中金:“星闪”已至,点亮万物互联新可能

2023年9月25日,华为召开秋季全场景新品发布会,其中推出运用星闪技术的FreeBuds Pro 3无线耳机、第三代M-Pencil等新品。我们认为,高质量的网络连接是万物互联生态构建的重要前提之一。而当前无线短距通信生态相对割裂,蓝牙、Wi-Fi等因技术侧重点不同形成了相对独立的标准联盟。星闪技术致力于弥补蓝牙及Wi-Fi技术各自的缺点,满足AIoT时代多样化场景的演进需求,中长期看,我们看好星闪与现有短距通信技术兼容并包,打开无线连接产业的新兴想象空间。


摘要


什么是星闪?星闪(SparkLink)作为新一代无线短距通信技术,致力于推动无线通信技术向更低时延、更高可靠性、更快同步精度、更强安全性等方向演进。2020年9月,星闪联盟成立,截至2023年6月,已有国内外303家成员单位参加星闪联盟。从市场规模看,根据星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,2019年全球无线短距离通信芯片发货量达到111亿片,预计2023年将超过160亿片,其中包含蓝牙、Wi-Fi等多类无线短距通信芯片,市场容量较大。展望未来,考虑到星闪在连接传输上的技术优势,我们看好星闪与现存的多类短距通信技术共同繁荣,提升用户的无线连接体验。


相较蓝牙与Wi-Fi ,星闪SLE&SLB空口接入技术方案解决当下连接痛点。星闪的空口接入层包含两类模式:SLE(Sparklink Low Energy,星闪低功耗接入技术)和SLB(SparkLink Basic,星闪基础接入技术)。从使用效果看,SLE对标蓝牙,可支持 250μs的双向交互和多达256个用户的并发接入,相较蓝牙时延更低、并发数更高;SLB对标W-iFi,支持20μs的单向时延和1μs的同步精度,具备优于Wi-Fi网络的稳定性与速率。我们认为,星闪的技术方案在一定程度上弥补了蓝牙与Wi-Fi在特定场景下的连接痛点,能够为用户提供更加完善的连接解决方案。


多类应用加速渗透,兼容并包的短距互联生态赋能万物互联时代。在最新的华为秋季全场景发布会中,我们看到FreeBuds Pro 3无线耳机、与MatePad Pro 13.2搭配使用的M-Pencil(第三代)等多类终端均已搭载星闪技术。展望未来,在智能家居、智能制造等领域,我们认为星闪均有望逐步落地,随着规模效应带动硬件成本的潜在下行,星闪生态或与蓝牙、Wi-Fi等技术兼容并包,驱动物联网和工业互联网加速发展。


风险


星闪技术渗透率不及预期,智能终端需求持续疲软。


正文


万物互联有望变革人机交互方式,短距离通信技术扮演重要角色



创新与成长共振驱动电子产业繁荣,万物互联有望变革人机交互方式


自2020年以来,全球手机出货连续3年维持于12亿台左右的量级,以手机为中心的终端创新正逐步放缓。然而伴随着5G和人工智能等底层技术成熟,我们注意到智能终端正沿着硬件多点开花与场景生态成熟两条主线交融成长,物联网终端正持续涌现。


1999年,物联网概念被首次提及,将物联网范围界定于物流网络,然而伴随算力提升与通信技术成熟等因素催化,物联网概念不断扩展外沿,我们看到:1)科技公司持续拓展消费级IoT品类:自2000年以来,包括蓝牙耳机、联网冰箱、AR眼镜、智能音响、智能手表等,多种多样的终端被赋予智能化与网联化的功能;2)科技公司持续布局固定场景下的物联网技术:2014年亚马逊的智能音响为消费电子公司带来了智能家居场景下万物互联的想象空间,2020年起自动驾驶浪潮兴起,我们认为,汽车“新四化”有望成为道路场景下的物联网范例。


据IoT Analytics,目前的物联网设备包括手机、电脑、固话等终端及网关设备,至2020年,全球物联网设备连接数约117亿,首次超过了非物联网连接数。我们认为,在物联网概念逐步成熟、智能手机创新动能放缓、消费电子品类持续扩充及场景智能不断落地等因素的持续叠加下,物联网有望引领新一轮的人机交互方式变革浪潮。


图表:物联网概念自1999年起被持续提及

资料来源:赛迪智库,LG官网,ITU,谷歌官网,海尔官网,亚马逊官网,苹果官网,奥迪官网,Statista,麦肯锡,Wind,中金公司研究部



高质量的网络连接是万物互联生态构建的重要前提之一,短距离无线通信技术有望扮演重要角色


我们认为在万物互联时代,人、设备、物品的数据流连接将日趋重要,高质量的通信连接技术将成为重要的底层硬件基础设施,其中短距离无线通信技术作为局部区域内的数据流通技术也将助力建设智慧连接的数字世界。


无线短距离通信芯片市场容量广阔,多类短距通信技术并存发展。短距离无线通信是指通信双方局部区域内实现无线信息互通(通常距离在10m~20m以内),随着物联网加速渗透和智能终端信息传输量的指数级增长,我们看到短距离通信市场正持续扩容,根据星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,2019年全球无线短距离通信芯片发货量达到111亿片,预计2023年将超过160亿片,2026年无线短距通信芯片的市场将超过250亿美元,其中包含蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等无线短距通信技术,市场容量较大。回顾过去,已有多类无线短距通信技术被智能终端采纳:


Wi-Fi:是由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气与电子工程师协会)负责标准制定,Wi-Fi联盟负责标准执行的无线局域网技术,多工作于2.4GHz 和 5GHz 频段。截至2022年已迭代至Wi-Fi 7版本,凭借其30Gbps的传输速率、达100-300米的较广覆盖范围的优势,在智能手机等移动终端网络连接和智能家居等固定场景中被较为广泛应用。但存在安全性差、功耗高等缺陷。


蓝牙:是由爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔等主导的蓝牙联盟负责技术规范及标准制定的通信技术,其工作于全球通用的2.4GHz ISM频段,目前已迭代至蓝牙5.3版本。蓝牙具有功耗较低、延时低的优点,但传输速率最高2Mbps,相较Wi-Fi较低,同时存在设备兼容性差、电波干扰等问题,多应用于移动终端和可穿戴产品的互联场景。


图表:全球无线短距离通信芯片发货量

资料来源:星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,中金公司研究部


图表:搭载蓝牙的电子产品出货量

资料来源:ABI Research,蓝牙技术联盟《2023年蓝牙市场最新资讯》,中金公司研究部


图表:蓝牙技术历史复盘

资料来源:蓝牙技术联盟官网,中金公司研究部


图表:Wi-Fi技术历史复盘

资料来源:康希通信招股书,Wi-Fi联盟官网,中金公司研究部



传统短距离通信技术存在痛点,星闪技术应运而生


多类应用场景催生多样化连接需求。我们看到,在万物互联的变革浪潮下,科技厂商对设备之间高速协作互通的需求度越来越高,催生了丰富的数据互联新场景,包括智能汽车、智能终端、智能家居以及智能制造等。这些应用场景在低延时、高安全性、高传输速率、多并发、低功耗等参数方面对短距离通信技术提出了更严格的技术要求。


目前主流的无线短距离通信技术仍然以蓝牙、Wi-Fi为主,然而传统蓝牙技术欠缺组网能力,仅个位数的节点连接能力较难满足家居互联的需求;Wi-Fi技术存在异步和系统效率低的缺陷,同时因技术侧重点不同蓝牙与Wi-Fi形成了相对独立的标准联盟,生态无法互通。


在上述的背景下,华为于2020年主导组建全栈原创的新一代短距离通信技术“星闪”,与产业各方合作打造星闪联盟,截至2023年6月,已有国内外303家成员单位参加星闪联盟,覆盖了国内高校、科研院所、半导体厂商,通信运营商、终端厂商与头部车企等。星闪技术致力于弥补蓝牙及Wi-Fi技术各自的缺点,满足AIoT时代多样化场景的演进需求,中长期看,我们看好星闪与现有短距通信技术兼容并包,打开无线连接产业的新兴想象空间。


图表:最新标准的星闪、蓝牙、Wi-Fi技术参数对比

资料来源:星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,蓝牙技术联盟官网,Wi-Fi联盟官网,中金公司研究部


图表:星闪技术发展历程

资料来源:星闪联盟官网,中金公司研究部


技术对比:星闪优势相对明显,开启短距离通信新纪元



星闪技术采用一标多模的架构设计,融合SLE和SLB以打造统一的互联规范。我们看到,当前Wi-Fi、蓝牙规范在设计层面相互独立,未考虑协同,导致二者在生态与应用层面相对割裂,例如在2.4GHz频段蓝牙和Wi-Fi存在信号冲突可能相互干扰,影响用户体验。我们认为,星闪通过在架构设计层面融合针对低功耗低信息量场景的SLE模式(Sparklink Low Energy,星闪低功耗接入技术)以及针对高速率大信息量场景的SLB(SparkLink Basic,星闪基础接入技术)模式,更好地面向了不同的无线短距通信应用场景,弥补了蓝牙、Wi-Fi的连接痛点。


图表:星闪无线通信系统架构

资料来源:星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,中金公司研究部



星闪SLE模式:对标蓝牙,打造低功耗轻量级连接体验


星闪SLE使用单载波传输,和蓝牙同样工作于2.4GHz 非授权频段,但SLE在空口技术上采用了较多5G相关先进技术,包括采用5G的Polar信道编码以提升传输可靠性;类似5G的时域和频域调度颗粒;OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)和CP(Cyclic Prefix,循环前缀)设计,大幅提升星闪SLE通信性能。得益于独特的空口技术设计,相比蓝牙,我们看到星闪具备:


较强的组网能力:将系统管理帧统一调度管理,可以避免节点之间的冲突,支持多达256个用户的并发接入;而蓝牙BLE连接时最多同时连接数在20个设备左右,且随着连接的设备数增多,由于蓝牙存在无限重传的机制,发生信号拥塞的概率非线性增长,同时会加剧通信频段的拥塞和信号间的相互干扰;


较快的传输速率:星闪SLE在相同深度覆盖条件下可稳定支持128kbps音频传输,实现12 Mbps的峰值传输速率,强于传统蓝牙速率表现;


低时延及功耗:星闪SLE支持PSK短帧头,支持上下行差异化调制,可实现单播/组播/单向高效数传,单次交互时延仅250μs,为蓝牙的1/30左右,每bit能耗为蓝牙的60%。


我们看到,星闪SLE技术和蓝牙在应用领域重合度较高,都适合应用于强调低功耗、低延时,但对传输速率要求不高的领域。我们认为,蓝牙技术虽然功耗和成本能基本满足智能家居诉求,但其欠缺组网能力,仅个位数的并发接入能力难以满足智能家居、智能终端日益增长的互联需求,而星闪SLE在时延、功耗、组网能力等性能上更胜一筹,因此展望未来,我们看好星闪在蓝牙的应用领域实现弥补,兼容并包、加速渗透。


图表:星闪SLE模式和蓝牙在应用层的性能对比

资料来源:华为开发者大会2023,中金公司研究部



星闪SLB模式:对标Wi-Fi,赋能高速率高质量连接场景


SLB支持正交多载波传输,根据星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,SLB和Wi-Fi面向相似应用场景,但SLB融合了大量5G技术,包括支持类似5G的异步HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest,混合自动重传请求)技术,类似5G的频域调度设计和帧结构等,大幅提高星闪SLB模式的通信性能,得益于独特的空口技术设计,相比Wi-Fi,我们看到星闪具备:


较短的时延:最低单向时延小于20 µs,相比之下Wi-Fi 6平均时延为大约20ms;


较高的传输可靠性:星闪SLB支持Polar 数据信道编码,大幅提高抗干扰能力,最小工作信噪比-5dB,相比传统短距离通信技术的覆盖增益3dB;


相当的传输速度:星闪SLB的20MHz单流峰值吞吐速率为115Mbps,与Wi-Fi 6 122~143Mbps速率相当;


较多的并发用户接入数:SLB最多支持4096个用户并发接入系统,相比之下Wi-Fi 7约支持256个用户同时接入。


我们看到,星闪SLB模式和Wi-Fi在应用领域重合度较高,都适合应用于强调高传输速率、低延时,传输信息量大的场景。我们认为,传统Wi-Fi技术虽然在传输速率方面能基本满足万物互联诉求,但其传输时延、并发接入设备数仍存在一定痛点,难以满足智能汽车、智能终端、智能制造日益增长的互联需求,例如车载主动降噪系统要求端到端时延应小于100 µs,采用传统Wi-Fi不能实现良好静谧效果等。展望未来,我们看好星闪技术在Wi-Fi的应用领域逐步渗透,提升高速率场景的连接体验。



中长期看,星闪有望与主流短距通信技术兼容并包,点亮万物互联新可能


我们看到,在短距离通信技术中,星闪在技术参数上相对具备优势,但考虑到2020年该技术初步萌芽,星闪的互联生态构建仍相对薄弱。截至2023年6月,已有国内外303家成员单位参加星闪联盟,虽然已覆盖国内短距通信产业链的主要参与者,但总体国际化程度较低。相比之下,截至2023年8月,成立于1998年的蓝牙联盟拥有38,967个会员,包含苹果、爱立信、英特尔、微软、诺基亚等众多国际头部厂商;成立于1999年的Wi-Fi联盟,截至2022 年2月则拥有900+会员,包含苹果、华为、博通、戴尔、英特尔等头部厂商。


我们认为Wi-Fi、蓝牙等主流短距离通信技术经过二十余年发展和积淀,已经在硬件和软件生态层建立较高生态壁垒,硬件的替换成本较高。但从中长期角度,我们看好星闪技术凭借自身技术优势跻身为主流短距离通信技术之一,随着规模效应带动硬件成本的潜在下行,星闪生态或与蓝牙、Wi-Fi等技术兼容并包,驱动物联网和工业互联网加速发展。


图表:星闪生态与主流短距离通信技术生态对比

注:1)蓝牙联盟会员数据截至2023年8月,星闪联盟会员数据截至2023年6月,Wi-Fi联盟会员数据截至截至2022 年2月,
资料来源:星闪联盟2022年发布的《星闪产业化推进白皮书》,蓝牙技术联盟官网,Wi-Fi联盟官网,中金公司研究部


应用领域:多场景加速渗透,赋能万物互联时代



消费电子产业迎智能化转型浪潮,星闪技术加速渗透智能化应用领域。我们看到,随着5G和人工智能等底层技术逐渐成熟,消费电子产业万物互联趋势愈发明朗,星闪技术正凭借技术硬实力布局智能汽车、智能终端、智能家居等多个领域。


智能终端:支持无线耳机高清无损音频;M-Pencil提供流畅交互体验。在耳机端,我们认为,人们对于还原声场饱满、音质细腻的高品质音乐的需求度日渐提升,无损音频能带给用户沉浸式体验。我们看到,星闪SLE空口接入技术支持高达1.5 Mbps的音频传输能力和小于90 ms的传输时延,使耳机拥有充沛的音频传输能力,能为用户提供超CD级沉浸式无损音乐体验。在2023年9月的华为新品发布会上,华为推出了全新一代的入耳式旗舰TWS耳机——华为FreeBuds Pro 3[1],作为第一代支持星闪技术的耳机,产品能够带来1.5Mbps无损音频传输,显示星闪技术在智能终端领域的卓越性能;平板端,在2023年9月的华为秋季全场景新品发布会上,华为正式发布M-Pencil(第三代)[2],采用NearLink星闪技术,可提供专业数位板级的写画体验。据华为发布会,该产品最低时延低至0ms(即接近完全同步无延迟),精准度对比苹果第二代Apple Pencil高出20%,体现出星闪技术对于短距离通信连接体验的改善。


图表:星闪技术应用于华为FreeBuds Pro 3

资料来源:华为官网,中金公司研究部


图表:华为星闪M-Pencil第三代

资料来源:华为官网,中金公司研究部


智能汽车:星闪支持数字车钥匙功能。我们认为,随着智能汽车的快速发展,驾驶体验对于消费者的重要性日渐凸显,优质的解锁体验能够提升用户粘性。我们看到,星闪通过在测量信号中引入随机扰动,实现抗物理中继攻击,大幅提高可靠性;同时星闪采用跳频信道拼接和多音测距,提升测距精度,能分米级精准定位车主,实现无感安全解锁。在2023年8月召开的华为开发者大会上,华为手机借助星闪技术连接比亚迪汽车,绕车一圈,展示屏幕上每间隔20厘米会打出一个点,显示出星闪终端在与车连接及定位的高精度。


图表:星闪技术用于比亚迪数字车钥匙功能

资料来源:星闪联盟2021年发布的《星闪技术在智能网联汽车领域应用白皮书》,中金公司研究部


图表:星闪技术应用于智能汽车

资料来源:华为开发者大会2023,中金公司研究部


智能家居:星闪支持智能音响、智慧屏等,可协同建立家庭影院。我们认为,家庭智能家居设备较为分散地分布各处,存在设备多、相隔距离远、墙壁阻隔等问题,家庭影院的建立也要求较高的无线传输速率,连接至少5路音响及1路屏幕,µs级别的多音箱高精度同步等。针对家庭影院、智能音响等低延时、高数据量传输场景,星闪支持低于20微秒的传输时延和最多4096设备同时接入,有望为用户提供沉浸式影音体验。


图表:星闪技术应用于家庭影院

资料来源:星闪联盟2022年发布的《星闪无线短距通信技术产业化推进白皮书》,中金公司研究部


图表:星闪技术应用于智能家居

资料来源:华为开发者大会2023,中金公司研究部


风险提示



星闪技术渗透率不及预期。由于当前下游应用端采用的短距离通信技术仍以蓝牙、Wi-Fi等为主,其软硬件生态具有一定粘性,而星闪技术互联生态的建立仍较为薄弱,如果未来下游终端厂商没有充足动力引入星闪技术,可能导致星闪技术相关产业链公司营收不及预期。


智能终端需求持续疲软。智能终端是星闪技术应用的重要领域之一,如果未来下游智能终端增长持续疲软,将传导至上游,导致星闪技术相关产品需求量减少,可能导致产业链相关公司营收承压。


[1]https://www.vmall.com/product/10086136746661.html

[2]https://www.vmall.com/product/comdetail/index.html?prdId=10086453278222&sbomCode=3105030002901


文章来源

本文摘自:2023年9月26日已经发布的《“星闪”已至,点亮万物互联新可能》

黄天擎 分析员 SAC 执证编号:S0080523060005 SFC CE Ref:BTL932

贾顺鹤 分析员 SAC 执证编号:S0080522060002 SFC CE Ref:BTN002

彭虎 分析员 SAC 执证编号:S0080521020001 SFC CE Ref:BRE806

李诗雯 分析员 SAC 执证编号:S0080521070008 SFC CE Ref:BRG963

臧若晨 分析员 SAC 执证编号:S0080522070018 SFC CE Ref:BTM305



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页面更新:2024-02-20

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