蜂窝物联网是数字基础设施的重要组成部分,经过多年的政策扶持和市场培育,我国蜂窝物联网模组产业已实现快速发展,设备出货量占全球一半以上,助力我国成为全球首个实现“物超人”的国家。但也应当看到,随着全球经济增长不确定性因素增多、技术标准迭代升级,行业正处于加速“洗牌”、转型升级的关键时期。
因此,需进一步加强政策支持,引导我国蜂窝物联网模组产业持续扩大全球市场份额、进一步提高国际标准话语权、加速向价值链中高端迈进,巩固产业领先优势,支撑数字经济高质量发展。
物联网技术赋能千行百业
物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用,对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。自“智慧地球”提出以来,物联网的概念在全球范围内迅速被认可,并成为新一轮科技革命与产业变革的核心驱动力。
当前,物联网技术正加速融入生产生活、赋能千行百业发展。今年4月,工业和信息化部聚焦12个产业融合应用方向,组织开展2023年物联网赋能行业发展典型案例征集工作,并于8月公示了139个典型案例。
“物联网是战略性新兴产业的重要组成部分。近年来,我们大力推进新型基础设施建设,以智能制造为主攻方向,推动我国物联网蓬勃发展。”工业和信息化部科技司有关负责人表示,截至目前,我国蜂窝物联网终端用户达21.48亿户,物联网企业数量超过8000家,产业规模接近3万亿元,保持高速增长态势。
越来越强的网络能力,是物联网高速发展的强大支撑。我国已建成全球规模最大的窄带物联网、4G和5G网络,能够根据各类应用场景需求提供差异化的网络服务。截至今年7月末,我国5G基站总数达305.5万个,保障了工业互联网、智慧医疗等更高速率、更低时延的场景联网需求。
蜂窝技术分类
蜂窝物联网是一种利用蜂窝技术将实体物件(例如传感器)连接到互联网的方式,即物与物之间能够实现在与手机网络相同的移动网络上进行网络连接。基础架构的简单性以及与5G的相结合,使蜂窝物联网在未来的万物互联中扮演着重要角色。
➢ 5G NB-IoT技术是5G技术的一部分。5G技术分为eMBB(增强移动宽带)、uRLLC(超可靠低时延通信)和mMTC(大规模机器通信)三个场景。而NB-IoT技术就属于mMTC场景。NB-IoT技术的出现,极大地丰富了5G技术的应用场景和设备类型,而5G技术的成熟也将进一步推动NB-IoT技术的发展。
➢ LTE Cat1,专为机器对机器(M2M)物联网应用而设计。该技术最初是在2009年的3GPP第8版中引入的,此后已成为标准化的 LTE IoT通信技术。最高支持10Mbit/s的下行速度和5Mbit/s的上行速度,被认为是不依赖高速数据传输但仍需要网络可靠性的场景的理想解决方案。
➢ RedCap介于eMBB(超宽带)和LPWA(低功耗广域网,NB-IoT等)之间。RedCap主要针对的是带宽、功耗、成本等需求都基于eMBB和LPWA之间的应用。RedCap设备可以与其他NR设备高效共存,同时不会对整体网络性能造成不利影响。RedCap继承了5G NR的许多关键优势,例如支持宽泛的频段(包括毫米波频段)、原生5G核心网络、NR精益设计带来的高网络能效、低延迟等。
➢ 5G NR是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G 标准,也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础。2016年10月,高通推出的6GHz以下5GNR原型系统和试验平台,是推动5G迈向商用非常重要的一步。6GHz这段频段是基于5G达到优质覆盖非常重要的关键,高通在这个原型系统上面应用非常多的技术。
蜂窝物联网应用领域
我国蜂窝物联网融合应用创新活跃,已逐步形成低、中、高速协同发展的融合应用生态体系。从应用场景来看,速率较低的NBIoT窄带物联网已形成水表、气表、烟雾感应器、资产追踪等4个千万级应用场景和“白电”、路灯、停车、农业等7个百万级应用场景。4G在共享经济、工业传感等领域被广泛应用,5G在智慧城市、工业互联网、公共安全等领域也加快落地。从用户规模来看,蜂窝物联网终端应用于公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域的规模分别达4.96亿户、3.75亿户、2.5亿户和1.92亿户,行业应用正不断向智能制造、智慧农业、智慧交通、智慧物流等领域拓展。
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NB-IoT应用领域
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术,其具有四大优势特点:低功耗、低成本、强链接、高覆盖。窄带物联网已形成水表、气表、烟感、追踪类4个千万级应用,白电、路灯、停车、农业等7个百万级应用。行业应用正不断向智能制造、智慧农业、智能交通、智能物流以及消费者物联网等领域拓展。
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Cat.1应用领域
Cat.1集成了大量功能,移动性很好,可在大量场景应用。网络方面,LTE Cat.1基于现有LTE网络,尤其我国建成了全球规模最大、覆盖最完善的LTE网络,可支持中低速物联网应用的快速部署和推广,因此随着2G/3G 退网,Cat.1承接了大部分的应用场景。
我国蜂窝物联网模组产业发展情况
蜂窝物联网已成为支撑数字经济快速发展,推动千行百业数字化转型的重要数字基础设施之一。经过多年的政策扶持和市场培育,我国蜂窝物联网模组产业实现了跨越式发展,在网络部署规模、产业整体实力、融合应用探索等方面均走在了全球前列。
从网络建设情况来看,当前我国已建成全球规模最大的蜂窝物联网络,构建了高、中、低速协同的网络架构。截至2022年11月,我国NB-IoT窄带物联网基站数达到75.9万,规模位居全球第一,实现了全国主要城市、乡镇以上区域的连续覆盖。从用户规模来看,根据全球移动通信系统协会统计,2019年以来,我国移动物联网连接数的全球占比稳定在70%以上。根据工业和信息化部统计,截至2023年6月底,蜂窝物联网终端用户达到21.2亿户,占移动终端用户总数的比重为55.4%,我国因此成为全球首个蜂窝物联网终端用户数超过移动电话用户数的国家,这为蜂窝物联网产业创新发展打下坚实基础。
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NB-IoT市场规模
在2022年年底前安装的蜂窝物联网设备中,将近90%采用的技术为4G和NB-IoT。预计到2030年,全球NB-IoT芯片组市场规模将达到221亿美元,2021年到 2030年期间的复合年增长率预计为52.1%。
1.智能燃气表
传统IC卡燃气表与无线燃气表均存在抄表困难、准确度差、数据联网困难等问题,NB-IoT 燃气表较好的解决了上述问题。2022年我国智能燃气表产量近5000万台,2012年以来我国智能燃气表需求复合增速为18.65%。
2.智能水表
NB物联网智能水表可实现远程实时抄读,比人工抄读节省成本、数据更精确,解决水表行业痛点,NB物联网水表更新换代是大势所趋。我国至少共需4.4亿台水表,当前水表总量约3-3.5亿,仍然有 26%-47%的增量需求。NB水表占比仅10%,未来替代空间达百亿以上。
3.智能烟感
烟感是强市场,各类场所都有相应要求必须加装。近年来在国内需求持续增长,海外订单稳步放量的推动下,国内烟雾报警器产销量不断增长。2022年我国烟雾报警器需求量达到1.57亿个,产量达到2.79亿个。
NB-IoT在烟感行业优势:高可靠、高安全、深覆盖、低功耗、可演进、可感知、易安装。我国去年烟感领域约1.5亿芯片出货量中,NB出货不到千万片,渗透率较低,有较大的存量替代空间。预计未来3年渗透率可达20%。
4.两轮电动车
中国电动车市场规模近年来整体呈现出波动增长态势,2022年中国电动车行业市场规模达到1571.72亿元,同比上涨27.98%。需求量从2017年的3305.54万辆增长至2022年的5702.2万辆,期间复合年增长率为11.52%。
随着中国老龄化程度不断提升,老年人口迅速膨胀,将对中国电动车行业形成推动,同时中国电动车也将迎来一定的换新潮,快递物流用车需求也持续增长,尤其是城郊、乡镇和三四线城市,电动车出行市场红利将逐渐释放。
5.智能门锁
2022年,中国智能门锁市场全渠道销量为1760万套,同比2021年增长3.8%。2021年中国智能门锁行业市场规模为218.8亿元,预计2025年市场规模将上涨至299亿元。
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Cat.1市场规模
2022年国内 Cat1 出货量约一亿片+(原本预计1.4亿片,同比增长40%,但受疫情影响及全球经济形势影响,增速有所下滑)。虽然如此,Cat1市场在今年开始会逐渐恢复,市场需求不会因为经济和政治的波动而消失,待未来经济稳定后,行业需求甚至可能会出现报复性增长。此外,未来经济政策(如新基建,鼓励人工智能)等也会促进行业发展。目前,比较大的应用场景如下:
POS机
POS机的场景占据了Cat.1约40%的市场份额。2023年,中国POS机市场呈现出以下几个趋势:
⚫ 市场规模不断扩大:2022年中国POS机销售量超1.5亿台,占全球市场的1/3,2023年市场规模可达约1100亿元,同比增长7.3%。
⚫ 移动POS机成为主流:移动POS机具有小巧、便携、易操作等特点,受到越来越多商家的青睐。
⚫ 联网+POS机:随着互联网技术的不断发展,POS机也不再是单纯的支付工具,而是可以和互联网技术相结合,实现更多的商业价值。比如可以实现智能营销、会员管理、数据分析等功能,提高商家的营销效果和管理效率。
Tracking场景
Tracking场景主要包括两轮车、四轮车、大型运输装置等。这些场景之前主要用2G、3G,现在逐渐转到Cat1。这些场景占据大概20%的市场份额。
共享场景
共享充电宝等场景。这些场景依据经济发展情况占比波动大,占比在5%-10%之间。
我国蜂窝物联网模组产业加速发展的建议
当前,全球数字经济发展方兴未艾,产业数字化转型已成为各国抢占技术前沿、打造竞争新优势的必争之地。我国正处于加快发展蜂窝物联网产业的关键时期,建议坚持问题导向和需求导向,按照“网络先行、应用牵引、市场主导、政策推动”的原则,进一步强化政策引领,统筹做好标准、产业、建设、应用等方面衔接,巩固产业领先优势,营造持续健康发展环境。
一是加快蜂窝物联网基础设施建设,夯实产业发展根基。坚持“适度超前”的原则是我国数字基础设施建设取得突出成就的重要经验之一,抢占物联网发展先机,“宁可路等车,不能车等路”。建议结合需求持续深化NB-IoT网络部署,深化LTECat.1网络覆盖,提升5G网络覆盖的深度和广度,强化面向自贸区、工业园区、企业厂区、医卫机构等重点区域的网络覆盖。引导工业企业实施企业内网改造,加强5G行业虚拟专网建设,加快形成固移融合、宽窄结合的物联接入能力。
二是积极参与国际标准与规则制定,提升在国际竞争中的话语权。目前,全球多种物联网技术并存,众多品牌各自为营,平台、产品间难以互联互通,不利于产业发展壮大和应用推广。建议国内企业持续深度参与蜂窝物联网国际标准制定,提升我国在国际标准化活动中的贡献度,积极推动物联网技术路线收敛。同时,紧扣国际标准演进节奏,加快推进5G RedCap关键技术研究测试和端到端联合技术验证,分阶段开展技术、产业化和应用导入,加快5G蜂窝物联网标准推广落地。
三是持续拓展各行业、各领域应用场景,促进蜂窝物联网规模化应用。超大规模国内市场孕育出的丰富应用场景,是我国加速新技术推广应用和迭代创新的特有优势。建议围绕智慧城市、数字乡村、智能交通、智慧农业、智能制造、智能建造、智慧家居、公共卫生等重点领域,遴选典型案例、打造标杆应用,促进蜂窝物联网与行业融合发展。推进蜂窝物联网模组与工业终端的深度融合,打造5G全连接工厂标杆,推动“5G+工业互联网”服务于制造业生产核心环节。
四是努力打造蜂窝物联网全产业链优势,稳步向价值链中高端迈进。我国信息通信产业体量大、产业链完备,是蜂窝物联网模组产业实现跨越式发展的重要支撑。建议鼓励行业龙头企业发挥产业优势,加快物联网传感器、芯片、操作系统等短板环节的关键核心技术突破,带动产业链上下游协同创新、开展联合攻关。加快推进5G RedCap芯片、模组、终端等产品研发与产业化,加速5G RedCap商业化进程,抢占5G物联网发展先机。
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