系列文章目录

---

---

前言

参加某次参加比赛时，海思的展位吸引了我的注意力，由此有了这篇文章。

---

1.引言

星闪（NearLink），是我国自主研发的新一代短距离通信技术，目的是打破传统协议的局限性，比如蓝牙和Wi-Fi无法低时延、高可靠、多并发等场景应用。它通过创新架构从而实现突破：具有两种模式——SLB（基础接入）与SLE（低功耗接入）；其中，SLB支持20μs级低延时和99.999%的高可靠性，而SLE可以以12Mbps速率和250μs时延满足低功耗需求接入设备。

星闪融合了异步HARQ技术、5G Polar码、中心调度算法、超短帧设计等等创新，各方面都超过传统协议如Wi-Fi、蓝牙、NFC、zigbee等。

对比维度	星闪（NearLink）	蓝牙5.4	Wi-Fi 7	Zigbee 3.0
频段	2.4GHz（主频段）	2.4GHz / BLE 1.0（低功耗）	2.4GHz / 5GHz / 6GHz	2.4GHz（全球通用）
理论速率	SLB: 900Mbps SLE: 2Mbps	2Mbps（音频/数据）	单设备峰值 5.8Gbps	250kbps（传感器/控制）
传输时延	SLB: <20μs SLE: <1ms	10-30ms	5-10ms	10-20ms
连接密度	SLB: 4096设备 SLE: 百万级（Mesh）	~8设备/广播信道	~30设备/SSID	~65536节点/Mesh（理论）
覆盖范围	SLB: 10米@10mW SLE: 5米@10mW	~10米（室内）	30-100米（视功率）	~10-30米（视功率）
功耗	SLE: <蓝牙60% SLB: 动态功耗管理（0.5-5mW）	低功耗模式: 0.1-1mW	连接状态: ~10mW	休眠模式: ~0.5mW
抗干扰能力	7dB提升（5G Polar码 + 动态窄频宽）	32通道跳频（中等抗干扰）	4096-QAM + 动态窄频宽（强）	16信道（一般抗干扰）

目前介绍的是星闪1.0版本，星闪2.0和星闪3.0的性能将更强大、功能更齐全、集成度更高。

---

2.介绍

技术类别	影响的性能指标	作用机制
物理层基础特性	抗干扰能力	- 动态窄频宽（DNFW）：通过调整带宽（1~320MHz）减少同频干扰。
	频谱效率	- 动态窄频宽（DNFW）：降低同频干扰的同时提高频谱利用率。
	传输时延	- CP-OFDM波形：固定符号周期（20.833μs）直接降低单次传输延迟。
同步与接入	同步精度	- ZC序列同步：基于零相关序列设计，抗频偏能力强，同步精度达±1μs。
	接入时延	- 非竞争接入：通过G节点统一调度实现毫秒级接入。
	网络容量	- 12-bit物理层ID：支持单G节点最多4096终端并发连接。
资源分配	吞吐量	- 频域灵活调度：最小1个子载波分配，减少资源浪费。
	时延	- 时域短帧调度：20.833μs无线帧支持超低时延业务优先传输。
信道编码与调制	误码率（BLER）	- Polar码：适配高斯白噪声（AWGN）信道，软判决译码提升BLER性能。
	抗干扰能力	- RS码：对抗突发干扰，适用于多径衰落场景。
混合自动重传（HARQ）	吞吐量	- CC-HARQ：减少冗余数据量，重传效率提升8dB@BLER=10⁻²。
	可靠性	- IR-HARQ：通过递增冗余提升高阶调制增益，保障长包传输可靠性。
多域协同	抗干扰能力	- 时频同步：G节点间误差≤100Hz，降低跨域干扰。
	频谱效率	- 资源池分配：符号级正交调度避免冲突，提升频谱利用率。
低功耗设计	终端功耗	- DRX（非连续接收）：终端按需唤醒接收数据，减少无效功耗。
信息安全	认证时延	- 双向认证：通过ZUC/AES-256算法缩短密钥协商时间。

---

2.1 低时延

超短帧与跨层透传：采用超短帧结构（最小20MHz带宽）和跨层透传机制，减少协议包头开销，降低每层处理时间，SLB模式单向时延低至20.833微秒。

集中式调度与抗干扰：通过管理节点（G节点）集中调度资源，避免传统轮询机制的冲突，结合快速无间断抗扰（FISA）和5G异步HARQ技术，提升抗干扰能力并减少重传延迟。

高频谱效率与多路复用：融合5G Polar码和中心调度算法，优化频谱利用率，支持多设备并发传输，SLB模式支持1毫秒内80用户并发。

硬件与协议协同优化：硬件层面采用低功耗射频和智能天线设计，协议层面简化握手流程，如SLE模式交互时延仅250微秒，适用于耳机等实时场景。

---

2.2 高可靠

多重编码与纠错技术

采用Polar码（理论最优编码）和RS码（抗突发干扰）结合CRC校验码，针对不同场景优化纠错性能。例如，小包传输使用Polar码或RS码，大包传输则采用CRC级联Polar码，显著提升译码增益。

RS码在突发干扰场景下比Polar码抗干扰能力高5-8dB@BLER=10⁻⁵，适用于工业控制等场景。

物理层HARQ重传机制

引入异步HARQ技术，支持最大4个HARQ进程，通过软信息合并（CC-HARQ）或扩展编码比特（IR-HARQ）提升重传效率。例如，编码块（CB）重传时仅重传错误部分，减少资源浪费。

支持1ms时延ACK反馈和2ms重传合并，兼顾低时延与可靠性，相比传统ARQ吞吐量增益达13%-110%。

抗干扰与调度优化

采用快速无间断抗扰（FISA）和集中式调度（G节点管理T节点），避免传统轮询机制的冲突，提升抗多径衰落和多用户干扰能力。

SLB模式通过超短帧（最小20MHz带宽）和跨层透传减少协议开销，单向时延低至20.833μs，可靠性达99.999%。

高精度同步与定位

支持微秒级同步精度（<1μs）和0.1米定位精度，适用于多声道音响同步、工业机械臂控制等场景。

---

2.3 精同步

物理层帧结构优化

超短帧设计：SLB/SLE模式采用固定长度的超短帧（最小20MHz带宽），帧头仅包含必要的同步字段（如前导码、同步字），减少协议开销，缩短同步时间窗口。

符号级对齐：通过精确的符号级时间对齐（Symbol-Level Alignment），确保接收端能在首个符号内完成帧头捕获，同步误差控制在±1个符号周期以内（约0.5微秒）。

时间基准同步机制

基于晶振的硬件同步：设备内置高精度时钟源（如28MHz/32MHz晶振），通过硬件电路校准时钟偏差，确保本地时钟与全局时间基准的同步误差小于10ppm（即每秒误差1e-8）。

分布式时钟树：在星型组网中，中心节点（G节点）广播高精度时间戳，终端设备（T节点）通过接收时间戳更新本地时钟，形成分布式同步网络，同步误差累积不超过1微秒

协议层动态调整

此图来源于《星闪1.0空口技术性能评估报告》 - 星闪联盟

自适应时间补偿：

前导码检测：发送端在帧头插入重复的前导码序列，接收端通过多路径匹配算法（如滑动窗口）快速锁定同步位置，补偿传输路径延迟差异。

动态偏移补偿：基于信道状态反馈（CSI），实时调整发射端与接收端的时钟相位偏移，消除多径效应导致的同步抖动。

混合同步模式：

初始粗同步：利用广播信道的固定时隙（如 beacon帧）完成粗略时间对齐（误差±10微秒）。

后续细同步：通过数据帧中的时间戳字段进行微秒级精同步（误差±0.5微秒）。

抗干扰与信道估计

快速信道估计（FCE）： 在每个帧的预导频（Pilot）字段插入已知的参考信号，接收端通过最小二乘法估计信道冲激响应（CIR），消除信道畸变对同步的影响。

结合盲均衡算法（如BLELIC-ZF），在低信噪比（SNR）环境下仍能维持同步精度。

抗多径干扰：采用梳状滤波器或Rake接收机分离多径信号，抑制反射波导致的时延扩展，确保主路径信号优先被捕获。

---

2.4 高并发

集中式调度架构

采用管理节点（G节点）集中控制终端节点（T节点），通过一发多收机制避免传统轮询冲突，实现资源高效分配。例如，在智能汽车场景中，G节点可同时管理数十个传感器节点的并发数据传输。

超短帧与OFDM波形优化

SLB模式采用20MHz带宽超短帧（最小帧长仅20MHz），减少协议开销，单帧处理时间缩短至20.833微秒，支持1毫秒内80用户并发数据传输。相比蓝牙的毫秒级时延，显著提升并发吞吐量。

多模式协同组网

SLB模式：面向高速率场景（如车载降噪、无线投屏），支持4096台设备并发接入，峰值速率达900Mbps。
SLE模式：针对低功耗场景（如耳机、传感器），支持256用户接入，通过Polar码提升抗干扰能力，保障并发稳定性。

两种模式互补形成“一标多模”架构，覆盖全场景并发需求。

硬件与协议协同优化

硬件层面：采用低功耗射频和智能天线设计，降低单设备能耗，支撑大规模设备持续接入。
协议层面：简化握手流程，结合快速无间断抗扰（FISA）和异步HARQ重传机制，减少重传延迟。例如，在工业控制中，SLB模式可实现百量级电芯级无线监测的毫秒级响应。

---

2.5 高安全

传输层加密与完整性保护

采用AES-256加密算法对通信数据进行加密传输，并通过CRC校验码和Polar码结合的纠错机制保障数据完整性，防止窃听和篡改。

SLB模式还支持双向身份认证，确保通信双方合法性。

设备安全防护

安全启动：通过硬件信任根校验固件完整性，防止固件逆向工程和恶意刷写。
物理隔离与代码加固：采用安全域隔离密钥存储区域，并通过加壳混淆等技术防止逆向破解。
抗物理攻击：支持防侧信道攻击设计，降低功耗、时序等物理特性泄露风险。

应用层安全控制

权限管理与策略配置：通过统一安全策略管理应用访问权限，防止越权操作。
安全协议适配：基于IP传输时采用TLS/TLCP协议，非IP场景由应用自定义安全机制。

抗干扰与抗攻击能力

快速无间断抗扰（FISA）：动态协调信道资源，抵御多径干扰和恶意信号干扰。
抗重放/中继攻击：通过时间戳验证和随机数机制防止重放攻击，数字车钥匙场景支持防中继攻击算法。

全生命周期安全保障

从芯片设计到系统部署，遵循星闪安全白皮书规范，覆盖设备认证、密钥管理、漏洞修复等全流程，确保端到端安全。

---

总结

随着国产化的发展，星闪顺应时代而诞生，作为新一代短距通信技术，展示了其独特的创新性与技术亮点，它利用（SLB/SLE）形成的双模架构实现了低时延、高可靠与低功耗的平衡。一项新技术的诞生会生态推广中面临诸多挑战，但是星闪凭借国产化技术突破与场景适配优势，有望在万物互联时代成为下一代短距通信的主力标准之一。