物联网系列报告二：退网与技术迭代同步蜂窝通信模组竞争正式开启.pdf

本报告的信息均来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性， 建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 请务必阅读末页声明。 通信行业 推荐（维持） 物联网系列报告二： 风险评级：中高风险 退网与技术迭代同步，蜂窝通信模组 竞争 正式开启 2021 年 2 月 26 日 陈伟光 SAC执业证书编号： S0340520060001 电话： 0769-22110619 邮箱： 研究助理：罗炜斌 SAC执业证书编号： S0340119020010 电话： 0769-23320059 邮箱： 物联网行业指数走势 资料来源：东莞证券研究所， Wind 相关报告 投资要点： 无线传输是物联网的主要信息传递方式，通信模组是物联网核心组件之 一。 无线传输主要分为三类连接方式：蜂窝通信技术、 LPWA技术、局域 物联网。通信模组是将基带芯片、存储器、功能器件等集成在 PCB上，并 提供标准接口的功能模块。各类终端借助通信模组可实现通信功能。通 信模组的功能是承载端到端、端到后台的服务器数据交互，是用户数据 传输的通道。因此 通信模组 是 物联网终端的核心组件之一。 2G/3G退出势在必行， 4G与 LPWAN 迎来良机。 虽然 2G/3G网络与 4G网 络具有很多相似的业务承载，然而 2G/3G网络面对当前的社会发展，其 效率明显不足。从功能和效率的角度考虑， 4G完全可以替代 2G/3G网络。 其次，当前， 2G/3G基站的单站收入已经不能抵消运维费用，成为运营 商运营维护的负担。从降低整体运营成本的角度考虑， 4G/5G相比于 2G/3G是更好的选择。 NB-IoT是物联网领域一个新兴的技术，支持低功 耗设备在广域网的蜂窝数据连接，属于低功耗广域网 (LPWAN)。 NB-IoT 自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应 用于多种垂直行业，随着 2G和 3G的退网， 4G/NB-IoT模组的应用场景会 变 得更加广阔。 5G技术优势明显，入局车联网战场解决难题。 自动驾驶（无人驾驶）是 汽车发展的理想状态，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。 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，提高驾驶安全性和交通效率。 投资建议：对物联网产业维持推荐评级。 存储芯片方面建议关注： 兆易 创新（ 603986） 、 北京君正（ 300223） ；电源管理芯片方面建议关注： 圣邦股份（ 300661）、芯朋微（ 688508） ； 物联网无线蜂窝通信模组生 产商：移远通信（ 603236）、广和通（ 300638）等相关公司。 风险提示： 宏观经济波动影响下游产品需求；技术研发不及预期，产品 市场推广不及预期；海外疫情蔓延，影响相关元器件进口，以及产品出 口。 -40% - 20 % 0% 2 0% 4 0% 6 0% 2 0- 0 2 2 0- 0 4 2 0- 0 6 2 0- 0 8 2 0- 1 0 2 0- 1 2 物联网指数 沪深 3 0 0 深 度 研 究 行 业 研 究 证 券 研 究 报 告 物联网系列报告二 2 请务必阅读末页声明。 目 录 一、万物互联，层层架构分工明确 . 4 1.1 物联网的定义 . 4 1.2 物联网的构架 . 4 1.2.1 感知层 . 4 1.2.2 传输层 . 4 1.2.3 平台层 . 5 1.2.4 应用层 . 6 1.3 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 . 7 2.12G/3G退出势在必行 . 7 2.2 技术迭代孵化新应用场景 . 8 2.2.1 远程控制 . 8 2.2.2 智能抄表 . 10 三、 5G技术优势明显，入局车联网战场解决难题 . 11 3.15G的优势明显 . 11 3.2 汽车保有量持续增长，交通问题日渐突出 . 13 3.3 自动驾驶短期难以实现，车联网成为过渡方式 . 13 3.4 蜂窝通信模组是车联网以及自动驾驶重要器件 . 15 3.55G网络补齐通信网络层的技术缺口 . 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 . 20 5.1 基带芯片 . 21 5.2 射频芯片 . 23 5.3 存储芯片 . 24 5.4 电源管理芯片 . 25 5.5 蜂窝通信模组 . 26 5.6 投资建议 . 27 六、风险提示 . 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： 2015-2020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： 2015-2020年中国智能水表产量统计 . 11 图 8： 5G技术的关键 性能指标 . 12 图 9： 4G和 5G技术的性能指标对比 . 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 物联网系列报告二 3 请务必阅读末页声明。 图 15： 2018-2022 年全球蜂窝通信模组市场规模（亿元） . 19 图 16：物联网产业链全景图 . 20 图 17： 移远通信采购原材料情况 . 21 图 18： 移远通信采购原材料情况 . 21 图 19：华为巴龙 711 . 22 图 20：高通 X65基带芯片 . 23 图 21： 2018-2020年 Q3全球 DRAM企业市场份额 . 25 图 22： 2020年 Q2NANDFlash收入市场份额 . 25 图 23： 2015-20201年中国电源管理芯片行业市场规模 . 26 图 24： 2018年全球蜂窝通信模块市场份额 . 26 图 25： 2019年全球蜂窝通信模块市场份额 . 26 表格目录 表 1:局域网和广域网的对比 . 5 表 3:自动驾驶的分级 . 14 表 4:全球联网汽车新增销量预测 . 17 表 5：全球射频元件竞争格局 . 24 表 6：全球存储类型 . 24 表 7：重点公司盈利预测（截至 2021/02/22） . 29 物联网系列报告二 4 请务必阅读末页声明。 一、万物互联，层层架构分工明确 1.1 物联网的定义 物联网（ The Internet of Things，简称 IOT）是指通过信息传感器、 射频识别技术 、 全球定位系统 、 红外感应器 、激光扫描器等多种装置与技术，对任何需要监控、 连接、 互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种不同信息， 通过不 同的网络接入方式，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能 化感知、识别和管理。物联网是一个基于 互联网 、传统电信网等的信息承载体，它使所 有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络，其用户端延伸和扩展到了任何 物品与物品之间，进行信息交换和通信。 1.2 物联网的构架 物联网（ IoT）的构架通常会划分为四层： 物联网的组成 构架就如三明治一般，最底层是 感知，中间层是平台和网络，最上层是应用。 1.2.1 感知层 感知层是通过声音传感器，压力传感器，光传感器 ， RFID（无线射频识别， 可通过无线 电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学 接触 ） ，全球定位系统，二维码 等技术与设备 对物理世界的信息进行收集和识别 。 伴随 着物联网产业的快速发展，对新型传感器、 芯片的需求逐渐增大，因此对其尺寸和功耗 提出了更高的要求。 MCU（ Micro Control Unit ，微控制单元）和 MEMS（ Micro-Electro- Mechanical System ，微机电系统）由于其高性能、低功耗和高集成度的优势， 得到了 全面发展， 已经 成为感知层发展最重要的两项技术。 1.2.2 传输层 传输层 即 网络层 。 传输层主要负责传递和处理感知层获取的信息 。传输方式 分为有线传 输和无线传输两 种 ，其中无线传输是物联网的主要应用 。 无线传输技术按传输距离可划 分为两类：一类是以 Zigbee、 Wi-Fi、蓝牙等为代表的短距离传输技术，即局域网通信 技术；另一类则是 LPWAN（ low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网 通信技术。 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 2/3/4/5G 蜂窝通信技术，比如 eMTC（ enhanced machine type of communication，增强机器类通信）、 NB-IoT（ Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）。 物联网系列报告二 5 请务必阅读末页声明。 表 1:局域网和广域网的对比 名称 通信技术 传输速度 通信距离 成本 是否授权 优点 缺点 局域 网 Wi-Fi 54Mbps 20-200米 120元 否 应用广，速度快，距离远 设置复杂，高功耗高 成本 蓝牙 1Mbps 20-200米 20元 否 组网简单，低功耗，低延 迟，安全 距离小，传输数据小 Zigbee 20-250bps 2-20米 20元 否 低功耗，自组网，简单可 靠 范围小，速率低，时 延不稳定 广域 网 LoRa 50kbps 1-10KM 45元 否 低成本，电池寿命长，广 连接 非授权频段 Sigfox 100kbps 1-10KM 30元 否 成本低，范围广，技术简 单 数据传输小，非授权，封闭 NB-IOT 100kbps 15KM 以上 35元 是 可靠安全，传输数据大， 低延时广覆盖 成本高，协议复杂，电池消耗快 eMTC 1Mbps - 60元 是 低功耗，广连接，高速率 可移动 模块成本高 资料来源：互联网公开信息整理，东莞证券研究所 1.2.3 平台层 平台层是物联网 架构 的核心，平台层主要解决数据的存储、检索、使用、 处理 以及数据 安全与隐私保护等问题 ， 平台层根据 功能可分为 连接 管理平台， 应用使能 平台以及 业务 分析 平台。 连接管理平台（ DMP）： 连接管理平台 是 基于电信运营商网络（蜂窝， LTE等）提供可连 接性管理、优化以及终端管理，维护等方面的功能的平台。 连接管理平台 功能通常包括 号码 /IP 地址 /Mac 资源管理、 SIM 卡管控、连接资费管理、套餐管理、网络资源用量管 理、账单管理、故障管理等。目前全球化的 连接管理平台供应商 主要有三家： Jasper平 台、爱立信 DCP平台和沃达丰 GDSP 平台，其中 Jasper规模相对较大 ，与全球超过 100 家运营商、 3500 家企业客户展开合作，国内的中国联通也通过宜通世纪与 Jasper平台 进行合作。 应用使能 平台 （ AEP）： 应用使能平台是提供快速开发部署物联网应用服务的 PaaS（云 计算服务） 平台。它为开发者提供了大量的中间件、开发工具、 API接口、 应用服务器、 业务逻辑引擎等 。 此外 ， 一般都还需要提供相关硬件（比如计算、存储、网络接入环境 等）。 应用使能 平台的存在，极大地降低了软件开发复杂度和开发门槛。典型的 AEP平 台提供商包括 PTCThing worx，艾拉物联， Ablecloud，机智云， Comulo city， AWS IoT， Watson IoT Platform 等。 业务分析平台（ BAP）：业 务分析平台主要通过大数据分析和机器学习等方法，对数据进 行深度解析，以图表、数据报告等方式进行可视化展示，并应用于垂直行业。 物联网系列报告二 6 请务必阅读末页声明。 1.2.4 应用层 丰富的应用是物 联网的最终目标，未来基于政府、企业、消费者三类群体将衍生出多样 化物联网应用，创造巨大社会价值。根据企业业务需要 ,在平台层之上建立相关的物联网 应用。 图 1： 物联网层次构架示意图 资料来源：移远通信招股说明书，东莞证券研究所 1.3 蜂窝通信模组迎来市场扩大机遇 无线传输是物联网的主要 信息传递方式。 无线传输主要分为三类连接方式：（ 1）蜂窝通 信技术，也即 2/3/4/5G技术；（ 2） LPWA 技术（ Low Power Wide Area，低功耗广域通 信技术），广义上也属于蜂窝通信技术，包括 NB-IOT（ Cat-NB1）、 LTE-M（ eMTC， Cat- M1）、 LoRa、 Sigfox；（ 3）局域物联网（ Short-range IOT），通常定义为 100 米以内， 包括 Wi-Fi、 Bluetooth、 ZigBee。 NB-IoT和 LTE-M本质上采用 4G蜂窝技术。 NB-IoT和 LTE-M的最初设计是使其在 LTE系统内进行带内操作，并且可以共享 LTE频谱。基于 NB- IoT 和 LTE-M 的特性， NB-IoT 和 LTE-M 未来有望通过 5G技术中进行带内操作或共存， 实现技术向前兼容。 通信模组是将 基带 芯片、存储器、功能器件等集成在 PCB上，并提供标准接口的功能模 块。各类终端借助通信模组可实现通信功能。 通信模组的功能是承载端到端、端到后台 的服务器数据交互，是用户数据传输的通道 。因此 通信模组 是 物联网终端 的核心组件之 一 。 物联网系列报告二 7 请务必阅读末页声明。 图 2： 物联网 传输方式分类 图 资料来源：物联网智库，东莞证券研究所 蜂窝通信模组具有覆盖面积广，成本低，功耗小的特点，使其相比局域物联网具有更广 泛且灵活的应用空间。目前，蜂窝网络连接技术正处于新老交替的窗口期，一旦蜂窝通 信技术顺利完成更新换代，将会开拓一个更为广阔的市场 。原因有两方面， 一方面， 2019 年 10月 22日，工信部信息通信发展司司长闻库明确表示 ， 2G、 3G 的退网是移动通信更 新换代的必然选择，也是当前国际主流国家的主要做法。目前， 2G、 3G网络的传输效率 已经无法满足当前社会发展的需求，中国的移动通信网络 2G、 3G 退网的条件已经逐 渐 成熟 。 另一方面，随着 5G技术的成熟和普及，推动基于 5G技术的无线通信模组发展将 会成为趋势。截至 2020年底，我国已经建立了超过 71万个 5G基站， 5G 技术的商业化 普及势在必行。未来，不同类型的蜂窝网络连接技术将在物联网各个场景中各司其职， 基于 4G、 NB-IoT 等技术的物联网技术将逐渐替代原有 2G/3G 物联网技术，并提供更大 带宽、更低时延、更深的覆盖；同时，基于 5G的物联网技术将在大带宽、对时延要求极 为苛刻的高速率场景承担起更重要的角色。 二、 2G/3G退出势在必行， 4G与 LPWAN迎来良机 2.1 2G/3G 退出势在必行 首先 2G/3G的退网势在必行 。 首先， 2G/3G相对于 4G网络功能落后。虽然 2G/3G网络 与 4G网络具有很多 相似 的业务承载， 然而 2G/3G网络面对当前的社会发展，其效率明显不 足。例如，一个 3G 基站只能同时支持 20M 左右的流量 。 4G 网络具有覆盖广、语音质量 优、上网速度快、承载用户多、接续时间短、耗电低等优势。从功能和效率的角度考虑， 4G完全可以替代 2G/3G网络。 第二， 2G/3G 网络运维成本较高。 2G/3G 网络普遍存在通信体验质量下降、投诉增多等 情况， 其原因在于 2G/3G设备陈旧且故障率高、手机辐射大且功耗高 ， 相关设备厂商停 止供应备品、备件造成维护困难。 当前， 2G/3G基站的单站收入 已经不能抵消 运维费用， 成为运营商运营维护的负担。从降低整体 运营 成本的角度考虑， 4G/5G 相比于 2G/3G是 更 好的选择 。 NB-IoT是 物联网 领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接， 属于 无线通信 模块 蜂窝模块 2G/3G/4G NB-IOT 非蜂窝模 块 Wi-Fi 物联网系列报告二 8 请务必阅读末页声明。 低功耗广域网 (LPWAN)。 NB-IoT设备电池 拥有 至少 10 年的寿命，同时还能提供 较为 全面 的室内蜂窝数据连接覆盖。支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。 NB- IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约 180kHz 的带宽，可直接部署于 LTE网络（ 4G），以降 低部署成本、实现平滑升级。因为 NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量 等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业， 随着 2G 和 3G 的退网， 4G/NB-IoT模组的 应用场景会变得更加广阔。其 需求 的增长 主要 出现在远程控制 和智能 抄 表 市场 。 2.2技术迭代孵化新应用场景 2.2.1 远程控制 物联网远程控制 终端 是基于 LTE、 NB-IoT 等 物联 网技术 实现远程数据采集、 状态监测， 图像监视，远程通信，设备控制，异常报警并对数据进行 处理、存储、加密和传输的智 能终端设备。物联网远程控制终端实现了物物相联和人机互动，广泛应用于状态感知、 设施监测、数据交互、运行控制等各种物联网应用场景中。 目前，远程控制被广泛应用 于农业，工业，畜牧业，采矿业等领域。 物联网远程控制的作用 包括 三方面 ：（ 1）缓解劳动力不足的问题，（ 2）代替劳动者完 成部分强度大或危险性大的工作，保障人身安全，例如矿井监控，农作物浇灌等工作， （ 3）调试好的指令进行操作可以提升工作效率，降低劳动力成本 。我们以远程控制在农 业中的具体应用作为例子进行分析。 “十三五”期间， 我国政府部门高度重视现代农业的发展，先后出台了农业科技发展 “ 十三五 ” 规划、关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干 意见等政策文件，全力支持 “ 十三五 ” 期间我国农业的发展。 物联 网 智慧大棚利用高精度传感器对温室大棚环境 的各项指标（ PH 值、降水量、空气温 湿度、土壤水分、土壤湿度、土壤盐分、植物营养指标以及植物生理生态 等） 进行监测 采集 ，然后通过 NB-IoT网络上传云平台和手机 APP，用户可以通过蜂窝智慧云平台实现 对作物生长环境进行实时监测和预警，为科学生产种植提供数据依据；同时利用 4G 蜂 窝 网络 对温室大棚内部 进行 远程控制和系统自动化联动控制，大幅度提高农业生产效率， 提高产品质量和温室大棚的利用率；建立水肥一体化系统借助蜂窝智慧云平台能够实现 对大棚进行精细化施肥灌溉；在大棚安装高清摄像机 实现 对 大棚进行 实时监控，能够提 高管理人员的效率同时能够对大棚物资进行管理。 通过物联网技术对农业大棚进行自动化，智能化改造，可以构建： （ 1） 环境监测系统：通过物联网连接传 感器对大棚内部空气温湿度、二氧化碳溶度、 光照强度、土壤温湿度、土壤 EC值、土壤酸碱度、土壤养分含量等进行实时采 集，并 通过 NB-IOT通信模组 上传到蜂窝智慧云平台，用户可以通过手机端小程 序或 PC端大数据平台进行实时查看，出现异常及时 进行操作 。 （ 2） 设备管控系统： 利用 NB-IOT模组构建 智能控制系统 ，将 温室内部的风机、水帘、 遮阳电机、卷膜电机、卷被电机、加温电机、电磁阀门、水泵、水肥一体机等设 物联网系列报告二 9 请务必阅读末页声明。 备连接， 用户终端 通过 4G蜂窝 信号连接 智慧云平台实现对这些设备的远程控制， 根据传感器采集参数变化与作物生长最佳参数对比实时调控或自动控制温控系 统、灌溉系统等。 （ 3） 水肥一体化系统： 建立水肥一体化设备配合大棚内部滴灌 /喷灌管道，根据传感 器采集的土壤湿度、土壤 EC 值、土壤养分、空气湿度等参数，实现对作物的精 准施肥和灌溉，节约水肥，降低能源损耗。 （ 4） 可视化管理系统： 在大棚安装高清摄像机实现对农场进行监控，通过蜂窝智慧云 平台可以实现对农场的进行 24小时在线监管，同时有利于管理人员是实现在办 公室就可以远程对现场的人员、物资、作物进行管理，提高管理效率。 图 3：物联网技术在智能农业中的应用 资料来源：物联网技术在智能农业中的应用，东莞证券研究所 据华为技术数据显示， 全球 智慧农业有 1.5亿的连接需求，由此带来的市场空间十分可 观。 2020 年 全年 ，物联网在农业领域的潜在市场规模 将达到 268 亿美元， 2015 至 2020 年复合增长率 为 14.3%。其中美国的市场份额最大并且 智慧农业起步较早， 已经进入成 熟期， 而 亚太地区作为新兴的市场，将享受更高速的增长。据 BI intelligence 预测 ， 2020 全年我 国农业物联网设备安装量将达到 7500 万个 ， 5 年年复合增长率为 20.11%。 根据华为数据显示， 我国农业物联网等信息技术应用比例从 2015年的 10.2%提升至 2020 年的 17%， 农业生产 实现 信息化、智能化。 图 4： 2015-2020年中国农业物联网设备安装量 （万个） 图 5： 2015-2020 年我国农业物联网等信息技 术应用比例 物联网系列报告二 10 请务必阅读末页声明。 数据来源： BIintelligence，东莞证券研究所 数据来源： 华为联网农场，东莞证券研究 所 2.2.2 智能抄表 智能 抄 表是智能 “水，电，气” 网的智能终端，它依赖于 NB-IoT技术，采用先进的 能源 计量专用芯片，应用数字采样处理技术及 SMT工艺，根据居民实际用 量 状况设计制造的 非传统意义上的 能量 表。所有智能 抄 表计量均安装计量装置和 NB-IOT 通信模块，采用 一对一的方式直接上传数据，无需集中器，一台 抄表 设备将计费 +通信功能合二为一，在 施工、维护，成本上都有巨大优势。 智能抄表系统 将千家万户的用量与管理部门的电脑 网络中心联成一体，从根本上解决了目前用水、用电、用气管理的自动化程度低 ,中间环 节多 ,缴费不及时等问题。 传统人工抄表的一系列难题最初是由 GPRS远程抄表解决的。 GPRS远程抄表不仅高效率， 更具安全性，客户交费更为方便快捷。然而， GPRS通信基站客户容积较小，功能损耗高， 信号差，这对电池性能的型号选择和成本管理具有较大挑战。 NB-IoT 则较好地解决了 GPRS 抄表方案所遭遇的难点。 NB-IoT 在作用上继承了 GPRS。同时，相比 GPRS 通信技 术 ， NB-IOT 拥有 50-100 倍的上涨 容积。这也就意味着，在同一通信基站覆盖面积下， NB-IoT能提供 GPRS无线通信的 50-100倍的连接数。庞大的连接数有利于装表量较为聚 集的住宅小区使用。 NB-IoT的智能抄表系统软件的核心由含有 NB-IoT控制模块的水电气表、通信基站、 NB- IoT核心网、 NB-IoT管理服务平台、手机客户端互联网智能管理系统、集抄智能管理系 统等系统集成。水电气表将收集的使用量信息和本身情况信息上传至物联网技术云服务 平台。此外，水电气表还可以接收来源于云服务平台的相关信息。手机客户端智能管理 系统可以从 NB-IoT 管理云服 务平台中获得住户自来水 /电 /气信息内容，监控用户的即 时应用状况。企业可根据相关数据，对客户的电，自来水，气开展台阶价格调整，并向 住户消息推送每个月的需求量和费用等状况。 物联网系列报告二 11 请务必阅读末页声明。 图 6： NB-IOT远程抄表系统解决方案 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 ,对社会经济发展具有较 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 。 物联网系列报告二 12 请务必阅读末页声明。 图 8： 5G技术的关键性能指标 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。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 ,并不断发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、安全性、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倍的互联网流量增长 ,还将 为各个行业提供支持物联网发展的基础技术 。 图 9： 4G和 5G技术的性能指标对比 资料来源：互联网公开信息整理，东莞证券研究所 物联网系列报告二 13 请务必阅读末页声明。 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发展， 中国 人均 可支配收入的增加 ，汽车制造技术的提升以 及成本的降低，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 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 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，调查统计表明，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，对于货车则多消耗 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 1.2亿个 。停车位的紧缺严重影响了经济的发展。 据 INRIX Research 调查显示， 停车位 不足的 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 vehicles； 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 物联网系列报告二 14 请务必阅读末页声明。 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，自动安全地 行驶 。 （ 1）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。 （ 2）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 3亿吨温室气体排放，这相当于航空业二氧 化碳排放量的一半。 （ 3）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。 （ 4）自动驾驶可以避免驾驶员由于疲劳，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 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，在全球范围内有望达到 5.6万亿美元。 然而，自动驾驶（无人驾驶）是汽车发展的理想状态，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发展，汽车将会实现完全智能化、 自动化。此时，智能汽车结合良好的无线通信技术，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 作 周边 监控 接 管 应用 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 场景 L2 部分自动驾驶 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 物联网系列报告二 15 请务必阅读末页声明。 L3 条件自动驾驶 车辆完成大部分驾驶，人类保持注意力集中 以防意外 车辆 车辆 人类 L4 高度自动驾驶 车辆完成大部分驾驶，人类无需保持注意力 集中，限定道路和环境 车辆 车辆 车辆 L5 完全自动驾驶 车辆完成全部驾驶，人类无需保持注意力集 中 车辆 车辆 车辆 全部场景 资料来源： 互联网公开信息整理 ，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：安全、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 提高安全性，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%。 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 V2I 带来的安全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，我国道路安全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、安全化的手段。借助移动通信技术从而有效解决司机和乘客安全、碳排放以及 行驶效率低下等问题。 车联网通信技术分为 IEEE 802.11p（ DSRC 专用短程通信使用的底层无线通信技术，于 物联网系列报告二 16 请务必阅读末页声明。 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 802.11p的经 验和不足，在系统容量、覆盖范围等方面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、 V2I、 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，产业更容易快速发展起来。 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