物联网行业研究.docx

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物联网行业研究

物联网行业研究

物联网，顾名思义就是指的万物互联。

过去的通信网络，不论是固定网络还是移动网络，连接的是人与人，是人与人传递信息的桥梁；而物联网连接的是人与人、人与物、物与物，是万物传递信息的桥梁。

更广泛地，物联网的概念不仅指的是万物之间的通信连接管道，更指的是，人们通过对万物终端所产生的信息进行感知、采集，利用物联网络汇集海量数据，并对这些数据进行收集、分析、处理，再将结果展示或通过物联网络反馈回终端并指导终端行为的这一整个价值创造过程。

物联网发展至今，其内涵已极为丰富，可以形象称之为物物相连的互联网，主要具有两方面的含义：

一是互联网仍是物联网的重要基础，物联网是互联网的延伸；二是物与物之间的通信实际上是用户端的扩展和延伸。

物联网比移动互联网系统更复杂。

如果移动互联网涉及100亿台设备，那么物联网将涉及1000亿台设备。

如果PC拥有两种尺寸，且移动计算拥有数十个尺寸，则物联网将拥有数百万个尺寸。

除了Wi-Fi®和通讯网络（Cellular）外，物联网还将包括其他低功耗无线电通信协议，如Bluetooth®LE和802.15.4/g，它们将为涵盖室内和室外等各种环境的大量应用程序提供支持。

这将产生大量的选择和多样性-而非1000亿台相同的设备。

物联网技术融合了感知技术、组网技术、定位技术、云计算和智能服务等多种技术，经过近二十年的动态更新升级，形成了物联网感知技术、物联网传输技术、物联网定位技术和物联网智能技术。

近年来微电子成本的下降带来了关键组件的成本下降，从而带动整体硬件成本大幅下降，这一点成为物联网生态发展的主要驱动力之一。

包括传感器、RFID电子标签、云存储、网络传输等，并且计算、存储、传感等硬件越来越微型化，给物联网的产品部署带来极大便利，能耗降低显著提升。

2015年物联网产业规模达到了7500亿人民币。

根据中国信息通信研究院，2020年我国物联网市场规模约为1.5万亿。

据华为2015全球联接指数报告，到2025年，全球物联网市场规模将达到2万亿美元。

根据Gartner预测，2020年全球物联网设备和服务支出将达到人民币13.8万亿元。

物联网是系统是由三个层次构成：

感知层、网络层和应用层。

不同层级之间，进行信息交互传递，共同完成业务全流程。

感知层主要由各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器、传感器件等组成，完成物品标识和信息的智能采集工作；

网络层由各种网络，包括互联网、广电网、有线和无线通信网络、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的数据和信息。

网络层的关键在于高效、可靠的信息传输和处理，主要技术有Wifi、蓝牙、ZigBee、2G/3G/4G、LPWAN、LTE-M及大数据和云计算等；

应用层是物联网和用户（人、组织或其他系统）的接口，是物联网的智能应用。

应用创新是物联网发展的核心，它把物联网与具体行业需求相结合，提供物联网智能化应用的解决方案集。

应用层的关键在于行业需求融合、智能化的解决方案、有效的商业模式等。

主要技术有大数据、云计算、各行业应用技术等。

其中传感器部分的市场很大，我们已经看了很多，大家比我更熟悉，这个行研主要介绍作为传输部分NB-IOT、5G和物联网平台。

Nb-IoT

物联网中的设备分布较广，有些交换数据的流量较小，这部分应用适合广域低功耗覆盖技术。

广域低功耗覆盖技术目前目前拥有多种方案，其中NB-IOT目前最被看好。

NB-IoT技术属于新一代的移动物联网技术，较WiFi、蓝牙、Zigbee等传统物联网技术在单点覆盖距离、网络容量、功耗等关键指标均有较大的优势。

NB-IoT技术标准在最早在2014年5月被提出，第二年11月由华为、爱立信、沃达丰等公司推动在3GPP立项。

最终2016年6月3GPP釜山会议上宣布NB-IoT标准冻结，成为国际统一标准的运营商级物联网标准。

从技术特点上来看，NB-IoT脱胎于LTE技术并针对物联网应用场景进行了改进。

NB-IoT是基于LTE技术改造而来，包括帧结构、下行OFDMA、上行SC-FDMA、信道编码等大部分沿用LTE技术，可以理解为一种简化版的LTE技术。

NB-IoT下行与LTE一致，采用正交频分多址（OFDMA）技术，子载波间隔15kHz，时隙、子帧和无线帧长分别为0.5ms、1ms和10ms，包括每时隙的OFDM符号数和循环前缀（cyclicprefix）都是与LTE相同；上行支持多频传输（multi-tone）和单频（single-tone）传输。

从部署方式来看，NB-IoT主要分为三种部署方式：

独立部署（Stand-alone）、保护带部署（Guard-band）和带内部署（In-band）。

独立部署适用于重耕GSM频段；保护带部署利用LTE边缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块；带内部署可以利用LTE载波中间的任何资源块。

从应用场景来看，NB-IoT技术应用场景将主要分为四个领域：

一是智慧家居，例如智慧家电、智慧楼宇等场景；二是个人场景，主要分为可穿戴设备等领域；三是公共事业场景，主要包括智慧仪表（包括电表、水表，燃气表等），报警探测器、环境监测等领域；四是工业、制造业场景，主要包括工业控制，智慧油田、智慧物流、智慧农业等垂直行业应用领域。

另外，工信部为推动NB-IoT的尽快商用，在频率和号段上都加紧规划落实。

2017年6月5日，工信部发布《关于NB-IoT系统频率使用要求的公告》，正式明确NB-IoT网络可运行于GSM系统的800MHz频段和900MHz频段、FDD-LTE系统的1800MHz频段和2100MHz频段；8月7日，工信部正式给中国移动、中国电信、中国联通正式分配了新的物联网码号资源：

中国移动获得了148（0-9）号段（物联网业务专用号段）、1440（0-9）号段（物联网网号）；中国电信获得了1410（0-9）号段（物联网网号）；中国联通获得了146（0-9）号段（物联网业务专用号段）。

标志着物联网的脚步离我们越来越近。

截止到2017年8月，三大运营商已投资1.7亿元，共建成开通962个NB-IoT基站，实现鹰潭城区、县城、乡镇全域覆盖，大型自然村覆盖达100%。

在近日的一次全面网络测试中，鹰潭市测试区域NB-IoT网络覆盖率达到95%以上，总体实现了城区、郊区、农村重点区域的全域覆盖；信号强度和质量稳定，从速率和时延上能够满足窄带物联网业务需求，业务承载能力强；个别景区和少量地下停车场等区域存在弱覆盖现象，需要进一步优化完善网络覆盖。

NB-IOT终端芯片

NB-IoT芯片领域：

由于NB-IoT标准是由3GPP联盟成员主导，其芯片、通信设备及网络运营、平台等环节竞争者不多，市场集中度均会超过50%以上。

模组、终端、应用等环节由于技术壁垒不高，市场集中度较低，产业参与者众多。

参与芯片研发的企业主要有高通、英特尔、华为海思、MTK、中星微、展讯、大唐等3GPP标准主要贡献方,另外，NB-IoT芯片对设计及工艺的要求相比较智能手机芯片要低，进入门槛不高，没法形成2-3家垄断大部分市场的局面,市场集中度会保持在50%。

NB-IoT通信芯片的第一轮竞争即主体市场竞争，由于前期电信运营商的需求比较明确，主要针对远程抄表、智能停车等智慧城市领域，通信芯片相应的接口需求确定，通信芯片厂商之间比的是商用进程、成本等；第二轮竞争由于需求逐渐进入碎片化，底层芯片接口需求不明确，我们判断面向长尾市场NB-IoT芯片厂商竞争力主要来自于产功能集成性能、解决方案适配性等。

终端模组

NB-IOT通信模组

移远通信的BC95-B20/B8/B5/B28模组基于华为海思Boudica120芯片，BG96模组基于高通MDM9206芯片，预计会在今年内大规模出货；龙尚科技推出基于高通MDM9206芯片的多模模组A9500，目前出货一万多套，应用场景主要包括远程抄表、智能停车、智能路灯、环境监测等，预计9月份推出NB-IoT单模模组A9600；中兴物联推出了同样基于高通MDM9206芯片的多模模组ME3612，并实现小规模量产，主要应用场景包括智能井盖、智能路灯、共享单车等。

目前NB-IOT模组有以下特点：

1）当前阶段高通在物联网芯片领域的霸主地位依然难以撼动，华为等国产厂商正加速追赶2）模组价格偏高依然对产业的发展形成制约。

虽然模组价格已经由年初的约100元降至了现在的50-60元左右，但仍然比目前应用的2G物联网模块的20-30元的价格高出许多。

不过随着NB-IoT芯片的量产和价格的下降，模组部件产业链的逐步成熟，NB-IoT模组价格仍有较大的下降空间。

长期看，模组成本的决定因素在于出货量；随着全球主流运营商大力部署NB－IoT网络，加之电信设备供应商、芯片和模组以及终端设备厂商的共同推动，NB－IoT的模组成本有望低于WIFI模组。

由于模组厂商在技术方面没有很强的壁垒，产品同质化严重，长期看竞争格局仍然会很激烈，重点关注在高附加值应用等细分场景中有独特布局的公司。

根据下游需求调研情况，中国移动等市场强势地位运营商将会面向NB-IoT主流市场需求制定模组标准，与芯片厂商、主流模组厂商详细定义通用接口标准，未来通过开放标准协议降低模组整体成本、促进产业规模化，重点关注与电信运营商有深度合作的公司，具备市场及渠道优势。

NB-IOT通信设备

在通讯设备和平台环节中，由于华为、爱立信、中兴等通讯设备厂商是NB-IoT标准的核心参与者和推动者。

物联网产业链中网络设备商收入及业绩主要来自于运营商NB-IoT网络部署投资，NB-IoT网络设备主要部署在800M\900M等原有的FDD2G低频段，具备FDD牌照运营商NB-IOT主设备单站设备投资规模与4G基站规模相当，大概在10万左右。

在运营商环节,未来的NB-IoT网络运营集中在三大运营商手里,所以这一领域的市场集中度或为100%。

5G

5G（第五代移动通信）是IMT（国际移动通信）的下一阶段，ITU（国际电信联盟）将其正式命名为IMT-2020。

2016年6月ITU公布了5G技术标准化的时间表，我国工信部提出力争在2020年启动5G网络商用的目标，全球主要经济体美国、欧盟、日本、和韩国也都已启动5G相关研发工作在物联网时代，数据流量倍增，用户对带宽体验也有了更高要求。

在移动互联网环境下，不同终端对网络带宽要求差距不大，主要分为个人用户和企业用户。

在物联网环境下，大量设备对网络上传、下载和时延的要求存在区别，其中以NB-IOT为代表的广域低功率技术的覆盖范围广，功率低，但是可传输的数据量有限，因此5G对于对上传下载和时延有要求的场景是适合5G技术的。

根据IMT-2020（5G）推进小组发布的《5G网络框架设计》表示，5G关键性能指标包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率。

这六大核心指标共同推动物联网落地，其中低功耗大连接与低时延可靠场景两项指标是物联网业务的核心要求，也是5G拓展物联网的核心场景，其实质性解决了4G互联网无法完美支持物联网及其相关垂直应用的问题。

5G关键指标

物联网是一个大集合概念，其包含了M2M、移动手机、智慧家居等多个方面的收入，但若仅计算M2M的流量收费的话，预期每年5G在物联网方面带来的价值约为65.2亿美元；若仅计算其每年在M2M连接方面的收费，预期5G在物联网方面带来的价值约为749.8亿美元。

5G无线关键技术

大规模天线阵列在现有多天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数据流，数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G系统容量与速率需求起到重要支撑作用；超密集组网通过增加基站部署密度，可在局部热点区域实现百倍量级的容量提升；新型多址技术可实现免调度传输，将显著降低信令开销，缩短接入时延，节省终端功耗；全频谱接入通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源来提升数据传输速率和系统容量；终端直通技术帮助智能终端设备之间通过短距离技术实现直接通信，多用于协作通信、数据共享网络、应用于物联网终端的低成本D2D等等。

5G网络关键技术

未来的5G网络将是基于SDN、和云计算技术的更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。

5G网络架构包括接入云、控制云和转发云三个域。

接入云支持多种无线制式的接入，融合集中式和分布式两种无线接入网架构，适应各种类型的回传链路，实现更灵活的组网部署和更高效的无线资源管理。

其中5G的未来使用更是提出了MEC边缘计算的概念。

MEC边缘计算

移动边缘计算技术（MEC）是基于5G演进架构，将基站与互联网业务深度融合的一种技术。

MEC被视为4.5G/5G的一个技术趋势，能够提供一个低时延、海量吞吐率、安全的可编程的弹性网络，满足移动互联网和物联网业务发展对移动网络的新要求。

传统移动通信网络是集中化处理机制，数据往返于核心网与用户终端之间，时延大，网络负荷高。

移动边缘计算位于网络边缘，它将数据中心（核心网）的计算和存储等能力下沉，使之更接近用户终端，降低物理时延，也减少了与中心云的信息交换，降低网络负荷，从而可以创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量网络体验。

移动边缘计算技术（MEC）可以为在物联网应用场景提供以下支持：

1、业务实时性：

在对实时性要求较高的领域，比如生产控制领域，业务控制时延必须小于10毫秒甚至更低；在自动驾驶领域，控制时延也必须在几个毫秒之内。

如果将控制放在云端将根本无法满足上述时延要求，所以需要把部分分析和控制功能放在网络边缘，以满足业务实时性的需要。

2、数据适配和聚合性：

当前，传感侧存在大量的专有通信技术和协议，这种多样性和异构性不但存在于特定行业内，更存在于不同行业间。

“七国八制”的现状和异构性极大地增加了现场的数据集成难度和成本，所以需要在网络边缘对传感侧协议和标准进行适配、统一。

3、高度可靠性：

由于在特定物联网应用场景下，单点故障在很多行业场景普遍是不可接受的。

因此大量关键操作不能依靠云端，现场的生产系统需要保持一定的自主和自治。

对于一些特定的应用场景，比如制造业的控制系统，通过边缘的分布式智能和自治系统相互协同，而不是依靠中心化的智能，可以保障整个系统的本地存活能力；又如路灯物联网系统，即使广域网络发生故障，路灯也要具备本地的基本控制能力，以保证行人的交通安全。

4、安全性：

对于更多行业系统，尤其是生产系统，接入网络的安全性显得更为重要，安全已成为物联网领域最牵动人心的问题。

连接传感层和数据平台层之间的网络部分往往是安全的薄弱环节，而传感层通常受到计算资源、供电和成本的限制，很难进行复杂的加密防护，所以在网络的边缘需要对安全进行加固，比如在物联网网关和数据中心之间建立加密隧道，或者由应用厂商在物联网上安装私有的代理，以实现数据加/解密，从而进一步提高系统的安全性。

MEC技术本身不依赖于具体的移动通信技术，目前来讲还没有形成最优的布置结构，但主要依靠移动运营商来进行布置。

SDN

SDN的本质是控制和转发分离，控制和管理的集中化、智能化。

只要网络硬件可以集中式软件管理，可编程化，控制转发层面分开，则可以认为这个网络是一个SDN网络。

只要网络硬件可以集中式软件管理，可编程化，控制转发层面分开，则可以认为这个网络是一个SDN网络。

NFV利用虚拟化技术，目标是替代通信网中私有、专用和封闭的网元，实现统一的硬件平台+业务逻辑软件的开放架构。

在物联网领域引入SDN技术，可秉承其核心思想并根据物联网的特点进行功能扩展，实现IT和CT的统一管理，以满足物联网在海量设备管理、边缘计算资源管理和快速应用集成方面的要求。

其主要功能包括：

1、设备管理功能：

通过控制器的南向接口集中管理传感器、终端、通信模块和物联网网关等设备，利用PnP技术实现设备的自动部署；支持设备的安全认证、运行状态监控以及远程升级等功能，从而应对海量终端设备的管理难题；未来，还可以利用人工智能技术实现故障的深度分析和全自动化处理。

2、边缘计算资源管理功能：

边缘计算资源环境通常会以VM虚拟机或者容器的形式在物联网网关上落地，控制器需要能够支持各类虚拟机/容器的统一管理功能，包括镜像文件管理、资源管理和全生命周期管理。

3、数据订阅和分发功能：

对数据的管理是物联网管理区别于传统网络管理的一个重要不同点。

传统的网络管理主要保证网络的联接性，不会对其中的流量数据进行深入处理，但物联网最终的目的是采集分析数据、控制终端设备，因而数据是物联网的生命，必须最终上送给行业应用系统。

但为了网络联接和数据联接的解耦，物联网本身的管理数据必须要通过控制器统一上送，因此数据分发和订阅是控制器的基本能力。

4、南北向集成功能：

物联网是一个生态系统，横向跨越不同的行业，纵向包括不同的领域，一家厂商不可能形成一个端到端的系统，所以统一标准的南北向接口是控制器与其它系统快速集成的前提。

随着物联网在行业领域的逐步深入，边缘计算已经成为很多行业应用实施落地的前提，并在业界形成共识、得到了越来越多的重视。

而SDN技术更称为国内三大运营商网络升级的一致选择，特别是在解决物联网的管理、控制、维护和开放问题上，SDN技术将发挥重要作用。

物联网平台

物联网平台介于感知层和传输层之间，是承上启下打通物联网体系的关键。

物联网平台向下接入分散的物联网传感层，汇集传感数据，向上面向应用服务提供商提供应用开发的基础性平台和统一的接口。

物联网平台打破了传统的物联网行业应用和终端设备的紧耦合关系，以松耦合的方式连通了底层设备、应用开发者、第三方业务能力、企业IT系统能力，为各行业领域提供丰富的通用服务能力，是物联网端到端解决方案的核心。

物联网平台功能模块一般包括连接管理平台、设备管理平台、应用支撑平台、数据分析平台。

因此物联网平台从底层到高层可分为四大平台类型：

设备管理平台DMP、连接管理平台CMP、应用使能平台AEP、业务分析平台BAP。

到目前为止还没有一家平台公司能提供从终端管理监测、连接管理到应用开发、数据分析端到端的服务，每家平台提供商都有自己专注的领域和独特优势。

据Nokia预测，2025年全球物联网产业链中平台价值占800亿欧元，其中AEP平台市场规模达到400亿欧元。

DMP设备管理平台

DMP平台对物联网终端进行远程监控、设置调整、软件升级、系统升级、故障排查、生命周期管理等功能。

同时可实时提供网关和应用状态监控告警反馈，为预先处理故障提供支撑，提高客户服务满意度；开放的API调用接口则能帮助客户轻松地进行系统集成和增值功能开发；所有设备的数据可以存储在云端。

一般设备管理平台DMP集成在整套端到端M2M设备管理解决方案中。

解决方案提供商联合合作伙伴一起，提供通讯网关、通信模块、传感器、设备管理云平台DMP、设备连接软件，并开放接口给上层应用的开发商，提供端到端的解决方案。

像Bosch这样对企业业务流程熟悉的厂商，还能将企业业务应用如CRM、ERP、MES集成到DMP之上，形成更完整的设备管理解决方案。

大部分DMP平台提供商本身也是通信模组、通信设备提供商，比如DiGi、SierraWireless、Bosch等，本身拥有连接设备、通信模组、网关等产品和设备管理平台，因此能帮助企业实现设备管理整套解决方案。

一般DMP部署在整套设备管理解决方案中，整体报价收费；也有少量单独提供设备管理云端服务的厂商，每台设备每个月收取一定运营管理费用。

具体而言，Digi和Nokia在终端管理平台DMP起步较早，已经形成了功能强大的终端管理云平台。

Bosch后来居上，2011年开始通过外延并购有了现在的IoT系统和平台。

由于它在工业系统丰富的集成经验和全球众多的集成商合作伙伴，因此成为设备管理物联网解决方案的领导者。

三家公司都同时提供物联网连接设备、传感产品和管理云平台服务，都能提供完整端到端解决方案。

Digi云平台专注于工业4.0设备管理，对其他厂商兼容性更好。

Nokia平台的用户数量多，平台功能更全面，可对车联网、医疗、智慧城市等垂直行业提供定制化应用。

Bosch目前和Thingworx形成了有力的同盟关系，Thingworx的AEP平台可以直接架构在Bosch设备管理、连接平台之上，提供从底层设备管理到上层应用开发的完整解决方案。

CMP连接管理平台

CMP平台一般应用于运营商网络上，实现对物联网连接配置和故障管理、保证终端联网通道稳定、网络资源用量管理、连接资费管理、账单管理、套餐变更、号码/IP地址/Mac资源管理，更好的帮助移动运营商做好物联网SIM的管理，运营商客户还可以自主进行SIM卡管控，自主查看账单。

对于移动运营商来说，M2M物联网应用的特点有几个：

M2M连接数大，SIM卡使用量大，管理工作量大，应用场景复杂，要求灵活的资费套餐，低的ARPU值，对成本管理要求高。

通过CMP平台能够全面物联网终端的通信连接状态、服务开通以及套餐订购等情况；能够查询到其拥有的物联网终端的流量使用、余额等情况；能够自助进行部分故障的定位以及修复。

同时物联网连接管理平台能够根据用户的配置，推送相应的告警信息，便于客户能够更加灵活的控制其终端的流量使用、状态变更等。

CMP连接管理平台与移动运营商网络中连接，帮助运营商管理物联网M2M，CMP平台供应商参与运营商物联网移动收入分成。

使用移动网络（2G/3G/4G/NB-iot），更加需要合理的控制流量、多用户时分割账单，动态实时监控使用状态和成本。

使得CMP平台与移动运营商合作，CMP参与运营商的移动收入分成,业务模式简单明确。

考虑到跨国大企业企业与CMP平台对接时，更希望一点接入，全球通用，因此具有全球化的CMP平台在服务大型企业中更加具有竞争力。

目前全球CMP有三大阵营：

Jasper平台、爱立信DCP平台和沃达丰GDSP平台。

Jasper作为CMP领导者，和全球超过100家运营商、3500家企业客户展开合作，爱立信DCP和沃达丰GDSP平台客户数量都和Jasper有差距。

国内三大运营商的CMP平台：

中国联通和Jasper、宜通世纪合作，采取运营收入分成模式；中国移动和华为在CMP、M2M模块和终端销售都展开合作；中国电信刚刚与爱立信DCP签订《谅解备忘录》，在CMP、终端销售终展开合作。

由于物联网业务更多是面向行业或者企业用户，一般都有自主可管理需求，因此CMP平台和运营商绑定较为紧密，可实现物联网连接配置和故障管理、连接套餐资费管理、账单管理、SIM卡管控等多项定制化服务，并帮助客户将物联网连接管理与已有IT系统和业务流程进行整合。

运营商部署CMP平台时，一般有三种方式，一种是采用自建的方式以期望占据平台优势，但是这种方式投入巨大，建设周期长、且无法满足用户跨运营商、跨区域的统一管理要求，典型的如之前中国移动的策略；第二种是采取第三方合作的方式，通过第三方通用的连接管理平台，来满足企业全球化物联网部署和统一管理的需求，例如CMP平台巨头Jasper和中国联通、AT&T和Docomo等运营商合作；第三种是运营商间形成联盟，建立统一连接管理平台，但这种整合难度较大且连接范围较小。

所以，全球很多主流运营商采用多平台战略，在自建基础上，积极和第三方通用物联网管理平台合作。

目前，全球主要有三大CMP平台较为领先，分别是思科Jasper、爱立信DCP和沃达丰GDSP。

其中，思科Jasper是全球最大的CMP平台，日均管理4300多万台设备，已经拥有全球11000个客户，包括通用、特斯拉、福特、丰田、大众、星巴克、亚马逊、索尼等优质客户。

Jasper平台可为行业应用提供多样化接口，为感知层用户提供个性化或模块化用户服务，为下游客户保障物联网运营与维护。

爱立信的DCP为全球第二大物联网设备