退网与技术迭代同步蜂窝通信模组竞争正式开启.docx
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1、一、万物互联,层层架构分工明确 41.1 物联网的定义41.2 物联网的构架4感知层41.2.1 输层4平台层51.2.2 应用层61.3 蜂窝通信模组迎来市场扩大机遇 6二、2G/3G退出势在必行,4G与LPWAN迎来良机72.12 G/3G退出势在必行72.13 术迭代孵化新应用场景8程控制82.13.1 能抄表 10三、5G技术优势明显,入局车联网战场解决难题 113.15 G的优势明显113.16 车保有量持续增长,交通问题日渐突出 133.17 动驾驶短期难以实现,车联网成为过渡方式 133.18 窝通信模组是车联网以及自动驾驶重要器件 153.55 G网络补齐通信网络层的技术缺口
2、16四、新应用场景刺激蜂窝模组高速出货,NB-IoT将成为主流 17五、投资策略:物联网产业链重点关注上游通信模组产业205.1 基带芯片215.2 射频芯片235.3 存储芯片245.4 电源管理芯片255.5 蜂窝通信模组265.6 投资建议27险提示29插图目录图1:物联网层次构架示意图6图2:物联网传输方式分类图7图3:物联网技术在智能农业中的应用9图4: 20152020年中国农业物联网设备安装量(万个)9图5: 2015-2020年我国农业物联网等信息技术应用比例 9图6: NB-IOT远程抄表系统解决方案 11图7: 20152020年中国智能水表产量统计 11图8: 5G技术的
3、关键性能指标 12图9: 4G和5G技术的性能指标比照12图10: 2010-2020年中国汽车保有量统计及增长情况13图11:车联网无线通信技术图示17图12:全球物联网连接设备数量规模及预测图18图13: 2015-2022细分市场蜂窝通信模组规模预测18图14: 2015-2022年蜂窝通信模块市场规模预测 19图6: NBTOT远程抄表系统解决方案NB-IOT 基站 一远程抄表一体化燃气表远程抄表一体化电表管理中心恒I终端远程抄表一体化水表资料来源:互联网公开资料整理,东莞证券研究所根据数据显示,2019年,智能水表市场需求3230万只,市场渗透率为44.91%。2019年 我国智能水
4、表产量达3008万只,预测2020年我国智能水表产量将达3275万只。图7: 2015-2020年中国智能水表产量统计资料来源:中商情报网,东莞证券研究所三、5G技术优势明显,入局车联网战场解决难题3.1 5G的优势明显5G具有超高数据速率、大规模连接、低时延、高可靠性等特征,对社会经济开展具有较 大的帮助。5G将会渗透、影响到社会多个领域。5G的关键性能指标主要包括:用户体验 数据速率、连接密度、端到端延迟、流量密度、移动性和峰值数据速率。5G网络具有超 过100 Mbps的用户体验数据速率、每平方公里100万个连接、1毫秒端到端延迟和每秒 数十千兆的峰值数据速率等关键性能指标。图8: 5G
5、技术的关键性能指标关键性能指标5G网络关绽性 能指标定义峰值数据速率10 Gbps用户最高数据体验速率用户体验数据速率 100 Mbps用户最低数据体验速率连接密度100万连接/knf每单位面积连接设备的数量交通密度2 10 Tbps/knr每单位面积的总网络吞吐量无线电延迟W 1 ms基础设施中IP层可用分组与 终端中IP层分组的可用性之 间的持续时间端到端延迟毫秒级从源节点发送数据包和在目的 节点成功接收之间的持续时间移动性500km/h接收器和发射器之间的相对 速度资料来源:5G+智能技术:构筑“智能+”时代的智能教育新生态系统,东莞证券研究所5G关键技术主要包括无线技术和网络技术两方面
6、。在无线技术领域,大规模天线阵列、超 密集组网、新型多址和全频谱接入等技术,已成为业界关注的焦点。在网络技术领域,基 于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络架构,已取得广泛共识。未来 5G网络将是基于SDN、NFV和云计算技术,更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。当前,4G网络已在物联网领域得到应用,并不断开展以适应未来物联网的应用需求。未 来物联网的新应用场景需要新的性能标准,如物联网设备的大规模连接、平安性、可靠 性、无线通信的覆盖范围、超低延迟、高吞吐量等。为满足这些需求,5G技术有望为未 来物联网应用提供新的接口。5G不仅将在未来十年提供1000倍的互联网流量增
7、长,还将 为各个行业提供支持物联网开展的基础技术。图9: 4G和5G技术的性能指标比照3 GHz匕可用藜谙3 GHz匕可用藜谙100万个 连接/Km?10 ms 延迟7.2 Eb/月?数据流即1 Gb/s T峰值,据速率100万个 连接/Km?峰值数据速睾2 20 Gb/s数据流 2 50 Eb/月(2021年)可用频谱C 30 GHz资料来源:互联网公开信息整理,东莞证券研究所3.2 汽车保有量持续增长,交通问题日渐突出随着中国汽车市场的开放与开展,中国人均可支配收入的增加,汽车制造技术的提升以 及本钱的降低,汽车已经成为当代国人重要的出行工具。据公安部统计,2020年,全国 机动车保有量达
8、3.72亿辆,其中汽车2. 81亿辆;机动车驾驶人达4. 56亿人,其中汽 车驾驶人4. 18亿人。2020年,全国新注册登记机动车3328万辆,同比增加114万辆, 新领证驾驶人2231万人。2020年,全国新注册登记汽车2424万辆,比2019年减少153 万辆,下降5.95%。图10: 2010-2020年中国汽车保有量统计及增长情况机动车数困(哪来如 公安部)黄色数推为运伸计算数器端厘位201420152016201720182019202020年 地速全国机动车保有量2642 7929313273483 725 5%6 4%6 9%全防车保育量31541 7219421724262
9、81106%8 3%81%汽左占机动主比率%58 6%61 8%669%70 0%734%74 7%75 5%4 8%18%11%断1册自记PU眸数量万精2777311532S23352317232143328-5%13%36%斯士加 EL记;万辆2.1882.38527522.813267325782424 06 0%*3 6%-60%90%15 4%22%-50%-35%-6 0%新注册给已敷出汽车32641618 4%巴生保闻I净值1.7071.78122122.3042.28521222100-0 8%-7 1%-10%it货汽车侯有我万需23422570汽车投财算万辆48160454
10、0509388456324-238%17 6%-29%资料来源:公安部,东莞证券研究所汽车保有量的激增在改善人类生活质量的同时也带来了一系列社会问题:(1)目前我国大多数城市都存在交通拥堵情况。在全国六百多个城市中,有61%的城市 都会交通拥堵严重的现象,尤其是在早晚高峰时期。根据高德地图发布的2019年年度 中国主要城市交通分析报告显示,我国全年人均拥堵时间为174小时。交通拥堵除了 浪费大量的时间以外,还导致了严重的环境污染和资源浪费,调查统计说明,机动车在 拥堵情况下的能耗是最优情况下的2倍,如果一辆汽车在7km/h到88km/h之间加减速 1000次,其燃料消耗比匀速行驶时多60升,对
11、于货车那么多消耗114升。(2)世界银行数据显示,随着汽车保有量的不断提升,全球停车位需求量从2015年约 2. 25亿升至2020年的约3. 75亿个,而停车位数量仅从2015年的约7500万个升至约 L 2亿个。停车位的紧缺严重影响了经济的开展。据INRIX Research调查显示,停车位 缺乏的问题在全美国范围内每年造成超过730亿美元的损失。(3)我国公安部交通管理局数据显示,2019年我国共发生道路交通事故238351起,造 成67759人死亡、275125人受伤,直接财产损失9. 1亿元。3. 3自动驾驶短期难以实现,车联网成为过渡方式自动驾驶汽车(Autonomous vehi
12、cles; Self-driving automobile)是一种通过物联网 和人工智能技术相结合实现的无人驾驶汽车。自动驾驶汽车依靠蜂窝通信技术,人工智 能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同工作以了解行车环境,并通过物联网 对道路进行智能导航,使汽车可以在没有任何人类主动的操作下,自动平安地行驶。 由于自动驾驶汽车在加速、制动以及变速等方面都通过自动驾驶系统进行计算和决 策,相较于传统的驾驶员,自动驾驶系统可以做出最有效率的驾驶行为,有助于缓解交 通拥堵。 基于智能系统的控制,车辆可以提高能耗效率、减少对环境的污染。据麦肯锡咨询 公司数据显示,无人驾驶汽车每年帮助减少3亿吨温室气体
13、排放,这相当于航空业二氧 化碳排放量的一半。 通过无线通信技术、移动终端技术、GPS定位等技术的综合应用,以及对停车场的 智能化管理,自动驾驶可以通过车联网信息实现自动寻找目的地附近的可用车位,实现 自动停车。据博世数据显示,2025年自动停车将省去长达3.8亿公里用于寻找车位的绕 行路程,同时美、中、德三国的互联停车功能将节省约7千万小时花费在找车位上的时 间。 自动驾驶可以防止驾驶员由于疲劳,分心,酒驾等因素所导致的交通事故,并且随 着5G通信技术的民用化和商用化,搭载5G蜂窝通信模组的无人驾驶汽车在面对突发紧 急情况时具有更快的响应和决策能力,可以大幅降低交通事故产生的概率,挽救乘客的
14、生命,减少经济损失。根据摩根士丹利数据显示,无人驾驶汽车带来的生产力提升每年可为美国经济增加5070 亿美元的价值。当生产力提高与无人驾驶汽车带来的其他优势相结合时,自动驾驶每年 可为美国经济创造1. 3万亿美元的价值,在全球范围内有望到达5. 6万亿美元。然而,自动驾驶(无人驾驶)是汽车开展的理想状态,当前的技术水平难以实现自动驾驶。 因此需要通过车联网实现过渡。随着5G通信技术的普及,凭借其传输速度快,容量大, 时延低的特性,将会传输车辆行驶中所产生的数据到后台。后台系统通过数据分析做出帮 助驾驶者作出决策。随着车载操作系统的不断开展,汽车将会实现完全智能化、自动化。 此时,智能汽车结合良
15、好的无线通信技术,将有望实现自动驾驶。表2:自动驾驶的分级自动驾驶 分级名称定义驾驶操周边应用作监控管场景L0人工驾驶人类全权驾驶车辆人类人类人类无L1辅助驾驶车辆对方向盘或加减速中的一项提供驾驶, 人类负责其余的驾驶人类和 车辆人类人 类限定L2局部自动 驾驶车辆对方向盘或加减速中的多项提供驾驶, 人类负责其余的驾驶车辆人类人类场景L3条件自动 驾驶车辆完成大局部驾驶,人类保持注意力集中 以防意外车辆车辆人类L4高度自动车辆完成大局部驾驶,人类无需保持注意力车辆车辆车驾驶集中,限定道路和环境辆L5完全自动车辆完成全部驾驶,人类无需保持注意力集车辆车辆车全部驾驶中辆场景资料来源:互联网公开信息
16、整理,东莞证券研究所车联网以行驶中的车辆为信息感知对象,借助新一代信息通信技术,实现车与x(即车 与车、人、路、服务平台)之间的网络连接,提升车辆整体的智能驾驶水平。车联网的 提出主要服务于三个目标:平安、效率以及改善司乘人员的舒适度。成熟的车联网技术 将给社会带来非常大的社会价值和经济价值。搭载5G蜂窝通信模块的车联网汽车对于 提高平安性,减少交通事故有重大意义。世卫组织指出,全球每年死于车祸的人数超过 135万人,还有2000万至5000万人受到非致命伤害。道路交通碰撞的损失占大多数国 家国内生产总值的3%o 90%以上的车祸都是由人为失误造成的。NHTSA估计,车联网的 V2V和V21带
17、来的平安应用可减轻甚至消除多达80%的交通事故,其中包括在十字路口 以及变道引发的各类事故。根据我国公安部交管局披露的数据,我国每年因道路交通安 全事故伤亡人数超20万,各地交警接报事故的总量大概在470万左右。自智能交通方 案实施以来,我国道路平安事故总量呈下降趋势,2000年为61. 7万起,至2015年下降 至20万起左右。车联网能够缓解甚至消除交通堵塞,有效提高交通效率。美国人每年平均要因为交通拥 堵浪费97个小时的时间,2018年拥堵给美国司机带来了近870亿美元的损失,平均每 位司机损失1348美元。基于V2X技术,使得车辆能够与其他车辆、基础设施以及智能 应用之间通信,可以有效解
18、决城市中的交通拥堵问题。这样的交通系统还可以收集实时 数据,分析城市中的车流量,应用更好的算法及道路管理措施来改善基础设施规划。将 各个节点收集到的道路信息进行分析之后,交通部可以更有效地部署道路工作人员。随 着V2X车联网通信逐渐得到采用,智能交通系统带来的效用有望成比例地增加。车联网 的应用还将对减少空气污染,营造绿色环境有很大帮助。V2X技术可以通过减少增加污 染的交通堵塞等方式来造福环境。车辆和基础设施之间的协调也将减少不必要的停车和 制动,进一步减少燃料消耗和排放。3.4蜂窝通信模组是车联网以及自动驾驶重要器件车载通讯是在车辆上应用的移动通信技术,现阶段主要通过车辆装配4G蜂窝通信模
19、块 进行车车、车路通信将交通参与者、交通工具及其环境有机结合,实现交通高度信息化、 智能化、平安化的手段。借助移动通信技术从而有效解决司机和乘客平安、碳排放以及 行驶效率低下等问题。车联网通信技术分为IEEE 802. lip (DSRC专用短程通信使用的底层无线通信技术,于2020年被美国放弃,转向中国主推的C-V2X车联网标准)和3GPP C-V2X (以LTE-V2X为 代表,是基于4G蜂窝网的V2X无线通信技术)两种类型。LTE-V2X作为一种基于LTE演 进的车联网技术,具备诸多后发优势。LTE-V2X在设计过程中充分借鉴了 802. lip的经 验和缺乏,在系统容量、覆盖范围等方面
20、具有显著的性能优势:(1) LTE-V2X采用集中 式控制传输与分布式传输相结合的方式,将V2N、V2L V2V以及V2P结合成一个有机整 体。LTE-V2X底层具备更好的链路预算,借助更加精细的信道设计及资源分配方案来获 得高可靠、广覆盖、低时延的传输保障。(2) LTE-V2X借助成熟的LTE网络及产业链,通过对现有的LTE网络基站设备进行升级 就可以实现部署,不需要再铺设大量的基础设施通信模块,产业更容易快速开展起来。 LTE成熟的生态系统吸引电信运营商,通信设备制造商和汽车企业基于现有的LTE网络和 技术支持车联网通信,从而LTE-V2X成为自然的选择。(3) LTE-V2X是运营商增
21、加新连接(车、自行车、摩托、行人等)的重要卡位。基于LTE- V2X,运营商可以自然地参与到车联网产业中来,提供车连网相关业务,如具有最核心的 竞争力的连接、数据、服务等业务。从智能交通长远开展的角度来看,以LTE-V2X为代 表的C-V2X技术实现了直通和蜂窝模式的融合,未来可以平滑演进到5G,应用前景更加 光明。行驶中的汽车通过装配的各种传感器收集到车辆自身的状态信息,周边车辆及行人,环 境信息,例如车速,车流量,车间距,道路信息之后,通过蜂窝通信模块将信息发送到 终端后台,由统一的服务器进行计算,设计出效率最高的出行计划和行驶状态,最后再 由蜂窝通信信号将指令传送回汽车终端并由车载电脑执
22、行。同时,LTE-V2X的PC5接口 可以支持行驶间车辆的信息交互,实现高效的无线资源分配机制。3. 5 5G网络补齐通信网络层的技术缺口利用5G技术低时延、高可靠、高速率和大容量的能力,车联网不仅可以帮助车辆间进行位 置、速度、行驶方向和行驶意图的沟通,更可以利用路边设施辅助车辆对环境进行感知, 帮助V2X高效运行,实现车和其他一切实体之间的信息交互,从而获取实时路况、道路 信息、行人信息等一系列交通信息,提高驾驶平安性和交通效率。通过一组数据比照来看: 自动驾驶汽车以每小时60公里的速度行驶,如果时延是60毫秒,车的制动距离大概在1米;如果是10毫秒的时延,车的制动距离是17厘米;如果降低
23、到5G的理 论时延1毫秒,制动距离缩短到只有17毫米,大幅度的提高了自动驾驶的平安性。因 5G上行宽带最高可达10G,可在每平方公里内支持至少800辆车的数据传输。并且可支 持车辆以60km/h的速度行进,真正地满足了人们的日常所需。5G的特性,提升了车辆对环境的感知、决策、执行能力,给车联网、自动驾驶应用,尤 其是涉及车辆平安控制类的应用带来很好的基础条件。2020年12月29日,上汽R汽车 宣布旗下“5G智能电动SUV” MARVEL R获得SRRC认证,成为首款也是目前唯一一款通 过车载车规级5G/C-V2X终端产品认证的车型,将行业首次实现5G智能车载终端全场景 落地。MARVEL R
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