星闪技术概述

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无线短距通信技术

这是一个万物互联的时代。2020年全球约有270亿台设备联网，到2025年这一数字将增长到750亿。数字化社会的飞速发展，进一步加快了信息在人、物、环境之间的循环流转，让连接变得更加无可或缺。作为信息传播的最后一环，最后几十米的无线短距通信技术在社会生活的方方面面发挥着巨大的作用。

无线短距通信技术一般指覆盖距离通常在200米以内的通信技术。其发射功率通常小于100mW，不用申请无线频道，工作频段一般以GHz为单位。

我们并不缺少这类技术，传统的无线短距通信技术包括蓝牙（Bluetooth）、无线局域网（Wi-Fi）、红外数据传输（IrDA）、近场通信（NFC）、射频识别（RFID）、紫蜂（ZigBee）、远距离无线电（Lora）、超宽带（UWB）等。

目前，每年有超过百亿的无线短距连接设备投入市场，加速催生了海量的新应用和价值场景，逐步覆盖到智能汽车、智能家居、智能终端、智能制造、低空通信等各个领域。随着新应用、新场景的出现，我们对现有无线短距通信技术在实时性、低时延、低功耗、高吞吐、高可靠、精同步、精定位、高并发和信息安全等方面也提出了新的要求。

传统的无线短距通信技术存在一些问题，比如：
1. 碎片化严重，共用频段的机制导致干扰严重，频谱资源效率较低；
2. 不适合大量终端同时接入的密集应用场景，为了避免多设备间干扰通常采用时分方法，然而这一方法需要高带宽才能确保精准低时延；
3. 以通信功能为主，而新的应用需要通信、感知、定位三大功能相融合。

星闪联盟与星闪无线通信技术

星闪联盟（SparkLink）就是在这个背景下诞生的。星闪联盟的全称是国际星闪无线短距通信联盟，成立于2020年9月，由华为等80家成员单位发起。

星闪无线通信技术（NearLink），是星闪联盟制定和发布的一种新型无线短距通信技术，用于承载智能终端、智能家居、智能汽车、智能制造等领域应用场景的数据交互。

星闪1.0标准于2022年11月发布。它的核心技术优势包括：低时延、高吞吐、高并发、高可靠、抗干扰、精定位。‌

1. 低时延：过去异步侦听、随机退避的方式存在10ms左右时延，星闪通过同步短帧、集中调度将时延缩减到20μs。时延由毫秒级迈进微秒级。

2. 高吞吐：星闪在设备间信息传输最高速率是传统无线技术（2Mbps）的6倍（12Mbps），能耗只有之前的60%。

3. 高并发：与传统技术直连设备只可连接数个相比，星闪最大可达到百量级，避免了传统技术组网能力弱、同步实现难度高导致的跑马灯现象。

4. 高可靠：星闪首次将5G Polar码技术用于无线短距通信，信息传输可靠性由传统技术的90%提升至99.999%。

5. 抗干扰：Polar码技术配合干扰避让机制，抗干扰能力比传统无线技术提升7dB。

6. 精定位：星闪将定位精度由传统无线技术的米级提升到分米级，依托领先的测距算法，有效克服人体遮挡、环境吸收和反射等因素叠加。

星闪空口技术性能

星闪1.0版的空口技术性能如下表。

项目	性能
峰值速率	20MHz单载波G链路峰值920Mbps (8x8MIMO) 20MHz单载波T链路峰值460Mbps (4x4MIMO)
时延	单向传输时延小于20µs
高可靠	块传输正确率大于99.999%
抗干扰	RS信道编码和Polar信道编码，支持CBG混合重传，最小工作信噪比-5dB
同步精度	小于1µs
多业务并发	单载波35路实时音频流并发 1ms内80路数据传输并发

数据来源：星闪1.0空口技术性能评估报告（TR/XS 00001-2021）

星闪适用场景

1. 需要精同步、密集部署、高可靠性、低时延的应用场景。例如：车载环境的主动降噪、流媒体播放、无线投屏、后视镜播放，工业环境的机械臂，交互式游戏等。

2. 手机、平板、路由器、家电、耳机、手表、手环、键盘、鼠标的无线连接。

无线短距通信技术四大发展趋势

1. 高速率、高频效、低能耗；
2. 从尽力而为到有质量保障；
3. 通信、感知、定位相结合，实现三大功能综合最优；
4. 从自我闭环到开放，对接各种应用生态。

星闪演进目标

1. 在更高效率、更低功耗、更大带宽、更多天线等技术方向做持续演进；
2. 支持测距、组网等更多功能；
3. 推出具备更高速率、更低的成本、更低的功耗、更远的覆盖能力的演进系统。

星闪技术分类

星闪基础接入技术（SparkLink Basic，SLB）

采用超短帧、多点同步、双向认证、快速干扰协调、双向认证加密、跨层调度优化等多项技术，用于支持具有低时延、高可靠、精同步、高并发和高安全等传输需求的业务场景。

星闪低功耗接入技术（Sparklink Low Energy，SLE）

采用Polar信道编码提升传输可靠性，减少重传节省功耗，同时支持最大4MHz传输带宽、最大8PSK调制，支持1对多可靠组播，支持4KHz短时延交互等特性，在尽可能保证传输效率的同时，充分考虑了节能因素，用于承载具有低功耗诉求的业务场景。工作频段为2400MHz~2483.5MHz，5150MHz~5350MHz，5725MHz~5850MHz。采用单载波跳频的方法进行数据传输，信道带宽支持1MHz，2MHz、4MHz。

星闪无线通信系统架构

星闪无线通信系统由星闪接入层、基础服务层以及基础应用层三部分构成。其中，星闪接入层也可被称为星闪底层，基础服务层和基础应用层构成了星闪上层。

星闪接入层

星闪接入层为星闪上层提供SLB和SLE两种通信接口，星闪设备可以根据实际业务需求，选择单独支持SLB或者SLE，也可同时支持SLB和SLE。SLB 和SLE 均由物理层和数据链路层构成。

基础服务层

基础服务层由一系列基础功能单元构成，针对上层业务数据，提供了设备发现、服务管理、连接建立/维护与释放、QoS管理、测量管理、信息安全等服务功能，用于支撑上层具体业务的从业务触发到业务结束的整个业务周期的连接交互需求。同时，基础服务层也可以与底层进行跨层交互并且根据业务需求以及传输情况提供底层传输路径的选择及切换。其中，设备发现功能单元、通用管理功能单元(包括连接管理、测量管理等)、服务管理功能单元、QoS管理功能单元和安全管理功能单元构成了星闪无线通信系统的无线短距通用控制面；多域协调与管理功能单元和5G融合功能单元为可选功能单元，属于星闪无线通信系统扩展控制面；数据传输与适配功能单元负责了数据封装等用户面功能，支持承载包括控制类数据、广播类数据、实时数据、可靠数据和透传数据在内的业务数据传输。

设备发现功能单元

用于公开自身存在，或发现周边设备。

功能包括：被发现方公开信息配置；发现方过滤条件的配置；发现方扫描结果的过滤和上报。

通用管理功能单元

为基础服务层提供了包括连接管理、测量监控在内的基本管理服务。分为连接管理功能单元和测量管理功能单元。

连接管理功能单元负责：传输通道的建立、更新和删除；传输通道与星闪接入层逻辑信道的映射关系维护；触发星闪接入层建立、更新或删除逻辑信道；向QoS管理功能单元反馈当前传输通道的建立状态；星闪接入层传输路径的选择；与星闪接入层接口信息交互的维护。

测量管理功能单元负责：触发星闪接入层测量物理层信号质量；管理面向已有传输通道的测量；为星闪设备内部的其他功能单元（如QoS管理功能单元、5G融合功能单元等）或授权应用提供统一的测量服务接口；允许相应功能单元向测量管理功能单元提供期望测量的配置信息并对测量结果进行查询。

服务管理功能单元

用于设备内部的服务管理及维护，以及设备之间的服务发现。

功能包括：设备内部的服务注册、更新与删除；设备内部的服务信息管理与维护；设备间的服务发现、信息读取、写入；设备间的交互信息错误处理；服务端的通知与指示；方法交互操作、事件上报操作。

QoS管理功能单元

可根据业务传输需求以及网络状况等因素确定星闪无线通信系统需要提供的服务质量，确保星闪无线通信系统的传输能力与业务需求相匹配。

功能包括：星闪传输管道的QoS参数配置与授权；管理并维护业务流与传输通道的QoS映射规则；指示连接管理功能单元建立新的传输通道或更改传输通道映射关系；基于QoS流的流量监控。

安全管理功能单元

为上层应用提供安全连接和5G融合安全等服务。

功能包括：安全连接管理；安全状态管理；授权管理；5G融合安全管理。

数据传输与适配功能单元

为基础服务层提供数据传输服务。

功能包括：对发送端基础服务层SDU（服务数据单元）进行分包、聚合、向下透传；对接收端基础服务层PDU（协议数据单元）进行合片、向上透传，SDU数据分拆；支持数据重传、ACK、优先级处理、中继传输；支持融合传输：冗余传输、分流传输、接入层从SLB切换到SLE、接入层从SLE切换到SLB；支持面向传输通道的测量帧发送和接收。