5G行业分析报告.docx
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5G行业分析报告
精品行业分析报告
2016年5G行业
分析报告
2016年07月
精品行业分析报告
第一节5G——新一代的网络技术蓄势待发.....6
一、从物联网谈起.....6
二、5G网络——实现物联网时代通信的关键技术.....8
1、什么是5G网络？
.....8
三、全球5G网络快速推进...10
1、国际组织牵头，助力5G...11
2、全球5G建设加速，美国率先完成5G频段划定...12
3、我国积极推进5G市场建设...12
第二节物联网需求驱动，5G网络技术现新趋势...14
一、高速度、低延迟和低功耗是5G网络满足物联网应用的关键指标...14
1、高传输速度...14
2、低延迟&高可靠...15
3、高连接&低功耗...17
二、需求驱动，5G通讯技术升级...17
1、高传输速度的关键是宽带宽...17
2、小基站技术...19
3、MassiveMIMO与波束成型技术...20
4、载波聚合技术...22
第三节RF器件迎发展新机遇，关注滤波器、功率放大器&天线...23
一、RF前端市场需求呈快速增加趋势...23
1、从2G→4G，手机频段数量增加是大趋势...23
2、5G网络对频段需求预期会更多...24
3、频段数增加→RF前端数量增加，手机RF前端存千亿人民币潜在市场空间
.24
4、从智能手机到IOT，RF前端市场空间成倍增加......27
二、RF前端核心零部件产品结构升级趋势....28
1、滤波器：
高频应用环境下，BAW滤波器增速更快.....28
2、功率放大器：
GaN器件或代替LDMOS器件成为主流......29
精品行业分析报告
3、天线：
差异化解决方案助力天线数量大幅增加......29
三、RF前端市场存国产转移机会......30
1、目前全球RF前端器件主要市场被海外巨头垄断，市场呈现寡头垄断之势
.30
2、终端市场转移提速，国内RF发展机遇....32
精品行业分析报告
图表目录
图表1：
我国物联网市场规模.....7
图表2：
移动通信技术发展......8
图表3：
5G网络技术层面各维度基本要求....9
图表4：
多方立体式参与，合力快速推进5G网络快速发展......11
图表5：
5G标准推进工作......11
图表6：
我国5G商业时间表....12
图表7：
不同代手机通信技术的最高传输速率.....14
图表8：
不同代手机通信技术下载8GB视频所需时间....14
图表9：
不同代际网络之间延迟时间对比....15
图表10：
多应用前景下的低延迟和高可靠性需求.....16
图表11：
5G网络技术的频段......18
图表12：
诺基亚的小基站覆盖室内室外不同场景.....19
图表13：
MIMO将实现成倍的系统收益......20
图表14：
载波聚合技术可以形成更宽的信道....22
图表15：
手机频段数量不断增加......23
图表16：
5G对频段数量需求更多....24
图表17：
手机射频前端结构.....25
图表18：
全球IOT连接设备数量.....27
图表19：
IOT驱动，全球RF市场快速增长.....27
图表20：
SAW滤波器结构....28
图表21：
BAW滤波器结构....28
图表22：
SAW滤波器市场份额.....30
图表23：
BAW滤波器市场份额.....31
图表24：
功率放大器（PA）市场份额......31
图表25：
PAmiDs模块市场份额....31
图表26：
基站天线市场份额.....32
图表27：
国产智能手机全球化趋势.....33
表格目录
表格1：
各国物联网建设措施.....6
表格2：
国际物联网产业生态布局加快....6
表格3：
5G网络技术与4G网络技术用户体验差别.....10
表格4：
5G网络技术应用前景初探.....10
表格5：
全球5G网络发展规划......12
表格6：
我国推进5G重大事件和政策......13
表格7：
各运营商频率波段分布.....17
表格8：
5G网络技术频段......19
表格9：
MassiveMIMO研究进展情况......21
表格10：
各大运营商载波聚合技术进展......23
表格11：
手机射频前端主要部件功能介绍.....25
精品行业分析报告
表格12：
2G->4G，RF前端数量&价格增长趋势....26
表格13：
RF前端价值拆分....26
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第一节5G——新一代的网络技术蓄势待发
一、从物联网谈起
物联网是通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别系统、红外感应器、
激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与
物、人与人连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、
定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。
这个定义的核心是，物联网的主要特征是
每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。
经过近几年的培育和探索，全球物联网正从碎片化、孤立化应用为主的起步阶段迈入“重点聚焦、跨界融合、集成创新”的新阶段，市场快速启动，在诸多领域加速渗透，物联网正处于跨越式增长的前夜。
各国加强物联网战略统筹和资金支持：
美国2015年宣布投入1.6亿美元推动智慧
城市计划；欧盟在2015年成立了横跨欧盟及产业界的物联网创新联盟（AIOTI）；日韩
也大举投入布局物联网核心技术（传感器、设备）及核心应用（农业机器人等）。
表格1：
各国物联网建设措施
国际物联网产业生态布局加快，工业领域，通用电气与英特尔、思科、AT&T、IBM
牵头成立工业互联网联盟（IIC），目前已有超过220家成员。
车联网领域，谷歌与奥
迪、通用电气、本田、现代等以及芯片制造商Nvidia组建开放汽车联盟（OAA）。
智能
家居领域，已形成高通牵头的AllSeen联盟、英特尔牵头的OIC联盟，谷歌、三星牵
头的Thread联盟以及苹果HomeKit等多个阵营，在互联标准、云平台及开发组件上积
极寻求突破。
表格2：
国际物联网产业生态布局加快
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物联网标准化持续推进：
物联网架构标准具有很高的复杂性和难度，但目前已取
得一定突破。
物联网标准包含体系架构、网络、应用等各个方面，涉及ITU、ISO/IEC、
oneM2M、3GPP、IEEE及各行业标准化组织。
各标准化组织在标准制定方面各有侧重，
又相互合作。
目前，物联网标准化工作在持续推进，物联网架构标准的研究成为热点
和重点。
欧盟已经发布IoTARM1.0（架构参考模型），涉及域模型、信息模型、功能模
型、通信模型、安全模型，目前正在推进IoTARM2.0研究。
ISO/IECJTC1启动物联网参
考架构研制，提出六域模型。
IEEE在2014年底启动P2413物联网体系架构（SAIoT）
研究，旨在尽快形成国际统一的物联网体系架构。
ITU-T今年新成立的SG20，专门设
立了物联网架构和协议的研究课题。
oneM2M标准化组织在2015年1月发布M2M业务层
R1标准，涉及需求、功能架构、安全、协议、终端管理等，预计在2016年中发布R2
标准。
而2016年7月，NB-IOT标准落定，将进一步助力物联网的快速普及。
我国物联网发展步入快车道，增速强劲。
2009年至到2015年，我国物联网行业市
场CAGR达到27.1%，2015年我国物联网市场规模大于7500亿元。
据中国物联网研究
发展中心预计，到2018年，物联网行业市场规模预计将超过1.5万亿元，CAGR将超过
30.0%，2020年我国物联网产业规模将达到2万亿。
图表1：
我国物联网市场规模
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二、5G网络——实现物联网时代通信的关键技术1、什么是5G网络？
移动通信技术发展至今，已经经历了4代（1G->2G->3G-4G）。
第一代移动通信技
术（1G）最早诞生于1986年，采用模拟信号传输，仅实现通话的基本功能；第二代移动
诞生于20世纪90年代初期，其采用数字调制传输技术，多了数据传输服务，数据传
输速度为每秒9.6——14.4Kbit，最早的文字简讯也从此开始；第三代移动通信技术
（3G）诞生于21世纪初期，3G最吸引人的地方在于每秒可达384Kbit的高速传输速度，
在室内稳定环境下甚至有每秒2Mbit的水准，3G技术凭借较高的传输速度使得移动互
联网更为现实。
第四代移动通信技术（4G）诞生于2010年，其能够以100Mbps的速度
下载，上传的速度也能达到20Mbps。
4G网络技术带来了高质量视频及图片传输能力。
第五代移动通信技术（5G）是第四代移动通信技术的延伸，其不仅能实现更快的下载
速率（10Gbps/s），还能解决机器海量无线通信需求，极大促进车联网、工业互联网等
领域的发展。
图表2：
移动通信技术发展
资料来源：
4G网络技术不足以支撑物联网应用需求——现有的4G网络虽然已经具有一定水
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平的通讯能力，但在以下三个方面不能够满足物联网应用的要求：
传输速度：
物联网的大规模发展需要应用大量的传感器，并消耗大量的数据流量。
4G网络的传输速度存在极限（峰值速度为1G/s）。
延时：
在关键应用领域（如工厂生产线、自动驾驶汽车或增强现实等）中，对物联网设备低延迟特性要求很高。
4G网络现有的50毫秒延迟水平无法满足实际需求。
终端控制数量：
现有的通信系统主要适用于少数移动终端的大数据流的需求（如
手机视频播放等）；而物联网时代下，网络需要适配包括汽车、交通、家居设施等等在内的海量终端设备数据流的需求。
5G网络的功能升级将显著契合物联网的需求：
“IMT-2020”对5G网络提出了8点基本要求，其中明确对传输速度、延时特性和控制特性作出了具体规划：
1）高速度：
5G通信平均速度可以达到1Gb/s、峰值网速可以达到20Gb/s，是4G
平均网速的50-200倍。
这样的网速已经可以很好的完成物联网时代大数据传输需求。
2）低延时：
5G设备延时仅1ms，相对4G网络大幅改善。
非常契合在对信息传递
精度要求高的领域（如工厂生产线、自动驾驶汽车或增强现实等）。
3）多终端控制：
通过分布式基站的部署及更优越的天线性能，5G网络连接密度可
以达到106设备/km2，是4G网络链接密度的10倍以上。
除了以上三点外，5G网络在网络流量效能、流量密度、频谱效率、移动性能等指标上也远优于4G网络。
图表3：
5G网络技术层面各维度基本要求
精品行业分析报告
资料来源：
ITU，
表格3：
5G网络技术与4G网络技术用户体验差别
资料来源：
ITU，
从通信运营商和终端设备商的布局也可以看到，5G被规划用在汽车娱乐、智能家居、智慧城市、工业自动化、虚拟现实等诸多新兴方向。
如果说1G->4G仅仅是以手机为载体，进行手机生态系统里的垂直创新；那么4G->5G打开了无数个全新的应用方向，横向创新带来的应用需求增量将是指数级增加的。
表格4：
5G网络技术应用前景初探
资料来源：
各公司官方信息、瑞士信贷
三、全球5G网络快速推进
立体式参与，多方合力驱动全球5G网络快速发展。
国际电信联盟ITU确定了5G
的标准时间表、欧美、日韩等国家也纷纷制订了5G推进计划并启动了相关的研究开发
工作；美国确定了5G频段；而在5G产业跑道中已经挤满了众多信心满满的竞争者，
精品行业分析报告
诸多企业也位列其中。
一时间，全球5G标准的推进步伐呈现出快速发展的趋势。
图表4：
多方立体式参与，合力快速推进5G网络快速发展
资料来源：
互联网，
1、国际组织牵头，助力5G
国际组织积极推进，全球5G研发节奏不断加快，标准化已经开始：
目前包括ITU、3GPP、IEEE都在积极推进5G标准的落地，预计最快在2018年我们可以看到5G标准的雏形：
1）ITU已经完成5G愿景研究，预计2017年底启动5G技术方案征集，2020年完成5G标准制定；2）4GPP于2016年启动5G标准研究，2018年现半年完成5G标准第一版，2019年完成满足ITU要求的5G标准完整版本；3）IEEE于2014年初启动下一代WLAN（802.11ax）标准制定，预计2019年初完成标准制定。
图表5：
5G标准推进工作
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资料来源：
公开资料，
2、全球5G建设加速，美国率先完成5G频段划定
全球各大国家和地区纷纷提出5G商用时间表，力争引领国际5G商用发展：
包括
日本、韩国、欧盟和美国都开始启动5G商用项目计划：
其中日本计划在2020年东京
奥运会前实现5G商用，当前NTTDoCoMo也正在组织十多家主流企业进行5G关键技术
认证；韩国计划在2018年初开展5G商用实验，并在2020年底实现5G商用；欧盟5GPPP
预计2018年开展实验；美国FCC完成5G频段划定工作：
2016年7月15日，FCC正式
划定5G段，最新法令开放了近11GHz可灵活用于移动和固定无线宽带服务的高频段频
谱，其中包括3.85GHz授权频谱和7GHz未授权频谱。
这些被其定义为可用于Upper
MicrowaveFlexibleUse服务的频谱具体分布在28GHz（27.5-28.35GHz）、
37GHz（37-38.6GHz）、39GHz（38.6-40GHz）和一个新的64-71GHz未授权频段。
此外，FCC还将继续寻求关于95GHz以上频段的使用意见。
表格5：
全球5G网络发展规划
资料来源：
3、我国积极推进5G市场建设
2015年年底，中国国内4G网络覆盖率已经达到了76%，三大运营商而接下来将将
逐鹿5G网络商用。
我国同样积极推进5G技术发展，2015年9月马凯副总理在出席中
欧5G战略合作联合声明中就提出，中国将力争在2020年实现5G网络的商用。
图表6：
我国5G商业时间表
精品行业分析报告
资料来源：
表格6：
我国推进5G重大事件和政策
资料来源：
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第二节物联网需求驱动，5G网络技术现新趋势
一、高速度、低延迟和低功耗是5G网络满足物联网应用的关键指标1、高传输速度
5G催生物联网时代更加丰富的终端应用：
包括高清视频、虚拟办公、3D虚拟现实、
可穿戴移动多媒体设备等等，都对数据传输速度提出更高的要求。
按照规划来看，5G
的平均传输速率将达到1Gb/s。
已经非常接近光纤传输速率。
以下载一部8GB的HD电
影为例，运用3G网络传统意义上需要70分钟下载，4G网络需要7分钟而5G只需6
秒。
在2015年2月巴塞罗那MWC大会上，爱立信的5G原型已经能够达到超过25Gps
的移动流量。
图表7：
不同代手机通信技术的最高传输速率
资料来源：
华为、
图表8：
不同代手机通信技术下载8GB视频所需时间
精品行业分析报告
资料来源：
华为、
2、低延迟&高可靠
5G技术的低延迟和高可靠性主要体现在在物联网领域的应用上：
5G设备延时仅1ms，相对4G网络大幅改善。
非常契合在对信息传递精度要求高的领域（如工厂生产线、自动驾驶汽车和增强现实等）。
图表9：
不同代际网络之间延迟时间对比
资料来源：
华为、
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图表10：
多应用前景下的低延迟和高可靠性需求
资料来源：
1）远程机器人：
工业重型机械的远程控制可以减少在矿井、炸弹拆除等特定作业环境下的风险。
据Nokia公司测算显示，在这种环境下应用的系统其出错率应当低于10-9数量级，并且反应时间低于1ms。
只有足够小的延迟时间才可以支持触觉反馈，进而与全景相机结合实现远程控制。
2）工业自动化：
5G网络在工业领域中可以实现生产流程的优化并减少人力和网络资源的耗用，从而节约成本。
当然在工业领域下的应用势必与可靠性相关，Nokia公司认为单位批次产品的出错率应当低于10-9数量级才能满足可靠性要求；同时低延迟性在工业自动化流程以及生产线控制和检测中也是必备的条件。
3）自动驾驶：
当端对端之间延迟在5-10ms以内时，车联网系统可以以相对有效的
方式实现公路上车辆“队形”的组建，从而减少阻力对油耗的影响以及实现其他多种
交互功能。
为实现这一功能并保证安全，车联网的可靠性和延迟性都要通过5G实现保
证。
4）医疗：
远程机器人手术可以通过5G网络实时实现，手术精度对低延时要求极高。
5）增强现实和公共安全：
5G网络可以通过增强现实实现实时信息的提供，比如消
防员通过AR实现对失火建筑原有结构的了解等。
AR应用需要5ms以下的延迟时间，否
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则可能导致使用者的眩晕感。
3、高连接&低功耗
物联网包括智能城市应用（如智能电表、智能泊车表）、智能家居应用（智能门锁）等，往往不需要大的带宽，相反的，由于其较多的终端数目，以低功耗的方式实现其功能有助于节约成本。
5G网络拥有连接广、功耗低的特点，在此实现控制层面的功能，而非数据层面的功能。
二、需求驱动，5G通讯技术升级
1、高传输速度的关键是宽带宽
网络带宽是指在单位时间（一般指的是1秒钟）内能传输的数据量。
如果要提高网络传输速度，最直接的方式就是提高带宽，从而提高单位时间内传输的数据量。
从
2G->4G带宽趋势我们也可以看出，随着网络技术的发展，网络带宽从2G时代的200kHZ，到3G时代的5MHZ，一直发展到4G时代的20-100MHZ。
网络带宽逐渐增加。
目前3Ghz以下的对应波段已经大多数被电视和2g-4g等传统通信网络技术占用。
以我国为例，我国手机运营商几乎占据了800Mhz-2600Mhz的全部频率波段，而频率低于800Mhz则被电视等渠道占据。
目前闲臵的低频网络已经不多，且较为分散。
故我们预计3GHZ以上的超高频的波段将为5G网络采用。
超高频波段可选择的频谱范围更宽（30GHz~60GHz频谱宽度是3GHz~6GHz频谱宽度的10倍），受到的干扰更小（现在超高频段主要为军用），更适合对带宽宽度需求高的5G网络采用。
表格7：
各运营商频率波段分布
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资料来源：
工信部、公司数据、
根据国际电信联盟的专家预测，5G网络将来很有可能使用30GHz~60GHz的频段，俄罗斯专家甚至提出了80GHz的方案。
而实际上，今年美国FCC批准开放的5G频谱正是分布在28-39GHZ。
超高频段已经成为5G网络的首选。
图表11：
5G网络技术的频段
精品行业分析报告
资料来源：
高频率电波的波长更短，30GHZ以上的超高频电波波长甚至只有几毫米。
所以高频电波传输信号相对低频段更弱。
为解决这一问题，业内采用的技术方案包括1）小基站技术；大规模多入多出技术；2）MassiveMIMO及波束成形技术等来抑制传输波段受到的干扰和信道的衰弱。
而载波聚合技术通过将多个载波聚合成一个更宽的频谱，是利用中低频实现宽频谱的替代技术。
表格8：
5G网络技术频段
资料来源：
公开资料，
2、小基站技术
低频电磁波折射、反射、衍射性能更好，如收音机（采用1000KHZ左右频率），即
便在山沟、楼群密集处都不容易影响信号的强度。
而高频电磁波则不一样，伴随电磁
波频率越高，波长越短，衍射能力越弱，但穿透能力越强，信号穿透会损失很大能量
（尤其在有阻挡物时），所以传输距离就会越近，高频电磁波在传播过程的损耗更大。
正是因为高频电磁波传输距离近、传输损耗大的特点，为了保证信号的连续性和稳定性，5G网络对基站数量的需求越来越多。
我们认为5G时代小基站相对于宏基站，更契合5G应用需求。
小基站顾名思义，即微型化的基站：
将所有的通讯设备浓缩在一个比较小的机箱内。
一方面，小基站具有体积小，安装方便等优势，可以根据终端应用，灵活布设，满足车站、超市、体育馆、购物中心等室内外特定区域的连接需求；另一方面，小基站具有信号发射低功率&低功耗特点，也满足了物联网设备低功耗应用。
图表12：
诺基亚的小基站覆盖室内室外不同场景
精品行业分析报告
资料来源：
诺基亚，
3、MassiveMIMO与波束成型技术
MIMO技术指通过布臵天线阵列，实现基站与手机之间的多天线通讯，每一对天线都独立传送一路信息，经汇集后可成倍提高信息传输速率。
目前2*2MIMO（两条发射天线数，两条接收天线）和4*4MIMO（两条发射天线数，两条接收天线）技术已经相对成熟，在4G网络领域已经有了较为广泛的应用。
传统MIMO系统仅仅支持８个天线端口。
美国贝尔实验室著名学者Thomas
L.Marzetta于2010年正式提出了MassiveMIMO技术。
在MassiveMIMO系统中，基站配臵的天线数目通常有几十、几百甚至几千根，是传统MIMO系统天线数目的1~2个数量级以上，而基站所服务
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