近日,華為正式宣布把“星閃”(NearLink)技術引入鴻蒙生態,將帶領萬物互聯發展邁入新階段。作為新一代近距離無線連接技術,星閃技術不僅能夠實現設備間的高效連接,而且在能耗、速度、覆蓋范圍和連接性能上實現了新突破。物聯網相關行業應快速基于星閃技術打造物聯網新生態,在技術、產品、業務等方面積極做好布局應對。
“星閃”解決傳統無線短距通信問題,引領無線連接“新范式”
1.傳統無線短距離通信技術面臨的問題與挑戰
【資料圖】
無線短距通信技術已成為構建智慧環境的關鍵技術,最常見的是藍牙和Wi-Fi,現在,隨著技術發展和用戶需求提升,藍牙和Wi-Fi技術局限性和問題凸顯,藍牙的傳輸速度慢,質量受限,抗干擾能力弱,覆蓋范圍小,連接不穩定,不能同時被多臺設備共用,容易出現頻繁的連接和斷開操作。Wi-Fi的功耗高,安全性差,同步精度低,時延長,需要復雜的網絡配置和管理,不能實現精準的定位和測距。藍牙和Wi-Fi之間存在嚴重的割裂和不兼容,不能實現一站式的無線連接體驗,已經無法滿足產業場景應用的需求,面臨挑戰。
挑戰一,對時延、同步精度、業務并發、安全可靠性等要求不斷加強。例如,車載無線主動降噪單向通信時延要求小于20微秒,基于傳感器的工業過程控制要求支持超過100路連接,極佳的投屏體驗要求同步精度小于2毫秒。
挑戰二,對能力擴展需求不斷增強。例如,車載場景下的無鑰匙進入系統要求具備高精定位能力,智能家居中人體跌倒檢測要求具有感知能力,工業場景下的大規模數據集采要求具備自組網能力。
挑戰三,需要支持各種新應用功能,例如,無線電池管理系統、高清無損音頻、新型人機交互、機械臂控制等。這些都呼喚新一代無線短距通信新技術的出現。
2. “星閃”技術的主要優勢
星閃技術引入5G polar編碼技術、中心調度、超短幀、跳頻信號拼接等新技術,提升靈敏度增益和抗干擾能力。通過構筑差異化的競爭力,去解決當前藍牙、Wi-Fi解決不了的一些行業痛點、應用痛點,具備三大顯著特點。
(1)融合架構,一標多模。星閃的接入層有兩個模式:SLE(低功耗接入技術)對標藍牙,主要承載低功耗、低時延、高可靠性的場景,如無線耳機、鼠標、無線電池管理系統(如:車鑰匙)、工業數據采集等,可支持12Mbps的峰值速率、250us的雙向空口時延、256用戶同時接入、低于2mA的電流。SLB(基礎接入技術)/MLE(多連接增強)對標Wi-Fi,主要用于承載智能終端、智能汽車、無線投屏、工業機械運動控制等為代表的業務場景,其顯著特征是低時延、高可靠、精同步和高并發等,G鏈路峰值速率大于900Mbps、20us的空口時延、1us以內的同步精度、最小工作信噪比-5dB,4096用戶同時接入。星閃能把藍牙和 Wi-Fi 的優勢結合到一起,融合統一各自的基礎服務和應用。
(2)技術更先進、標準更領先、體驗更突出。相比藍牙和Wi-Fi等傳統技術,具有以下六大優勢:更低能耗(僅為藍牙60%)、更快數據傳輸速度(SLE模式下空口碼率可以達到12Mbps是藍牙6倍以上,MLE模式下,空口碼率可以達到1.2Gbps,是Wi-Fi的2倍,實現無損音質,高畫質傳輸,秒傳文件)、更低傳輸時延(低至1ms,是藍牙的1/30、Wi-Fi的1/10,實現毫秒級游戲操作、視頻通話同步)、更強的抗干擾能力(比藍牙提升了7dB、比Wi-Fi提升了10dB,不會出現斷流、卡頓等現象)、更廣覆蓋距離(比藍牙提升2倍),更大終端組網連接數量(比藍牙提升10倍,可滿足大量智能設備互聯)。
(3)自主可控。星閃技術的發起和主導方是星閃聯盟,國產實現,自主可控。
3.星閃依托星閃聯盟構筑產業生態
星閃聯盟是一個由國家級標準研究機構、行業領軍企業、產業鏈合作伙伴等組成的開放式合作平臺,2020年9月成立,截至目前,已擁有超過320家會員單位,覆蓋了國內最上游的TOP高校、研究所,一直到芯片的設計廠商、芯片制造、芯片模組,以及三大運營商、終端廠商與頭部車企。目標定位是推動星閃的標準制定、技術革新與生態共建,致力于全球化的產業聯盟。主要承載智能汽車、智能家居、智能終端和智能制造等快速發展的新場景應用。聯盟現有需求和標準、頻譜、測試認證、安全四個技術組和智能汽車、智能終端、智能家居、智能制造四個應用組。其中,中移動任智能制造組組長,目前,中移動已研制星閃網關,并在工控領域與艾靈網絡基于星閃聯合研制,實現多臺步進式電機的超高精度同步控制。當前星閃1.0系列標準已經完成,相關產品已進入實際量產研發,星閃2.0標準工作也已經啟動。
點亮萬物,星閃產業生態初現
1.星閃促成新藍海形成,空間巨大
從2020年9月星閃聯盟成立,到2023年邁入“商用元年”,星閃成為全球從技術標準提出到商用最快的近距離無線連接技術。
星閃1.0標準系列已經發布,星閃商業化落地已經駛入快車道,從產業來看,不少行業因產品的生產、制造、應用、銷售和維護等全生命周期環節和用戶使用習慣和便利性等因素,正涌現出大量無線化訴求,并伴隨低時延、高可靠、精同步、多并發等技術需求,短距離無線通信技術市場空間大,新的藍海正在形成。在智能汽車領域,車內感知融合、信息娛樂以及車外網聯通信都需要實時的信息傳遞,每輛車大概需要30到50片短距芯片。按照每年2000萬輛的銷量來算,整個市場需要10億左右的芯片。在智能終端領域,全球智能手機總體出貨量維持在14億部,據IDC預測,2024年可穿戴設備全球出貨量將達到6.37億臺,帶動無線短距芯片需求增長。在智能家居領域,AIoT產品品類呈現爆發之勢,每年無線短距芯片需求達到10億量級。在智能制造領域,據Juniper Research預計,2025年全球工業物聯網的短距連接數將達370億個。星閃技術的兩個模式SLE(低功耗接入技術)對標藍牙,SLB(基礎接入技術)對標Wi-Fi。而整體市場仍有較大的增長空間,根據TSI市場預測,整個藍牙市場到2026年,一年可以發60億片芯片,Wi-Fi可以發15億片芯片,藍牙和Wi-Fi的combo芯片可以每年發35億片,2026年無線短距通信芯片的市場將超過250億美元(約合人民幣1800億元)。
2.星閃的主要應用場景
智能終端。星閃可以讓智能手機、平板、筆記本等終端之間實現高速率、高容量、低時延、低功耗的數據傳輸和信息交互。例如,通過一碰傳在不同終端之間快速共享文件、視頻、圖片、通過一鍵投屏在不同終端之間輕松切換屏幕。并依靠自身強大的 5G Polar 極化碼糾錯能力,讓傳輸“萬無一失”。
智能穿戴。星閃可以讓智能手表、智能手環、無線耳機等穿戴設備實現低功耗、低時延、高可靠性的連接和同步。例如,通過智能手表控制無線耳機播放音樂、接聽電話等;通過智能手環監測心率、血壓等健康數據,并與手機同步。新的近場通信技術推出,有望打破無損音頻傳輸瓶頸,提升TWS(真正無線立體聲)耳機等終端設備音質,并帶動新一輪消費電子換代。
智能家居。星閃可以讓智能燈泡、智能插座、智能空調等家居設備實現低功耗、高可靠性、高精度的控制和管理。例如,通過手機或語音助手遠程控制家中的各種設備,實現設備間的聯動,如根據天氣變化自動調節室內溫度和亮度等。全屋智能能通過特有的干擾協同機制,徹底消除不同連接之間的潛在沖突,確保眾多星閃設備共存不卡頓、不斷連,“始終在線,一呼即應”。
智能汽車。以智能駕駛為例,依托星閃技術可靈活部署車載零部件,減少線束用量及電磁兼容接插件失效風險,并與手機、車鑰匙、車載設備等實現實現高速率、高容量、低時延、高精度的連接和交互,在車載降噪、360度環視、高速電機同步控制、4K超高清低時延投屏、7.1環繞3D無線音響、車外多攝像頭畫面傳輸、無線BMS電池管理系統等功能上發揮無線傳輸巨大的優勢,滿足在無線開鎖、啟動、停車、導航、娛樂、安全等方面需求。
智能工業。星閃可憑借在低時延、高可靠、精同步和抗干擾等方面的明顯性能優勢,一方面解決傳統工業總線、以太、無線等多種通信制式數據采集及互通難等問題,替換有線網絡。另一方面,星閃MLE模式下,定位精度可以達到厘米級,可以讓工業機器人、傳感器、控制器等實現高速率、高容量、低時延、高可靠性的連接和協同。用戶可以通過手機或平板實現遠程監控和工業設備數據和運行狀態控制。
對星閃技術的發展思考
思考一:技術上,依托星閃聯盟,在研究星閃技術基礎上,還應研究星閃與中長距5G與AI大模型相融合的技術,強化“5G+星閃+AI大模型”融合帶動,把蜂窩物聯與短距物聯、AI智能相結合,在技術融合、布網成本、應用管理上,應加緊研究打造新承載平臺,積極開發新產品、新業務,實現高性價比的智能物聯技術。
思考二:生態上,要形成“5G+星閃+AI大模型”新生態的打造,產業上下游企業應圍繞星閃、5G、AI物聯芯片、模組、開發板、測試儀表和準商用Demo,面向智能終端、智能汽車、智能家居、智能制造等重點領域,聯合研發。積極推動“5G+星閃+AI”的技術研發、業務開展、標準制定、測試等工作,形成端到端一體化解決方案、產品和服務,開展應用示范和產業推廣。
思考三:星閃為電信運營商帶來新發展機遇,電信運營商已全面布局智能終端、智能家居、智能制造和智能汽車等領域,應該抓住星閃新一代無線短距通信技術為電信運營商帶來的新發展機遇。尤其在重點領域,如:智能終端的高精度同步和毫秒級低時延、多屏協同與干擾規避;智能汽車的智能座艙無線化發展、成本控制、靈活部署、降低重量;智能家居之間的互動連接及同步;智能制造的柔性生產、靈活部署、降本增效、低碳及大量“啞設備”聯網改造,生產設備“剪辮子”等場景需求日益凸顯。電信運營商要重點研究物聯技術融合新模式,利用5G、AI和星閃,打造高質量智能網絡,以延展無線通信范圍,加速工廠數據上云,實現工業網絡自組織維護,并降低布署運維成本,意義重大。
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