Patrick Zandl's Blog: Marigold.cz, page 16

Jak navštívit restauraci po týdenním přechodu hor v klasickém stylu

Poprvé jsme se synem (14 let) šli sami přes hory, natěžko, na pár dní. A při tom jsem si vzpomněl na příhodu dva roky starou ze Slavkovského lesa.

Celý ten den se rozjížděl slušný nečas, já byl promočený, od bahna, přitom meteoradar hlásil, že bouře se vším všudy teprve přijde. I tu náhle jsem po cestě nad Varama uviděl otevřenou restauraci. Akorát, že když jsem se k ní přiblížil, ukázalo se, že je velmi nóbl. Jenže do toho se protrhla obloha a mě se fakt nechtělo pokračovat, Vstoupil jsem do lobby, oklepal ze sebe vodu i bahno a zamířil jsem ke dveřím do restaurace, neboť se mi zlíbilo povečeřet.

V restauraci byl čas večeře, zjevně vybraná společnost, všichni (včetně mě) draze oblečení, akorát já v merinu a goretexu a stylově mimo rámec večera. V tu chvíli ke mě přikráčel pán v obleku, co že si ráčím přát. Zjevně tomu velel. Odpovídám, že bych rád stůl pro jednoho, nečekám společnost, ale rád bych jako vždy povečeřel.

Pán mrknul přes mé rameno, jak dvě uklízečky za mnou pucují mramor od bahna a vytírají vodu, pak se jeho pohled vrátil na mě. V tu malou chvíli jsem si byl vcelku jist, že bez většího konfliktu dnes nepovečeřím.

„Ale zajisté pane, račte, vaše místo je přichystané, je to pro nás velká pocta, že jste opět zavítal. Mám vám nechat přinést váš oblek?“ bodře a významně hlasitě mne pán uvítal. Trochu mne to znejistělo, ne vždy se mi stane, že sláva pár stovek followerů na Twitteru dosáhne až do těchto končin. Ale vybral mi skvělý stůl, za okny se čertovská svatba dostávala do obrátek, tak jsem to neřešil. S díky jsem přijal suché sako, a pokynul hostům, kteří mě zkoumavě měřili od rozpitého Moet. Povečeřel jsem o čtyřech chodech a zaplatil i s dýškem zhruba tolik, za kolik bych se vedle v Sokolově stal většinovým majitelem reštyky na náměstí. Ale ničemu to nevadilo, každý zážitek má svou cenu a ten přičinlivý tanec číšníků u mého stolu stálo za to odměnit.

Po placení se na odchodu se mnou galantní pán loučí u dveří. Opět s grácií, úsměvem, jako by ho opouštěl nejmilejší host, třese mi rukou, jako bych neměl odejít. Nedá mi to a když vracím suché sako, soukám se do Montane Minimus a nakládám si na záda batoh, tak se pána ptám, jak mě vůbec poznal.

Pán ani nemrkne, jen ztiší hlas: „Já vás vůbec neznám. Jenže jste vypadal jako někdo, kdo opravdu potřebuje najíst a my nejsme typ podniku na vaše oblečení. Našim hostům i vám by to bylo nepříjemné. Tak jsem improvizoval. Na výstřední miliardáře už tu zvyklí jsme.“

Pokýval jsem hlavou, poděkoval a odcházím.

Došlo mu to až když jsem otevíral dveře do končícího mrholení.

„Počkejte, kdo tedy jste?“Otáčím se a usmívám se tomu jeho poslednímu šprýmu.

Ještě ráno mě pod tarpem knedlíčková polévka hřála…

A guide to programming with AI when you can’t program

How to program with AI when you can’t program

AI has changed one more thing. Suddenly, even non-programmers can program. And that’s what we’re going to look at today. So this article is not for programmers to increase their productivity, but for non-programmers who need to create a program from time to time.

Programming has a major disadvantage over many other creative practices: you have to know something about it. If you open a development environment, you have to know how to compose commands for yourself, and until you get it right, nothing works. If you want to write or draw, you might not write or draw anything particularly pretty, but somehow it will work. With programming, it doesn’t - you either know how to do it, or you don’t do shit.

But AI changes that. If you subscribe to ChatGPT or Claude, you can let AI create even very large programs for you. Of course, it’s better to start with smaller scripts and get a bit familiar with the whole thing.

Let’s take a look at how to do it.

First, you need to be clear about what you want to create. Definitely don’t assume that the AI will generate Facebook-scale sites for you in a single prompt. First of all. Secondly, it’s good to know a bit about web development and operations, obviously the more the better, but any basics are useful. Thirdly, think of AI as a more experienced colleague that you can ask for, but you have to explain it well.

The process of building an AI program is an iterative process. You have an input - that is, a baseline and the conditions from which it starts. Then you have the output - what you want to get and what you want it to look like. And in between is the magic that laymen tend not to care about, which we now hope AI will solve.

Let’s take a task. For example, I use a system for logging projects where I write down what I did and follow it with a hash of the name of the project or work. For example, “Ordered new server #marigold#. And I want to have a web service where firstly I note this down, secondly I can list all these notes. It’s a relatively simple application for our AI programming example.

First, let’s be clear about what I want:

the data is entered via a web form in arbitrary short text format and can include a hashtag, a word starting with the # this data can be output by date and also limited to a specific hashtag as this is a web service accessible from the internet, it will be appropriate to make the data available only to the logged-in user

And that’s actually the whole brief of our project. Deliberately ripped off, which an experienced designer would rightly accuse me of, but we’ll see why later.

Let’s assume you’re paying for ChatGPT, but the procedure will be similar for other tools like Claude. In ChatGPT, however, you have the advantage of being able to use GPT. Find a tool called Code Copilot in the Explore GPT section, it’s a great customized tool for programming support. Let’s insert roughly this prompt:\

Hi, I need to create a web application. The application should allow user registration and login. The logged in user can enter text in the text input field, which will be saved. It is saved including the date and time of entry. Another page allows to list all the entered texts in a selectable time range and sort them by hashtag. The next page generates a cloud of hashtags including frequency of use. I expect the service to be underused. What programming language and approach do you consider most appropriate for this assignment? I would like to produce readable code and you can help me choose a hosting where I can easily deploy this code, everything will be readable and understandable for a beginner. I would like the hosting to be free or paid depending on the frequency of use. First, give me a summary of your recommendations for programming language and for hosting, describe the pros and cons.

Code Copilot (CC) will offer to implement the solution in Python, using the Flask framework for the backend and Jinja2 for the frontend. This is where it comes in handy if you know roughly what’s going on, we won’t explain.

CC will also recommend platforms for hosting Python, he suggests using Heroku, alternatively Vercel, Netlify or Render, all very valid choices. But how come he didn’t recommend, say, Amazon AWS or MS Azure when there are ads for them everywhere? Let’s ask:

Why didn't you recommend AWS, Azure or Google Cloud?

CC replies that these are very complex platforms that will be difficult for a beginner to set up. Heroku, Vercel, and similar platforms are focused on simplicity and user-friendliness, which is good for lower-end projects and for users who don’t want to deal with complex configuration. Which I can attest to, setting up AWS/Azure is tedious for a beginner. By the way, Claude provided this disclaimer on that very first prompt. We provided the fact that we are beginners to AI in the initial prompt and immediately defined that ease of deployment would be important to us.

We can still ask how the hosting situation is in the Czech Republic (I get recommendations for Active 24, Wedos and Stable, all relevant) - but AI correctly reminds me that in this case I should be looking at a virtual private server, which is more expensive and already requires administration experience.

So, let’s put the first indulgence to bed and figure out the next workflow to get everything set up:

What would you recommend as a workflow for developing this application of mine? So I'm going to use python and Heroku, and my computer is running macOS.

Both CC and Claude give us pretty much the same advice (with varying degrees of detail) on how to proceed.

First, we should set up a local development environment, i.e. install Python, Flask and some source code editor - we are advised directly what and how. That’s the reason we put in the prompts what operating system we will be working from. AI now directly offers us command-line commands or software suitable for that operating system.

If we don’t understand something, we can ask the AI directly. For example:

How do I install Git for version control on macOS?

And I’ll get the details I need.

After some time following the AI’s instructions, we should be pretty well equipped. We have a local development environment so we can develop and test the application right on our machine. We have a versioning system in place, so we have good control over how we create the code and can deploy it “to production” at the appropriate time - or send it to Heroku and make it visible to the world there.

Now we’re clear on what we want and how we’re going to proceed. At this point, the “context window” is important, i.e. the fact that modern LLM models keep long texts of the previous conversation in memory. Thanks to this, we can just give a simple prompt to the AI to generate the application as we have designed it:

Create the source code for my app and describe in beginner's detail what to set up where and where to save it so that the code works when deployed.

The AI will now describe the file structure, i.e. where to store what, and then output the contents of those files to you. Now comes the tedious click-and-click moment where you have to use Copy&Paste to transfer the code (preferably via that installed development environment) to your computer and stack it where you have the project directory in GIT. And now comes the moment when you can test the application on your local machine. Only, how? Let’s ask the AI:

How do I test the application on my local machine running macOS?

You’ll get a description of how to test the app in your environment and on your computer. It is very easy for the first run of the application to fail for some reason. In that case, an error message will appear on the console. Copy the message and prompt:

I got this error message: and copy&paste the error text or log extract

The AI is quite flexible here, you can copy a very long error log and it will figure it out. It will explain where the error occurred and suggest an adjustment you need to make.

Once you’ve debugged the app, deploy it to Heroku and test it again, there can be errors here too. Again, you consult the error log with the AI.

You can probably see where the main problem is. The constant copying of source code from the AI response to the development environment. Fortunately, most AIs will format the code nicely and offer you a button to easily transfer the text to a clipboard, but it’s still a hassle. It would be better if the AI could directly link this output to Github or your GIT, but you can’t do that yet, you have to save each file one by one.

Tips:

Sometimes the AI will recommend you to make a specific fix in the code, for example just rewrite a piece of functionality. If you can find it in the code, do it, if not, tell it to give you the whole corrected code. Other times, you might be tempted to fix something in the code yourself, like text - in that case, tell the AI, because the next time it fixes the code, it wouldn’t know about your changes.

If you don’t understand something, have the AI explain it to you, ask.

As you can see, the approach is not entirely suitable for large-scale application development.

Návod na programování s AI, když programovat neumíte

Jak programovat s AI, když programovat neumíte

AI změnila ještě jednu věc. Najednou mohou programovat i neprogramátoři. A na to se dnes podíváme. Článek tedy není určen pro programátory ke zvyšování jejich produktivity, ale neprogramátorům, kteří občas potřebují vytvořit nějaký program.

Programování má oproti mnoha jiným tvůrčím postupům zásadní nevýhodu: něco o tom musíte vědět. Pokud si otevřete vývojové prostředí, musíte tušit, jak za sebe skládat příkazy a dokud to neuděláte správně, nic nefunguje. Když budete chtít psát nebo kreslit, tak možná nenapíšete nebo nenakreslíte nic extra hezkého, ale nějak to bude fungovat. U programování ne - buďto víte, jak na to, nebo neuděláte ani prd.

To ale AI mění. Pokud si předplácíte ChatGPT nebo Claude, můžete nechat umělou inteligenci vytvořit za vás i velmi rozsáhlé programy. Začít je samozřejmě lepší drobnějšími scripty a trochu se s celou věcí seznámit.

Pojďme se podívat, jak na to.

Za prvé je potřeba si ujasnit, co chcete vytvořit. Rozhodně nepředpokládejte, že vám AI vygeneruje na jeden prompt weby rozsahu Facebooku. To za prvé. Za druhé je dobré něco o vývoji a provozu webů vědět, samozřejmě čím více, tím lépe, ale každý základ se hodí. Za třetí, uvažujte o AI jako o zkušenějším kolegovi, po kterém můžete ledasco chtít, ale musíte mu to dobře vysvětlit.

Proces tvorby programu s AI je proces iterativní. Máte vstup - tedy základní východisko a podmínky, z nichž se vychází. Pak máte výstup - tedy to, co chcete dostat a jak to má vypadat. A mezi tím je ta magie, který bývá laikům ukradená a kterou teď doufáme, že pořeší umělá inteligence.

Vezmeme si nějaký úkol. Například já používám pro logování projektů systém, kdy si napíšu, co jsem udělal a za to s hashem název projektu či práce. Například “Objednán nový server #marigold#. A chci mít webovou službu, kam si za prvé toto poznamenám, za druhé si mohu všechny tyto poznámky vypsat. Je to relativně jednoduchá aplikace pro náš příklad programování s AI.

Za prvé si ujasníme, co chci:

data se zadávají přes webový formulář ve formátu libovolného krátkého textu a mohou obsahovat hashtag, tedy slovo začínající znakem # tato data lze vypisovat podle data a také výpis omezit na určitý hashtag jelikož jde o web službu přístupnou z internetu, bude vhodné data zpřístupnit jen přihlášenému uživateli

A to je vlastně celé zadání našeho projektu. Záměrně oškubané, což by mi zkušený projekťák oprávněně vytknul, ale později si ukážeme, proč.

Předpokládejme, že si platíte ChatGPT, ale postup bude podobný i pro jiné nástroje jako Claude. V ChatGPT ovšem máte výhodu, můžete použít GPT. Najděte v sekci Prozkoumat GPT nástroj nazvaný Code Copilot, to je skvěle přizpůsobený nástroj pro podporu programování. Vložme zhruba tento prompt:\

Ahoj, potřebuji vytvořit webovou aplikaci. Aplikace by měla umožnit registraci a přihlášení uživatele. Přihlášený uživatel může do textového vstupního pole zadat text, který se uloží. Ukládá se včetně data a času zadání. Další stránka umožňuje vypsat všechny zadané texty vevolitelnem časovém rozmezí a třídit je podle hashtagu. Další stránka vygeneruje cloud hashtagů včetně četnosti použití. Očekávám, že služba bude málo využívaná. Jaký programovací jazyk a postup považuješ pro toto zadání za nejvhodnější? Rád bych, aby vznikl čitelný kód a pomohl jsi mi vybrat hosting, kde budu moci jednoduše tento kód nasazovat, vše bude čitelné a pochopitelné pro začátečníka. Rád bych, aby hosting byl zdarma, případně placený dle četnosti použití. Nejdříve mi udělej souhrn tvých doporučení pro programovací jazyk a pro hosting, popiš mi výhody a nevýhody.

Code Copilot (CC) nabídne, abyste řešení realizovali v Pythonu, pro backend použili framework Flask a Jinja2 pro frontend. Tady se hodí, když víte, o co zhruba jde, my si to vysvětlovat nebudeme.

CC také doporučí platformy pro hostování Pythonu, navrhuje použít Heroku, alternativně Vercel, Netlify nebo Render, všechno jsou velmi validní volby. Ale jak to, že nám neodporučil třeba Amazon AWS nebo MS Azure, když na ně všude jsou reklamy? Zeptejme se:

Proč jsi mi nedoporučil AWS, Azure nebo Google Cloud?

CC odpovídá, že jde o velmi komplexní platformy, které bude pro začátečníka obtížné nastavit. Heroku, Vercel, a podobné platformy jsou zaměřené na jednoduchost a uživatelskou přívětivost, což je vhodné pro projekty s nižšími nároky a pro uživatele, kteří nechtějí řešit složitou konfiguraci. Což mohu potvrdit, nastavit AWS / Azure je pro začátečníka zdlouhavé. Mimochodem, Claude tuto výhradu poskytla hned na ten první prompt. To, že jsme začátečníci, jsme AI poskytli v úvodním promptu a ihned jsme si definovali, že pro nás jednoduchost nasazování bude důležitá.

Ještě se můžeme doptat, jak je to s hostingy v Česku (dostávám doporučení na Active 24, Wedos a Stable, vše relevantní) - ale správně mi AI připomíná, že bych se v takovém případě měl orientovat na virtuální privátní server, který je cenově nákladnější a už si vyžaduje zkušenosti s administrací.

Dejme tedy na první dopoučení a pojďme si ujasnit, jaký bude další pracovní postup, abychom si všechno nastavili:

Jaké by jsi mi doporučil pracovní workflow pro vývoj této mojí aplikace? Použiji tedy python a Heroku a můj počítač používá MacOS.

CC i Claude nám vcelku shodně (s rozdílnou mírou detailu) radí, jak dále postupovat.

Nejprve bychom si měli rozchodit lokální vývojové prostředí, tedy instalovat Python, Flask a nějaký editor zdrojového kódu - doporučuje se nám přímo co a jak. To je ten důvod, proč jsme do promptu uvedli, z jakého operačního systému budeme pracovat. AI nám nyní přímo nabízí příkazy pro příkazovou řádku nebo software vhodný pro tento operační systém.

Pokud něčemu nerozumíme, můžeme se AI rovnou zeptat. Třeba:

Jak si na MacOS nainstaluji Git pro správu verzí?​​​​​​​​​​​​​​​​

A dostane se mi potřebných detailů.

Po nějaké době, kdy následujeme pokyny AI bychom měli být docela slušně vybaveni. Máme lokální vývojové prostředí, takže aplikaci můžeme vyvíjet a testovat přímo na svém počítači. Máme rozchozený verzovací systém, takže máme dobrou kontrolu nad tím, jak kód vytváříme a můžeme jej ve vhodnou chvíli nasadit “na produkci” - čili poslat na Heroku a tam jej zviditelnit do světa.

Teď už jsme si ujasnili, co chceme a jak budeme postupovat. V tomto okamžiku je důležité “kontextové okno”, tedy fakt, že moderní LLM modely udrží v paměti dluhé texty předchozí konverzace. Díky tomu už můžeme zadat jen jednoduchý prompt k tomu, aby nám AI vygenerovala aplikaci tak, jak jsme si ji navrhli:

Vytvoř mi zdrojový kód aplikace a detailně pro začátečníka popiš, co kde mám nastavit a kam uložit, aby kód při nasazení fungoval.

AI nyní popíše strukturu souborů, tedy kam co máte uložit a pak vám vypíše obsahy těch souborů. Teď přichází zdlouhavá klikací chvíle, kdy musíte pomocí Copy&Paste přenést texty (nejlépe přes to nainstalované vývojové prostředí) do vašeho počítače a naukládat je tam, kde máte adresář projektu v GITu. A teď přichází chvíle, kdy si aplikaci můžete otestovat na lokálním počítači. Jenže, jak? Zeptejme se AI:

Jak aplikaci otestuji na mém lokálním počítači používajícím MacOS?

Dostanete popis, jak aplikaci otestovat ve svém prostředí a počítači. Velmi snadno se stane, že první spuštění aplikace z nějakého důvodu neproběhne. V tom případě se na konzoli objeví chybová hláška. Tu zkopírujte a promptujte:

Dostal jsem toto chybové hlášení: a copy&paste text chyby či výpis z logu

V tomhle je AI dost flexibilní, můžete jí zkopírovat i velmi dlouhý chybový log a ona se zorientuje. Vysvětlí vám, kde došlo k chybě a navrhne úpravu, kterou musíte provést.

Až aplikaci odladíte, nasadíte ji na Heroku a opět vyzkoušíte, i zde může dojít k chybám. Opět chybový log konzultujete s AI.

Asi už vidíte, kde je hlavní problém. Neustálé kopírování zdrojového kódu z odpovědi AI do vývojového prostředí. Naštěstí většina AI vám kód hezky naformátuje a nabídne tlačítko pro jednoduché přenesení textu do clipboardu, ale stejně je to opruz. Bylo by lepší, kdyby AI uměla tento výstup rovnou napojit třeba na Github či do vašeho GITu, ale to zatím nejde, musíte každý soubor jeden po druhém ukládat.

Tipy:

Někdy vám AI doporučí udělat konkrétní opravu v kódu, například jen přepsat kus funkce. Pokud to v kódu zvládnete najít, udělejte to, pokud ne, řekněte jí, ať vám dá celý opravený kód. Jindy zase podlehnete pokušení v kódu něco opravit sami, třeba texty - v takovém případě to AI řekněte, protože až bude příště opravovat kód, o vašich úpravách by nevěděla.

Pokud něčemu nerozumíte, nechte si to od AI vysvětlit, zeptejte se.

Jak vidíte, postup není zcela vhodný pro vývoj rozsáhlých aplikací.

Musí se město přizpůsobit distribučním společnostem?

Tohle je zajímavé téma: proměna města v čase a tím i v měnících se podmínkách. Jedním z největších problémů, nicméně rozprostřených do dlouhého času, bylo přizpůsobení se automobilismu a individiuální automobilové dopravě. Tam už jsme dospěli do stádia Zamrzlé evoluce. Novým zajímavým problémem jsou distribuční a rozvážkové služby.

Doby, kdy šlo jen o auta české pošty nebo kola Messengera, jsou dávno ty tam. Jenom poštovních služeb rozvážející balíčky je desítka velkých, kteří minimálně jednou denně, ale často vícekrát, zajíždějí do města. K tomu přidejte nejrůznější online rozvážkové služby, které dopravují nákupy, jídlo či cokoliv dalšího, co si firmy a lidé nechávají dovést k sobě.

Má to své výhody: věc je hned, není třeba nikam chodit, ceny za dodání bývají v řádu desetikorun, což je náklad, který by jen málokdy ospravedlnilo to, poslat pro takovou věc zaměstnance ji vyzdvihnout. Pohodlí, náklady, dalo by se říci.

Jenže větší města na takovou službu nebývají připravená. Parkování je těžké už dnes, do toho je potřeba počítat s tím, že k restauracím v době špičky neustále najíždějí distribuční služby s automobily, v lepším případě s koly. Jenže parkování tam není, takže se dopravní prostředky odstavují „na prasáka“ kam je to technicky možné, což komplikuje jiné typy dopravy, kterým odstavený prostředek překáží.

Novým fenoménem pak jsou distribuční boxy. Distribuční firmy je cpou tam, kde dostanou nájemní smlouvu za lacino, kde je prostor a kde je dostatek lidí. A pak vznikají taková nádherná zátiší, která jsou rozhodně urbanistickým skvostem. Jiná zátiší zase nemají dopravní obslužnost, jenže zaměstnancům distribuček se nechce věci tahat 200 metrů z parkoviště, takže si zajedou na chodník a počítají s tím, že než na ně někdo vlítne, tak zmizí. Že chodník ničí, je třešnička na dortu.

[image error]

A teď je otázka, co s tím. Moderní doba si to zřejmě žádá. Proč by někdo měl plánovat, jak svou firmu zásobovat jednou týdne vším, co firma potřebuje, když si to může nechat za pakatel dovézt chvíli poté, co si na chybějící věc vzpomene? Jenže tím se přenášejí náklady na společnost. Zhoršuje se životní prostředí ve městě, protože se všude motají dopravní prostředky distribučních společností. Najdete je zpravidla tam, kde je dopravní situace nejhorší, protože tam jsou jejich zákazníci.

Co s tím?

Lze pozorovat tři základní trendy.

Tím prvním je rezignace, kdy město nic neřeší a čeká, až se situace nějak usadí sama. Vznikají kolem toho konflikty, řadě lidí se logicky nelíbí parkování v zeleni či na chodníku, které distribučky praktikují s výhradou „co jiného mají dělat“. Je to vcelku oprávněný přístup zejména menších měst, které nemají mnoho prostředků na experimentování ani na vymáhání práva a mají řadu jiných palčivých problémů. Jenže je to jedno s druhým, parkování na chodníku a na jiných nedobře zpevněných plochách se dnes významně spolupodílí na ničení těchto ploch a na nedobrém dojmu z řady měst.

Tím druhým je přizpůsobení se. Města se snaží vyčleňovat plochy pro distribuční parkování nebo jim zřizovat speciální povolenkové karty umožňující parkovat v zónách. Nebývá to jednoduché, jen málokde se dá najít volné místo, které ještě nebylo určeno k parkování a vyjmout ho z parkovacího systému a vyhradit pro distribuční společnosti znamená riziko lokálních stížností občanů. Jenže, když se to neudělá, tak je místo hned obsazeno trvalým parkováním.

Třetí metodou je represe. Taková města nasadí své strážníky k tomu, aby vymáhali pravidla - a zároveň se snaží komunikovat s majiteli provozoven. V Německu bývá ve velkých městech běžné, že provozovna nemůže nabízet rozvážku automobilem, když nemá sjednané místo k zastavení. Naopak bývá propagována rozvážka na koloběžkách či elektrokolech a skůtrech.

Najít ekvilibrium je těžké a je to cesta hledání. Dám příklad, kterým jsem v Brandýse prošel já. Před jednou provozovnou si majitel zabíral parkovací místo dvěma kužely. Měl to právě pro závoz zboží a distribuční služby, bylo to na hlavní třídě. Zašel jsem tam, zjebal jsem je, že si nemohou blokovat parkovací místa, která jsou veřejná a že se to musí vyřešit jinak. Vyřešit to jinak by znamenalo osadit místo značkou a velkým žlutým nápisem na silnici, což by v památkové zóně vypadalo velmi hnusně. Za dva týdny špekulování jsem se došel majiteli omluvit, že jeho systém byl nejlepší a ať to tak nechá…

Abych to shrnul, máme tu několik otázek:

Jak moc má město podporovat podnikatele a tuto jejich podporu nechat zaplatit všechny občany? Pokud jim totiž přizpůsobí taková parkovací místa (spíše desetitisíce za jedno), zaplatí to všichni z daní. Jak moc bude život ve městě zhoršovat, když to město neudělá a situaci neřeší? Nejde jen o zbytečné jízdy, ale i o naštvanost občanů, někteří neradi vidí nesprávné parkování, jiní Jde o problém krátkodobý, nebo dlouhodobý? Je to jen dočasná móda, která za pár let zmizí a má se tím tedy město (jehož reakční doba se počítá spíše na roky) vůbec zabývat?

Osobně vidím nejlepší řešení v tlaku na malé dopravní prostředky, tedy kola, elektrokola a elektrokoloběžky. Ty jsou flexibilní. Jenže ta nebudou používat větší distribučky, Alzabox či Zásilkovnu jím snadno nezavezete. Tam už se vyplatí tlačit na to, aby odběrná místa vznikala jen tam, kde parkování není problém. Přeci jen, otevřít si výdejní místo uprostřed pěší zóny může být atraktivní z pohledu odběratele, ale tak nějak by se mělo počítat s dopravní obslužností…

Jak moc se musí město přizpůsobit distribučním společnostem

Tohle je zajímavé téma: proměna města v čase a tím i v měnících se podmínkách. Jedním z největších problémů, nicméně rozprostřených do dlouhého času, bylo přizpůsobení se automobilismu a individiuální automobilové dopravě. Tam už jsme dospěli do stádia Zamrzlé evoluce. Novým zajímavým problémem jsou distribuční a rozvážkové služby.

Doby, kdy šlo jen o auta české pošty nebo kola Messengera, jsou dávno ty tam. Jenom poštovních služeb rozvážející balíčky je desítka velkých, kteří minimálně jednou denně, ale často vícekrát, zajíždějí do města. K tomu přidejte nejrůznější online rozvážkové služby, které dopravují nákupy, jídlo či cokoliv dalšího, co si firmy a lidé nechávají dovést k sobě.

Má to své výhody: věc je hned, není třeba nikam chodit, ceny za dodání bývají v řádu desetikorun, což je náklad, který by jen málokdy ospravedlnilo to, poslat pro takovou věc zaměstnance ji vyzdvihnout. Pohodlí, náklady, dalo by se říci.

Jenže větší města na takovou službu nebývají připravená. Parkování je těžké už dnes, do toho je potřeba počítat s tím, že k restauracím v době špičky neustále najíždějí distribuční služby s automobily, v lepším případě s koly. Jenže parkování tam není, takže se dopravní prostředky odstavují „na prasáka“ kam je to technicky možné, což komplikuje jiné typy dopravy, kterým odstavený prostředek překáží.

Novým fenoménem pak jsou distribuční boxy. Distribuční firmy je cpou tam, kde dostanou nájemní smlouvu za lacino, kde je prostor a kde je dostatek lidí. A pak vznikají taková nádherná zátiší, která jsou rozhodně urbanistickým skvostem. Jiná zátiší zase nemají dopravní obslužnost, jenže zaměstnancům distribuček se nechce věci tahat 200 metrů z parkoviště, takže si zajedou na chodník a počítají s tím, že než na ně někdo vlítne, tak zmizí. Že chodník ničí, je třešnička na dortu.

[image error]

A teď je otázka, co s tím. Moderní doba si to zřejmě žádá. Proč by někdo měl plánovat, jak svou firmu zásobovat jednou týdne vším, co firma potřebuje, když si to může nechat za pakatel dovézt chvíli poté, co si na chybějící věc vzpomene? Jenže tím se přenášejí náklady na společnost. Zhoršuje se životní prostředí ve městě, protože se všude motají dopravní prostředky distribučních společností. Najdete je zpravidla tam, kde je dopravní situace nejhorší, protože tam jsou jejich zákazníci.

Co s tím?

Lze pozorovat tři základní trendy.

Tím prvním je rezignace, kdy město nic neřeší a čeká, až se situace nějak usadí sama. Vznikají kolem toho konflikty, řadě lidí se logicky nelíbí parkování v zeleni či na chodníku, které distribučky praktikují s výhradou „co jiného mají dělat“. Je to vcelku oprávněný přístup zejména menších měst, které nemají mnoho prostředků na experimentování ani na vymáhání práva a mají řadu jiných palčivých problémů. Jenže je to jedno s druhým, parkování na chodníku a na jiných nedobře zpevněných plochách se dnes významně spolupodílí na ničení těchto ploch a na nedobrém dojmu z řady měst.

Tím druhým je přizpůsobení se. Města se snaží vyčleňovat plochy pro distribuční parkování nebo jim zřizovat speciální povolenkové karty umožňující parkovat v zónách. Nebývá to jednoduché, jen málokde se dá najít volné místo, které ještě nebylo určeno k parkování a vyjmout ho z parkovacího systému a vyhradit pro distribuční společnosti znamená riziko lokálních stížností občanů. Jenže, když se to neudělá, tak je místo hned obsazeno trvalým parkováním.

Třetí metodou je represe. Taková města nasadí své strážníky k tomu, aby vymáhali pravidla - a zároveň se snaží komunikovat s majiteli provozoven. V Německu bývá ve velkých městech běžné, že provozovna nemůže nabízet rozvážku automobilem, když nemá sjednané místo k zastavení. Naopak bývá propagována rozvážka na koloběžkách či elektrokolech a skůtrech.

Najít ekvilibrium je těžké a je to cesta hledání. Dám příklad, kterým jsem v Brandýse prošel já. Před jednou provozovnou si majitel zabíral parkovací místo dvěma kužely. Měl to právě pro závoz zboží a distribuční služby, bylo to na hlavní třídě. Zašel jsem tam, zjebal jsem je, že si nemohou blokovat parkovací místa, která jsou veřejná a že se to musí vyřešit jinak. Vyřešit to jinak by znamenalo osadit místo značkou a velkým žlutým nápisem na silnici, což by v památkové zóně vypadalo velmi hnusně. Za dva týdny špekulování jsem se došel majiteli omluvit, že jeho systém byl nejlepší a ať to tak nechá…

Abych to shrnul, máme tu několik otázek:

Jak moc má město podporovat podnikatele a tuto jejich podporu nechat zaplatit všechny občany? Pokud jim totiž přizpůsobí taková parkovací místa (spíše desetitisíce za jedno), zaplatí to všichni z daní. Jak moc bude život ve městě zhoršovat, když to město neudělá a situaci neřeší? Nejde jen o zbytečné jízdy, ale i o naštvanost občanů, někteří neradi vidí nesprávné parkování, jiní Jde o problém krátkodobý, nebo dlouhodobý? Je to jen dočasná móda, která za pár let zmizí a má se tím tedy město (jehož reakční doba se počítá spíše na roky) vůbec zabývat?

Osobně vidím nejlepší řešení v tlaku na malé dopravní prostředky, tedy kola, elektrokola a elektrokoloběžky. Ty jsou flexibilní. Jenže ta nebudou používat větší distribučky, Alzabox či Zásilkovnu jím snadno nezavezete. Tam už se vyplatí tlačit na to, aby odběrná místa vznikala jen tam, kde parkování není problém. Přeci jen, otevřít si výdejní místo uprostřed pěší zóny může být atraktivní z pohledu odběratele, ale tak nějak by se mělo počítat s dopravní obslužností…

Knihy k těšení na podzim 2024

Je pár knížek, které jejich autoři oznámili a na které se těším - a které mají vyjít na podzim letošního roku. Třeba zaujmou i vás.

O svobodě

Autor: Timothy Snyder

Knížka mého oblíbeného historika z Yaleovy univerzity, velkého znalce východní Evropy je tentokráte věnována svobodě. So je to svoboda, jak byla špatně pochopena a proč je naší jedinou šancí na přežití. Zobrazit na Amazonu

Technický převrat: Jak zachránit demokracii před Silicon Valley.

Autor: Marietje Schaake

Povídání o tom, jak se technologické společnosti vkradly téměř do všech koutů našich životů a našich vlád. Je to dnes populární téma, ale Schaake je renomovaná osoba. Holandská politička, deset let europoslankyně, velmi zorientovaná v IT a nesmírně chytrá ženská. Potřetí do EP nekandidovala, nyní je ředitelkou mezinárodní politiky v Centru kybernetické politiky Stanfordovy univerzity a mezinárodní politickou pracovnicí ve Stanfordově institutu HAI (Human-Centered Artificial Intelligence) Zobrazit na Amazonu

Jak ekonomie vysvětluje svět: Krátké dějiny lidstva

Autor Andrew Leigh

Rozsáhlé a čtivé dějiny toho, jak ekonomické síly formovaly svět. Je to sice taková populárně naučná a tím i místy nutně zkratkovitá literatura, ale je skvělá na přiblížení ekonomiky lidem, kteří se k ní zatím moc nedostali. Leigh už takových knih pár vydal, dnes je to australský politik, dříve profesor ekonomie na Australské národní univerzitě. Takže jestli nechcete čekat, doporučím “What’s the worst that could happen? Existential risk and extreme politics.” Zobrazit na Amazonu

Nexus: Stručné dějiny informačních sítí od doby kamenné po umělou inteligenci

Autor: Yuval Noah Harari

Další můj oblíbenec s talentem na přiměřeně jednoduché vysvětlování složitých jevů Noah Harari vydává Stručné dějiny informačních sítí. Zatím jsem nezachytil žádnou uvolněnou kapitolu, takže nevím, jak to pojme, jen z popisu knihy vím, že přichází převratný příběh o tom, jak informační sítě stvořily a zničily náš svět. Jméno autora je zárukou, že to bude čtivé a inspirativní.Jestli máte předplatné Economistu, dejte si jeho článek věnovaný míru na Ukrajině a globálnímu řádu. Zobrazit na Amazonu

Převrátit svět: Vzestup, pád a vzestup komunismu

Autor: Sean McMeekin

Nové globální dějiny komunismu od amerického historika zaměřeného na dějiny Evropy a Asie ve 20. století. Jeho knihy většinou přinášejí neotřelý pohled a důkladnou práci s prameny, u nás ostatně vyšla kniha Červenec 1914. Poslední dny před válkou.

Zobrazit na Amazonu

Knihy k těšení na podzim 2024

Je pár knížek, které jejich autoři oznámili a na které se těším - a které mají vyjít na podzim letošního roku. Třeba zaujmou i vás.

O svobodě

Autor: Timothy Snyder

Knížka mého oblíbeného historika z Yaleovy univerzity, velkého znalce východní Evropy je tentokráte věnována svobodě. So je to svoboda, jak byla špatně pochopena a proč je naší jedinou šancí na přežití. Zobrazit na Amazonu

Technický převrat: Jak zachránit demokracii před Silicon Valley.

Autor: Marietje Schaake

Povídání o tom, jak se technologické společnosti vkradly téměř do všech koutů našich životů a našich vlád. Je to dnes populární téma, ale Schaake je renomovaná osoba. Holandská politička, deset let europoslankyně, velmi zorientovaná v IT a nesmírně chytrá ženská. Potřetí do EP nekandidovala, nyní je ředitelkou mezinárodní politiky v Centru kybernetické politiky Stanfordovy univerzity a mezinárodní politickou pracovnicí ve Stanfordově institutu HAI (Human-Centered Artificial Intelligence) Zobrazit na Amazonu

Jak ekonomie vysvětluje svět: Krátké dějiny lidstva

Autor Andrew Leigh

Rozsáhlé a čtivé dějiny toho, jak ekonomické síly formovaly svět. Je to sice taková populárně naučná a tím i místy nutně zkratkovitá literatura, ale je skvělá na přiblížení ekonomiky lidem, kteří se k ní zatím moc nedostali. Leigh už takových knih pár vydal, dnes je to australský politik, dříve profesor ekonomie na Australské národní univerzitě. Takže jestli nechcete čekat, doporučím “What’s the worst that could happen? Existential risk and extreme politics.” Zobrazit na Amazonu

Nexus: Stručné dějiny informačních sítí od doby kamenné po umělou inteligenci

Autor: Yuval Noah Harari

Další můj oblíbenec s talentem na přiměřeně jednoduché vysvětlování složitých jevů Noah Harari vydává Stručné dějiny informačních sítí. Zatím jsem nezachytil žádnou uvolněnou kapitolu, takže nevím, jak to pojme, jen z popisu knihy vím, že přichází převratný příběh o tom, jak informační sítě stvořily a zničily náš svět. Jméno autora je zárukou, že to bude čtivé a inspirativní.Jestli máte předplatné Economistu, dejte si jeho článek věnovaný míru na Ukrajině a globálnímu řádu. Zobrazit na Amazonu

Převrátit svět: Vzestup, pád a vzestup komunismu

Autor: Sean McMeekin

Nové globální dějiny komunismu od amerického historika zaměřeného na dějiny Evropy a Asie ve 20. století. Jeho knihy většinou přinášejí neotřelý pohled a důkladnou práci s prameny, u nás ostatně vyšla kniha Červenec 1914. Poslední dny před válkou.

Zobrazit na Amazonu

Integrated Access and Backhaul (IAB) v sítích 5G

Jednou z nejzajímavějších inovací v 3GPP Release 16, finalizované v roce 2020 je Integrated Access and Backhaul (IAB) - Integrované přístupové a páteřní propojení. Jde o technologii, která má potenciál dramaticky změnit způsob, jakým jsou navrženy a nasazeny mobilní sítě. IAB představuje elegantní řešení pro jeden z největších problémů při nasazování 5G sítí: potřebu husté infrastruktury a nákladného backhaulu, tedy páteřního propojení. To se v 3G sítích realizovalo zpravidla mikrovlnými pojítky nebo metalickými propojeními, u 4G sítí stoupaly nároky na jeho kvalitu až k gigabitovým optickým linkám.

Co je IAB

IAB je technologie, která umožňuje základnovým stanicím (gNB) využívat stejné rádiové rozhraní jak pro komunikaci s uživatelskými zařízeními (UE), tak pro páteřní připojení k páteřní síti. Jinými slovy, IAB node může fungovat současně jako přístupový bod pro mobilní zařízení a jako relay pro přenos dat do a z páteřní sítě. To samozřejmě neznamená, že by bylo nutné používat stejné frekvenční pásmo, IAB umožňuje použít jiné frekvenční pásmo pro připojení uživatelského zařízení a jiné pro propojení na jiný přístupový bod. Typické je, že pro propojení mezi IAB nody/donory se používá pásmo mmWave, typicky 28 GHz v městských oblastech, v méně hustě osídlených oblastech pak sub-6 GHz. V některých případech může IAB využívat kombinaci licencovaných pásem pro kritické spojení a nelicencovaných pásem (např. 5 GHz Wi-Fi pásmo) pro doplňkovou kapacitu. IAB může využívat techniku Carrier Aggregation k kombinaci různých frekvenčních pásem pro zvýšení celkové kapacity backhaulu.

Architektura IAB

IAB architektura se skládá z několika klíčových komponent:

IAB donor: Toto je gNB s přímým připojením k páteřní síti (obvykle přes optické vlákno). IAB nodes: Tyto uzly fungují jako relays, přijímající backhaul připojení od IAB donoru nebo jiných IAB nodes a poskytující přístup UE. IAB-MT (Mobile Termination): Část IAB node, která komunikuje s nadřazeným uzlem (donor nebo jiný IAB node). IAB-DU (Distributed Unit): Část IAB node, která poskytuje rádiové rozhraní pro UE nebo podřízené IAB nodes.

[image error]

Srovnání s předchozími technologiemi

V čem představuje IAB významný pokrok oproti předchozím přístupům k řešení backhaulu v mobilních sítích? Klasické backhaul řešení v 3G a 4G sítích jako mikrovlnné spoje nebo optická vlákna vyžadují dodatečnou infrastrukturu a značné investice. LTE již dříve v Release 10 zavedlo koncept Relay Nodes, ale ty byly omezené ve své funkčnosti a flexibilitě. IAB rozšiřuje tento koncept, umožňuje multi-hop topologie a poskytuje mnohem větší flexibilitu v síťovém plánování. Navíc využívá existující 5G rádiové rozhraní, což významně snižuje náklady a zjednodušuje nasazení.

Podobně je to s konceptem Small Cells. Ty zlepšily pokrytí a kapacitu v hustých oblastech, stále ale vyžadovaly samostatné backhaul řešení. Zatímco základy pro Small Cells byly položeny již v Release 8 s konceptem HeNB (tedy Home eNodeB), plnohodnotný koncept Small Cells, jak jej známe dnes, se vyvíjel především od Release 10 (LTE-Advanced) a dále. Každý následující release přidával nové funkce a vylepšení, která zvyšovala efektivitu a flexibilitu nasazení Small Cells.

Je dobré poznamenat, že termín “Small Cells” se stal běžně používaným v průmyslu kolem roku 2011-2012, což koresponduje s obdobím Release 10 a 11. Small Cell Forum, klíčová průmyslová organizace propagující tuto technologii, byl založen v roce 2007 (původně jako Femto Forum) a přejmenován na Small Cell Forum v roce 2012, což odráží širší adopci tohoto konceptu v mobilních sítích. Odtud tedy můžeme tušit i zájem o další rozvoj do směru IAB, kdy IAB integruje backhaul přímo do small cell konceptu.

Klíčové výhody IAB

Pojďme si shrnout klíčové výhody IAB v 5G sítích.

Rychlejší a levnější nasazení 5G - IAB umožňuje operátorům rychle rozšířit pokrytí 5G bez nutnosti budovat nákladnou backhaul infrastrukturu. Flexibilita v síťovém plánování - Operátoři mohou dynamicky přidávat nebo přesouvat IAB nodes podle potřeby, což umožňuje rychlou reakci na měnící se požadavky na pokrytí a kapacitu. Zlepšené pokrytí - IAB umožňuje rozšíření 5G pokrytí do oblastí, kde by bylo obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul. Efektivní využití spektra - Díky dynamickému přidělování zdrojů mezi přístupem a backhaulem může IAB optimalizovat využití dostupného spektra. Jedním z výzkumů pro budoucí sítě je právě efektivita využití spektra a její zvyšování pomocí ML/AI. Podpora pro mmWave - IAB je zvláště užitečné pro mmWave nasazení, kde je omezený dosah kompenzován možností multi-hop přenosů.Technické aspekty IAB Topologie - IAB podporuje jak stromové, tak mesh topologie, což umožňuje vysokou flexibilitu v síťovém designu. Směrování - IAB implementuje sofistikované směrovací algoritmy pro optimalizaci cest v multi-hop scénářích. Adaptivní alokace zdrojů - Systém dynamicky rozděluje rádiové zdroje mezi přístup (UE) a backhaul (MT) funkce podle aktuálních potřeb. Synchronizace - IAB zavádí pokročilé synchronizační mechanismy pro zajištění přesné časové a frekvenční synchronizace napříč multi-hop topologií. QoS management - IAB podporuje end-to-end QoS, zajišťující, že kritické služby mají prioritu i v multi-hop scénářích.

Ale také je dobré říct si na rovinu, že IAB má své stinné stránky a nevýhody, byť možná potenciální. Tak především latence, na kterou sítě 5G tlačí. S rostoucím počtem hopů může narůstat, což může být pro některé use cases problematické. Stejně tak sdílení zdrojů mezi radiovou přístupovou sítí a backhaulem může vést k omezení celkové kapacity sítě použitelné pro rychlé přenosy. Další rizika představují interference na rádiové vrstvě, snížená energetická účinnost a také bezpečnost. Multi-hop topologie představují bezpečnostní výzvy a vyžadující robustní šifrovací i autentizační mechanismy.

Budoucí vývoj

Zatímco IAB představuje významný pokrok v Release 16, budoucí vydání 3GPP přinesou další vylepšení:

Inteligentní IAB (Release 17 a dále) - Očekává se integrace AI/ML algoritmů pro optimalizaci směrování, alokace zdrojů a QoS managementu v IAB sítích. Rozšířená podpora pro Non-Terrestrial Networks (NTN) Budoucí Release zřejmě rozšíří IAB koncept na satelitní a vzdušné platformy (tedy Non-Terrestrial Networks (NTN)), umožňující ještě větší flexibilitu v poskytování konektivity. Zatím s tím počítejme tak do Release 19, spíše 20. Vylepšené multi-RAT integrace - Budoucí verze IAB mohou lépe integrovat různé rádiové přístupové technologie, včetně Wi-Fi a budoucích 6G systémů.Praktické nasazení IAB

Verizon byl jedním z prvních operátorů, který oznámil plány na využití IAB pro rozšíření svého mmWave 5G pokrytí. Společnost využívá IAB především v městských oblastech pro zlepšení pokrytí a kapacity bez nutnosti rozsáhlých investic do fiber backhaulu. China Mobile využívá IAB pro rozšíření 5G pokrytí v hustě osídlených městských oblastech i v odlehlejších venkovských lokalitách. Asi největším zastáncem IAB je ale japonský Rakuten Mobile. Jako nový operátor s plně virtualizovanou sítí, Rakuten Mobile intenzivně využívá IAB pro rychlé budování své 5G infrastruktury. Ve Francii Orange testuje IAB jako způsob, jak překlenout “digitální propast” a poskytnout vysokorychlostní 5G připojení v oblastech, kde je obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul.

Integrated Access and Backhaul (IAB) představuje významný krok vpřed v evoluci 5G sítí. Tato technologie elegantně řeší jeden z největších problémů při nasazování 5G – potřebu husté infrastruktury a nákladného backhaulu. Díky své flexibilitě, škálovatelnosti a nákladové efektivitě má IAB potenciál urychlit adopci 5G, zejména v mmWave pásmech a díky tomu v oblastech, kde je obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul řešení.

Zatímco IAB není bez výzev, jeho výhody jasně převažují nad omezeními. S pokračujícím vývojem a optimalizací v budoucích vydáních 3GPP se očekává, že IAB se stane klíčovou technologií nejen pro 5G, ale i pro budoucí generace mobilních sítí.

Už teď je zřejmé, že IAB není jen přechodným řešením, ale fundamentální změnou v přístupu k návrhu a nasazení mobilních sítí. S rostoucí poptávkou po všudypřítomné vysokorychlostní konektivitě a s výhledem na budoucí technologie jako 6G, bude role IAB v telekomunikačním ekosystému pravděpodobně ještě významnější.

V konečném důsledku IAB představuje více než jen technologickou inovaci – je to nástroj, který má potenciál demokratizovat přístup k vysokorychlostnímu internetu, překlenout digitální propast a umožnit nové use cases a služby, které budou formovat naši digitální zkušenost.

5G Core čili nové jádro sítě

Jak vypadá samotné jádro mobilní sítě, v němž se dějí veškerá ta kouzla, jako je autorizace uživatele, přenosy a účtování jeho hovorů a dat a všechny další služby do okamžiku, než je převezme základnová stanice a pošle na mobilní telefon uživatele?

Laskavý čtenář článku asi již má nějakou představu o tom, jak fungují předchozí generace mobilních sítí. Bude možná nejlepší, v rychlosti si prosvištět, jak jednotlivé generace fungují a jak rozvíjejí dědictví předchozích generací. Každá generace totiž přinesla významné změny, které odrážely rostoucí požadavky na mobilní komunikace. Pojďme se na tento vývoj podívat a poté se zaměříme na revoluční architekturu 5G Core.

Evoluce síťové architektury: Od 3G přes 4G ke 5G

3G Core (UMTS):

Kombinace okruhově a paketově spínaných domén Klíčové prvky: - MSC (Mobile Switching Center) pro okruhově spínané služby - SGSN (Serving GPRS Support Node) pro správu mobility a směrování paketů - GGSN (Gateway GPRS Support Node) pro připojení k externím paketovým sítím - Zavedení IMS (IP Multimedia Subsystem) pro poskytování multimediálních služeb přes IP

4G/LTE Core (EPC - Evolved Packet Core):

Plně paketově spínaná architektura Klíčové prvky a jejich evoluce: - MME (Mobility Management Entity) - převzalo funkce řízení mobility z SGSN - S-GW (Serving Gateway) - částečně nahradilo SGSN, zpracovává uživatelská data - P-GW (PDN Gateway) - evoluce GGSN, poskytuje připojení k externím sítím - HSS (Home Subscriber Server) - evoluce HLR (Home Location Register) z 3G - IMS plně integrován pro poskytování hlasových služeb přes LTE (VoLTE) Zjednodušená architektura oproti 3G, ale stále s pevně definovanými funkcemi

5G Core:

Service-Based Architecture (SBA) - radikální změna v designu architektury umožňující přímé přiřazení elementů sítě podle toho, jakou službu uživatel vyžaduje. Klíčové prvky a jejich evoluce: AMF (Access and Mobility Management Function) - evoluce MME, řízení přístupu a mobility SMF (Session Management Function) - přebírá část funkcí P-GW týkajících se správy relací UPF (User Plane Function) - kombinuje funkce S-GW a P-GW pro zpracování uživatelských dat PCF (Policy Control Function) - evoluce PCRF ze sítě 4G, řízení politiky přístupu UDM (Unified Data Management) - evoluce HSS, centralizované úložiště uživatelských dat AUSF (Authentication Server Function) - oddělená funkce autentizace z HSS a nového UDM NSSF (Network Slice Selection Function) - nová funkce pro podporu network slicingu IMS zůstává klíčovou komponentou pro multimediální služby, nyní plně integrován v cloud-native architektuře a také zajišťuje zpětnou kompatibilitu s 3G/4G.

Hlavní změny mezi generacemi:

[image error]

3G na 4G: Přechod od oddělených okruhově a paketově spínaných domén k plně paketové architektuře. Zjednodušení architektury a lepší integrace datových služeb.

4G na 5G: Přechod od pevně definovaných síťových prvků k modulární, service-based architektuře. Zavedení network slicingu, lepší podpora pro edge computing a ultra-reliable low latency communication (URLLC). Plná realizace oddělení control a user plane (CUPS).

Tato evoluce představuje postupný přechod od monolitického systému (3G) přes modulárnější, ale stále relativně rigidní strukturu (4G) k plně flexibilnímu, mikroslužbami inspirovanému ekosystému (5G). Každá generace přinesla významné zlepšení v efektivitě, flexibilitě a schopnosti podporovat nové služby, přičemž 5G představuje nejvýraznější skok v architektonickém přístupu. Je také ale nutno poznamenat, že nic takového by nebylo možné díky plynulému nárůstu výkonu hardware i uživatelských stanic.

Klíčové principy 5G Core

1. Service-Based Architecture (SBA):

Service-Based Architecture (SBA) představuje revoluční přístup k návrhu 5G Core Network. V tomto modelu jsou síťové funkce implementovány jako samostatné služby, které spolu komunikují prostřednictvím standardizovaného rozhraní využívajícího RESTful API. Tento přístup umožňuje flexibilní a efektivní interakci mezi různými komponentami sítě.

Jádrem SBA je Network Repository Function (NRF), která funguje jako centrální adresář služeb. NRF umožňuje službám se registrovat a objevovat ostatní služby v síti. Když jedna služba potřebuje komunikovat s jinou, nejprve se dotáže NRF, aby zjistila umístění a detaily cílové služby. Komunikace mezi službami je pak zprostředkována pomocí Service Communication Proxy (SCP), která zajišťuje efektivní směrování požadavků a může poskytovat dodatečné funkce jako load balancing.

SBA využívá model producent-konzument, kde každá služba může nabízet své funkce ostatním službám v síti. Tato architektura významně zvyšuje flexibilitu a škálovatelnost sítě, umožňuje snadné přidávání nových služeb a modifikaci stávajících bez nutnosti rozsáhlých změn v celé architektuře. Díky standardizovanému rozhraní SBA také usnadňuje multi-vendor implementace a podporuje lepší interoperabilitu.

Využití klasických internetových protokolů jako HTTP/2 pro transport a JSON pro serializaci dat dále přispívá k efektivitě a flexibilitě SBA. Tato architektura tak poskytuje robustní základ pro budoucí vývoj 5G sítí, umožňující rychlou adaptaci na nové požadavky a use cases.

[image error]

2. Network Slicing:

Network Slicing je další klíčovou technologií v 5G sítích. Umožňuje vytvoření virtuálních sítí (tzv. “slices” čili virtuálních řezů) na společné fyzické infrastruktuře. Každý slice je optimalizován pro specifické požadavky různých služeb nebo zákazníků, poskytující tak flexibilitu a efektivitu, kterou předchozí generace mobilních sítí nedokázaly nabídnout.

V praxi Network Slicing funguje tak, že rozděluje síťové zdroje napříč všemi doménami sítě - od rádiového přístupu přes transportní síť až po jádro sítě. Každý řez může mít vlastní síťové funkce, QoS parametry a bezpečnostní nastavení. Například, řez/slice pro IoT zařízení může být optimalizován pro nízkou spotřebu energie a velký počet připojení, zatímco slice pro streamování videa bude prioritizovat vysokou šířku pásma.

Proces začíná, když zařízení požádá o připojení k síti. Network Slice Selection Function (NSSF) v 5G Core pak rozhodne, který slice je pro dané zařízení a službu nejvhodnější. Následně jsou alokovány příslušné síťové zdroje a nastaveny parametry pro daný slice.

Důležitou vlastností Network Slicing je jeho dynamická povaha. Slices mohou být vytvářeny, modifikovány a rušeny podle potřeby, což umožňuje operátorům rychle reagovat na měnící se požadavky trhu. Tato flexibilita také otevírá nové obchodní možnosti, jako je poskytování dedikovaných virtuálních sítí pro specifické průmyslové aplikace nebo události.

Network Slicing tak představuje mocný nástroj pro optimalizaci využití síťových zdrojů a poskytování přizpůsobených služeb v éře 5G.

[image error]

3. Control and User Plane Separation (CUPS):

Control and User Plane Separation (CUPS) byl poprvé zaveden v pozdějších fázích 4G/LTE a plně rozvinut v 5G sítích. Tento přístup odděluje řídicí (control) a uživatelskou (user) rovinu síťových funkcí, což umožňuje jejich nezávislé škálování a optimalizaci.

V 4G sítích byl CUPS představen jako volitelná funkce, primárně zaměřená na oddělení S/P-GW (Serving/PDN Gateway) funkcí. Toto oddělení umožnilo flexibilnější nasazení uživatelské roviny blíže k okraji sítě, čímž se snížila latence a optimalizovalo využití přenosové kapacity.

V 5G sítích je CUPS plně integrován do základní architektury. Uživatelská rovina, reprezentovaná User Plane Function (UPF), může být nasazena distribuovaně, blíže k uživatelům nebo aplikacím, zatímco řídicí rovina, zahrnující funkce jako Session Management Function (SMF), zůstává centralizovaná. Toto uspořádání umožňuje efektivnější zpracování dat a nižší latenci, což je klíčové pro podporu use cases jako edge computing nebo ultra-reliable low-latency communication (URLLC).

CUPS v 5G také umožňuje flexibilnější alokaci síťových zdrojů. Operátoři mohou nezávisle škálovat kapacitu řídicí a uživatelské roviny podle aktuálních potřeb, což vede k efektivnějšímu využití infrastruktury. Navíc, CUPS usnadňuje implementaci network slicingu, umožňující vytváření virtuálních sítí s různými charakteristikami uživatelské a řídicí roviny.

4. Cloud-Native Design:

Cloud-Native Design v 5G plně využívá principy cloud computingu a moderních softwarových technologií k vytvoření flexibilní a škálovatelné síťové infrastruktury.

V LTE/4G sítích byly síťové funkce typicky implementovány jako monolitické aplikace běžící na dedikovaném hardwaru. Ačkoli virtualizace začala být v pozdějších fázích 4G využívána, většina implementací stále následovala tradiční model nasazení.

Naproti tomu 5G s Cloud-Native Designem přináší radikální změnu. Síťové funkce jsou navrženy jako sada mikroslužeb, které jsou kontejnerizované a orchestrované pomocí technologií jako Kubernetes. Tento přístup umožňuje rychlé nasazení, aktualizace a škálování jednotlivých komponent sítě nezávisle na sobě.

Cloud-Native Design v 5G také podporuje automatizaci a DevOps praktiky, umožňující kontinuální integraci a nasazení (CI/CD) síťových funkcí. To významně zkracuje čas potřebný pro uvedení nových služeb na trh a usnadňuje rychlé reakce na měnící se požadavky sítě.

Další klíčovou charakteristikou je využití stateless designu, kde stav aplikace je oddělen od výpočetních zdrojů. To umožňuje lepší odolnost vůči chybám a efektivnější využití zdrojů.

Oproti LTE/4G, Cloud-Native Design v 5G také lépe podporuje edge computing, umožňující nasazení síťových funkcí blíže k uživatelům pro snížení latence a optimalizaci využití síťových zdrojů.

Klíčové síťové funkce 5G Core AMF (Access and Mobility Management Function): Nástupce MME z 4G Zodpovědná za řízení přístupu a mobility Podporuje bezešvou mobilitu mezi různými typy přístupových sítí (5G, 4G, Wi-Fi) SMF (Session Management Function): Spravuje uživatelské relace, včetně alokace IP adres a QoS UPF (User Plane Function): Zpracovává uživatelský provoz Umožňuje flexibilní umístění pro optimalizaci latence a výkonu PCF (Policy Control Function): Definuje a vynucuje síťové politiky Klíčová pro implementaci network slicingu UDM (Unified Data Management): Centralizované úložiště uživatelských dat a profilů Nástupce HSS z 4G, ale s rozšířenými schopnostmi AUSF (Authentication Server Function): Zodpovědná za autentizaci uživatelů Podporuje pokročilé autentizační mechanismy NSSF (Network Slice Selection Function): Vybírá vhodné network slice pro UEInteroperabilita s LTE a staršími systémy

[image error]

5G Core podporuje interoperabilitu s LTE, včetně procedur pro handover a reselekci buněk. Nicméně, přímá interoperabilita s 2G/3G systémy není v Release 15 podporována, což odráží postupný přechod k novějším technologiím. Existuje však celá řada postupů, jak soužití starých sítí GSM a 5G zajistit v případě, že je to nutné. Příkladem může být Multi-RAT (Multiple Radio Access Technology) podpora. Na nabízí více technologií rádiového přístupu současně, kdy zařízení může přepínat mezi 5G, 4G, 3G a GSM podle dostupnosti a kvality signálu.

Zde je tabulka porovnávající klíčové technologie a funkce v Core sítích 5G, 4G a 3G:

Funkce/Technologie 5G Core 4G Core (EPC) 3G Core Architektura Service-Based Architecture (SBA) Částečně distribuovaná Centralizovaná Základní přístup Plně paketový Plně paketový Kombinace okruhového a paketového Network Slicing Plně podporováno Omezená podpora Nepodporováno Control/User Plane Separation Plně implementováno (CUPS) Částečně (volitelné) Nepodporováno Cloud-Native Design Ano Omezené Ne Edge Computing podpora Nativní Omezená Ne Hlavní řídicí entita AMF (Access and Mobility Management Function) MME (Mobility Management Entity) MSC (Mobile Switching Center) Správa relací SMF (Session Management Function) Část MME a S-GW SGSN (Serving GPRS Support Node) Uživatelská rovina UPF (User Plane Function) S-GW a P-GW GGSN (Gateway GPRS Support Node) Správa politik PCF (Policy Control Function) PCRF (Policy and Charging Rules Function) Omezená Správa uživatelských dat UDM (Unified Data Management) HSS (Home Subscriber Server) HLR (Home Location Register) Autentizace AUSF (Authentication Server Function) Část HSS AuC (Authentication Center) Network Slice Selection NSSF (Network Slice Selection Function) Nepodporováno Nepodporováno QoS model Flow-based QoS Bearer-based QoS Class-based QoS Podporované služby eMBB, URLLC, mMTC Hlavně broadband Hlas a základní data Latence Ultra-nízká (1ms) Nízká (10ms) Střední (50ms) Maximální rychlost 20 Gbps 1 Gbps 42 Mbps (HSPA+) NFV/SDN podpora Plná Částečná Ne API pro třetí strany Ano (Network Exposure Function) Omezené Ne

Tato tabulka ukazuje významný vývoj od 3G přes 4G až k 5G, s důrazem na flexibilitu, škálovatelnost a výkon v 5G Core. Je patrné, že 5G Core přináší mnoho nových funkcí a technologií, které nebyly v předchozích generacích k dispozici nebo byly implementovány jen částečně.

5G Core představuje paradigmatický posun v architektuře mobilních sítí. Od monolitických systémů 3G přes modulárnější, ale stále relativně rigidní 4G EPC, 5G Core přináší plně flexibilní, cloud-native architekturu schopnou podporovat široké spektrum současných i budoucích use cases.

Klíčové inovace jako Service-Based Architecture, network slicing a plná realizace CUPS umožňují 5G sítím dosáhnout bezprecedentní flexibility, škálovatelnosti a výkonu. Tyto změny nejsou jen evolucí, ale revolucí v přístupu k návrhu a implementaci mobilních sítí.

S pokračujícím vývojem v Release 16 a beyond můžeme očekávat další vylepšení a inovace, které budou stavět na tomto pevném základu. 5G Core není jen technologickým upgradem, ale fundamentální přestavbou mobilních sítí, která otevírá dveře novým možnostem a use cases, které byly dříve nepředstavitelné.

Integrated Access and Backhaul (IAB) v sítích 5G

Jednou z nejzajímavějších inovací v 3GPP Release 16, finalizované v roce 2020 je Integrated Access and Backhaul (IAB) - Integrované přístupové a páteřní propojení. Jde o technologii, která má potenciál dramaticky změnit způsob, jakým jsou navrženy a nasazeny mobilní sítě. IAB představuje elegantní řešení pro jeden z největších problémů při nasazování 5G sítí: potřebu husté infrastruktury a nákladného backhaulu, tedy páteřního propojení. To se v 3G sítích realizovalo zpravidla mikrovlnými pojítky nebo metalickými propojeními, u 4G sítí stoupaly nároky na jeho kvalitu až k gigabitovým optickým linkám.

Co je IAB

IAB je technologie, která umožňuje základnovým stanicím (gNB) využívat stejné rádiové rozhraní jak pro komunikaci s uživatelskými zařízeními (UE), tak pro páteřní připojení k páteřní síti. Jinými slovy, IAB node může fungovat současně jako přístupový bod pro mobilní zařízení a jako relay pro přenos dat do a z páteřní sítě. To samozřejmě neznamená, že by bylo nutné používat stejné frekvenční pásmo, IAB umožňuje použít jiné frekvenční pásmo pro připojení uživatelského zařízení a jiné pro propojení na jiný přístupový bod. Typické je, že pro propojení mezi IAB nody/donory se používá pásmo mmWave, typicky 28 GHz v městských oblastech, v méně hustě osídlených oblastech pak sub-6 GHz. V některých případech může IAB využívat kombinaci licencovaných pásem pro kritické spojení a nelicencovaných pásem (např. 5 GHz Wi-Fi pásmo) pro doplňkovou kapacitu. IAB může využívat techniku Carrier Aggregation k kombinaci různých frekvenčních pásem pro zvýšení celkové kapacity backhaulu.

Architektura IAB

IAB architektura se skládá z několika klíčových komponent:

IAB donor: Toto je gNB s přímým připojením k páteřní síti (obvykle přes optické vlákno). IAB nodes: Tyto uzly fungují jako relays, přijímající backhaul připojení od IAB donoru nebo jiných IAB nodes a poskytující přístup UE. IAB-MT (Mobile Termination): Část IAB node, která komunikuje s nadřazeným uzlem (donor nebo jiný IAB node). IAB-DU (Distributed Unit): Část IAB node, která poskytuje rádiové rozhraní pro UE nebo podřízené IAB nodes.

[image error]

Srovnání s předchozími technologiemi

V čem představuje IAB významný pokrok oproti předchozím přístupům k řešení backhaulu v mobilních sítích? Klasické backhaul řešení v 3G a 4G sítích jako mikrovlnné spoje nebo optická vlákna vyžadují dodatečnou infrastrukturu a značné investice. LTE již dříve v Release 10 zavedlo koncept Relay Nodes, ale ty byly omezené ve své funkčnosti a flexibilitě. IAB rozšiřuje tento koncept, umožňuje multi-hop topologie a poskytuje mnohem větší flexibilitu v síťovém plánování. Navíc využívá existující 5G rádiové rozhraní, což významně snižuje náklady a zjednodušuje nasazení.

Podobně je to s konceptem Small Cells. Ty zlepšily pokrytí a kapacitu v hustých oblastech, stále ale vyžadovaly samostatné backhaul řešení. Zatímco základy pro Small Cells byly položeny již v Release 8 s konceptem HeNB (tedy Home eNodeB), plnohodnotný koncept Small Cells, jak jej známe dnes, se vyvíjel především od Release 10 (LTE-Advanced) a dále. Každý následující release přidával nové funkce a vylepšení, která zvyšovala efektivitu a flexibilitu nasazení Small Cells.

Je dobré poznamenat, že termín “Small Cells” se stal běžně používaným v průmyslu kolem roku 2011-2012, což koresponduje s obdobím Release 10 a 11. Small Cell Forum, klíčová průmyslová organizace propagující tuto technologii, byl založen v roce 2007 (původně jako Femto Forum) a přejmenován na Small Cell Forum v roce 2012, což odráží širší adopci tohoto konceptu v mobilních sítích. Odtud tedy můžeme tušit i zájem o další rozvoj do směru IAB, kdy IAB integruje backhaul přímo do small cell konceptu.

Klíčové výhody IAB

Pojďme si shrnout klíčové výhody IAB v 5G sítích.

Rychlejší a levnější nasazení 5G - IAB umožňuje operátorům rychle rozšířit pokrytí 5G bez nutnosti budovat nákladnou backhaul infrastrukturu. Flexibilita v síťovém plánování - Operátoři mohou dynamicky přidávat nebo přesouvat IAB nodes podle potřeby, což umožňuje rychlou reakci na měnící se požadavky na pokrytí a kapacitu. Zlepšené pokrytí - IAB umožňuje rozšíření 5G pokrytí do oblastí, kde by bylo obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul. Efektivní využití spektra - Díky dynamickému přidělování zdrojů mezi přístupem a backhaulem může IAB optimalizovat využití dostupného spektra. Jedním z výzkumů pro budoucí sítě je právě efektivita využití spektra a její zvyšování pomocí ML/AI. Podpora pro mmWave - IAB je zvláště užitečné pro mmWave nasazení, kde je omezený dosah kompenzován možností multi-hop přenosů.Technické aspekty IAB Topologie - IAB podporuje jak stromové, tak mesh topologie, což umožňuje vysokou flexibilitu v síťovém designu. Směrování - IAB implementuje sofistikované směrovací algoritmy pro optimalizaci cest v multi-hop scénářích. Adaptivní alokace zdrojů - Systém dynamicky rozděluje rádiové zdroje mezi přístup (UE) a backhaul (MT) funkce podle aktuálních potřeb. Synchronizace - IAB zavádí pokročilé synchronizační mechanismy pro zajištění přesné časové a frekvenční synchronizace napříč multi-hop topologií. QoS management - IAB podporuje end-to-end QoS, zajišťující, že kritické služby mají prioritu i v multi-hop scénářích.

Ale také je dobré říct si na rovinu, že IAB má své stinné stránky a nevýhody, byť možná potenciální. Tak především latence, na kterou sítě 5G tlačí. S rostoucím počtem hopů může narůstat, což může být pro některé use cases problematické. Stejně tak sdílení zdrojů mezi radiovou přístupovou sítí a backhaulem může vést k omezení celkové kapacity sítě použitelné pro rychlé přenosy. Další rizika představují interference na rádiové vrstvě, snížená energetická účinnost a také bezpečnost. Multi-hop topologie představují bezpečnostní výzvy a vyžadující robustní šifrovací i autentizační mechanismy.

Budoucí vývoj

Zatímco IAB představuje významný pokrok v Release 16, budoucí vydání 3GPP přinesou další vylepšení:

Inteligentní IAB (Release 17 a dále) - Očekává se integrace AI/ML algoritmů pro optimalizaci směrování, alokace zdrojů a QoS managementu v IAB sítích. Rozšířená podpora pro Non-Terrestrial Networks (NTN) Budoucí Release zřejmě rozšíří IAB koncept na satelitní a vzdušné platformy (tedy Non-Terrestrial Networks (NTN)), umožňující ještě větší flexibilitu v poskytování konektivity. Zatím s tím počítejme tak do Release 19, spíše 20. Vylepšené multi-RAT integrace - Budoucí verze IAB mohou lépe integrovat různé rádiové přístupové technologie, včetně Wi-Fi a budoucích 6G systémů.Praktické nasazení IAB

Verizon byl jedním z prvních operátorů, který oznámil plány na využití IAB pro rozšíření svého mmWave 5G pokrytí. Společnost využívá IAB především v městských oblastech pro zlepšení pokrytí a kapacity bez nutnosti rozsáhlých investic do fiber backhaulu. China Mobile využívá IAB pro rozšíření 5G pokrytí v hustě osídlených městských oblastech i v odlehlejších venkovských lokalitách. Asi největším zastáncem IAB je ale japonský Rakuten Mobile. Jako nový operátor s plně virtualizovanou sítí, Rakuten Mobile intenzivně využívá IAB pro rychlé budování své 5G infrastruktury. Ve Francii Orange testuje IAB jako způsob, jak překlenout “digitální propast” a poskytnout vysokorychlostní 5G připojení v oblastech, kde je obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul.

Integrated Access and Backhaul (IAB) představuje významný krok vpřed v evoluci 5G sítí. Tato technologie elegantně řeší jeden z největších problémů při nasazování 5G – potřebu husté infrastruktury a nákladného backhaulu. Díky své flexibilitě, škálovatelnosti a nákladové efektivitě má IAB potenciál urychlit adopci 5G, zejména v mmWave pásmech a díky tomu v oblastech, kde je obtížné nebo nákladné instalovat tradiční backhaul řešení.

Zatímco IAB není bez výzev, jeho výhody jasně převažují nad omezeními. S pokračujícím vývojem a optimalizací v budoucích vydáních 3GPP se očekává, že IAB se stane klíčovou technologií nejen pro 5G, ale i pro budoucí generace mobilních sítí.

Už teď je zřejmé, že IAB není jen přechodným řešením, ale fundamentální změnou v přístupu k návrhu a nasazení mobilních sítí. S rostoucí poptávkou po všudypřítomné vysokorychlostní konektivitě a s výhledem na budoucí technologie jako 6G, bude role IAB v telekomunikačním ekosystému pravděpodobně ještě významnější.

V konečném důsledku IAB představuje více než jen technologickou inovaci – je to nástroj, který má potenciál demokratizovat přístup k vysokorychlostnímu internetu, překlenout digitální propast a umožnit nové use cases a služby, které budou formovat naši digitální zkušenost.