \(m=3\) dB 6G-yoʻnaltirilgan ssenariy uchun ishlatilgan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Simulyatsiyaning ishlov berish zanjiri

1. 5G yoki 6G-yoʻnaltirilgan ssenariy tanlanadi.
2. Tashuvchi, PDSCH, antenna, RIS, quvvat va tarqalish parametrlari tayyorlanadi.
3. Baza stansiyalari va foydalanuvchilar bir xil xizmat hududiga joylashtiriladi.
4. Har bir UE eng yaqin baza stansiyasiga ulanadi.
5. Xizmat va xalaqit ulanishlari uchun yoʻl yoʻqotilishi, LOS/NLOS, soyalanish va Rayleigh soʻnishi hisoblanadi.
6. 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda tegishli masofalarda RIS kuchaytirishi qoʻshiladi.
7. Antenna/yoʻnaltirilganlik taʼsirlari va xalaqit izolyatsiyasi qoʻllanadi.
8. RB darajasida signal, xalaqit va shovqin hisoblanib, SINR topiladi.
9. SINR dan MCS, BER, BLER, PER va spektral samaradorlik chiqariladi.
10. UE lar xizmat baza stansiyalariga koʻra guruhlanadi va PDSCH polosa kengligi teng taqsimlanadi.
11. Foydalanuvchi throughput i, latency, jitter va energy/bit hisoblanadi.
12. Natijalar tizim darajasida birlashtirilib, umumiy throughput, qamrov, CSSR, blocking, drop, channel availability va RB utilization KPI lari yaratiladi.

Modulyatsiya taqsimoti

Manbaning 2-shakl natijalariga koʻra, 5G foydalanuvchilarining %53,5 i 256-QAM ni tanlagan, %17,0 i QPSK, %8,0 i 16-QAM dan foydalangan va %20,0 i minimal MCS chegarasidan tashqarida qolgan.

6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda taqsimot yuqoriroq modulyatsiyalar tomon siljiydi: %34,0 4096-QAM, %12,2 1024-QAM va %10,0 256-QAM ni tanlaydi. QPSK nisbati %5,5 gacha tushadi. Biroq minimal MCS dan tashqaridagi foydalanuvchilar nisbati %23,2 gacha oshadi. Manba buni 30 GHz dagi yuqoriroq tarqalish yoʻqotilishi, ayniqsa uzoqroq UE larga taʼsir qilishi bilan bogʻlaydi.

Bu natija muhim: 6G-yoʻnaltirilgan tuzilma bir vaqtning oʻzida yuqoriroq spektral samaradorlik salohiyati va hujayra chetida yuqoriroq tarqalish sezgirligini koʻrsatadi.

Ushbu Tadqiqotda 6G-Yoʻnaltirilgan Ssenariy Har Jihatdan 5G dan Yaxshiroqmi?

Yoʻq. Simulyatsiya 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiyada throughput, kechikish, paket yoʻqotilishi, SINR, spektral samaradorlik, jitter, energiya/bit va ayrim uzluksizlik koʻrsatkichlarida yaxshilanish hosil qilsa-da, tarmoq qamrovini %80,0 dan %76,8 gacha pasaytiradi. Manba bu pasayishni 30 GHz dagi yuqoriroq yoʻl yoʻqotilishi va blockage sezgirligi bilan bogʻlaydi; zichroq baza stansiyasi joylashuvi, yuqori antenna kuchaytirishi, yoʻnaltirilganlik va RIS yordami yoʻqotishni qisman qoplaydi, ammo butunlay bartaraf etmaydi.

Birlashtirilgan tizim KPI natijalari

Throughput nega taxminan oʻn baravar oshadi?

Umumiy throughput ning 3,391 Gbps dan 33,282 Gbps gacha oshishi bitta PHY xususiyatining natijasi emas. 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda umumiy rejalashtirilgan polosa kengligi 98,3 MHz dan 396,0 MHz gacha oshadi; toʻqqizta baza stansiyasi toʻrtta baza stansiyasiga qaraganda bir xil hududga zichroq xizmat koʻrsatadi; yuqoriroq SINR yuqoriroq MCS va koʻproq samarali fazoviy qatlamga imkon beradi; paket xatosi ehtimoli ham pasayadi. Bu tarkibiy qismlarning barchasi throughput tenglamasida birgalikda taʼsir qiladi.

Kechikish nega kamayadi?

Kechikishning 2,44 ms dan 0,38 ms gacha kamayishida uchta model tarkibiy qismi ayniqsa muhim. Birinchisi, 120 kHz SCS sababli qisqaroq slot davomiyligi. Ikkinchisi, 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda bevosita 0,1 ms deb qabul qilingan ishlov berish kechikishi. Uchinchisi, yuqoriroq foydalanuvchi throughput i \(T_{tx}\) uzatish kechikishini kamaytirishidir. Model navbat kechikishini qamramagani uchun bu natija toʻliq end-to-end tijoriy tarmoq kechikishi bilan bir xil emas.

SINR va ishonchlilik

Oʻrtacha SINR 20,10 dB dan 24,24 dB gacha oshadi. Manba buni yuqori BS/UE antenna kuchaytirishlari, kuchliroq yoʻnaltirilganlik, xalaqit izolyatsiyasi va RIS yordami bilan bogʻlaydi. Yuqoriroq SINR link adaptation bosqichida yuqori MCS ishlatilishini oshiradi va BER/BLER/PER zanjiri orqali paket ishonchliligini yaxshilaydi.

Oʻrtacha paket yoʻqotilishi %2,42 dan %1,45 gacha kamayadi. Call drop nisbati %6,88 dan %6,25 gacha tushgan, channel availability esa %74,5 dan %75,0 gacha oshgan.

CSSR va call blocking nega oʻzgarmaydi?

Har ikki konfiguratsiyada CSSR taxminan %80, call-blocked nisbati taxminan %20. Buning sababi modeldagi admission qarori doimiy 4 dB SINR chegarasiga bogʻlanganidir. Shu bois natija haqiqiy operator tarmoqlarida 6G qoʻngʻiroq oʻrnatish muvaffaqiyati albatta 5G bilan bir xil boʻlishini isbotlamaydi; u faqat shu admission qoidasi bilan qurilgan simulyatsiyada ikki ssenariy bir xil tizim KPI siga erishganini koʻrsatadi.

Qamrov murosasi

Qamrov 5G da %80,0 boʻlsa, 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda %76,8. Manba buni yuqori chastotadagi kuchliroq masofaga bogʻliq yoʻqotish bilan bogʻlaydi. 30 GHz, 3,5 GHz ga nisbatan blockage va path-loss jihatidan sezgirroq. Baza stansiyalari sonini toʻqqizga yetkazish, 25 dBi BS antenna kuchaytirishi, yoʻnaltirilganlik va RIS yordami bu kamchilikni kamaytiradi, ammo butunlay yoʻqotmaydi.

Foydalanuvchi taqsimotlarining CDF natijalari

Manbaning 5-shaklida 6G-yoʻnaltirilgan CDF egri chiziqlari umuman yaxshiroq ishlash tomoniga siljiydi. Median SINR taxminan 25–27 dB darajasida boʻlsa, 5G da taxminan 18–20 dB. Har bir foydalanuvchi uchun median throughput taxminan 0,05 Gbps dan 0,12 Gbps atrofigacha oshadi. Spektral samaradorlik mediani 5G da taxminan 7 bps/Hz, 6G-yoʻnaltirilgan tuzilmada esa taxminan 10 bps/Hz darajasida. Energiya/bit taqsimotida ham manba taxminan 20–30 nJ/bit median diapazonidan taxminan 8–12 nJ/bit diapazoniga siljishni bildiradi.

Bu CDF qiymatlari 5-shakldan berilgan taxminiy taqsimot oʻqishlaridir; ularni II-jadvaldagi aniq tizim oʻrtacha qiymatlari bilan aralashtirmaslik kerak.

Masofaga bogʻliq xatti-harakat

6-shakl va 7-shakl baza stansiyasidan masofa oshganda har ikki konfiguratsiyada ham ulanish sifati oʻzgarishini koʻrsatadi. 6G-yoʻnaltirilgan ssenariyda baza stansiyasiga yaqin foydalanuvchilar yuqori antenna va yoʻnaltirilganlik kuchaytirishlaridan kuchli foydalanadi, 30 GHz sababli esa uzoq foydalanuvchilarning received-power dinamik diapazoni kengroq boʻladi.

Manba 5G da SINR asosan 0–30 dB oraligʻida ekanini, 6G-yoʻnaltirilgan yaqin foydalanuvchilarda 20–40 dB qiymatlar kuzatilishi mumkinligini qayd etadi. 6G throughput i qisqa masofalarda taxminan 0,10–0,25 Gbps oraligʻiga chiqadi, 5G qiymatlari esa asosan 0,05 Gbps dan pastda qoladi. 6G-yoʻnaltirilgan foydalanuvchilarning koʻpchiligida kechikish 1 ms dan past boʻlsa, 5G taqsimotida taxminan 2–6 ms oraligʻi kuzatiladi.

Biroq bu shakllarning xom sonli maʼlumot nuqtalari PDF da jadval koʻrinishida berilmagan. Shu sababli grafikda koʻrinadigan taxminiy qiymatlarni qayta yaratiladigan Verianla grafigida aniq oʻlchov nuqtalari sifatida ishlatmaslik kerak.

Qatlamlararo sabab-natija zanjiri

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosalar

• Belgilangan simulyatsiya muhitida 6G-yoʻnaltirilgan konfiguratsiya 5G bazasiga qaraganda ancha yuqori umumiy throughput hosil qiladi.
• Belgilangan slot va processing-delay modeli ostida oʻrtacha kechikish sezilarli kamayadi.
• Yuqoriroq yoʻnaltirilganlik, antenna kuchaytirishi, xalaqit izolyatsiyasi va RIS kuchaytirishi bilan oʻrtacha SINR oshadi.
• Yuqori SINR yuqoriroq MCS tanlovi va yuqoriroq spektral samaradorlikka imkon beradi.
• Paket yoʻqotilishi va call-drop nisbati simulyatsiyada kamayadi.
• 30 GHz tarqalish yoʻqotilishi sababli qamrov biroz pasayadi.
• Ishlash farqi bitta parametrga emas, balki PHY, link, MAC va tizim darajasidagi oʻzgarishlarning birikishiga bogʻliq.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar

• Bu tadqiqot haqiqiy tijoriy 6G tarmogʻining oʻlchovi emas.
• 4096-QAM, RIS kuchaytirishi, processing delay, energiyani kamaytirish koeffitsiyentlari va ayrim directional-isolation koeffitsiyentlari yakuniy 6G standarti sifatida tasdiqlanmagan.
• Natijalar 6G har bir geografiya yoki joylashtirish ssenariysida 5G dan ustun boʻlishini isbotlamaydi.
• Uplink modellashtirilmagani uchun ikki yoʻnalishli end-to-end xizmat xatti-harakati isbotlanmagan.
• Dinamik trafik, batafsil scheduler, queueing, mobility va handover modellashtirilmagan.
• RIS haqiqiy elektromagnit kanal/sirt optimallashtirishi sifatida yechilmagan, deterministik dB kuchaytirishi koʻrinishida ifodalangan.
• Energiya/bit yutugʻi faqat radio sharoitlaridan kelib chiqmaydi; 6G uchun belgilangan 0,35 × 0,90 samarali quvvat koeffitsiyentidan ham bevosita taʼsirlanadi.
• Simulyatsiya natijalarini haqiqiy dala ishlashi yoki operator SLA kafolati sifatida talqin qilib boʻlmaydi.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot: From PHY to System: A Standards-Aligned Cross-Layer Framework for Quantitative Evaluation of 5G and 6G-Oriented Wireless Networks

Mualliflar: Navneet Kaur; Lav Gupta

Manba turi: Tadqiqot preprinti.

Taqriz holati: Taqrizdan oʻtmagan. Manba PDF buni “This preprint research paper has not been peer reviewed” iborasi bilan aniq bildiradi.

Platforma: SSRN.

DOI: 10.2139/ssrn.7208052

SSRN qayd sanasi: 30 iyul 2026.

Mualliflar muassasalari: Manba PDF da koʻrsatilmagan; SSRN qaydi ham affilatsiyani bermaydi.

Litsenziya: Manbada ochiq Creative Commons yoki shunga oʻxshash qayta foydalanish litsenziyasi koʻrsatilmagan. Shu sababli asl shakllarni aynan koʻchirish oʻrniga ilmiy munosabatlar va ochiq sonli maʼlumotlarni saqlaydigan Verianla ga xos qayta chizmalar afzal koʻrilishi kerak.

Simulyatsiya platformasi: MATLAB R2025b; MathWorks 5G Toolbox; MathWorks 6G Exploration Library.

Asosiy standart/model manbalari: ITU IMT-2030 yoʻnalishlari, 3GPP TR 38.901 UMa/UMi tarqalish modellari va NR asosidagi resurs bloki/numerologiya yondashuvi.

Asosiy metodologik cheklov: Tadqiqot haqiqiy 6G dala tarmogʻi, haqiqiy 6G standartiga muvofiqlik sinovi yoki end-to-end ikki yoʻnalishli tarmoq tajribasi emas. 6G-yoʻnaltirilgan ssenariydagi turli koeffitsiyentlar va ishlash farazlari manba tomonidan simulyatsiya maqsadida kalibrlangan yoki fizik jihatdan asoslangan qiymatlar sifatida taʼriflangan. Shu sababli 5G–6G taqqoslashini faqat belgilangan model sharoitlari doirasida talqin qilish kerak.

Kelajakdagi tadqiqot: Manba uplink modellashtirish, dinamik trafik, mobility-aware scheduling, AI yordamidagi link adaptation va beam management hamda geterogen koʻp qatlamli tarmoq topologiyalarini kelajakdagi kengaytmalar sifatida taklif qiladi.