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5G与物联网发展及应用前景分析

5G与物联网发展及应用前景分析物联网受工业升级和消费市场需求推动,国内市场规模迅速扩张,13-18年复合增长率达到22.19%,已形成超过1.2万亿元的市场。

物联网由感知层、网络层、平台层和应用层组成,2018年我国各部分产业规模分别占比25%、33%、37%、5%。

随着连接技术不断升级、行业应用不断拓展,行业正向工业升级和消费市场需求驱动转变,产业生态初具雏形。

根据中国信息通信研究院《2018年物联网白皮书》,2018年上半年全球蜂窝物联网连接增速达到72%,总连接数接近9亿,其中2018年4G模组占比上升迅速,达到31%,略低于2G(占比40%)。

根据前瞻产业研究院数据,截至2018年底全球物联网产业规模达到1036亿美元,同比+29.82%;而中国信息通信研究院《2018年物联网白皮书》指出,国内泛物联网市场(包括物联网总体产业)2018年总体规模超过1.2万亿,距十三五期末目标值已完成80%以上,2013年以来6年复合增长率22.19%。

我国物联网受政策驱动明显,十三五计划目标已达80%。

国内政策驱动型的物联网应用已远远快于海外市场,《信息通信行业发展规划物联网分册(2016~2020年)》,即物联网“十三五”计划对整体物联网建设发展提出指导方针,要求到2020年基本形成具有国际竞争力的物联网产业体系,总体产业规模突破1.5万亿元,公众网络M2M 连接数突破17亿,特色产业聚集区基地超过10个。

截至2018 年年中,产值规模完成度达到80%,连接数完成度31.8%,达到5.4亿,聚集区基地完成度50%。

在应用端,可穿戴设备已具有规模化的出货量,截至2018年底全球可穿戴市场以出货量计算规模约1.72亿台,中国市场规模约0.73亿台;以智能家居为代表的消费物联网快速崛起;工业物联网领域受政策驱动明显,2018年国内市场规模达到3072亿元(同比+31%)。

1. 物联网产业链介绍物联网是指通过信息传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

作为物联网的关键技术RFID,最早出现在二战时期,用于管理军需物资。

1999年美国提出传感网的概念。

2005年11月,在突尼斯举行的信息社会世界蜂会上,国际电信联盟正式提出了“物联网”的概念。

从此物联网也不再局限于RFID技术,万物互联的通信时代即将来临。

2009年8月,时任国务院总理温家宝在江苏考察期间,听取了我国传感网的发展与运用汇报,“传感网”、“物联网”一时间在国内引起广泛关注。

在不断出台的政策驱动下,国内物联网产业蓬勃发展。

1.1 物联网架构物联网网络架构由感知层、网络层、平台层和应用层组成。

感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制,并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。

网络层主要实现信息的传递、路由和控制,包括延伸网、接入网和核心网,网络层可依托公众电信网和互联网,也可以依托行业专用通信网络。

平台层包括软件、全栈性能管理、开发者工具、分析工具、传感器分布网络、网络连接、信息安全、开源平台。

应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。

应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口,以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。

自物联网进入繁荣发展期开始,连接方式随技术更新不断增多,未来有望向5G和LPWA(低功耗广域物联网技术)迁移。

物联网设备的无线网络连接方式有广域和局域两种,在广域连接方面,更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接,如2G、3G、4G等,在交通、物流、工业、能源等各行业终端被广泛采用。

而随着高速率低时延的5G技术逐步落地,连接技术有望逐步向5G迁移。

同时,NB-IoT、eMTC,以及非授权频段的LoRa、SigFox等低功耗广域物联网技术作为近年国际上一种革命性的物联网接入技术,发展迅猛,根据移远通信招股说明书援引Techno Systems Research研究预测数据,2015-2022年LPWA产品市场规模的复合增长率将达到59.87%。

局域连接方式主要为WiFi、蓝牙、Zigbee等,具有传输速度较快、成本较低等优势,但抗干扰能力较弱,主要应用于智能家居、穿戴设备、智能硬件等终端。

我们认为,由于LPWA兼具局域网连接技术的低成本、低功耗优势和广域网连接技术的远距离优势,未来发展前景广阔。

1.2 物联网行业近况1.2.1 行业转向由规模化、工业升级需求驱动从物联网概念兴起发展至今,受基础设施建设、工业升级和消费升级三大周期性发展动能的驱动,处于不同发展水平的领域和行业成波次地动态推进物联网的发展。

2007年,第一部iPhone手机出现,随后出现的多媒体时代为全世界连网设备提供了一种全新的方式,智能手机推动物联网发展。

2009年,谷歌启动了自动驾驶汽车测试项目,车联网成为物联网重要组成部分。

2013年,谷歌眼镜发布,成为物联网和可穿戴设备的一个革命性进步,根据前瞻产业研究院数据,同年全球物联网市场规模达到398亿美元。

2014年,亚马逊发布Echo智能扬声器,为进军智能家居中心铺平了道路。

2015年物联网市场同比增速29%,达到增速历史小高峰。

2017年后,随着物联网开发成本的降低,自动驾驶汽车不断改进,区块链和人工智能开始融入物联网,智能手机和宽带普及率提高,全球物联网市场规模达到798亿美元,同比增速14%。

工业升级和规模化消费市场需求成为当下物联网发展的主要驱动力。

当前全球制造业正面临严峻发展形势,主要国家纷纷量身定制国家制造业新战略,物联网作为连接人、机器和设备的关键支撑技术受到重视,能够更好满足工业控制需求,通过为制造企业提供远程控制和数据流量管理工具,实现更高效智能地管理大量设备,同时,5G应用的三大场景中mMTC海量连接和uRLLC超低时延又为物联网加码,因此以物联网为代表的新一代信息技术成为重建工业基础性行业竞争优势的主要推动力量,带动物联网与工业充分融合并持续创新。

同时受规模联网设备数量、高附加值、商业模式清晰等因素推动,车联网、社会公共事业、智能家居等成为当前物联网发展的热点行业,市场化的内在增长机制推动物联网行业逐步向规模化消费市场聚焦。

在基础性、规模化行业需求凸显背景下,全球物联网行业依托于连接数的不断增长,呈现两个维度的发展脉络。

1)面向消费侧的消费物联网,创新高度活跃成为热点。

行业孕育出可穿戴设备、智能硬件、智能家居、车联网、健康养老等规模化的消费类应用。

对于生活便捷改善程度以及是否支持多元化的连接应用,成为行业驱动核心要素。

2)面向供给侧和公共管理的产业性物联网。

通过解决工业、能源、交通、物流、医疗、教育等行业问题,助力企业变革转型,驱动产业落地,主要应用表现为工业物联网和智慧城市。

据中国信息通信研究院《2018年物联网白皮书》援引GSMA Intelligence预测数据,从2017年到2025年,产业物联网连接数将实现4.7倍增长,高于消费物联网的2.5倍增长。

2018年上半年全球蜂窝物联网连接增速达到72%,总连接数接近9亿,其中中国移动物联网连接数已达到3.84亿,沃达丰连接数超过7000万,AT&T连接数超过4000万。

1.2.2 全球规模增长重加速,国内平台层占据主市场根据前瞻产业研究院数据,2013年至2018年,全球物联网发展迅猛,复合增长率21.09%,2016年起产业规模增长重新进入加速期,根据前瞻产业研究院数据,截至2018年全球物联网产业规模达到1036亿美元,同比+29.82%。

中国信息通信研究院《2018年物联网白皮书》指出,国内泛物联网市场(包括物联网总体产业),截至2018年总体规模超过1.2万亿,距十三五期末目标值完成80%以上,2013年以来复合增长率22.19%。

受工业升级和规模化消费市场需求推动,5G时代物联网规模或将加速扩张。

我国目前以政策驱动型物联网为主,感知层(包括支撑层)占比25%,通信模组、芯片、传感器需求与物联网设备数和连接数相关性较高,未来增量相对确定,厂商数量较多竞争激烈。

网络层占比33.5%,承担包括基站建设在内的多种基础设施建设项目。

平台层占比37%,是现阶段阿里、谷歌等各大巨头战略布局竞争的主战场。

从应用场景规模的角度,我国以智慧城市中各类公共事务和安全类应用为代表的赛道应用落地相对迅速,规模占比较高,同时受政策驱动形成刚性需求,工业物联网规模领先,截至2016年达到19.80%。

2. 物联网产业链解构2.1 感知层感知层是物联网的基础,是联系物理世界与信息世界的重要纽带。

感知层是由大量的具有感知、通信、识别能力的智能物体与感知网络组成。

可细分为芯片、传感器和通信模组三大市场。

2.1.1 芯片芯片作为驱动传统终端升级为物联网终端的核心元器件之一,得到业界高度重视。

根据中国信息通信研究院《2018年物联网白皮书》,2018年全球联网类设备将达到178亿,其中物联网连接数将达到70亿,相比2017年增长了11亿,这些新增的连接数给各类物联网芯片企业带来一个百亿级市场规模。

前瞻产业研究院预计,2020年全球物联网芯片市场将达到107.8亿美元,同时根据中国产业信息网预测,2019年我国物联网芯片市场将超过588亿元,同比增长约56%。

2019年10月,华为海思对外宣布,将面向物联网行业推出首款可销售的芯片——Balong 711套片,主要面向物联网行业,提供高速、可靠的网络连接解决方案。

此物联网芯片可同时支持千兆网卡、多路UART、SDIO、PCM、PCIe等接口,在工业路由、车联网、新零售、共享经济等领域均可应用,这套芯片累计全球出货量已达1亿套,获得了超过100家主流运营商的认证。

我们认为,华为海思放开其物联网芯片的对外销售,将为我国暂无芯片开发能力或芯片端技术水平受限的物联网厂商提供有利的支持,从而推动物联网产业快速发展。

2.1.2 传感器受益于MEMS和低端应用非MEMS传感器产品成本下降,传感器在消费、汽车电子等领域开始大规模商用,行业发展迅猛。

截至2018年,全球传感器市场规模约2059亿美元(同比+8.37%),中国市场规模约801亿元(同比+7.12%)。

当前,传感器“研发-商用”创新周期大约在10年左右,我们预计,随着物联网产业链逐步完善,厂商数量增多竞争加剧,技术水平将成为核心竞争力之一,同时市场需求增加推动下游应用升级从而提高传感器功能性要求,二者叠加有望缩短创新周期。

面向硬件集成、终端安全和强化信号后端处理等下游应用需求的传感器是当今传感器市场的主要方向。

2.1.3 通信模组通信模组可通过技术类别划分为2G、3G、4G、NB-IoT等细分产品领域。

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