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技术升级、巨头入局、政策推动三力驱动物联网高速发展

发表时间: 2020-04-26 14:46:06

作者: 物联卡

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物联网分为感知层、网络层、平台层、应用层四个环节,每个环节技术的发展都推动物联网产业的前进,网络层面上,2019 年 5G 的商用和 WiFi6 的推动进一步升级通信网络,原来进展 缓慢的车联网和工业物联网得到加速。

1、 技术:通信技术驱动行业扩容,云计算、AI 等提高应用服务价值

物联网分为感知层、网络层、平台层、应用层四个环节,每个环节技术的发展都推动物联网产业的前进,当前技术的升级主要体现在网络层和应用层上。网 络层面上,2019 年 5G 的商用和 WiFi6 的推动进一步升级通信网络,原来进展 缓慢的车联网和工业物联网得到加速。应用层面上,云计算、AI、区块链等技 术与物联网的结合,提高了应用服务的价值。

5G物联卡助力物联网发展

(1)5G三大应用场景,催化物联网应用的成熟

物联网蜂窝通信技术引爆新应用。1995-2015 年,20 年的时间内蜂窝 IoT 技术 缺乏创新,80%的 CIoT 连接仍依靠 GSM。2016 年 NB-IoT 打破了蜂窝技术发 展 IoT的关键瓶颈,具有低功耗、广覆盖、海量连接等特点,推动 CIoT连接增长 15 倍。随着 NB-IoT 逐步划入 5G 标准,将驱动智慧城市、智能家居、车联网、工业互联网等领域跨越式发展。

5G三大应用场景为物联网行业扩容。5G时代定义了三大场景:

1) eMBB:增强型移动宽带。5G 速率较 4G 全方位提升,下行峰值速率可达 20Gbps,上行峰值速率可能超过 10Gbps,那些对网络速度要求很高的业务 能够在 5G时代推广,如云 VR、实时直播、安防监控等。

2) uRLLC:超高可靠低时延通信。5G 支持单向空口时延最低 1ms 级别、高速 移动场景下可靠性 99.999%的连接。5G 的超低时延的特性可以支持敏感业 务的调度,为车联网、工业控制、智能电网等垂直行业,提供更安全、更 可靠的网络连接。特别助力于无人驾驶业务走向现实(3G 响应为 500ms, 4G为 50ms,5G要求 0.5ms)。

3) mMTC:海量连接。5G 网络每平方公里百万级的能力和多种连接方式,拉 近了万物的距离,实现人与万物的智能互联。5G 为 B 端用户或智能设备提 供网络切片、边缘计算等技术,智慧城市、智能家居/楼宇等广连接的应用 更容易实现。

据信通院的测算,预计 5G 对我国经济活动增量市场达 12.3 万亿美元。其中 eMBB 主要用于虚拟现实、超高清视频等文娱领域,将驱动 4.4 万亿美元的经 济活动;mMTC 主要在智慧城市、智能家居等领域产生规模经济效益,将驱动 3.6 万亿美元的经济活动;uRLLC 主要支持工业自动化、自动驾驶汽车、远程 医疗等,将驱动 4.3 万亿美元的经济活动。

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NB-IoT/eMTC 或纳入 5G 标准,规模化商用在即。现在使用的低功耗广域物联 网(LPWAN)基本依靠 NB-IoT 和 eMTC,NB-IoT 每平方公里大约覆盖 4000 个终端,5G mMTC场景,ITU 给出的指标要求每平方公里100 万的终端,远超 过 NB-IoT 的覆盖强度。但是根据现实情况来看,很少有用户需要每平方公里 接入 100 万终端。现在实际的商用网络最多也就 1000 个终端,NB-IoT 完全满 足 ITU 关于 5G 物联网低功耗广覆盖的愿景和需求。因此在物联网应用还不明 确的情况下,推动 mMTC 全新技术的投入不经济。3GPP 也是希望继续利用 NB-IoT/eMTC的演进,并提出将现有的 NB-IoT/eMTC标准纳入 5G物联网。若 提案最终复核通过,那么在 2020年 6 月份的 ITU 会议之后,NB-IoT 将正式成 为 5G mMTC 的一个可以演进的方向。

NB-IoT/eMTC 将成为主流蜂窝物联网连接方式。从目前数据来看,全球蜂窝 物联网连接数主要来自于传统的 2G/3G/4G,在未来 7 年中,传统蜂窝网络依然 会承载大量物联网连接,但 NB-IoT/eMTC 会逐渐超过 2G/3G/4G 成为主流连接 方式。从 GSMA 的预测数据中可以看出,2018 年底,通过 2G/3G/4G 连接的物联网终端数量在 6.94 亿左右,通过 NB-IoT/eMTC 这些基于授权频谱 LPWAN 技术连接的终端数为 6600 万。到 2025 年,2G/3G/4G 物联网连接数会增加到 13 亿,而 NB-IoT/eMTC 连接数则增加到 18 亿,占比从 2018 年的 9%上升到 2025 年的 42%。

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(2)WiFi6 技术全面升级,剑指物联网应用

WiFi6 标准落地,技术全面升级。WiFi 联盟于 2019 年 9 月正式推出 WiFi6 认 证计划,意味着 WiFi6 的标准正式统一落地,相比上一代的 WiFi 5,WiFi 全面 升级:

1) 速度快:WiFi 6 最大传输速率由前者的 3.5Gbps,提升到了 9.6Gbps,理论 速度提升了近 3 倍;

2) 频段广:WiFi 5 只涉及 5GHz,而 WiFi6 则覆盖2.4/5GHz,完整涵盖低速和 高速设备;

3) 调制模式:WiFi6 支持 1024-QAM,高于 WiFi5 的 256-QAM,数据容量更 高,意味着更高的数据传输速度;

4) 新技术:WiFi 6 加入了新的 OFDMA 技术,支持多个终端同时并行传输, 有效提升了效率并降低延时,其数据吞吐量大幅提升。

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WiFi6 性价比更高,将在室内场景大放异彩。当前的 WiFi 路由器支持多达 250 台设备同时连接,WiFi6 的路由器能够同时支持多达 1024 台设备,有助于将物联网设备高密度地连接到单个路由设备上。WiFi 在生活中的应用占总体的 70%, 这个数据和规模是 5G的两倍,如果需要通过 5G实现这些连接,运营商需要建 设很大基站,投入巨大成本,WiFi 和 5G 将共存互补。对于家庭和小企业这样 的场景,WiFi 6 可以证明是理想的,意味着单个无线路由器就足以连接大量物 联网设备,相较于 5G来说更经济。

搭载 WiFi6 的终端趋多,WiFi6 芯片将迎来井喷。WiFi 6 全面出现在路由器设 备中,TP-Link、Arris 和 D-link 都在网状路由器系统中添加了 WiFi6。目前已有 多款移动端的设备搭载 WiFi6,iPhone11 和 11 专业版,其中包括 WiFi6,自九 月份推出已售出数百万台。联想、华硕、三星等公司也宣布搭载了 WiFi6 的新 型笔记本电脑。据 IDC 预计,2020 年 WiFi6 的终端装置出货量将高达 16 亿, 主要来自于 AP(Access Point)与智能手机。终端出货量带将带动WiFi6 通信芯片 出货量的暴涨,业内预估具备 WiFi 6 标准的芯片,全球出货量将由 2019 年的 约 3 亿套,快速成长到 2022 年超越 20 亿套,市场规模大幅超越 5G基带芯片出 货的规模。

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(3)云计算、人工智能的成熟,提升物联网的应用价值

物联网产生庞大数据洪流,云计算不可或缺。无论是面向消费者、企业还是工 业场景,无处不在的物联网设备都会产生庞大的数据洪流,云计算是物联网发 展不可或缺的一环。据 IDC 预测,2020 年物联网设备产生的数据达 33ZB。随 着 5G终端的应用,流量爆发式增长显著,到 2025 年物联网预计产生 175ZB的 数据量。全球需要足够的存储空间来满足物联网设备未来预期的数据存储需求, 云计算的发展对于物联网的推广发挥重要作用。

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物联网的价值在于数据分析服务,人工智能成数据转化关键。随着物联网在各 行各业的推广应用,每秒钟物联网终端都会产生海量数据。物联网的价值在于 数据分析,根据麦肯锡全球研究所的报告,到 2025 年物联网产业的年产值将达 到 11.1 万亿美元,而其中 60%将产生自对数据的整合和分析。但是物联网产生 的数据往往具有非结构化、碎片化、时空域等特性,大大提高了数据分析难度。 目前物联网企业尽管已经收集掌握了大量数据,但都未得到合理的使用,致使 蕴含在数据中的价值没能得到开发,而人工智能或将成为数据转化关键。

2、巨头:全产业链上巨头大规模入局

物联网产业以前主要玩家是资本雄厚的互联网巨头,布局物联网多个层级,构 建物联网生态圈。目前可以看到的转变是,全产业链上的巨头大规模入局,共 同推进物联网的进展。产业链上的巨头主要可以分成三层:

1) 感知层:主要为底层的硬件制造商,包括芯片厂商(高通、华为)、传感器 厂商(博世、博通)、模组厂商(Sierra Wireless、移远通信)等等,各厂商 纷纷推出重磅物联网产品,在研发成熟的硬件产品和降低元器件成本两方 面发挥重要作用。

2) 网络层:主要为电信运营商,主导物联网网络建设,加快物联网网络的商 用节奏。电信运营商也利用自身网络通道的优势,向产业链的上下游双向 延伸。

3) 应用层:主要为互联网巨头和传统行业巨头,互联网巨头着力的方向由 to C 端向 to B 端转,传统行业巨头(如海尔、美的、西门子)主动推进物联 网应用在自身所处领域的落地,并积极向其他行业复制。

(1)感知层:中国势力崛起,硬件价格下降

中国半导体厂商实力提升,在细分领域可与国外竞争。我国大力发展半导体行 业近 20 年,主要厂商已形成自身优势,在某些细分领域成局部崛起态势。长电 科技全球封测市场占比排名第三,耐威科技 MEMS 代工规模全球第四,乐鑫科 技在物联网 WiFi MCU 通信芯片领域市场份额第一。5G基带芯片 5 家厂商中, 中国占据三席(华为、紫光展锐、联发科),移远通信物联网蜂窝模组全球出货 量第一。

感知层硬件价格下降,物联网大规模商用成为可能。随着元器件技术成熟,和 商用规模扩大,元器件的价格下降趋势明显。据 IC insight 的数据,2007 年 MEMS 传感器的平均售价在 2.57 美元,2012 年 1.24美元,预计到 2022 年下降到 0.88 美元,平均售价每年下降 2%左右。无线模组价格下降更为明显,据移 远通信招股说明书,4G 模组产品由 2016 年的 170 元+降到 2018 年的 140 元左 右,现在价格低至 110 元。

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(2)网络层:中国物联网网络建设位于世界前列

4G 和 NB-IoT 基站建设已成规模,2020 年开始 5G 规模建网。截至 2019H1, 移动已建成 4G基站 271 万座,联通建成 4G基站 135 万座,电信建成 152 万座, 我国 4G 基站合计 558 万座。NB-IoT 在国内已实现千万级应用部署,总连接规 模超 7000 万,在全球超过 45 家运营商已经建成近 90 张 NB-IoT 网络,模组种 类超过 100 种,成为应用最为广泛的物联网技术之一。目前,国内三大运营商 NB-IoT 的基站总数约 90 万个,已实现广域覆盖,下一步的建设重点是解决深 度覆盖和精品覆盖。2019 年三大运营商 5G基站建设规模在 15 万座左右,20 年 开始进入 5G基站大规模建设周期。

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物联网连接的价值量不高,运营商向产业链上下游延伸。三大运营商都采取管 道+平台+解决方案的发展模式,利用网络管道优势,自研或合作建立云平台。 再以补贴或研发的形式延伸到至上游终端市场,获取连接的载体入口。对于生 态圈的建设,三大运营商依据自身资源禀赋,建立生态联盟,面向全行业开展 应用。

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(3)应用层:互联网巨头和传统行业巨头推动商用落地

互联网巨头由 To C 端战略转向 To B 端。过去几十年里,国内外的互联网巨头 基本都诞生于搜索、社交、电商、衣食住行等生活和消费领域。消费互联网发 展势头放缓,C 端的天花板隐约见顶,互联网巨头开始向 To B端产业互联网转 移。阿里、腾讯、百度等互联网巨头,将互联网积累的巨大优势向物联网领域 延伸,依靠其广阔的受众、技术积累、云平台优势,提供智能家居、公共事业、 智慧城市等解决方案,拓展新的商业模式。

传统企业面向垂直行业赋能。垂直行业企业从所属行业切入,借助行业经验, 利用物联网技术解决行业痛点问题,打通细分行业中设备感知、数据处理和应 用使能服务一整套环节。GE 成立新的工业物联网软件业务,收入已达 12 亿美 元(基于 GE Digital 的销售额)。白电龙头海尔布局智能家居领域,推出 7 大品 牌智能生活解决方案。海尔智慧家庭目前全球成套用户近 2000 万,其中亚洲约 1303 万、美洲约 416 万、欧洲约 140 万、澳洲约 100 万。

3、政策:To B/To G 端政策驱动大,To C端需求驱动显现

政策主要针对 To B 和 To G 端的应用制定。我国物联网行业政策主要围绕To B 和 To G端应用制定,涵盖了交通、农业、工业制造、医疗和智慧城市等物联网 应用。从国家层面到地方层面,政策的实施形式多数为试点形式展开,以及给 予了物联网企业税收优惠和补助政策。

To C 端暂未有政策出台,但消费端需求驱动已显现。早在 2015 年,全国人大 代表雷军就提交了《关于加快制定智能家居国家标准的建议》的议案,但目前 暂未有相关政策出台。但需求端对于 To C 端物联网应用发展驱动力初显, 2019 年双十一智能家居成为销售黑马。截至 11 月 6 日,共有 5.4 万件智能门锁 接替了传统的“铁将军”, 5 万台智能投影仪将客厅变成了“家庭影院”。“近 12 万台扫地机器人将在“双 11”后入户“上岗”,头部品牌科沃斯单品预售已 破亿。

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政策强力催化,百亿物联网医疗市场被激活。2019 年 3 月 19 日,国家卫计委 发布《关于印发医院智慧服务分级评估标准体系(试行)的通知》,出台的医院 智慧服务分级评估标准涉及 5 个类别共 17 个评估项目,主要评估对象为二级、 三级医院。在这些评估项目中,我们认为医疗物联网企业可以深入参与的有: 急救衔接、标识与导航、信息推送、药品调剂与配送、健康宣教、远程医疗。 医院一般将医疗物联网的开支算作信息化建设费用,经产业链调研,三级医院 信息化建设支出占总支出的 10%,二级医院约为 5%。而三级医院的医疗物联 网支出占信息化支出的 20%,二级医院约 10%。根据国家卫计委的数据,2018 年二级医院总支出为 7600 万亿,三级医院总支出为 1.9 万亿,复合增速约为 10%,计算出由二级和三级医院物联网医疗建设带来的市场规模在 450 亿左右。


技术升级、巨头入局、政策推动三力驱动物联网高速发展
物联网分为感知层、网络层、平台层、应用层四个环节,每个环节技术的发展都推动物联网产业的前进,网络层面上,2019 年 5G 的商用和 WiFi6 的推动进一步升级通信网络,原来进展 缓慢的车联网和工业物联网得到加速。
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