【重磅深度国信通信程成小组】5G系列报告之三:物联网或将成为5G最重要的应用场景
2018-09-04 13:10

  原标题:【重磅深度国信通信程成小组】5G系列报告之三:物联网或将成为5G最重要的应用场景

  5G和物联网是通信行业未来10年重要的发展方向,这两者又有着密不可分的关系(3GPP定义了5G的三大应用场景,其中有两个是面向物联网的):要想充分实现物联网的落地,需要5G提供网络支撑;同时,考虑5G建网的完备性和对接入的充分性,物联网或将成为5G最重要的应用场景。因此,本报告将详细阐述物联网和5G之间的关系及协同,以及对物联网产业做一个尽可能完备的梳理。

  从产业发展阶段来看,物联网已经成功度过产业导入期进入快速成长期,其在传感层、网络层和应用层皆有一定技术储备,在部分领域如汽车后装追踪模块的全球出货量已达到千万级别。随着下一代通信标准的建设,行业将迎来爆发式增长。

  从需求和市场空间来看,随着行业标准完善、技术进步和政策扶持,中国的物联网产业空间逐步打开。根据工信部数据,2015年产业规模达到7500亿元人民币,同比增长29.3%。到2020年,中国物联网的整体规模将超过1.8万亿元。

  核心方向之一:NB-IoT、LoRa推动低功耗广域物联网市场发展。NB-IoT、LoRa分别适合在授权、非授权频段上进行组网,未来将成为物联网低速领域的核心组网制式。目前三大运营商已开始NB-IoT建网,而LoRa的国内运营联盟也开始组建,成为物联网领域目前最确定的发展趋势之一,智能表计等细分行业将受益。

  核心方向之二:车联网是检验物联网发展进度的重要参照。车联网并不是新概念,但是发展最大的受制因素在于算法以及承载算法的硬件及网络。我们认为LTE-V和下一代通信标准将很大层面上解决网络的问题,成为检验物联网发展进度的重要参照。

  核心方向之三:智慧城市容纳海量细分市场,催生壁龛龙头。智慧城市的实质是将传统城市运行“物联网化”,相比前两者概念更加宽泛,但是我们认为其确实是物联网构架的重要组成。仅从我们覆盖的行业及公司的视角来看,智慧交通、电子车牌、平安城市、智慧医疗、智慧社区及智能楼宇都给传统行业带来蓝海。我们认为,智慧城市将给这些长尾的细分市场带来新契机并催生新的壁龛龙头。

  物联网架构可分为感知层、网络层(连接层+平台层)和应用层。从产业链规模来看,应用层和平台层价值量最大(分别占产业规模的35%和34%)。从产业发展脉络看,物联网将从感知层、网络层向应用层延伸,芯片、传感器、运营网络等环节最先受益,但最终必然以杀手级应用作为切入点和最终价值实现方式。

  感知层是物联网识别物体、采集信息的来源,MEMS、MCU及电子标签等是未来增长较为确定的几个子领域;连接层中长距离的无线广域网(LPWAN)成长空间巨大(看好NB-IoT商用带来产业链相关投资机会);平台层是物联网产业链的关键环节,云计算和大数据技术则是平台层的关键技术;应用层是物联网发展的核心,短期看好低功耗、低成本应用场景或者大企业、政府巨额财力、物力推动的行业,中期看好车联网及无人驾驶产业链,长期看好工业物联网带来的产业变革,详细的相关标的梳理参考正文最后一部分。

  根据上述逻辑,从最终应用层面出发看好:1、低功耗广域物联网落地如NB-IOT/Lora带来的刺激;2、智慧城市中安防、交通、环保、农业、医疗等细分领域机会;3、未来车联网发展对整个产业链的促进。另外,从产业链角度,我们认为感知层(含MEMS、MCU、电子标签等)和网络层(模块和平台)将优先均衡持续的发展,而应用层需要各个领域的“爆款”应用出现,并反哺其中上游相关的芯片、模块及终端。

  中兴通讯(000063.SZ)做为主设备商在物联网布局研发已久,未来随着物联网的发展将长期持续受益;

  宜通世纪(300310.SZ)稀缺性平台公司,CMP平台和AEP平台形成公司强有力支撑,随着接入数量的增加公司的优势将进一步增强;

  新天科技(300259.SZ)智能四表公司,与华为、中兴、三大运营商皆有合作,将受益低功耗广域物联网落地;同时合作阿里云在智慧农业节水领域拓展,极具潜力。(另外,智能仪表公司都将受益于NB-IoT的落地有所发展);

  东软载波(300183.SZ)收购原海尔微电子,有技术有渠道;同时,自身为载波电力技术先发着,积极布局融合通信,未来有望应用物联网在社区和家庭积极落地;

  高新兴(300098.SZ)收购中兴物联和中兴智联,积极布局物联网网络层和感知层,结合在智慧城市的大单,有望持续释放业绩。

  另外,物联网行业还有一些细分板块具备不错的发展前景,涉及到部分相关上市公司(未作覆盖):

  移为通信(300590.SZ)公司是中国M2M 终端设备主要出口供应商之一,公司系列产品获得了CE、FCC及PTCRB等认证,销售网络涉及100多个国家;

  金卡智能(300349.SZ)燃气计量行业龙头,收购天信仪表进军工业燃气计量表领域,完善业务结构;

  汇中股份(300371.SZ)国内超声表领先,技术研发能力强,产品质量好;

  三川智慧(300066.SZ)水表和智慧水务公司,直接受益物联网试点城市江西鹰潭;

  捷顺科技(002609.SZ)智慧停车细分行业龙头企业,获2016华为全连接大会NB-IoT智慧停车领域最佳方案奖;

  盛路通信(002446.SZ)依托现有DA智能系统、收音机系统、WiFi模块产品成果,积极布局车载移动互联领域全产品线.SZ)

  公司以惯性技术研发和产业化应为作为公司发展战略,经过多年积累,已在惯性技术细分领域具备国内领先业务实力;思创医惠(300078.SZ)

  业务横跨感知层、网络层和应用层,为各行业行业提供RFID标签及系统解决方案服务,并打造基于云的智能开放标准平台“医疗生态云架构平台”;汉威电子(300007.SZ)

  大力拓展“传感器+监测终端+数据采集+GIS+云平台”物联网解决方案在智慧城市、智慧工业、智慧环保行业应用的市场机会,公司MEMS系列产品已开始小批量销售;新大陆(000997.SZ)

  国内领先的集物联网核心技术、核心产品、行业应用和商业模式创新于一身的综合性物联网企业;盾安环境(002011.SZ)

  投资设立盾安传感科技研究院,打造MEMS传感器从芯片研发设计到封装测试以及系统集成的综合竞争能力;榕基软件(002474.SZ)

  智能交通领域优质企业,收购宇视科技形成强强联合,巩固公司在智能交通领域行业领先地位;熙菱信息(300588.SZ)

  新疆安防信息化龙头,充分受益于新疆安防需求端的大爆发;易华录(300212.SZ)

  推出了国内第一套应用于公安交通管理领域的--智能交通管理平台;梅安森(300275.SZ)

  专注于“大安全、大环保”,以“互联网+安全智能服务整体解决方案提供商”为发展主线.SZ)工业以太网交换机领军企业,按照按照工业通信→工业控制→工业互联路径加速布局;

  四维图新(002405.SZ)无人驾驶核心标的,结合云端海量数据处理服务,提供了面向车载领域最完整的、拥有完全自主知识产权的车联网方案;

  全志科技(300548.SZ)收购东芯通信获得LTE基带芯片设计能力,成为少数自主掌握LTE基带芯片核心技术的企业之一,加速上市公司在物联网领域的技术布局;

  远望谷(002161.SZ)公司是全球领先的RFID技术、产品和系统解决方案供应商。在RFID读写器产品研发方面,推出新一代全球最先进的超高频读写器XC-RF868;

  骐俊股份(833504.OC)广电总局直播星位置锁定模块研发及生产资格认定企业,定位模块应用于国内近三十家机顶盒生产企业产品上,并将无线通信技术逐步拓展至智能交通、智能燃气、智慧医疗领域;

  映翰通(430642.OC)产品销售至施耐德、西门子等工业设备龙头,在新兴的智能售货机领域市场份额领先,技术水平同类最高;

  致生联发(830819.OC)签署《南阳市智慧农业建设项目合同》,合同总额3.53亿元;斥资近一亿元参股首都机场集团旗下两家子公司,短期内完成空港业务板块的战略布局;

  金点物联(832653.OC)自主开发了安全监测物联网平台、智慧供暖节能平台、智慧交通运行平台、电力广域检测平台等多个物联网数据平台,并以开放式平台为第三方物联网应用开发者提供辅助开发和运维服务。

  在本文最后一章中,我们通过将物联网分为感知层、网络层和应用层对相关上市公司及新三板公司进行详细梳理。具体分为:感知层-MEMS、感知层-MCU、感知层-电子标签、网络层-模块、网络层-平台、应用层-智能表、应用层-智慧城市、应用层-政务、医疗、停车、环保、农业、应用层-车联网、应用层-工业物联网等多个细分板块,相关索引见下表,详细梳理参考正文。

  5G(第五代移动通信)是IMT(国际移动通信)的下一阶段,ITU(国际电信联盟)将其正式命名为IMT-2020。2016年6月ITU公布了5G技术标准化的时间表,我国工信部提出力争在2020年启动5G网络商用的目标,全球主要经济体美国、欧盟、日本、和韩国也都已启动5G相关研发工作,5G到来可期。

  根据Statcounter Global数据显示,2008年到2014年全球移动数据流量年均复合增长率50%,其占整个互联网数据流量的比例,自2008年总占比的0.9%上升到2013年的25%,2014年已经达到32%。根据GSA预测数据,全球移动数据流量自2013至2019年有望增长10倍,预计通信管道会被未来十年移动数据流量的爆炸式增长堵塞。

  物联网不仅会大规模带动数据流量增加,还会带动设备连接数量的高速增长。根据Juniper Research数据显示,到2020年全球联网设备数量将达到385亿,而2015年仅为134亿,增长285%。到了2030年全球设备连接数将达1千亿。根据IC Insight数据,我国M2M连接规模将在2020成长至3.5亿,占全球总数的36%。传统基站能够承载的最高连接设备数不能够满足物联网设备的高速成长。

  在物联网时代,数据流量倍增,用户对带宽体验也有了更高要求。在移动互联网环境下,不同终端对网络带宽要求差距不大,主要分为个人用户和企业用户。但在物联网环境下,大量设备对网络上传、下载和时延的要求存在区别,网络必须有一定的智能性。尤其在个别应用场景下,对网络的时延有极高要求,例如车联网场景下为了保证自动驾驶的安全性,车与车之间、车与云端之间的时延在5ms以内,误包率在99.999%以下,而且能在车辆发生拥塞或大量节点共享有限频谱资源时,仍能够保证传输的可靠性;而VR头载设备必须要保证绝对低时延,延迟不超过20ms,才能有效减缓眩晕体验,使用户的体验场景更为真实。

  物联网场景下,对于网络连接的承载、流量速率以及网络延迟等问题的要求,是当前网络技术所不能够实现的,而5G技术则将是物联网整体的重要支撑和承载。5G技术对网络的升级使“万物互联”现实化。5G主要采用包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构在内的一组关键技术,满足各种物联网场景下差异化的需求。

  根据IMT-2020(5G)推进小组发布的《5G网络框架设计》表示, 5G关键性能指标包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率。这六大核心指标共同推动物联网落地,其中低功耗大连接与低时延可靠场景两项指标是物联网业务的核心要求,也是5G拓展物联网的核心场景,其实质性解决了4G互联网无法完美支持物联网及其相关垂直应用的问题。

  在核心指标上,业界认为用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、峰值速率、移动性是关键衡量指标。

  根据HIS Markit市场分析,预测到2035年,全世界由5G拉动的潜在销售活动将达到12.3万亿美元,地跨多个横向产业,并垂直影响整个产业生态,约占当年全球实际总产出的4.6%。在2020到2035年的15年内,预计全球实际GDP的年均复合增长率为2.9%,其中5G将会贡献0.2%的增长,合计将创造3万亿美元的经济贡献。

  根据ITU的正式定义,5G的三个主要应用场景:一是增强型移动宽带(eMBB);二是大连接物联网(mMTC);三是低时延、高可靠通信(uRLLC)。这几项技术将有效满足5G对于大连接、大流量及低时延的基本需求。

  其中mMTC的重要用处就是对万物互联这样需要大量连接和自动化灵活控制的场景起核心支撑,当前传统基站用户接入范围也就仅仅数个到数十个而已,而在5G时代一个基站通过海量连接可以实现成千上万终端接入,保证某一个区域内多终端的顺利通信;uRLLC通过超低时延保证微秒级响应时间,这项技术最重要的运用场景是以极低响应时间为重要指标的无人驾驶场景和远程医疗手术,而对eMBB而言,最重要的是可能会产生海量数据的工业物联网场景,虽然对整体时延需求不高,但会产生大量数据向云端传输。

  虽然物联网场景下包括了机器对机器(Machine to Machine)、人对机器(Man to Machine)、机器对人(Machine to Man)、移动网络对机器(Mobile to Machine)多种通信。但若从狭义角度来看,仅观察M2M的线G技术的核心发力点与主要应用场景。

  根据思科VNI全球移动数据流量预测报告(2015年到2020年)显示,到2020年,M2M流量将占到全球移动数据流量的7%,相比2015年的3%有所增长。

  站在未来连接角度看,全球范围的设备和连接在2015-2020年五内年均复合增长率达到10%,远超过全球1.1%的年均复合人口增长以及6.5%的年均复合互联网用户增长率。通过Cisco可视化报告显示,到2020年,全球互联网连接设备中最大比例为M2M连接,其将占设备和连接总数的46%,同时其在2015-2020年五年里是增长最快的部分,预计五年内将成长2.5倍,可以看到较其他技术相比,物联网技术对互联网应用的影响是最深刻、最具备冲击力的。

  物联网是一个大集合概念,其包含了M2M、移动手机、智慧家居等多个方面的收入,但若仅计算M2M的流量收费的线G在物联网方面带来的价值约为65.2亿美元;若仅计算其每年在M2M连接方面的收费,预期5G在物联网方面带来的价值约为749.8亿美元。

  目前,物联网的影响力逐渐扩大,在5G落地后将能改变人类生活许多方面,其中,在多个横向产业上会产生百亿美元级别的产值。

  同时5G也将对全行业有深刻影响。到2035年,制造业有望成为5G创造最大份额经济价值的领域,有望实现约3.4万亿美元的产出,大概占5G总产出的28%。在物联网智慧城市与智慧农业的支持下,2035年5G将创造6.5%的公共服务产出和6.4%的农业产出。因此,总体而言,物联网与5G技术协调效应明显。5G技术发展将提升物联网渗透率,物联网又将成为5G理想的应用场景而推动其技术发展。

  具体讲,智能家居、智能电网、环境监测等新应用需要网络支持海量设备连接和大量小数据包频发;视频监控和移动医疗等业务,对数据传输提出了很高的要求;车联网和工业控制等业务对毫秒级的时延和可靠性非常敏感;还有大量的物联网设备部署在室内角落、地下室、隧道等信号难以到达的区域,需要移动网络覆盖能力进一步增强。5G连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低延迟高可靠等特点,可以解决传统移动通信无法很好地支持物联网和垂直行业应用等问题,有利于提升物联网渗透率。

  另一方面,物联网作为5G技术的理想应用场景,有利于促进5G未来的通讯技术发展。在万物互联时代,人与人、人与物、物与物的连结将爆发式增长,意味着需要接入的设备数更多、数据量更大。其中,物联网应用场景(如车联网,工业控制等垂直行业)的应用需求,对于时延和可靠性具有极高的指标要求;智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,除了超大连接的支持能力外,更要保证终端的超低功耗和超低成本才能实现应用的可持续性。物联网这些大连接高容量、低时延高可靠、低功耗低成本的应用场景将推动5G技术成功挑战关键性能。

  物联网(Internet of things),简而言之就是“物物相连的互联网”,最早由美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ashton教授提出,即“万物皆可通过网络互联”。2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,对物联网做了如下定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

  感知层主要由各种传感器以及传感网关构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源,关键在于具备更精确、全面的感知能力和实现低功耗、小型化。主要技术有二维码、RFID、GPS/北斗导航等。

  网络层由各种网络,包括互联网、广电网、有线和无线通信网络、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的数据和信息。网络层的关键在于高效、可靠的信息传输和处理,主要技术有Wifi、蓝牙、ZigBee、2G/3G/4G、LPWAN、LTE-M及大数据和云计算等。

  应用层是物联网和用户(人、组织或其他系统)的接口,是物联网的智能应用。应用创新是物联网发展的核心,它把物联网与具体行业需求相结合,提供物联网智能化应用的解决方案集。应用层的关键在于行业需求融合、智能化的解决方案、有效的商业模式等。主要技术有大数据、云计算、各行业应用技术等。

  物联网的产业链沿着上下游关系大体可分为:上游为芯片、传感器及接入设备产业,主要包括采集设备供应商、通信模块提供商等。中游为通信网络运营产业及平台运营产业,通信网络运营产业主要包括电信网络运营商、广电网络运营商、互联网运营商、专网运营商等,平台运营产业主要包括设备管理平台、连接管理平台、应用开发平台、系统及软件开发平台等。下游为物联网应用相关产业,主要包括智能终端提供商、中间件及应用开发商、系统集成商、运营及服务商等。

  从事物联网业务的企业根据其所提供的产品或者服务也可划分为:设备提供商、网络运营商、软件与应用开发商、系统集成商。设备提供商主要为终端设备提供商和网络设备提供商;网络运营商主要为提供固定或移动网络服务的运营商;软件与应用开发商主要为微操作系统提供商、行业应用软件平台及中间件开发服务提供商;系统集成商主要指为行业用户提供垂直一体化解决方案的服务商。

  根据美国IHS咨询公司的最新预测,全球物联网设备的安装基数将从2015年的154亿台增长到2020年的307亿台。到2025年,这一数字预计将达到754亿台,未来10年复合增长率高达17.21%。

  咨询公司贝恩(Bain)则预测,到2020年,出售硬件、软件和综合解决方案的物联网服务供应商年收入可达4708亿美元,年利润达608亿美元。

  物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。根据麦肯锡的估计,到2025年,物联网的潜在经济影响力为2.7-6.2万亿美元。如此巨大的产业发展空间摆在眼前,推动物联网产业发展已经成为全球主要经济体的共识,我国也十分重视。

  早在2006年,国务院就提出要对传感网进行战略部署,2009年总理在无锡发表“感知中国”讲话后物联网行业更是受到全社会的极大关注,2010年物联网被正式列为国家首批培育的七大战略性新兴产业之一。2017年1月18日,工信部发布《物联网发展规划(2016-2020年)》,提出要大力发展物联网技术和应用,加快构建具有国际竞争力的产业体系。

  各个地方政府也积极营造物联网产业发展环境,通过多种政策措施推动产业发展,并形成一系列产业联盟和研究中心。

  随着行业标准完善、技术不断进步和国家政策的扶持,中国的物联网产业呈现出蓬勃生机。根据工信部的数据,2015年产业规模达到7500亿元人民币,同比增长29.3%。到2020年,中国物联网的整体规模将超过1.83万亿元。

  物联网中物的连网方式分为有线连接和无线连接,无线连接又可分为局域连接和广域连接。局域连接方式主要包括蓝牙连接、ZigBee、Wifi连接,广域连接方式根据功耗和带宽的不同分为蜂窝宽带网络连接和低功耗广域连接(LPWAN)。目前,基于蜂窝的窄带物联网(NB-IoT)与非授权频道的LoRa是业界普遍看好的LPWAN方案。

  物联网具体的应用场景非常多元,不同的物联网应用场景需要不同的网络连接解决方案,不同的网络连接方式特性决定其适合不同的应用场景。业界预期,2019年LPWAN的物联网连接数量将全面超过传统的2G/3G/4G蜂窝网络,届时LPWAN连接数量将达到14亿连接,占所有物联网设备连接数的11%。

  长期以来在网络层面上,物联网一直没有一个运营商级别的标准,这也是制约物联网产业发展的因素之一,NB-IoT的出现弥补了这一短板。并且,在整个NB-IoT标准落地过程中,我国发挥了举足轻重的作用,整个标准协议提案共有447份,华为贡献率达到41%,位列全世界第一。

  相比于传统的无线通讯技术,NB-IoT具有低成本、低功耗、高覆盖、大连接四大优势,是当前唯一具备大规模普及能力和高商业价值的长距离低传输速率的通信技术。

  低成本:NB-IoT无需重新建网,射频和天线基本上都是复用的。另外,低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。

  高覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。

  大连接:在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延迟敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。

  根据华为《NB-IoT白皮书》描述,NB-IoT技术应用场景将主要分为四个领域:一是智慧家居,例如安防、家电、环境等场景的控制;二是个人场景,主要分为可穿戴设备、老幼看照等领域;三是公共事业场景,主要包括智慧垃圾桶、智慧电表、水表、报警探测器等领域;四是工业场景,主要包括智慧物流、智慧农业、供应链管理等领域。从中期来看,NB-IoT的商业化有利于低功耗物联网终端爆发式增长,也有利于物联网应用场景普及加速,推动物联网和5G技术融合演进。

  另一方面,当前非授权频段技术已经获得了长足发展,LoRa联盟由美国Semtech公司发起,主要在全球非授权频段进行运营,其发布的LoRa芯片灵敏度达到了-148dbm,与当前先进水平的sub-GHz芯片相比,接受灵敏度改善了20dB以上。

  在物联网革命中,需要多种网络技术进行技术并存、优势互补,促进整体应用水平和研发水平的规模性增长,因此大量物联网设备商提出组建低成本、低功耗、便安装、灵活性强的物联专网。LoRa符合市场所需,其具备低功耗、低成本、远距离传输这三大特点,尤其是其可以通过在已有家庭式网络设备基础上添加LoRa模块设备,实现全面LPWAN网络环境的快速构建。

  2016年11月,LoRa发起者Semtech宣布将联合鹏博士电信传媒在中国部署全国性的LoRa网络,目标实现1个亿家庭的覆盖,这个计划是LoRa至今为止最大规模的商业计划,将在中国提供智能家居、智慧抄表、资产追踪、老幼看护、智能路灯、污染检测等多种服务。

  2015年我国LPWAN市场的整体规模约为5.47亿元,其中模块约为2.32亿元,网关约为8000万,其他设备约为1640万,总体增长率保持高速成长,预计到2020年LPWAN接入量将达到1.97亿个,约为2016年接入量的20倍。

  目前,各大LPWAN已经进入了紧张的商业化部署阶段。 其中,2016年NB-IoT有25个部署计划宣布;2016年LoRa宣布了25个部署计划,同2015年相比增长了127%。

  车联网并不是新概念,但是发展最大的受制因素在于算法以及承载算法的硬件及网络。我们认为LTE-V和下一代通信标准将很大层面上解决网络的问题。

  2015年2月,3GPP正式启动LTE-V标准化研究工作,LTE V2V核心协议已于2016年9月完结,LTE V2X核心协议将于2017年3月冻结,LTE-V预计在2018年正式商用。LTE-V是华为、大唐、LG等主推的基于LTE蜂窝网络技术的车联网专有协议,面向车联网应用场景,实现车与车(V2V)、车与路侧设施(V2I)、车与人(V2P)、车与网络(V2N)间实时、高效可靠的互联和交互,统称V2X。LTE-V-Direct成为承载车辆主动安全业务的核心技术协议。为满足车辆主动安全、行车效率、车载娱乐多场景业务需求,LTE-V采用两种模式:广域蜂窝式(LTE-V-Cell)基于现有蜂窝技术的普及应用,主要承载传统的车联网业务;短程直通式通信(LTE-V-Direct)实现V2V、V2I直接通信,承载车辆主动安全业务,提供高可靠、低时延的信息传输。

  传感技术与V2X的结合将加速自动驾驶时代的到来。自动驾驶是车联网应用的终极目标,当前正处于辅助驾驶向半自动驾驶推进的阶段。通过在车辆上安装传感器,采集行车环境信息,经人工智能算法形成驾驶决策,从而实现半自动/自动驾驶。V2X通信技术通过实现车车、车路等实时交互,将自动驾驶从“单车智能”提升到“智能网联”阶段,能有效弥补传感技术的不足。

  V2X覆盖范围广、毫秒级时延、接近100%的可靠性,是实现主动安全的利器。根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)估计,若实现V2V和V2I通信,可以减少83%的交通事故伤亡,其中,仅实现V2V通信也可避免76%的事故。另外,LTE-V可重复利用现有基站,低成本推进至5G。传感技术与V2X的结合将加速自动驾驶时代的到来。

  智慧城市是物联网产业重要的组成部分,2015年里“智慧城市”便被列入了国家政府工作报告,智慧城市建设成为解决城市发展难题、实现可持续发展的重要措施。

  目前,智慧城市发展还处于初期,主要因为低功耗广域网、5G技术和物联网还未实现完全覆盖,或者相关技术还未达到商用级别。同时,当前智慧城市的收入模式刚刚兴起,相关专业智慧城市方案提供商、设备商等行业分工也逐渐确定。

  整体上讲,智慧城市的最终目标是实现信息化、互联网化、智能化和智慧化,在技术回报加速定律的驱动下,智慧城市将加速释放市场价值。

  当前,我国正大力推动智慧城市的试点规划,截至2015年的数据显示,国家已经规划了686 个试点城市,试点城市将经过3-5 年的创建期,再由住建部组织评估,以此促进产业快速发展。通过商业化角度来看,从阿里集团发布的智慧城市白皮书显示,蚂蚁金服在2016年已经与全国352个城市进行商业合作,支持政府、商业、公共事务等业务的在线支付。

  根据上市公司对智慧城市订单的披露信息显示,截至2015年我国省级行政区通常投资规模达到100~500亿元,地级市投资规模通常为10~30亿元,区县级大概在1~5亿元,推测2015年全国智慧城市的总投资额大概在9700~41630亿元之间。

  根据Gartner数据预测,物联网物件链接中运用于智慧城市领域的部分逐渐提升,2016年大约有16亿个物体联网被用于智慧城市,较2015年增加39%,2017年前主要是智慧楼宇M2M最多,其次是智能家居M2M将逐渐增加。

  物联网是互联网的应用拓展,物联网不只是网络,更是应用,应用创新是物联网发展的出发点和终极目标。从产业发展脉络看,物联网将从感知层、传输层向应用层延伸,芯片、传感器、运营网络等环节最先受益,但最终必然以杀手级应用作为切入点和最终价值实现方式。下面我们将沿着产业链上下游方向梳理行业投资机会:

  物联网的触手——MEMS传感器在传感器领域,MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。传感器是物联网的基础,随着物联网的发展需求也会大幅增长。根据Yole development的预测,全球MEMS的市场规模到2018年将会达到225亿美元。中国消耗了全球四分之一的MEMS器件,但大部分MEMS传感器仍依赖进口,目前MEMS传感器领域市场占有率靠前的厂商基本集中于美国、欧洲和日本。

  如果把MEMS比喻成物联网的触手,则MCU就是物联网的神经。MCU即微控制单元,它集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、计数器、以及I/O端口为一体。在此基础上,将要处理的数据、计算方法、步骤、操作命令编制成程序,存放于MCU内部或外部存储器中,MCU在运行时能自动地、连续地从存储器中取出并执行。

  根据Brisk Insights预测,到2022年MCU市场将保持15.8%的年复合增长率。目前产品均是以ARM系列内核来进行设计,在物联网的推动下32位MCU将会是增长最快的产品。

  MCU是未来物联网组成以及嵌入式智能系统的基础器件,中国想要成为智能制造的大国,必须要有完整的MCU产业。随着我国政府大力扶持国内集成电路产业,中国厂商在MCU领域的影响力正在逐渐提高。

  在同一标识体系下,一个物联网对象只能有一个物联网标识(电子标签),电子标签可以看作物在物联网世界里的身份证。现有标识体系有Handle、Ecode、CID、EPC、OID、UID等。存储物联网标识的介质是物联网标识载体,主要包括一维条码、二维码、RFID芯片、设备存储区等,二维码和RFID是目前应用最为广泛的电子标签技术。经过多年发展,二维码及中低频段的RFID技术(13.56MHz以下)已相对成熟,目前超高频段的RFID技术最受业界关注。

  RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称无线射频识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID电子标签系统由标签、天线和阅读器组成。相关产业链主要包括以下环节:芯片的设计和制造;天线、标签的制造和封装;阅读器的生产和制造;系统和软件平台的构建和开发。芯片及天线的设计和制造是技术壁垒最高的两个环节,目前市场主要由国外厂商掌控,国内厂商集中在标签及阅读器的封装制造、系统集成等环节。

  物联网连接层即为物联网传输网络,它是物联网数据传输的通道。物联网连接技术可分为有线通信技术和无线通信技术。有线通信技术包括中长距离的广域网络和短距离的现场总线;无线通信技术分为超短距离的无线局域网(蓝牙、ZigBee、Wifi等)、中短距离的无线局域网(蜂窝宽带网)、长距离的无线广域网(LPWAN)。LPWAN又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

  根据对数据传输速率的要求,可将物联网的需求场景分为高速率、中速率、低速率三种。中、高速率物联网应用目前主要由3G和4G网络承载,未来无疑将受益于5G的进步。低速率物联网应用发展由于一直缺乏针对性的技术标准而受到极大制约,但也意味着未来成长空间巨大。

  NB-IoT标准的确立是物联网连接层的一个重大突破,NB-IoT的推出使得连接层有了统一的协议标准,为下游物联网应用层的发展提供了坚实的物质基础。连接层的快速发展也意味着通道更宽,使得数据的爆炸式增长有依托,也能拉动感知层传感设备的需求急剧增加。面对市场饱和、传统业务增长乏力,物联网给通信运营商、设备商带来新的一片蓝海。全球通信网络运营商对NB-IoT的落地都十分积极,我国三大运营商都表示2017年将大规模商用NB-IoT。

  物联网平台的全球市场在2015年达到2.98亿美元,复合增长率为33%,预计2021年将达到16亿美元。PTC是物联网平台领导者,占据了18%的市场份额。2015年上报收入5300万美元,2014年则是520万美元。

  全球科技巨头纷纷杀入平台层大举布局:IBM成立了物联网事业部,欲凭借Watson强大的人工智能进军物联网;亚马逊发布物联网平台AWS IoT;谷歌推出了基于Android的物联网底层操作系统Brillo;微软推出了物联网版操作系统(Win10 IoT Core);思科以14亿美元收购Jasper。

  应用层是物联网发展的核心,它把物联网与具体行业需求相结合,提供物联网智能化应用的解决方案集。为促进物联网发展,工业和信息化部发布的《物联网“十二五”发展规划》圈定了9大领域重点示范工程:智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。

  限制应用层发展的两个主要因素是技术和成本,技术越成熟、成本越低,应用需求越繁荣。因此在应用层领域,短期看好低功耗、低成本应用场景或者大企业、政府巨额财力、物力推动的行业,如智能仪表、智能电网、智慧城市、智慧政务、智能医疗、智能环保等领域。随着5G商用及产业链相关技术环节的完善成熟,中期看好车联网及无人驾驶产业链。长期看,随着海量数据的沉淀和云服务市场的爆发式成长,工业物联网将带来更深刻的产业变革甚至重构。

  工业物联网将是物联网应用层最大的一块蛋糕,根据通用电气预测,在未来15年中工业物联网(IoT)领域的投资最高可达60万亿美元。埃森哲预计工业互联网到2030年能够为全球经济带来14.2万亿美元的经济增长。目前,A股相关标的比较稀缺。

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