星閃(NearLink,舊稱SparkLink)是全棧原創的新一代無線短距通信技術,相關標準由星閃聯盟負責制定。星閃聯盟于2020年9月22日由華為牽頭成立,截至2023年9月,聯盟會員單位已超過300家,包括行業機構、汽車廠商、芯片和模塊廠商、應用廠商、ICT企業和科研單位等。
星閃提供兩種空口接入技術:星閃基礎接入SLB技術和星閃低功耗接入SLE技術。星閃技術順應包括智能汽車、智能家居、智能終端和智能制造在內的多應用領域的產業發展趨勢,可滿足新興場景提出的超低時延、高可靠、高速率、抗干擾、高安全、精準同步等的嚴苛要求。
一、系統架構和主要特性
星閃技術由星閃接入層、基礎服務層和基礎應用層組成。
其中,星閃接入層根據實現功能的不同,分為管理節點(Grant節點),和終端節點(Terminal節點),一個管理節點可以同時連接管理多個終端節點,并采用集中式調度,一發多收,避免了節點輪詢所帶來的沖突,實現了超高的并發度。
根據通信場景的不同,星閃接入層提供了SLB(SparkLink Basic,基礎接入技術)和SLE(Sparklink Low Energy,低功耗接入技術)兩種通信接口。其中,SLB使用正交多載波(OFDM)波形,主要面向極低時延(可達20μs),極高可靠性(正確率大于99.9999%)和極高同步精度(小于1μs)的應用場景,例如:車載主動降噪、工業機械運動控制等,主要對標Wi-Fi技術。SLE使用單載波傳輸,可支持在250μs內完成一次交互,256用戶的接入以及12Mbps的數據傳輸,主要面向低成本、低功耗要求的應用場景,例如:無線耳機的音頻傳輸、工業數據采集等,主要對標藍牙技術。SLE可以視作SLB的“青春版”,但并無孰優孰劣,二者面向的是不同的應用場景。在實際應用中,二者相互補充,共同演進。
不同于接入層,星閃的基礎服務層和基礎應用層則采用了統一的上層交互協議。基礎服務層通過調用不同功能單元,實現對于上層應用功能機系統管理維護的支持。具體包含設備發現、服務管理、連接管理、QoS 管理、5G融合等服務功能。基礎應用層用于實現各類應用功能。為保證應用層端到端的安全,針對基于IP 的傳輸,星閃使用TLS/TLCP 協議;針對基于Non-IP 的傳輸,星閃的應用層傳輸安全機制由具體應用實現。
二、應用場景
智能家居
隨著新技術的采用,智能家居的定義一直在不斷地發展變化,主要分為三個階段:
1)單品智能階段,主要是單個家電的單品自動化,以減輕用戶勞動量、方便用戶使用;
2)智能互聯階段,主要是通過各類傳感設備或人工參與,借助物聯網技術實現設備間的聯動場景;
3)主動智能階段,與人工智能技術相結合,實現系統的自主感知需求,主動提供用戶個性化的服務。
隨著經濟的發展,智能家居出現新的發展趨勢。智能家居從客廳等單一空間擴展到全屋智能,室內運動、房屋周邊車庫和庭院的智能化需求也不斷增加。邊緣計算技術的發展使得家庭數據中心呈現增長態勢,帶屏中控設備由一戶一屏逐漸發展為一房間一屏,家庭內各種智能設備數量逐漸增多,且存在多品牌、多網絡協議、多產品形態的特點。
智能家居設備也分散在家庭內部的各個角落,存在設備分散的特點。考慮到房屋結構和各種功率電器存在多樣性和復雜性,保證家庭內部的網絡覆蓋穩定可靠是智能家居穩定運行的基本前提。
智能終端
智能終端通常指個人使用的帶有通訊功能的消費類移動終端產品,包括但不限于智能手機,無線耳機、智能手表/手環及穿戴設備、VR眼鏡、PC及平板、路由器及CPE等終端產品。手機成為個人電子終端的核心設備,在與可穿戴式智能設備的連接中(如手機與耳機連接,手機與手表/手環連接等),高清音頻傳輸、升級App、存儲圖片和文件傳輸等相關應用需求越來越多。電池供電設備是現在終端最多的形態,對低功耗長待機的需求也越發強烈。
隨著智能終端產品形態和技術的快速發展,在低功耗、高吞吐、低時延、大容量、高精感知等方面,對星閃技術提出了更高的要求。
智能制造
工業現場網絡出現泛在化、無線化、融合化的發展趨勢,大量“啞設備”聯網改造,生產設備“剪辮子”,生產現場網絡無線化改造將有效減少有線部署和維護成本。產線設備控制、大規模數據采集、工業檢測、AGV小車遠程控制、設備智能巡檢和流程制造的過程控制作為智能制造典型應用場景,已成為無線化探索的重要方向。星閃技術作為全棧原創的無線短距通信技術,具備高可靠、低時延、高速率、精同步、高安全、支持業務多并發以及低功耗等多方面卓越的技術特性,被業界廣泛關注。典型工業現場網場景對星閃技術提出的業務需求見下表。
除了工業現場的無線短距通信升級外,借助部署邊緣網關以及5G網絡,可以延展無線通信范圍,實現工廠數據的上云,有助于實現集中管理的一體化高質量網絡,對于實現工業通信網絡的自組織維護、降低運維成本意義重大。因此,5G與星閃技術融合也是重要的技術發展方向之一。
智能汽車
近年來,汽車的功能和使用方式正在發生深刻的變化,由單純的交通工具轉變為移動的智能空間,汽車正朝著“數據決定體驗,軟件定義汽車”的方向發展。當前汽車的電子電氣架構不斷演進,自動駕駛功能、座艙交互功能等不斷豐富,高性能的控制器在增加,分布式ECU逐漸向集中式域控制器演進。
傳統車內有線通信技術存在成本高、部署不靈活、整備重量高等問題。當前,部分車內通信業務正呈現出從有線通信向無線通信加速演變的趨勢。典型的車內無線通信場景包括:
1)座艙娛樂類,如無線主動降噪,無線娛樂投屏,多聲道無損音質傳輸等;
2)信息輔助類,如流媒體后視鏡,全景環視等;
3)舒適便利類,如燈光控制等;
4)車載安全類:如電池管理系統等。
對星閃技術需求總結見表
三·、技術優點
1、低功耗:星閃技術采用了高效的功耗管理策略,使得設備在待機或低負載狀態下可以顯著降低功耗,從而延長設備的使用壽命。
2、低時延:星閃技術的傳輸時延非常低,這使得星閃技術非常適合需要實時性的應用場景,如在線游戲、實時音視頻通信等。
3、高速率:換而言之,既然配備了低延遲,那就少不了傳輸速率高這一特點,其傳輸速率遠高于傳統的藍牙技術和WiFi技術。這使得星閃技術可以滿足大數據量傳輸的需求,如高清視頻流、大文件傳輸等。
4、高可靠性:在日常的數據或信息傳輸過程中,因星閃技術具有強大的抗干擾能力,可以在復雜的電磁環境中保持穩定的連接。此外,星閃技術還支持多設備同時連接,提供了更高的靈活性。
審核編輯 黃宇
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