比WiFi、蓝牙更先进？详解华为主导的“星闪”技术

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在今年的华为HDC2023上，余承东介绍了新一代近距离无线连接技术——NearLink星闪，据称，相比传统的无线连接，星闪拥有更低功耗、更快速度、更低时延、更稳连接、更广覆盖、更大组网，可以适用于消费电子、智能家居、新能源汽车、工业智造等多种场景，为鸿蒙生态带来革新体验。
 
在具体应用方面，华为目前已经展示了电竞鼠标、无损音频、IoT数传、车钥匙等场景。过去这些场景普遍采用蓝牙、Wifi等无线连接技术，在演示中，可以看到采用星闪连接的电竞鼠标时延空口时延可以达到0.25ms，而现有技术的无线鼠标空口时延在8ms，鼠标时延从毫秒级提升到微秒级；借助高带宽、抗干扰强的特性，星闪也可以实现无线耳机播放无损音频。
 
但发布会以及现场展示中，主要还是应用层面的展示，对于星闪的底层参数以及实现原理并没有过多叙述。所以到底星闪相比WiFi、蓝牙等成熟的无线连接技术有哪些不同？又是怎样实现更高性能更低功耗？
 
星闪的发展情况
 
根据星闪无线短距通信技术产业化推进白皮书，星闪技术的初衷，是为了适应当前新应用场景涌现，对无线短距通信技术在低时延、高可靠、精同步、高速率、多并发、高信息安全和低功耗等方面提出了更高的要求。
 
现有的无线短距通信技术，应用最广泛的是WiFi和蓝牙，但WiFi的异步和系统效率，蓝牙的速率和时延等劣势，已经无法满足一些比如智能汽车、智能家居、智能制造等新的应用场景需求。因此，创造一种相比现有技术更强大，全新的无线短距通信技术标准，就是星闪联盟诞生的初衷。
 
有业界传闻，星闪起源于是华为内部一个代号为“绿牙”的项目，最初是作为蓝牙的“备胎”技术而进行预研。余承东在介绍星闪时也提到，“依托于华为三十多年在通信领域的技术积累，把我们的通信技术用在了近距离无线连接领域”，或许也是暗示了这点。
 
而星闪联盟，是在2020年9月成立，首批共有80家成员单位，其中副理事长单位包括中国信通院、中汽中心、中国标准化研究院、电子标准院、无线电检测中心、中国移动、北汽、闪联、华为、Lenovo、TCL、vivo共12家单位。
 

电子发烧友/摄

 
而联盟会员分为8个工作组，其中四个工作组参与技术制定方面，包括需求和标准、频谱、测试认证、安全。其余四个工作组主要是分别负责四大应用领域推广，包括智能汽车、智能家居、智能终端、智能制造。
 
目前星闪联盟已经有354家成员，覆盖产业链上下游。按照联盟的路线图，星闪1.0标准在2022年11月已经发布，今年第四季度星闪模组将会通过测试验证，明年星闪将会作为鸿蒙智联生态的S+最高标准，开始产品认证工作。
 
从一些模组产品来看，前期星闪模组主要会以WiFi+蓝牙+星闪兼容的产品推出，兼容生态也是每一项新技术早期的必经路线。
 
星闪技术的详细参数与技术背景
 

来源：星闪1.0空口技术性能评估报告

 
从星闪联盟的官方资料中，可以了解到星闪系统载波带宽为20/40/60/80/100/160/320MHz。其中目前应用最为广泛的2.4GHz频段WiFi的载波带宽就是20MHz，同时最新的WiFi7，带宽拓展至20/40/80/160/320MHz。从这个角度去看，星闪从设计之初确实也是瞄准WiFi，同时覆盖的应用范围相比WiFi更广。
 
星闪无线通信系统的核心是空口接入层，根据星闪接入层的角色不同，星闪设备分为G（Grant）节点和T（Terminal）节点，每个G节点可以管理一定数量的T节点，G节点以及与其连接的T节点共同组成一个通信域。
 
比如在智能座舱场景中，座舱域控制器可以作为G节点，各类车载设备则作为T节点，这个时候座舱与车载设备形成了一个通信域，手机也可以作为其中的T节点之一。不过，在这个场景中，手机也可以同时作为G节点连接可穿戴设备，此时手机与可穿戴设备组成了另外一个通信域。
 
智能家居场景，电视与下挂音频设备组成一个通信域，手机与耳机组成另外一个通信域，两个通信域之间可以通过高级/一般通信域进行区分，由高级通信域进行资源协调，实现多域之间的协调共存。
 
进一步的，为了满足不同场景下的通信需求，星闪技术提供了SLB（SparkLinkBasic，星闪基础接入技术）和SLE（Sparklink Low Energy，星闪低功耗接入技术）两种无线通信接口。
 
 SLB和SLE如果用蓝牙类比，就分别相当于BT和BLE，SLE主要就是针对低功耗领域，同时传输性能也相对较弱。

来源：星闪1.0空口技术性能评估报告

 
其中SLB使用OFDM（正交多载波）波形，空口单向数据传输时延小于20.833us，单载波支持20MHz带宽，最大支持16载波共320MHz带宽。最高速率支持编码速率0.92的信道编码、1024QAM调制和8流多路并行传输，最深覆盖支持编码速率1/8的信道编码和QPSK调制。SLB还支持数据链路层数据透传模式，极大减小系统开销，提升系统多节点接入容量，多用户可以同时以低延时接入系统。
 
根据白皮书中的性能评估结果，SLB在单载波20MHz带宽下，G链路峰值速率大于900Mbps，T链路峰值大于450Mbps；并支持4096用户接入，支持1ms内80用户的数据并发。同时采用了Polar数据信道编码最小工作信噪比-5dB（相比传统短距实现覆盖增益+3dB）。
 
因此SLB的主要特性是低时延、高可靠、精同步和高并发，适用于车载主动降噪、无线投屏、工业机械运动控制等业务场景。

来源：星闪1.0空口技术性能评估报告

 
SLE使用单载波传输，带宽支持1MHz、2MHz和4MHz，调制方式支持GFSK、BPSK、QPSK和8PSK。通过采用Polar信道编码提升传输可靠性，减少重传节省功耗，精简广播信道功能和业务以减少拥塞可能。
 
相比现有低功耗无线短距技术，SLE在相同深覆盖条件下可稳定支持128kbps音频传输，峰值数据传输速率达到12Mbps（相比之下蓝牙5.3最大传输速率为2Mbps）。多用户能力方面，SLE支持256用户接入，因此除了耳机无损音频传输外，SLE还能够用于无线BMS、工业数据采集等场景。
 
而低功耗的设计其实涵盖到整个星闪系统中，原理是G节点可以根据数据的传输特性，通过配置非连续传输(DRX)节省T节点的功耗。T节点工作在DRX状态时，可以根据G节点的配置的接收周期以及每个周期内的持续接收时间，有选择性的在被配置的无线帧/超帧上接听数据，节省T节点功耗。G节点在通过高层信令配置T节点非连续传输(DRX)的基础上，还可以通过G链路控制信息动态指示T节点跳过当前的非连续传输周期，进一步节省T节点功耗。
 
小结：
 
星闪作为全栈原创的全新无线短距通信技术，在技术以及参数指标上都相比目前市面上的无线连接技术具备不少优势。目前星闪Release 1.0标准已经冻结，相关的芯片、模组等产品已经进入验证阶段，按照联盟预测，星闪最快在2023年底会在智能制造领域实现试点落地，智能终端方面，无线投屏、无线家庭影院等产品也可能在2024年之前实现商用，而各个领域的大规模商业落地有望在2024年开始。
 
同时星闪Release 2.0标准制定也正在推进中，在Release 2.0中，将加入高精定位、感知、覆盖增强（sub-1GHz）、超高速率（毫米波）等接入层特性，以及Mesh组网、QoS增强等基础服务层特性。
 
今年6月，国际星闪无线短距通信联盟完成注册，这意味着未来星闪的标准会向全球产业链玩家开放。但不得不承认的是，即使星闪具备后发的技术先进性，市场推广上可见地将会遇到很多困难，未来星闪能不能对WiFi、蓝牙等产生冲击，这就需要交给时间去回答了。