NDI je standardizovaná specifikace digitálního rozhraní pro propojení síťových prvků, jako jsou komponenty rádiového přístupu a jádra sítě, která definuje fyzikální, elektrické a logické charakteristiky pro přenos.

Popis

Network Digital Interface (NDI) v 3GPP specifikacích označuje standardizované digitální rozhraní používané pro vzájemné propojení různých síťových prvků nebo podsystémů. Zatímco uvedené specifikace (25.705, 26.805, 38.213, 38.889) pokrývají aspekty RAN a služeb, tento termín se často vztahuje k rozhraní používanému pro přenos základnových digitálních signálů, řídicích informací a synchronizačních dat. V kontextu rádiových přístupových sítí, například ve specifikacích pro IMT-2020 (5G) nebo LTE-Advanced, může být NDI spojováno s interním rozhraním distribuované základnové stanice, jako je rozhraní mezi řídicí jednotkou rádiového zařízení (Radio Equipment Control, REC) a rádiovým zařízením (Radio Equipment, RE), jak je definováno ve standardech jako CPRI (Common Public Radio Interface) nebo podobných.

Specifikace NDI zahrnuje několik vrstev. Fyzická vrstva definuje médium (např. optické vlákno), konektory, řádkový kód a přenosové rychlosti pro zajištění vysokorychlostního přenosu dat s nízkou latencí. Linková a transportní vrstva definují rámování, synchronizaci a mechanismy pro multiplexování různých datových toků (uživatelská data, signalizace řídicí a managementové roviny, synchronizační informace). Pro rozdělení distribuované jednotky (DU) a rádiové jednotky (RU) v 5G by NDI přenášelo digitalizované rádiové vzorky (I/Q data) pro více anténních nosných spolu s časováním a řídicími zprávami nezbytnými pro koordinovaný přenos a příjem.

Z pohledu síťové architektury NDI umožňuje funkční dekompozici a fyzické oddělení funkcí základnové stanice. To je klíčové pro architektury Cloud RAN (C-RAN) a Open RAN. Díky standardizovanému digitálnímu rozhraní mohou operátoři kombinovat zařízení od různých dodavatelů pro REC/DU a RE/RU, což podporuje interoperabilitu a inovace. Rozhraní musí podporovat velmi vysoké přenosové rychlosti, aby zvládlo velké množství I/Q dat generovaných širokými šířkami pásma a massive MIMO, a musí mít extrémně nízkou a deterministickou latenci, aby splnilo požadavky rádiového časování pro funkce jako koordinovaný multipoint (CoMP) a těsná synchronizace TDD.

K čemu slouží

Network Digital Interface byl vytvořen, aby řešil výzvy rostoucí složitosti základnových stanic, nákladů a závislosti na jediném dodavateli. Tradiční základnové stanice byly integrované jednotky, kde bylo rádiové a základnové zpracování umístěno společně. To činilo stanice objemnými, obtížně modernizovatelnými a vázalo operátory na proprietární řešení jediného dodavatele pro hardware i software. NDI umožňuje funkční rozdělení, které odděluje základnové zpracování (často výpočetně náročnější a softwarově aktualizovatelné) od rádiových frekvenčních komponent.

Toto oddělení řeší několik klíčových problémů. Umožňuje centralizované sdružování základnového zpracování (jako v C-RAN), kde mohou být zpracovatelské zdroje z mnoho buněk agregovány v centrální ústředně, což vede k lepšímu využití zdrojů, snazší údržbě a efektivnější podpoře funkcí jako koordinované plánování. Také usnadňuje nasazení dálkových rádiových hlav (RRH), které jsou menší a mohou být umístěny blíže anténám, čímž se snižují ztráty v napájecích kabelech a zlepšuje se pokrytí a energetická účinnost. Standardizace tohoto rozhraní, naznačená v odkazovaných 3GPP specifikacích, byla motivována snahou odvětví směřovat k otevřeným a disagregovaným RAN architekturám.

Historicky proprietární rozhraní omezovala flexibilitu. Tlak na standardizaci NDI, často v souladu s průmyslovými fóry jako je O-RAN Alliance, si klade za cíl vytvořit více-dodavatelský ekosystém. To snižuje kapitálové i provozní výdaje operátorů a urychluje adopci pokročilých RAN funkcí. Ve verzích jako Rel-16 a novějších se účel rozšiřuje o podporu nových požadavků 5G, jako je rozšířené mobilní širokopásmové připojení (eMBB) s velmi vysokou propustností, ultra-spolehlivá komunikace s nízkou latencí (URLLC) a přesné časování potřebné pro síťovou synchronizaci napříč rozdělenými architekturami.

Klíčové vlastnosti

• Standardizuje propojení mezi základnovými a rádiovými jednotkami
• Podporuje vysokorychlostní přenos digitalizovaných rádiových vzorků I/Q
• Definuje protokoly fyzické vrstvy (např. optické) a linkové vrstvy
• Přenáší multiplexovaná uživatelská data, řídicí data a synchronizační data
• Umožňuje komunikaci s nízkou, deterministickou latencí pro rádiové časování
• Usnadňuje více-dodavatelskou interoperabilitu v disagregovaném RAN

Definující specifikace

• TS 25.705 (Rel-13) — UMTS Small Data Transmission Enhancements Study
• TR 26.805 (Rel-17) — Study on Media Production over 5G NPN Systems
• TS 38.213 (Rel-19) — NR Physical Layer Control Procedures
• TR 38.889 (Rel-16) — NR-based access to unlicensed spectrum study

📖 Anglický originál a plná specifikace: NDI na 3GPP Explorer