2025年华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书-华为

华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司i 31.1产生背景 31.2星闪SLE技术与标准 31.2.1星闪无线通信系统概述 31.2.2星闪通信场景与系统架构 5通信场景 5系统架构 61.2.3星闪SLE低功耗接入技术 7传输波形 7信道和跳频设计 7无线帧结构 9空口接入层广播 9异步数据链路 9同步数据链路 9半静态资源配置和动态资源调整 数据链路层 广播的功能和流程 0发现的功能和流程 1接入的功能和流程 2配对和鉴权流程 3服务管理 3.1概述 3.2服务的定义及表达 3.3星闪服务交互协议 华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书1.2.4星闪SLE与其他短距通信技术对比 192.1总体方案 2.2实现原理 2.3注意事项 2.3.1关于星闪终端的广播与AP的扫描发现 2.3.2关于星闪终端接入后是否关闭广播 2.3.3关于终端连接参数的更新 243.1电力行业数采场景 3.1.1场景介绍 3.1.2接入需求分析 3.1.3方案介绍 27 27华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司3概述随着物联网的普及，越来越多的设备（如传感器、智能终端、物联控制器等）需数据采集和传输，且随着人工智能、边缘计算等技术的引入，物联网设备需要处理和传输的数据量也显传输带宽、延迟、功耗等存在综合诉求的物联网场景下，都有着各自的技术局限性，难以满足复杂场景星闪SLE技术的出现，是基于对现有技术的分析和改性，旨在为物联网场景提供更高效的解决方案。它通过优化协议设计、提升传输效率、降低延迟和功耗，满足了物联网对数据采集和传输的多样化需求，尤其在高密度、高带宽、低延迟的场景中表现出本章节主要为星闪标准介绍，非产品实现，用以辅助理解星闪考资料”。1.2.1星闪无线通信系统概述星闪无线通信技术是一种无线短距离通信技术，用于承载智能汽车、智能家居、智能终端以及智能制造等领域应用场景的数据交互。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，基华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司星闪接入层根据实现功能的不同分为管理节点（G上层业务数据在空口的传输交互。考虑到业务场景对于无线短距离通信存在着差异化的传输需求，目前快速干扰协调、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面向不同业务诉求，提供不同的传输服务，两者相互补充并且根据业务需求进行持续平滑演进。下出了星闪无线通信系统相应星闪设备的潜在实现形式，星闪设备可以根据实际业务需求，选择单独星闪无线通信系统针对不同的星闪底层接入技术采用了统一的星闪上层架构。星闪上层由基础服务层和基础应用层构成。其中，基础服务层针对上层业务数据，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。基础应用层用于实现各类应用功能，基础应用层针对共性的业务诉求，可以定义包括通用通信框架、通用音视频框架在内的通用应用服务框架，供具体应用进行华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司5调用，实现模块化设计。基础应用层也可面向具体应用定义统一的配置文档，用于实现业务的端到端交无线通信网络的统一管理和维护。1.2.2星闪通信场景与系统架构星闪无线通信系统可支持的短距离通信场景见下图。根据通信双方的星闪底层节点类型不同，可以星闪无线通信系统支持的短距离通信场景华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司6基础服务层由一系列基础功能单元构成，其中：QoS管理功能单元和安全管理功能单元构成了星闪无线b)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控制面；c)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。注1：基础应用层数据除了通过基础服务层T/XS20003-2022、T/XS20004-2022、T/XS2华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司71.2.3星闪SLE低功耗接入技术c华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司8FBand_low：各频段的射频信道中心频率下限，即各频段的最低中心频率，单位MHz，表2400MHz频段不同带宽信道对应的射频信道中心频率和射频信道号号0YY1YY2YYYY3YYYY4YYYY5YY6YYYY7YYYY8YYYY9YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY版权所有©华为技术有限公司9YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY支持4种无线帧结构，无线帧结构1采用GFSK波形不进行信道编码。无线帧结构2、无线帧结构3和无线帧结构4采用PSK调制并使用极化码信道编码。无线帧结构2异步数据链路传输支持数据单播传输、数据对于发送端发送的数据包，如果接收端接收错误，发送端需要重传该数据包，直到接收端指示接收正确华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司对于同步数据链路，发送节点的每一个数据包只有有限次发送机会，发送节点只能在有限的时间内重传发送该数据包。数据包重传到一定时间后，发送节点不再重传该数据包。对于单播传输、数据组播传输、反馈组播传输、双向组播传输，接收节单播传输、数据组播传输、反馈组播传输、双向组播传输通过异步数据链路建立，每一条同步数据链路绑定一条异步数据链路，同步数据链路的参数变更消息由异步数据链路传输。异步数据链路断开广播可用于发现、连接过程，可用于异步广播数据传输、同步广播数据传输、单播数据传输、组播——基础广播帧在1～3个广播信道上依次或随机连续发送三次——不同广播信道上的基础广播帧可以通过扩展广播指针指向同一个扩展广播帧，但扩展广播指针的偏移量不同。偏移量是指从每个基础广播帧的起始点到扩展广播帧的起始点的时间。基础广播帧的结——连续两个基础广播帧之间的时间间隔为基础广播帧间隔。连续两组基础广播帧之间的间隔为固定时间间隔加随机时间间隔。固定时间间隔的取值范围是[4ms,2097.151875s]，随机时间间隔——扩展广播帧可以指示同步数据链路资源，该同步数据链路可以承载异步广播传输和同步广播传——扩展广播帧可以指示异步数据链路资源，该异步数据链路资源可以承载单播数据传输或者组播华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司——若扩展广播帧是可查询或可接入的广播类型，则扩展广播帧需要配置接收对端节点发送请求帧的接收窗口和本端节点发送响应帧的资源。扩展广播帧的结束时刻到接收窗口开始时刻基础广播帧和扩展广播帧的发送流程发现设备接收广播设备发送的基础广播帧和扩展广播帧。当收到可查询扩展广播帧后，发现设备可以主动发送查询请求帧请求更多广播数据，广播设备收到该查询请求帧后需要回复查询响应帧。发现设对于广播设备，在一定时间的接收窗口内，可以接收同一个发现设备发送的多个相同的查询请求帧，也可以接收不同发现设备发送的不同的查询请求帧；在回复的查询响应帧中可以回复一个查询请求帧，也可以针对多个发现设备分别反馈查询响应帧。可查询扩展广播帧中需要提前配置好查询请求的偏移量，查询响应的偏移量，请求的最大长度，请求的窗口个数等。发现设备需要在查询请求窗口的起始时刻发送查询请求帧，广播设备需要在查发现的具体过程如下：b）发现设备接收基础广播帧和扩展广播帧，当接收到可播帧中指定的查询请求的偏移量开始后，使用一个或者多个查询请求窗口，发送一次或多次的查询请求帧；若发现设备不发送查询请求或接收到的扩展广播帧不可查c）广播设备发送的是可查询扩展广播帧时，需开启查询请求的窗口总数个收窗口进行接收，若接收到查询请求帧，则在扩展广播帧中指定的发现查询响应的偏移量开始后，使用一个或者多个查询响应窗口发送查询响应帧。一个查询响应华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司发现流程接入广播指接入设备发起接入请求，广播设备建立连接的过程如下：a）广播端发送可接入扩展广播帧，可接入扩展广播帧中携带资源配置信b）接入设备若接收到可接入扩展广播帧，则使用扩展个，发送一个或者多个接入请求帧，接入请求帧中携带接字段指示发起接入端希望成为G节点，该接入请求帧中需携接端希望配置系统管理帧，该接入请求帧中应携带接入基本信息；若发起连接端希望不配置系统管理c）广播设备开启接入请求的窗口总数个接入请求最大长度的接收窗口进行求窗口中接收到接入请求帧，则在对应的响应窗口中回复一个接入响应帧，该接入响应帧中携带连接响且该请求响应信息中的请求响应类型字段指示同意请求，则该接入响应帧中还携带接入基本信息或传输指示信息。具体来说，若广播端配置系统管理帧，该接入响应帧中还应携带接入基本信息；若广播端不配置系统管理帧，该接入响应帧中还应携带传输指示信息；d）发起连接的设备在对应的时间窗口内接收接入响应帧。若发起连接的设收到接入响应帧，且接入响应帧中携带的接入响应信息中的接入响应类型字段指示同意请求，则发起连角色。若发起连接的设备成为G角色，则发起连接的设备根据发送系统管理帧；或者根据接入请求帧携带的传输指示信息指示的异步数据链路配置，开始在异步数据链路上传输数据。若发起连接的设备成为T角色，则发起连接的息的指示，接收系统管理帧；或者根据接入响应帧携带的传输指示信息指示的异步数据链路配置，开始华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司配对和鉴权管理由服务层提供，其定义了和对端设备之间的配对流程和用户身份鉴权流程。配鉴权的目的是产生或获取通信双方为生成加密密钥所需要的链路密钥，算法如下图所示。DHkey随机数N1随机数N2G节点地址T节点地址AES-CMAC-128/HMAC-SM3链路密钥(LinkKey)链路密钥生成算法华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司T节点G节点T节点G节点数字比较数字比较PSK方式启动安全流程密钥刷新流程（包括暂停安全和启动安全流程）真实地址配对发起配对请求配对回应配对确认配对初始信息鉴权流程鉴权流程免输入安全控制流程安全控制流程安全信息分发协议安全信息分发协议服务管理是基础服务层的核心功能单元之一，其可以为基础应用层以及基础服务层提供包服务管理定义了两种角色，即服务端和客户端。服务端是服务的承载方，接收和响应客户端的请求；客户端是服务的使用方，向服务端提交华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司服务是指服务端公开的一组能力信息或功能集合。一个特定应用、通用应用服务框架或者基础服务层功能单元所能提供的完整功能可以由一个或多个服务组成。例如一个家庭室内监测应用可以由湿度检星闪无线通信系统定义了统一的表达格式来描述各类服务，这种表达格式称为服务结构。服务结构由服务声明、服务引用、属性、方法、事件等结构成员构成，各结构成员的定义见下表结构成员定义描述服务声明用于指示服务的最基本信息，包括服务类型、服务标识服务引用用于支持当前服务所引用的一个或几个其他的服务以及服务的类型和句柄范围。当前服务可以继承被引用服务所提供功能。用于描述服务具体功能、状态以及相关的配置信息。客户端通过方法其所需的输入参数、返回结果的含义和格式。方法一般用来简化多步骤属性访问流程。每个结构成员的具体信息表达采用统一的数据结构，称为条目。每个条目由句柄、类别，标识，数据、权限和附加信息等元素构成，条目结构的定义见下表。其中一条条目中的句柄、类别、标识和数据信息可以被服务端用来与客户端进行交互。权限和附加信息仅由服务端维护，不参与同客户端的交互过定义描述服务端生成的条目的索引号。在一个服务端上的每个条目都具备唯一句柄索引，句柄值不允许重复使数据指示了与该条目的标识相关联的数据信息。作为可选项，用于服务端对相应的条目进行服务按照类型分为首要服务和次要服务，首要服务是可以被服务端直接对外公开的服务。次要服务不能独立对外公开，需要被首要服务引用才可使用。此外，根据标准化的程度，服务还可以被分为星闪标准服务和自定义服务。星闪标准服务是由星闪联盟工商根据实际需求按照服务管理规范自行定制的服务。华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司服务结构缓存是服务端的服务结构信息保存到客户端本地形成的服务端的服务结构副本。服务结构缓存是一种可选的优化方案，用于避免客户端对同一服务固化的服务端在多次连接时每次都进行服务发现；也可以用于避免客户端连接多个承载相同服务的不同服务端时，对每个服务端都进行服务发现。服务结构缓存对应的是一种服务结构，而不是绑定于一个服务端。多个服务端拥有同样的服务结构时，服务结构缓存对这些服务端均有效。当服务端上的服务结构发生变更时，该服务结构缓存不能适用于变化后的服务端。客户端在使用服务结构缓存时，需保证使用的服务结构缓存对服务端是有效的。服务结构缓存的有效性可以通过比对服务结构散列值和接收服务结构变更事件来验证。星闪服务交互协议SSAP提供了服务端与客户端之间大小/字节消息码1消息控制码1属性载荷消息负载内容道，其可以在星闪接入层的默认承载建立后自动激活并进行使用。根据星闪接入层的类型不同，服务管注：当服务端和客户端需要基于SSAP对特性应用的业务1.2.4星闪SLE与其他短距通信技术对比实际支持范围请以具体产品规格说明为准。频段调制方式信道带宽华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司空口速率入集中式资源协调，多节点无干扰集中式资源协调，多节点无干扰延干净无冲突环境<1ms，复杂环境>10ms空口可靠性频WPA2：单向认证，AES128/256空口速率xmWxmW可靠组播不支持抗干扰能力技术背景速率、低延迟，适用于工业物联网和智能城注于低功耗、广覆盖，广泛应用于智能表计和环境监测。-传输速率落后基本相当应用场景-标准化有中国标准支持。先进的加密技术。低延迟，适合实时应用。-版权所有©华为技术有限公司适合高速率、低延迟的应用场景，如工业物联适合广覆盖、低功耗的应用场景，如智能表计-华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司2WLAN星闪SLE物联数采原理总体方案架构图华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司MQTT（MessageQueuing发布/订阅传输协议的服务器。与AP建立MQTT通道，接收和维护AP上报的星闪终端接入、uAP与星闪终端的南向接口遵循星闪星闪广播终端并完成对星闪终端的接入与配对。注：当前版本仅支持免认证方式配对，加密现终端支持的服务列表，并支持按照协议对相应服务进行读取、写入操作，与通知或指示响应。IPv4协议。服务器对星闪终端的业务数据的管理可通过AP提供的MQTT标准接口完成，支持消息类型发布者消息说明变量说明终端信息上报/v1/sle/{apSn}/rep星闪服务器星闪AP在终端上下线过程上报终端信息给服务器查询终端信息/v1/sle/{apSn}/quel星闪服务器查询AP上的终端查询终端信息/v1/sle/{apSn}/que星闪服务器星闪AP响应星闪服务器查询终端信息终端数据转发/v1/sle/{apSn}/for星闪服务器星闪AP转发终端数据给服务器服务器数据转发/v1/sle/{apSn}/forward/serverData终端数据读取/v1/sle/{apSn}/que星闪服务器读取星闪终端数据终端数据读取/v1/sle/{apSn}/que星闪服务器星闪AP回应星闪服务器读取华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司4.获取星闪终端设备的信息。星闪终端作为广播设备周期性的发送广播数据帧，广播帧中包含终端址、厂商信息等。华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司如果未绑定白名单模板，直接下发星闪终端接入请求给AP求下发；若不存在，则不做接入请求下发。对于需要审批合法终端的场景，可先使能白名单检终端、终端主动上报数据给服务器等。2.3.1关于星闪终端的广播与AP的扫描发现次周期扫描的扫描持续时间大于终端的广播间隔（保证A2.如果星闪终端无快速扫描发现与接入需要，同时期望增大广播间隔来节能，大时间间隔周期开启广播，每次开启广播的持续时间应尽3.空口扫描间隔越短、持续时间越长，扫描发现广播端的效率越高，但2.3.2关于星闪终端接入后是否关闭广播版权所有©华为技术有限公司也可由终端被接入后，继续放出不可连接的额外广播信号，AP在终端2.3.3关于终端连接参数的更新的终端，可以由终端在无数据回传等时间段，按需发起连接参数更新，调大链路调度、延迟周期、超时时间等参数，达成节能目的。AP对于上述参数仅在连接建立时会发华为园区网络星闪SLE物联数采技术白皮书版权所有©华为技术有限公司 3典型应用场景3.1.1场景介绍电力行业的数字化转型正加速推进，变电站内无线传感器接入成为关键环节。技术，存在速率低、非自主可控等问题。在此背景下，星闪技术的引入为行业提供了新的窄带接入解决入需求，又能解决窄带传感器的低功耗、低成本接入问题，助力电力行业实现国产化替代和数字化升星闪技术的低功耗、高安全性和自主可控性，使其成为替代LoRa的理想选择。通过与WAPI融合部署，星闪技术能够实现变电站内无线传感器的统一接入，减少设备数量