物联网行业市场应用展望调研投资分析报告.docx
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物联网行业市场应用展望调研投资分析报告
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一、万物互联时代开启
（一）技术发展催熟应用场景，万亿物联市场大幕拉开
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。
物联网作为继个人计算机、互联网之后，当今世界最具发展潜力的产业之一，正在有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业发展，推动社会生产和经济发展方式的深度变革。
智慧城市，智能网联汽车、智能家电、智能机器人、可穿戴设备等，数以百亿计的新设备将接入万物互联的网络。
据研究机构Gartner的最新预测，2020年全球联网设备数量将达到260亿个，物联网市场规模将达到1.9万亿美元。
国内方面，根据工信部统计数据，我国2015年物联网产业规模达到了7500亿元，公众网络机器到机器（M2M）连接数突破1亿，占全球总量31%。
到2020年，我国物联网产业规模将达到1.5万亿元，公众网络M2M连接数将突破17亿。
可以预见，未来物联网必将对社会发展、经济发展、科技领域和民生领域产生巨大影响。
表1：
知名研究机构&行业巨头纷纷看好物联网发展前景
站在历史的高度俯瞰物联网的发展进程，目前物联网行业正处于需求场景逐渐成熟、行业整体爆发的前期。
物联网的概念第一次被业界广泛注意到，是2005年ITU发布的《ITU互联网报告2005》，基于当时的技术发展形势对物联网及其应用场景进行了定义。
进入到4G时代，移动互联网逐步爆发，人们对于物物相连的需求也在逐步提升，以WiFi、蓝牙、Zigbee为代表的传统物联网技术和以NB-IoT、eMTC，LoRa为代表的移动物联网技术取得了广泛的发展，甚至2G／3G／4G等移动互联网技术也被改良并应用于特定的物联网场景。
2016年6月3GPPR13冻结，NB-IoT正式称为国际上通用的运营商级物联网标准，移动、联通、电信三大运营商也相继推出自己的NB-IoT发展蓝图，共同推动物联网在4G时代的发展。
未来的5G也为物联网的加速爆发做好了技术储备。
5G三大典型应用场景中有两个是物联网的应用场景-海量机器连接（mMTC）和高可靠低时延通信（URLLC）。
海量机器连接主要针对广域的低功耗应用场景，如智慧城市、能源、环保、物流等行业垂直应用，这部分应用的特点是网络覆盖广，单位区域内连接较大，功耗要求低等。
高可靠低时延通信主要针对对于时延和可靠性有着较高要求的应用场景，如车联网、工业控制、远程医疗等应用场景，这部分应用要求毫秒级别的时延和近乎极致的网络可靠性。
图1：
2020年全球物联网连接大部分集中于低速率大连接领域
（二）科技巨头巨资卡位，抢占物联网生态有利位置
ICT行业的竞争永远不是单一业务与单一业务的竞争，而是产业链之间的竞争，是产业生态之间的竞争，物联网领域也不例外。
2014年以来，国际国内的科技产业巨头纷纷将眼光投向物联网领域，并通过并购、合作、研发投入等方式快速进行重点行业和产业链关键环节的布局，意图抢占物联网产业生态系统中的有利位置，提升对整个产业的把控能力。
图2：
科技巨头参与加速物联网产业生态趋于完善
从2015开始，科技巨头们纷纷开始加大对物联网领域的投入，巨额收购层出不穷。
2015年IBM投资30亿美元成立物联网事业部，蓝色巨人正式拉开了在物联网领域竞争的序幕；同年5月，华为公司发布“1+2+1”的物联网发展战略，明确向物联网进军的发展战略；2016年3月，思科以14亿美元并购物联网平台提供商JasperTechnologies，并成立物联网事业部，发力物联网平台领域；7月，软银公司以322亿美金收购ARM，企图利用ARM公司在低功耗芯片设计领域的领导力强势切入物联网芯片领域；10月高通公司以110亿美元的价格收购恩智浦半导体，增强了其在智能汽车芯片领域的话语权。
除此之外，亚马逊、苹果、Intel、沃达丰、AT&T、腾讯、阿里巴巴、XX等科技巨头均从不同领域将产业布局延伸至物联网领域，预示着新一轮的产业竞争浪潮即将在物联网领域拉开。
表2：
2014年-2016年物联网领域投资并购层出不穷
表3：
科技巨头加速布局物联网产业
分析近年物联网领域的投资并购案例，我们认为，物联网领域的巨头混战才刚刚开始，并且这场混战的主战场将从西方慢慢向拥有巨大物联网市场的国内转移，国内物联网领域有望掀起一波投资热潮。
从投资并购总额和投资并购事件数量上来看，2016年可以称为物联网投资并购爆发元年。
从数额上来看，2016年全球物联网投资并购总额超过900亿美元，是2015年的三倍之多。
这主要是因为2016年发生了两笔芯片领域的重磅收购——日本软银以320亿美元收购芯片设计巨头ARM公司和高通以110亿美元收购车载芯片领域剧透恩智浦半导体。
软银收购ARM的意图非常明显，那就是进军物联网。
软银传统的电信和互联网业务近年来增长乏力，急需开拓新的业务增长点，而孙正义最为看好的两个方向就是AI和物联网。
正如孙正义今年在MWC通信展自己所说的那样，收购ARM就是为了进军物联网芯片领域。
他预计未来20年由ARM设计的芯片发货量将超过1万亿，今后80%的物联网芯片将采用ARM设计的架构。
由物联网向前更进一步就是AI。
“所有的物都将相互连接，超级智能走进云端，并走进自动驾驶、健康医疗、客户服务、工业等等领域。
这就是我收购ARM的原因。
”
图3：
2011-2016年物联网领域投资并购总额（十亿美元）
图4：
2011-2016年物联网领域投资、并购发生数量（次）
我们预计，2017年随着许多物联网公司体量继续壮大，科技巨头们仍然有意愿斥巨资布局相关领域，物联网领域的投资并购将会在质和量上继续高速增长。
如果说2016年两笔芯片领域的重磅收购拉高了整体的投资并购总额，使得2016年和2015年可比性降低，那么从2011-2016年的并购、投资案件数量上来看，2016年仍然保持着较高的增长，且增长幅度同样可观。
从产业链环节来看，投资并购主要集中在终端芯片、物联网平台和垂直应用领域。
2011年~2016年芯片、终端环节获得并购投资额超过907亿美元，占比超过70%；垂直应用和平台获得金额超过294亿美元，占比超过23%；从数量上来看，对平台、安全和技术类企业并购投资为67笔，占比为39%，发起的案例最多；对行业应用投资56笔，占比为32%，案例数次之。
我们认为，中国作为人口和制造业大国，物联网市场发展潜力巨大。
随着国内三大运营商高质量的NB-IoT网络正式商用，物联网投资将在国内迎来高潮。
无论是在NB-IoT领域还是在5G物联网领域，中国企业均占据重要的话语权，这也一定程度提高国家对物联网产业的发展的信心。
无论是从产业顶层规划，还是配套措施、具体倾斜政策，国家将继续不遗余力的推动物联网产业向前发展，资本市场对物联网产业投资将迎来前所未有的春天。
二、从4G到5G：
物联网技术架构的革命性进展
（一）NB-IoT开启物联网技术革命之门
（1）4G时代物联网技术的“正规军”
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。
图5：
NB-IoT标准已于2016年年中冻结
表4：
NB-IoT多项技术指标凸显技术优势
NB-IoT可叠加应用在现有2G/3G/4G的蜂窝网络上，使用授权频段，已被沃达丰、中国移动、中国电信、中国联通、德国电信、韩国LGU+、日本软银等全球大运营商采纳。
截止到2017年8月，全球范围内已建成的NB-IoT网络有9个，计划部署或正在部署的网络有12个之多。
表5：
全球完成部署的NB-IoT网络达到9个之多
表6：
更多的NB-IoT网络将于今明两年陆续完成部署
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。
（2）运营商加速部署、产业链不断成熟促NB-IoT产业生态持续向好
物联网产业发展受到全世界瞩目以来，政府在多次发声鼓励大力发展物联网产业。
国务院在多份文件中指出要加快推进物联网基础设施建设、发展物联网应用。
工信部2017年6月下发《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》，从政府层面表示了对NB-IoT为代表的移动物联网产业的大力支持。
《通知》要求，到2017年末，我国NB-IoT基站规模要达到40万个，实现NB-IoT网络对直辖市、省会城市等主要城市的覆盖，NB-IoT的连接总数要超过2000万；到2020年，我国NB-IoT基站规模要达到150万个，实现对于全国的普遍覆盖以及深度覆盖，NB-IoT的连接总数要超过6亿。
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。
表7：
政府密集出台利好政策推动NB-IoT产业在国内发展
从运营商部署进度和产业生态上看，三大运营商在NB-IoT的部署上也呈现加速模式。
中国电信今年6月底率先完成基于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。
中国联通2017年5月15日在上海宣布建成NB-IoT试商用网络，积极布局基于NB-IoT技术的物联网创新业务。
中国移动在2017年半年报中表示，将在全国346个城市启动移动物联网建设，并于8月初发布2017-2018年蜂窝物联网（主要为NB-IoT和eMTC）工程无线和核心网设备设计与可行性研究集采公告，预估工程费高达395亿元；同时发布对移动物联网设备开展了预估总量为111万副的天线集采，预计年内将实现全国范围内商用。
表8：
三大运营商NB-IoT网络部署速度超预期
2017年8月9日，中国信息通信研究院公布鹰潭窄带物联网测试报告，测试结果令人满意。
2017年初，三大运营商陆续开展了在江西鹰潭市的NB-IoT外场测试工作。
1月，鹰潭市政府与中国移动、华为签署《鹰潭窄带物联网（NB-IoT）试点城市全面合作框架协议》，这标志着鹰潭市全国率先建设窄带物联网试点城市的步伐正式启动。
3月，鹰潭市政府又与中国电信、中国联通、中兴通讯达成合作，共建窄带物联网新城。
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。
纵观整个通信发展历史，运营商网络建设质量对于产业发展的推动至关重要。
从我国移动宽带发展的经验来看，运营商的网络质量直接决定了用户体验；用户体验进而决定了大量用户的运营商选择；大量用户的选择又进而影响了整个终端、芯片、模组的商用进程。
物联网亦是如此。
在一个高质量的网络出现之前，包括政府、事业单位、众多垂直行业在内的很多用户很难下决心向物联网进行转型，担心前期投资在物联网终端采购、软件平台采购、安装、测试、运维的资金由于网络质量成为沉没成本。
而就目前来看，三大运营商在NB-IoT网络建设上投资巨大，且进度超预期，网络质量也有保障，这将在未来一段时间大大增强包括政府、事业单位、众多垂直行业在内的客户的信心，促使其增强物联网应用部署的意愿，从而促进整个产业生态不断加速向前发展。
图6：
鹰潭NB-IoT网络测试取得良好效果，规模商用即将展开
产业链上，终端芯片领域高通和华为两家处于明显领先地位。
国内华为公司出货最早、产量最大，预计到2017年底出货量将达到1000万片。
华为的NB-IoT芯片Boudica120芯片二、三季度大规模发货，由ublox、移远合作提供NB-IoT商用模组；Boudica150（支持1800M）今年二季度进行了测试、第三季度小批量商用、第四季到18年一季度大规模商用出货。
中兴物联的NB-IoT商用芯片RoseFinch7100预计将在三季度出货。
锐迪科推出的2G、NB-IoT双模物联网芯片RDA8909即将在四季度量产。
国外芯片巨头高通多模物联网芯片MDM9206已经出货，MTK的NB-IoT单模芯片MTK2625在上海2017MWC展会首发，预计将在今年四季度出货。
高通、华为、中兴、MTK等大厂必将在NB-IoT领域展开激烈厮杀，这种激烈的竞争这将有助于产品成本快速下降，促进行业发展。
表9：
NB-IoT终端芯片将于三四季度规模出货，高通、华为暂领先
终端模组方面，由于主流芯片厂商的出货时间多在今年的二、三季度，所以模组厂商大规模出货时间在今年的三、四季度。
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，从我们跟踪的NB-IoT模组情况来看，主要有以下特点：
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。
图7：
终端模组紧随芯片陆续规模出货
以NB-IoT为代表的移动物联网技术，以其低功耗、低成本，大覆盖、大连接，大企业引领的优势克服了物联网技术碎片化、网络碎片化、产业碎片化、应用碎片化的难题，成为全球现阶段低功耗物联网技术标准和产业应用的首选。
但是我们也清楚地看到基于4G技术的NB-IoT在产业应用上的局限性。
在带宽、时延、功耗、移动性、安全性、连接数等方面，4G技术依然不能完全满足车联网、移动医疗、智慧城市、垂直行业应用等物联网应用场景。
随着5G的逐步到来，物联网将借助5G技术真正实现腾飞。
（二）5G革命性技术推动物联网技术实现飞跃
如果说NB-IoT是基于4GLTE技术而发展起来的代表性物联网技术，那么5G（第五代移动通信技术）从标准规划阶段起就将物联网的两大典型应用场景纳入了5G的基本应用场景，提出了满足应用场景需求的能力要求，并根据能力要求提出了诸多创新的无线技术与网络架构设计方案。
图8：
5G愿景：
三大应用场景及技术指标
（1）5G关键技术
5G空口技术路线
5G空口技术路线主要包括5G新空口（低频空口与高频空口）和4G演进两部分。
工作在较低频段的新空口引入大规模天线、新型多址、新波形等先进技术，支持更短的帧结构，更精简的信令流程，更灵活的双工方式，用于满足大覆盖、高移动性场景下的用户体验和海量设备连接等应用场景；工作在高频段的新空口针对波形、调制解码、天线技术等进行相应优化，主要覆盖在热点地区，承载大带宽数据流量。
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。
图9：
5G新空口技术图解
5G网络关键技术
未来的5G网络将是基于SDN、NFV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。
图10：
4G、5G网络构架变化图
（2）面向物联网的两大典型应用场景
海量机器通信应用场景
海量机器通信应用场景主要面向智慧城市、智能仪表（水表、燃气表等）、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有低数据流量、低功耗、海量连接等特点。
这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。
为了满足海量连接、超低功耗和超低成本等业务需求，5G通过多项关键技术对海量机器通信场景进行支持。
新型多址技术（SCMA、MUSA、PDMA等）通过多用户信息的叠加传输可成倍提升系统的设备连接能力，还可通过免调度传输有效降低信令开销和终端功耗；基于高效滤波的新波形技术（如F-OFDM、FBMC等）在灵活使用碎片频谱、支持窄带和小数据包、降低功耗与成本方面具有显著优势；此外，终端直接通信（D2D）可避免基站与终端间的长距离传输，可实现功耗的有效降低。
高可靠低时延通信应用场景
高可靠低时延通信应用场景主要面向车联网、工业控制、远程医疗等垂直行业的特殊应用需求，这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。
为了满足低时延和接近100%的业务可靠性等业务需求，5G通过多项关键技术对高可靠低时延通信场景进行支持。
5G新空口技术通过采用更短的帧长，有效地降低空口传输时延、网络转发时延及重传概率，以满足极高的时延和可靠性要求。
在多址技术方面，通过SCMA、PDMA、MUSA等技术实现免调度传输，避免资源分配流程，实现上行数据包调度的“零”等待时间。
终端直通技术通过建立终端与终端之间的直接连接，在车联网等应用场景里可有效降低时延，提升可靠性。
此外，还可以利用增强协作多点（CoMP）和动态MESH等技术，加强基站间和终端间的协作互助，进一步提升数据传输的可靠性。
在网络架构方面，控制云通过优化数据传输路径，控制业务数据靠近转发云和接入云边缘，可有效降低网络传输时延。
采用移动边缘计算技术，将业务平台下沉至网络边缘，为移动用户就近提供业务计算和数据缓存能力，不仅可以大大降低物联网设备网络时延，而且可以提升整个网络系统的本地自主存活能力，增强了整个系统的可靠性。
（3）5G物联网场景相关技术标准路线图
5G三大典型应用场景中，增强移动宽带场景由于需求较为急切，所以标准制定工作略微领先高可靠低时延通信和海量机器连接两个物联网应用场景。
5G的标准制定由3GPP国际标准组织制定，ITU负责审核通过。
5G的标准制定分为两个阶段，第一阶段是Release15，这一阶段将定义增强移动宽带场景的技术规范和部分高可靠低时延场景的技术规范；第二阶段是Release16，这一阶段将定义另一部分高可靠低时延场景和海量机器连接场景的技术规范。
也就是说，整个5G两大物联网应用场景标准制定工作将在2019年底完成。
鉴于物联网产业链发展迅速，各大运营商、设备商、芯片商、模组商都紧盯物联网市场这块大蛋糕，所以预计5G物联网设备将于标准冻结后的半年至一年时间开始出货，部署将会比预想的更加迅速。
图11：
3GPP物联网应用场景相关技术标准将于2018、2019年陆续冻结
（三）MEC和SDN：
创新技术为物联网商用落地保驾护航
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。
图12：
MEC技术架构及特性
众所周知，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：
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。
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
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