比WiFi、藍(lán)牙更先進(jìn)？詳解華為主導(dǎo)的“星閃”技術(shù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）在今年的華為HDC2023上，余承東介紹了新一代近距離無線連接技術(shù)——NearLink星閃，據(jù)稱，相比傳統(tǒng)的無線連接，星閃擁有更低功耗、更快速度、更低時(shí)延、更穩(wěn)連接、更廣覆蓋、更大組網(wǎng)，可以適用于消費(fèi)電子、智能家居、新能源汽車、工業(yè)智造等多種場景，為鴻蒙生態(tài)帶來革新體驗(yàn)。

在具體應(yīng)用方面，華為目前已經(jīng)展示了電競鼠標(biāo)、無損音頻、IoT數(shù)傳、車鑰匙等場景。過去這些場景普遍采用藍(lán)牙、Wifi等無線連接技術(shù)，在演示中，可以看到采用星閃連接的電競鼠標(biāo)時(shí)延空口時(shí)延可以達(dá)到0.25ms，而現(xiàn)有技術(shù)的無線鼠標(biāo)空口時(shí)延在8ms，鼠標(biāo)時(shí)延從毫秒級(jí)提升到微秒級(jí)；借助高帶寬、抗干擾強(qiáng)的特性，星閃也可以實(shí)現(xiàn)無線耳機(jī)播放無損音頻。

但發(fā)布會(huì)以及現(xiàn)場展示中，主要還是應(yīng)用層面的展示，對(duì)于星閃的底層參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)原理并沒有過多敘述。所以到底星閃相比WiFi、藍(lán)牙等成熟的無線連接技術(shù)有哪些不同？又是怎樣實(shí)現(xiàn)更高性能更低功耗？

星閃的發(fā)展情況

根據(jù)星閃無線短距通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)白皮書，星閃技術(shù)的初衷，是為了適應(yīng)當(dāng)前新應(yīng)用場景涌現(xiàn)，對(duì)無線短距通信技術(shù)在低時(shí)延、高可靠、精同步、高速率、多并發(fā)、高信息安全和低功耗等方面提出了更高的要求。

現(xiàn)有的無線短距通信技術(shù)，應(yīng)用最廣泛的是WiFi和藍(lán)牙，但WiFi的異步和系統(tǒng)效率，藍(lán)牙的速率和時(shí)延等劣勢，已經(jīng)無法滿足一些比如智能汽車、智能家居、智能制造等新的應(yīng)用場景需求。因此，創(chuàng)造一種相比現(xiàn)有技術(shù)更強(qiáng)大，全新的無線短距通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就是星閃聯(lián)盟誕生的初衷。

有業(yè)界傳聞，星閃起源于是華為內(nèi)部一個(gè)代號(hào)為“綠牙”的項(xiàng)目，最初是作為藍(lán)牙的“備胎”技術(shù)而進(jìn)行預(yù)研。余承東在介紹星閃時(shí)也提到，“依托于華為三十多年在通信領(lǐng)域的技術(shù)積累，把我們的通信技術(shù)用在了近距離無線連接領(lǐng)域”，或許也是暗示了這點(diǎn)。

而星閃聯(lián)盟，是在2020年9月成立，首批共有80家成員單位，其中副理事長單位包括中國信通院、中汽中心、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、電子標(biāo)準(zhǔn)院、無線電檢測中心、中國移動(dòng)、北汽、閃聯(lián)、華為、Lenovo、TCL、vivo共12家單位。

電子發(fā)燒友/攝

而聯(lián)盟會(huì)員分為8個(gè)工作組，其中四個(gè)工作組參與技術(shù)制定方面，包括需求和標(biāo)準(zhǔn)、頻譜、測試認(rèn)證、安全。其余四個(gè)工作組主要是分別負(fù)責(zé)四大應(yīng)用領(lǐng)域推廣，包括智能汽車、智能家居、智能終端、智能制造。

目前星閃聯(lián)盟已經(jīng)有354家成員，覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈上下游。按照聯(lián)盟的路線圖，星閃1.0標(biāo)準(zhǔn)在2022年11月已經(jīng)發(fā)布，今年第四季度星閃模組將會(huì)通過測試驗(yàn)證，明年星閃將會(huì)作為鴻蒙智聯(lián)生態(tài)的S+最高標(biāo)準(zhǔn)，開始產(chǎn)品認(rèn)證工作。

從一些模組產(chǎn)品來看，前期星閃模組主要會(huì)以WiFi+藍(lán)牙+星閃兼容的產(chǎn)品推出，兼容生態(tài)也是每一項(xiàng)新技術(shù)早期的必經(jīng)路線。

星閃技術(shù)的詳細(xì)參數(shù)與技術(shù)背景

來源：星閃1.0空口技術(shù)性能評(píng)估報(bào)告

從星閃聯(lián)盟的官方資料中，可以了解到星閃系統(tǒng)載波帶寬為20/40/60/80/100/160/320MHz。其中目前應(yīng)用最為廣泛的2.4GHz頻段WiFi的載波帶寬就是20MHz，同時(shí)最新的WiFi7，帶寬拓展至20/40/80/160/320MHz。從這個(gè)角度去看，星閃從設(shè)計(jì)之初確實(shí)也是瞄準(zhǔn)WiFi，同時(shí)覆蓋的應(yīng)用范圍相比WiFi更廣。

星閃無線通信系統(tǒng)的核心是空口接入層，根據(jù)星閃接入層的角色不同，星閃設(shè)備分為G（Grant）節(jié)點(diǎn)和T（Terminal）節(jié)點(diǎn)，每個(gè)G節(jié)點(diǎn)可以管理一定數(shù)量的T節(jié)點(diǎn)，G節(jié)點(diǎn)以及與其連接的T節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)通信域。

比如在智能座艙場景中，座艙域控制器可以作為G節(jié)點(diǎn)，各類車載設(shè)備則作為T節(jié)點(diǎn)，這個(gè)時(shí)候座艙與車載設(shè)備形成了一個(gè)通信域，手機(jī)也可以作為其中的T節(jié)點(diǎn)之一。不過，在這個(gè)場景中，手機(jī)也可以同時(shí)作為G節(jié)點(diǎn)連接可穿戴設(shè)備，此時(shí)手機(jī)與可穿戴設(shè)備組成了另外一個(gè)通信域。

智能家居場景，電視與下掛音頻設(shè)備組成一個(gè)通信域，手機(jī)與耳機(jī)組成另外一個(gè)通信域，兩個(gè)通信域之間可以通過高級(jí)/一般通信域進(jìn)行區(qū)分，由高級(jí)通信域進(jìn)行資源協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)多域之間的協(xié)調(diào)共存。

進(jìn)一步的，為了滿足不同場景下的通信需求，星閃技術(shù)提供了SLB（SparkLinkBasic，星閃基礎(chǔ)接入技術(shù)）和SLE（Sparklink Low Energy，星閃低功耗接入技術(shù)）兩種無線通信接口。

SLB和SLE如果用藍(lán)牙類比，就分別相當(dāng)于BT和BLE，SLE主要就是針對(duì)低功耗領(lǐng)域，同時(shí)傳輸性能也相對(duì)較弱。

來源：星閃1.0空口技術(shù)性能評(píng)估報(bào)告

其中SLB使用OFDM（正交多載波）波形，空口單向數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小于20.833us，單載波支持20MHz帶寬，最大支持16載波共320MHz帶寬。最高速率支持編碼速率0.92的信道編碼、1024QAM調(diào)制和8流多路并行傳輸，最深覆蓋支持編碼速率1/8的信道編碼和QPSK調(diào)制。SLB還支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)透傳模式，極大減小系統(tǒng)開銷，提升系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)接入容量，多用戶可以同時(shí)以低延時(shí)接入系統(tǒng)。

根據(jù)白皮書中的性能評(píng)估結(jié)果，SLB在單載波20MHz帶寬下，G鏈路峰值速率大于900Mbps，T鏈路峰值大于450Mbps；并支持4096用戶接入，支持1ms內(nèi)80用戶的數(shù)據(jù)并發(fā)。同時(shí)采用了Polar數(shù)據(jù)信道編碼最小工作信噪比-5dB（相比傳統(tǒng)短距實(shí)現(xiàn)覆蓋增益+3dB）。

因此SLB的主要特性是低時(shí)延、高可靠、精同步和高并發(fā)，適用于車載主動(dòng)降噪、無線投屏、工業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制等業(yè)務(wù)場景。

來源：星閃1.0空口技術(shù)性能評(píng)估報(bào)告

SLE使用單載波傳輸，帶寬支持1MHz、2MHz和4MHz，調(diào)制方式支持GFSK、BPSK、QPSK和8PSK。通過采用Polar信道編碼提升傳輸可靠性，減少重傳節(jié)省功耗，精簡廣播信道功能和業(yè)務(wù)以減少擁塞可能。

相比現(xiàn)有低功耗無線短距技術(shù)，SLE在相同深覆蓋條件下可穩(wěn)定支持128kbps音頻傳輸，峰值數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到12Mbps（相比之下藍(lán)牙5.3最大傳輸速率為2Mbps）。多用戶能力方面，SLE支持256用戶接入，因此除了耳機(jī)無損音頻傳輸外，SLE還能夠用于無線BMS、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等場景。

而低功耗的設(shè)計(jì)其實(shí)涵蓋到整個(gè)星閃系統(tǒng)中，原理是G節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸特性，通過配置非連續(xù)傳輸(DRX)節(jié)省T節(jié)點(diǎn)的功耗。T節(jié)點(diǎn)工作在DRX狀態(tài)時(shí)，可以根據(jù)G節(jié)點(diǎn)的配置的接收周期以及每個(gè)周期內(nèi)的持續(xù)接收時(shí)間，有選擇性的在被配置的無線幀/超幀上接聽數(shù)據(jù)，節(jié)省T節(jié)點(diǎn)功耗。G節(jié)點(diǎn)在通過高層信令配置T節(jié)點(diǎn)非連續(xù)傳輸(DRX)的基礎(chǔ)上，還可以通過G鏈路控制信息動(dòng)態(tài)指示T節(jié)點(diǎn)跳過當(dāng)前的非連續(xù)傳輸周期，進(jìn)一步節(jié)省T節(jié)點(diǎn)功耗。

小結(jié)：

星閃作為全棧原創(chuàng)的全新無線短距通信技術(shù)，在技術(shù)以及參數(shù)指標(biāo)上都相比目前市面上的無線連接技術(shù)具備不少優(yōu)勢。目前星閃Release 1.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，相關(guān)的芯片、模組等產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入驗(yàn)證階段，按照聯(lián)盟預(yù)測，星閃最快在2023年底會(huì)在智能制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)試點(diǎn)落地，智能終端方面，無線投屏、無線家庭影院等產(chǎn)品也可能在2024年之前實(shí)現(xiàn)商用，而各個(gè)領(lǐng)域的大規(guī)模商業(yè)落地有望在2024年開始。

同時(shí)星閃Release 2.0標(biāo)準(zhǔn)制定也正在推進(jìn)中，在Release 2.0中，將加入高精定位、感知、覆蓋增強(qiáng)（sub-1GHz）、超高速率（毫米波）等接入層特性，以及Mesh組網(wǎng)、QoS增強(qiáng)等基礎(chǔ)服務(wù)層特性。

今年6月，國際星閃無線短距通信聯(lián)盟完成注冊(cè)，這意味著未來星閃的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)向全球產(chǎn)業(yè)鏈玩家開放。但不得不承認(rèn)的是，即使星閃具備后發(fā)的技術(shù)先進(jìn)性，市場推廣上可見地將會(huì)遇到很多困難，未來星閃能不能對(duì)WiFi、藍(lán)牙等產(chǎn)生沖擊，這就需要交給時(shí)間去回答了。