什么是星闪?
介绍星闪(NearLink),就不得不提蓝牙与WiFi。这两个我们如今生活中随处可见的连接通讯方式。作为信息传播的最后一环,蓝牙和Wi-Fi是目前近场无线通信的主要解决方案,但蓝牙和 Wi-Fi 之间的标准是割裂的,蓝牙主打低功耗,Wi-Fi 追求高速率,各有长处却不能兼容。而随着进入万物互联时代,割裂的两种方式让许多开发者不能不在功耗与速率之间取舍。“星闪”从架构设计上做成了融合架构,一标多模。星闪分为两种模式:SLB、SLE,前者对标蓝牙,满足低功耗轻量级连接需求,后者对标Wi-Fi,应对高速率、大传输、高质量连接场景。
星闪是中国原生的新一代无线短距通信技术。面向万物互联时代,星闪引入关键技术和创新理念,赋予智能终端新的连接方式。与传统短距传输技术方案相比,星闪在功耗、速度、覆盖范围和连接性能全面领先,可以在智能终端、智能家居、智能汽车、智能制造等各类细分场景下实现更极致的用户体验。2023年,星闪商用元年全面开启。
星闪的关键技术
前面我们提到,星闪是增强版的“Wi-Fi+蓝牙”。为了实现这两种不同的特性,星闪采用了特殊的架构设计:
星闪技术的系统框架
(来源:《星闪无线短距通信技术(SparkLink1.0)产业化推进白皮书》)
我们可以看到,系统一共分为三层,从上到下分别是:基础应用层、基础服务层、星闪接入层。
基础应用层用于实现各类应用功能,服务于包括汽车、家居、影音等不同场景。
基础服务层包括很多的基础功能单元,通过它们实现对于上层应用功能以及系统管理维护的支持。
作为全栈原创的新一代先短距通信技术,星闪技术具备低时延、高可靠、高同步精 度、支持多并发、高信息安全和低功耗等卓越技术特性。其核心为空口接入层技术,设备分为G(管理)节点和T(终端)节点,组成通信域。为满足不同需求,星闪技术提供SLB(基础接入)和SLE(低功耗接入)两种接口。SLB规定于中YD/T 4007-2022,采用OFDM波形,实现业界最低时延(<20.833us),支持最高320MHz带宽、高速率传输,优化系统开销和多节点接入。SLB主要用于车载降噪、无线投屏、工业控制等场景,以低时延、高可靠、精同步和高并发为显著特征。
项目 | 性能指标 |
峰值速率 | G链路峰值大于900Mbps(单载波20MHz带宽) T链路峰值大于450Mbps(单载波20MHz带宽) |
时延 | 20us |
可靠性 | 正确率大于99.999% |
同步精度 | <1us(定时精度±30ns) |
多用户能力 | 支持4096用户接入 支持1毫秒内80用户数据并发 |
抗干扰能力 | 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) 领频干扰抑制比大于70dB |
安全性 | 高(双向认证,算法协调保障) |
SLE技术由T/XS 10002-2022规定,支持低成本、低功耗接入。采用单载波传输,带宽1-4MHz,调制方式多样。通过Polar编码提升可靠性,精简功能减少拥塞。相比现有技术,SLE在深覆盖下稳定支持128kbps音频,峰值速率达12Mbps,支持无损音频、可靠组播、异构接入及数百节点接入。主要应用于耳机音频、无线电池管理、工业数据采集等低功耗场景。
项目 | 性能指标 |
峰值速率 | 支持4.6Mbps 支持12Mbps |
时延 | 支持250微秒完成一次交互 |
多用户能力 | 支持256用户接入 |
网络覆盖及拓扑 | 最小SINR;-3dB; 支持一对一单播及一对多组播; |
安全性 | 高(双向认证,算法协调保障) |
星闪的应用市场
近年来智能家居向着高端化、情景化方向发展,多设备联动、场景化控制需求增加,虽然无线通信组网相比有线更灵活便利,但传统无线通信技术仍存在不少体验短板。比如蓝牙技术虽然复杂度低,功耗和成本也能满足智能家居诉求,但其欠缺组网能力,仅个位数的节点连接能力远不能满足家居互联的需求,虽然Mesh技术一定程度上扩展了蓝牙的连接能力,但Mesh技术的应用会加剧空间通信的拥塞和信号间的干扰,降低通信的可靠性。相较之下,今天的星闪技术复杂度与蓝牙相当,但能够支持数十到百级的设备并发连接,是蓝牙的10倍以上,由于采用中心控制的方式,星闪技术可以避免节点之间的冲突,同时时延压低至蓝牙的三十分之一。
实际生活中,数十甚至上百组智能灯具都可以灵活精准地控制,避免了传统蓝牙常常出现的“跑马灯”现象。此外,当我们自己在家中组建家庭影院时,得益于Polar码等新型信道编码技术的加持,星闪的抗干扰能力相对于蓝牙提升在7dB以上,覆盖范围是蓝牙的2倍,多设备互联的影音体验可以更稳定、质量更高。值得一提的是,在翻倍式的连接能力提升之上,星闪技术的功耗仍然控制在了与蓝牙相当的水平。并且基于与蓝牙相当的功耗,星闪可以最大以12Mbps的数据传输速率支持门锁、可视门铃、IPC摄像头等设备的1080P高清视频传输。目前在全屋智能设备的连接中,我们常常以手机为中心操控其他智能设备,在这个过程中,路由器是连接其他设备的“中枢”,而未来路由器将成为星闪连接全屋智能的“锚点”。借助星闪网关路由,我们的手机、耳机、平板、音箱、电视以及各类智能家电、家居产品都可以快速接入星闪网络,从而享受到星闪技术带来的互联体验升级。路由器将成为核心星闪技术落地入口,成为连接家庭中各类智能终端的新方式。智能家居场场景是涉及星闪技术最为广泛,体现最为直观的,但在智能家居场景之外,星闪在无线影音娱乐、人机交互等场景也有不少亮眼表现。比如在我们佩戴无线耳机观看赛事直播或者玩对第一人称射击等对时延敏感的游戏时,星闪可以将这些设备的时延降至30毫秒。
同时星闪可以支持一个USB接收器实现键盘、鼠标、耳机等不同类型的配件设备同时接入,并将无线键鼠的回报率提升至4KHz,操作的精准度、相应灵敏度都有显著提升。在当下火热的VR/AR场景中,星闪可以支持10个体感传感器同时收发信号,信号以微秒级误差对齐,从而精准捕捉用户头部、躯干和四肢动作,实现更好的虚拟交互体验。
星闪的产品
WF7301模块是云启汇网络技术(深圳)有限公司基于HiSilicon的WS73U芯片设计的一款高度集成2.4GHzWi-Fi、BLE和SLE的模组。它兼容IEEE 802.11b/g/n/ax标准,提供最大150Mbps物理层速率和更远的覆盖距离。支持蓝牙低功耗4.2/5.2、支持BLE Mesh和BLE网关功能和NearLink SLE 1.0,支持SLE网关功能。支持USB2.0接口,最高速率480Mbps;芯片作为从机,通过USB接口搭载到主机MCU运行。
特性:
1×1 工作频率2.4-2.4835 GHz
主机接口USB2.0
IEEE 标准:IEEE 802.11b/g/n/ax,最大PHY速率可达150Mbps
兼容蓝牙低功耗 4.0/4.1/4.2/5.0/5.1/5.2
兼容 NearLink SLE 1.0
通过PAD连接到外部天线(兼容IPEX接口)
电源 DC 3.3V±0.2V
工作温度范围-45℃~80℃
小体积:13.0mm(L)*12.2mm(W)*2.0mm(H)
结 语
深圳市鼎芯无限科技有限公司目前已成功加入由华为海思主导开发的星闪联盟(NearLink),未来将携手华为及其他联盟成员,共同推动星闪技术的创新与应用,为用户带来更加高效、便捷的无线连接体验。同时深圳市鼎芯无限科技有限公司拥有多个成熟的AE和FAE团队,能够为客户提供从专业技术支持到整体解决方案的全套服务。拥有强大的销售及技术支持团队,在智能安防、智慧家居、智能网关、智能电表、智慧医疗等市场提供了良好的技术及市场推广服务,得到了客户的广泛认可。