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物联网产业深度解析

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未来物联网   发表于 2019-1-27 20:08:50   查看: 2045 帖子
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1.物联网迎来黄金时代

1.1.物联网概念
互联网是物联网的基础,物联网是互联网的延伸。物联网(IoT,Internet of Things)顾名思义就是万物互联的网络,物联网的基础和核心仍然是互联网,只不过物联网在传统互联网基础上进行了延伸和扩展,其网络的节点不仅仅局限于人与人之间,而是扩展到了任何物体与物体之间,并在之间进行通信,物联网的提出和应用使得人与物以及物与物之间的有效通信成为可能,最终有望实现整个生态系统高度的智能特性的愿景。
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1.2.物联网产业架构
物联网产业架构主要分为四层,分别是感知层、传输层、平台层以及应用层。其中感知层负责识别、采集数据;传输层通过有线或者无线的方式对数据进行传输;平台层包括连接管理平台、设备管理平台、应用使能平台以及业务分析平台,主要功能是将数据进行处理和分析,然后应用于各个领域;应用层主要提供网络任意端上应用程序之间的接口。
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1.3.物联网发展历程
物联网作为一个年轻的概念,至今发展历程不过30年左右,但是全世界都对物联网有极高的重视。1990年物联网首次应用于可乐贩卖机上,用来监控可乐的数量以及冰冻情况,1991年MIT教授Kevin Ashton首次提出来物联网的概念,1995年比尔盖茨也在其所著的《未来之路》中提及物联网,但是并未引起广泛的关注,物联网真正受到广泛关注是在2000年后,随着计算机技术以及通讯技术的日渐成熟,物联网迎来了发展机遇,日本、美国、韩国、欧盟以及中国等多个国家和地区相继提出物联网发展战略,将其作为未来经济发展的主要推动力。
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近十年来,在技术上的推进下,物联网取得了阶段性的成果,物联网总体性标准被确定,NB-IoT作为5G的重要应用场景以及传输协议也于2016年被冻结。5G相对于4G具有速度快、时延小、连接多等优点,更加能满足物联网在多个应用场景的要求,其中5G非独立组网(NSA)标准已经在2017年12月冻结,独立组网(SA)标准也计划在2019年3月完成,对于物联网来说,5G将成为开启物联网时代的金钥匙,预计到2020年NB-IoT网络将实现全国普遍覆盖,面向室内交通网路,地下管网等应用场景实现深度覆盖。
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1.4.物联网产业政策支持
物联网作为新一代信息技术的集成和综合应用,将引发新一轮的产业变革,是推动经济发展的新增长动力,我国为了把握未来经济科技发展的主动权,在物联网领域进行了战略布局,对物联网的政策支持不断加大。2011年5月工信部首次发布了《中国物联网白皮书》,综合分析了中国物联网面临的机遇和挑战;在“十二五”和“十三五”规划中指出我国要在物联网核心技术和产业化应用上取得显著成就,实施网络强国战略,加快建设“数字中国”,推动物联网向各行业全面融合渗透。
全球其他国家和地区也将相继制定了物联网发展战略,并逐步制定物联网相关基准。美国方面在2017年事务处理性能委员会(TPC)表示全球物联网发展有必要制定网关基准,其将新的基准命名为“TPCx-IoT Benchmark”,2018 年6月由美国政府制定的“SMART物联网法案”颁布,旨在改变缺乏协作和对话的情况下,减少不必要的障碍,促进政府机构间的讨论,避免冲突和重复监管的问题。
欧洲将物联网确立为欧洲信息通信技术的战略发展计划,2008年欧盟委员会制定了欧洲物联网政策路线图,在09年出台的《欧盟物联网行动计划》标志着欧盟从国家层面将物联网提上日程。技术层面上欧洲FP7项(CASAGRAS),欧洲物联网项目组(CERP-IoT),全球标准互用性论坛(Grifs)等多个组织致力于物联网研究。在应用层面上,欧洲电信运营商和企业加强在物联网应用领域的部署,Vodafone推出了全球服务平台及应用服务的部署,T-mobile、Telenor 与设备商合作,特别关注汽车、船舶和导航等行业等。
日本方面推出科学技术Innovation综合战略2017,目的是强化物联网系统、大数据解析、AI等基础技术,推动产业联网,开创新商业模式与附加值为其重点之发展核心。
1.5. 中国三大运营商积极在物联网领域布局
当下移动流量红利逐渐消推,国内三大运营商积极发力建设物联网网络,根据Berg Insight统计显示,全球蜂窝物联网连接数为4.07亿个,国内三大运营商物联网连接数占到全球的一半以上。
1.5.1.中国移动全面覆盖云-管-端物联网
根据中国移动披露数据显示,公司致力于打造NB-IoT高品质网络,预计年内将实现全国乡镇以上区域连续覆盖,加强自主物联网能力开放平台OneNET的推广,构建卓越的物联网智能服务体系,为广大物联网客户提供全方位的优质服务。目前已经形成全面覆盖云-管-端的物联网能力。
在“云”方面,公司自主研发开放平台OneNET,截止2018年5月,平台连接数达到了4220万,用户数为6.92万,其中企业用户超过7500家,平台承载产品数有8.1万。
在“端”方面,中国移动通过自主研发及联合研发推出了大量通信模组产品,截至2018年6月31日,公司物联网连接数已经上升至3.84亿,相比2017年底净增长1.55亿,物联网方面收入同比上升47.6%,公司希望在2020年左右实现50亿物联网连接数,实现物联网收入超千亿,未来车联网、工业制造、智能穿戴、教育、医疗等物联网平台层及应用层将成为公司收入增长的重要推动力。
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1.5.2.中国联通实现云网一体化
中国联通积极打造云计算、大数据、物联网等创新平台能力和产品能力,突出“云网一体化”优势,加快提升专业运营能力,推出更加多样的应用服务,聚焦政务、教育、医卫、生态环境、旅游、工业互联网等重点行业。
中国联通正在建立广泛的物联网连接能力,坚定推动NB-IoT,在2017年三季度联通NB-IoT实现在全国11各省市试商用,2018年一季度全国核心专网建成,已经具备全网统一接入能力,截止5月17日,中国联通已经实现物联网全国覆盖,同年6月,中国联通物联网连接数突破9000万个,预计今年将突破1亿大关。在推进NB-IoT同时,中国联通也在加速建设eMTC网络能力,同时也关注LoRa等非授权网络连接服务,打造多样化、多场景的物联网络。
在平台建设方面,中国联通联合jasper推出Control Center物联网平台,具备全球一点接入统一部署的能力。
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中国联通与国内多家互联网公司在物联网建设方面具备战略合作关系,中国联通与百度在物联网、人工智能和大数据等领域深度合作;与腾讯和阿里巴巴在云业务开展深度合作,规模化发展物联网业务;中国联通携手英特尔共同建立全互联PC平台,双方将从多层面进行深度战略合作,全面加快推动全互联PC在中国的落地发展;联通物联网与华为战略合作签约,联通物联网HUAWEI LiteOS创新联盟正式成立,并宣布中国联通公共事业服务平台成功部署业务上线。
1.5.3.中国电信提供行业领先的物联网应用
中国电信大力推进物联网,通过端-管-云-用四个方面助力产业链价值提升,中国电信在2017年6月率先实现了基于800MHz的NB-IoT网络部署,全网31 万基站实现同步升级,建成了全球最大的NB-IoT网络,截止到2018年6月,中国电信物联网连接数累计达到7419万,连接数净增加3000万。
中国电信可以提供包括智能水务、智能燃气、智慧家电、智能畜牧、智能光伏、智能消防以及智慧电动自行车在内的多种行业解决方案。
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除此之外,还可以针对应用场景提供综合管理平台,例如针对小区,中国电信智慧小区综合管理平台利用云计算、大数据以及NB-IoT物联网传输技术,实现对小区人、物和环境的统一可视化管理。同时依托物联网技术对小区相关物体和环境信息的采集和控制能力,通过平台进行量化分析、展示和指挥调度,面向政府、物业、居民提供一体化解决方案。
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1.6. 物联网在企业层面受重视程度提升
物联网作为主流的新兴技术之一,其重要性在全球范围内得到了一致认可。福布斯对全球500名企业管理者进行了调研,受访者普遍认为物联网在最重要的新兴技术中列于首位,将其重要性排在机器人、人工智能等技术之前。有33% 的受访管理者认为物联网对公司的发展很重要。
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全球范围来看,物联网投资金额正在逐年攀升,BI Intelligence预测到2025年全球将安装超过550亿个物联网设备,物联网相关投资将超过25万亿美元,这些投资将为推进数据经济提供动力,连接物理世界和数字世界。
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物联网投资的主要驱动力来自部分业务自动化(64%)、优化工作流程(53%)、提升产量(37%)以及节约人力成本(37%)。此外对比2017年和2016年的数据,可以看到物联网投资对提高业务自动化以及削减成本方面的诉求更强烈了。
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2.物联网市场规模爆发期已至

2.1.物联网连接数快速增长
在全球范围内物联网正呈现快速发展的态势,随着可穿戴设备、自动驾驶、智能家居等新兴领域的崛起,数以亿计的物联网设备将接入网络,万物互联的时代即将来临。
预计到2025年,全球物联网设备将达到754亿台,相较于2017年的200亿台,年均复合增长率约为17%。从设备连接形式来看,目前主要是以智能手机为代表的消费电子为主,未来将逐渐向工业和机器设备之间连接(M2M,machine to machine)。预计在2018年,物联网设备的连接将超过手机成为最大的互联网设备连接类别,到2020年,M2M的设备连接将占所有设备连接基数的46%,同时其数量在2015-2020年间增长2.5倍。
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中国物联网行业受益于国家政策的扶持、技术标准不断进步以及行业标准的完善,中国的物联网产业展现出良好的发展势头,随着移动互联开始向万物互联的扩展浪潮,将使我国创造出相比于互联网更大的市场空间和产业基于。
根据统计数据,2017年,中国物联网产业规模达到了1.15万亿元人民币,同比增长23.66%,2018年产业规模达到1.35万亿元人民币,同比增长17.39%。预计到2020年,中国物联网的整体规模将超过1.8万亿元。
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根据赛迪顾问发布的《2018年中国5G产业与应用白皮书》,其中提到2017 年我国物联网连接数为12.1亿,同比增长65.8%。赛迪顾问预测在5G技术的推动下到2025年我国物联网连接数将达到53.8亿。
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全球物联网市场有望在十年内实现大规模普及。物联网针对下游各个应用场景都具有广阔的发展空间,其中针对个人的智能穿戴及智能医疗市场规模有望达到16万亿美元,针对城市应用场景的智能城市及智能交通规模也将达到17 万亿美元。
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2.2.物联网终端产品作为先行军率先受益
物联网产业链包括四个环节:1、芯片/终端;2、网络覆盖;3、平台使能; 4、集成/应用及数据运营。在物联网成熟阶段四个环节的价值量占比分别为30%、10%、20%、40%,集成/应用及数据运营环节的价值量最高。
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但是在物联网普及初期,网络建设需要相当长的一段时间,资本投入也会将保持一个逐年增长的态势,同时由于物联网连接数还较少平台建设以及后期的数据运营环节价值量在物联网发展初期也不会出现爆发式的提升,而物联网终端产品作为未来的流量入口将会最快普及率先受益,随着智能化物联网设备渗透率的提升,将带动众多的芯片、传感器、模组、智能终端厂商的快速发展。
2.3.传感器及无线模组厂商迎来发展机遇
为了推动物联网产业的更好更快的发展,必须从低功耗、高效率以及安全性等多方面出发,需要在传感技术以及无线传输技术等方面实现突破,同时物联网的快速发展也将带动具备相应技术市场需求的快速增长。
传感器技术:传感器技术相当于物联网的“耳朵”,主要负责接受物体和环境的“声音”。如果没有传感器对信息进行采集,那么接下来的控制就无法实现。信息的采集具体来说就是将温度、湿度、光线、电压、电流等被测量转换成可用的输出信号。但是物联网设备经常会处于自然恶劣环境中,传感器会受到环境恶劣的考验,因此对传感器技术的要求会更加严格。未来传感器技术将主要在网络化、感知信息以及智能化方向努力。
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传感器的增长浪潮主要分为三波,第一波是汽车电子,仅仅是提供最初级的加速度检测和压力检测等,电子化程度较低;第二波浪潮是以智能手机为代表的消费类电子,需要检测光线、声音以及震动等多个物理量,此外由于电子设备集成度的提升,传感器的体积也出现了明显的缩小;物联网的发展对传感器需求带来新一波的浪潮,进入万物互联的时代,物联网产品接入数预计将出现量级上的增长,传感器重心逐渐转向体积小、功耗低的MEMS传感器领域发展,对技术要求也相应提高。
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根据Yole Development研究报告对2021年传感器的整体市场规模的预测可以看到,其中占比靠前的细分市场包括CIS、指纹识别、3D摄像头以及硅麦克风。
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预计到2023年,传感器的整体市场将超过1000亿美元,其中规模最大的为RF及CIS领域,规模将达到225亿美元及215亿美元,主要的市场推动因素是5G 来临及其带来的车联网应用。
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在MEMS传感器领域占据领先地位的仍然是欧美日厂商,国际知名大厂博通、博世、意法半导体排名前三,国内暂时还没有脱颖而出的传感器厂商可以在国际市场上与其竞争。
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无线通信技术:无线通信技术则是物物之间交流的渠道,需要可以满足高速、大批量数据传输的无线网络,无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。如果无线网络的速度太慢,就会导致设备反应滞后。随着5G时代的来临,其理论传输速度的峰值可以达到每秒数十Gb,下一代通信技术会讲移动市场推导一个全新的高度,也将大大促进物联网行业的发展。
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无线模块是实现无线通信的核心部件,是连接物联网感知层和网络层的关键环节,按照功能可以划分为通信模组和定位模组。
通信模组又可以分为基于蜂窝网络和非蜂窝网络(授权频段和非授权频段),传统的蜂窝网络包括2G-5G,低功耗广域网络标准包括NB-IoT以及eMTC; 非蜂窝类网络包括我们熟知的WiFi、蓝牙以及Zigbee等,应用于物联网的低功耗广域网络则包括LoRa以及Sigfox。
定位模组包括GNSS模组和GPS模组,其包含的卫星导航系统有美国的GPS、中国的北斗、欧洲的Galileo以及俄罗斯的Glonass。
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万物互联的基础在于数据传输,而根据传输速率的不同,物联网业务可分为高速率、中速率及低速率业务。
高速率业务主要使用3G、4G 及WiFi技术,可应用于视频监控、车载导航等场景; 中速率业务主要使用蓝牙、eMTC等技术,可应用于智能家居、储物柜等高频使用场景; 低速率业务,即LPWAN(低功耗广域网),主要使用NB-IoT、LoRa、Sigfox
及ZigBee等技术,可能应用于智慧停车、远程抄表等使用频次低的应用场景。根据麦肯锡咨询所调研的数据来看,全球物联网市场有大约60%以上都属于低速率业务,这类应用需要具有支持海量连接数、低终端成本、低终端功耗
和超强覆盖等能力。由于自身的发展以及成本等问题,各个企业都在向低成本、低功耗等方向发展。而在低速率领域,中国主要以发展NB-IoT(窄带物联网) 为主。
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全球物联网模组市场将呈现迅猛增长的态势,预计到2024年全球物联网模组市场规模将达到463.25亿美元,从2017年至2024年复合增速为21.36%
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2017年全球物联网模组销量为68.81亿个,2024年将增长至238.06亿个,其中新兴市场将成为未来几年物联网模组市场主要增长点。
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物联网模组与芯片作为关键器件迎来爆发期,预计2020年国内无线模组市场规模达到296亿元,芯片市场规模达到338亿元。
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物联网蜂窝模组主要供应商为中国的芯讯通以及加拿大的Sierra,除此之外国内另一家厂商移远通信凭借低成本的优势在2018年也出现了快速的增长,出货量市场份额排名全球第二。但是从销售收入端来看,Sierra依然保持着领先地位。另一方面,随着以NB-IoT为代表的LPWAN技术的快速发展催生出越来越大的市场规模,在中国涌现出例如高兴新、广和通、有方科技等一批优质的物联网模组供应商。
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对比2017年的数据可以看到,物联网模组市场整体竞争有所加剧,头部公司的市场份额额在2018年出现一定程度的下降,出货量市场份额CR5从2017年的60%下降至2018年的57%,营收规模市场份额CR5由2017年的85%下降至2018年63%。
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