什么是物联网及其应用前景

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什么是物联网及其应用前景,第1张

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,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

物联网这一概念提出已有20多年,但受全球各国重视是2008年和2009年这两年,各国纷纷推出物联网相关政策,我国也开启了物联网发展里程碑的年份,列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展,物联网已不再是高高在上的概念,在云+AI等技术加持下,让物联网得到了广泛应用,产业发展迅猛,也迎来了黄金发展时代。

运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链,而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术,解决物联网大规模部署连接等需求,继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。

在产业链积极推动下,物联网连接规模成倍速度增长,LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出,5G技术部署,也将把物联网带上更高的层次,也让万物互联成为可能,其中运营商是万物互联积极推动者,全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代,不再局限做一个管道提供者,希望能抢夺物联网应用端市场,例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。

物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。

以集成电路设计制造、嵌入式系统为代表的核心产业体系,以网络、软件、通信、信息安全产业和信息服务业为代表的支撑产业体系,以及以数字地球、现代物流、智能交通、智能环保、绿色制造等为代表的直接面向应用的关联产业体系。

完整的物联网产业链,包括政府部门、科研院所、芯片生产商、终端生产商、系统集 成商以及电信运营商等环节,涵盖了从标识、感知到信息传送、处理以及应用等各方 面。整个产业链的核心是芯片生产商、终端运营商、系统集成商以及电信运营商。 分工为: (1) 政府部门:产业政策的制订者以及物联网发展的主要推动者,通过出台激励机制、 配套政策保障与财政支持,引导物联网发展方向,营造产业环境,为合作各方搭 建 开放、高效的平台。 (2) 科研院所:物联网基础技术理论和新技术的主要创作者。 (3) 芯片生产商:提供最底层的芯片,如传感网芯片、无线网络芯片等。 (4) 终端生产商:提供通信模块、传感网络、终端设备,一二维码、 RFID、传感器 为主,实现“物”的识别的器件。 (5) 系统集成商:面向客户的整体解决方案提供者,是目前产业链中的重要角色。 (6) 电信运营商:通信网络的提供者,实现数据的传输。

5G产业链投资机会按时间划分主要有四个阶段。第一阶段是前期对终端设备的投资;第二阶段是对基站系统的投资;第三阶段是对网络架构方面的投资;第四阶段是对应用场景方面的投资。目前,我国5G处于接近商用的发展阶段,其推进节奏属于全球最领先水平,与国外移动通信生命周期保持一致。同时由于5G应用场景的多样化及各产业进度的不同,使得5G的投资会是一个相对长期的过程。

首先在总投资方面,前瞻预计我国三大运营商5G总投资有望超万亿,相较于4G时代增长超过60%。每个产业链环节的投资占比不同,其中通信网络设备占比最大,近40%,基站天线、射频、光纤光缆和光模块的投资占比分别为3%、106%、33%、46%。

天线与射频模块率先受益,集中度有望提升

天线与射频模块分别占5G总投资的3%和106%左右,投资总额分别在416亿和1472亿元左右。基于5G基站数量的关键假设(宏站和小站数量分别以320万座和640万座计算,宏站和小站天线价格分别以3000元/副和1000元/副的价格计算,宏站和小站射频模块单套价格分别以10000元/套和4000元/套计算),前瞻对天线与射频投资规模进行合理测算,预计天线部分总投资在420亿元左右,射频部分总投资在1500亿元左右。

同时,我们对比2G/3G/4G,对5G天线射频的投资节奏进行拆分,对5G时期各年份的投资额做出了一个大致估计。前瞻认为,2020-2022年为天线和射频的投资高峰期,这段时期投资额分别在320亿元、1160亿元左右。

通信网络设备:投资占比最大

通信网络设备占5G总投资近40%,投资总额将超5000亿元。通信网络设备是移动通信系统的核心环节,主要包括无线、传输、核心网及业务承载支撑等系统设备。据测算,在4G系统中通信网络设备的投资超过了4000亿元,前瞻预计5G基于SDN/NFV重构的网络架构,将形成硬件设备和软件定义化解决方案两大部分,实现进一步降价,但由于承载业务和支撑的基站数较4G有明显的增加,预计整体投资将增长30%。

2020~2023年为投资高峰期,2021年迎来峰值。通信网络设备作为5G投资的核心环节,投资周期较长,预计5G建设前4年期间均会有较大规模的投资,2021年随着宏站和小站双双放量提升预计会达到峰值。

无线网光纤光缆:需求提升

无线网光纤光缆约占5G总投资33%,投资总额在4004亿元左右。5G无线基站的光纤光缆布置需求分为前传网络和回传网络两个部分。前传网络部分:预计每个宏站所需光纤2KM,采用48芯光缆,基站数320万;小站所需光纤1kM,采用24芯光缆,基站数640万。同时,需充分考虑现有基站光纤网络的报废率情况,前瞻假设现有宏站光纤报废率为40%,现有小站光纤报废率为80%。回传网络部分:C-RAN部署方式下,按照20个基站集中收敛测算,采用144芯光缆回传约3公里接入汇聚层,按照30%报废率计算。则前传网络部分所需光纤数24576亿芯公里,回传网络部分所需光纤数062208亿芯公里。

综上,前传+回传网络总计所需308亿芯公里,我们按普通光缆价格平均130元每芯公里测算。预计总投资:308亿130元=4004亿元,且2020~2022年为投资高峰期。

光模块:有望为5G弹性最大环节

光模块约占5G总投资46%,投资总额将超过600亿元。光模块呈高速升级趋势,主要得益于5G天线通道大幅增加,以及应用场景数据流量的爆发式增长。光模块升级带动的投资增长无论从数量还是从价格上相对于4G时代都有了较大的提升,是5G时代弹性最大的产业链环节之一。

由于低时延的要求,5G时代将传统的BBU分为DU(分布单元)和CU(集中单元)两个部分。前瞻合理假设宏站(小站)、DU、CU的汇聚收敛比为:宏站(小站):DU:CU=36(120):12:1,则测算得5G时代DU新增171万个,CU新增14万个。按照每个环节光模块的市场均价,测算得光模块市场规模总计636亿元。

网络规划运维:成本预计与4G持平

5G时代,网络规划运维约占总投资94%,投资规模相比于4G基本持平,略有增长。尽管5G网络架构比4G要复杂得多,基站总数增多,业务复杂度也随之提高,但集中化、智能化趋势明显。未来,集中化和智能化将有效降低网络规划运维成本,因此5G网络规划运维投资规模不可能大幅提升,以增长10%测算,5G投资规模约为1300亿元。

网络规划运维总体分为两个投资阶段。前期为网络规划阶段,投资窗口为2019和2020年;后期为网络运维阶段,投资窗口主要为2022~2025年。

总体来看,天线、射频、光模块等关键器件最先受益,受益最大为通信网络设备,但随着网络基础的完善,系统集成与行业解决方案、大数据应用等需求将长远收益。

以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。

(1)芯片提供商:物联网的大脑;

(2)传感器供应商:塑造物联网的五官;

(3)无线模组厂商:实现联网和定位的关键

(4)网络运营商:掌控物联网的通道;

(5)平台服务商:完善物联网的有效管理;

(6)系统及软件开发商:打造物联网的动脉;

(7)智能硬件厂商:提供物联网的终端承载;

(8)系统集成及应用服务提供商:物联网应用落地的实施者;

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