5G工业互联网行业分析报告Word格式文档下载.docx
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在独立部署模式下,垂直行业独立部署从基站到核心网到云平台的整个5G网络,与运营商的5G公网隔离,工厂或园区内的设备信息、控制面信令流量、用户面数据流量安全将得到有效保证,可满足工业领域严苛的数据安全、低时延和高可靠需求。
④NR定位满足工业互联网精准定位需求。
5G在R16版本中增加了定位功能,利用MIMO多波束特性定义了基于到达角测量法(AoA)、蜂窝小区的信号往返时间(RTT)等室内定位技术,可应用到工业AGV、资产追踪等多个领域。
未来5GNR无线将可能替代工厂内的有线网络,让工业生产更加柔性化。
综上,R16版本针对工厂内部署5G网络可靠性、漫游、时间敏感业务的硬性需求引入多项新技术,1微秒同步精度可以避免设备因接受指令顺序混淆而引发的混乱,实现工厂内网络各个节点的时间严格同步;
99.9999%的可靠性、最快5毫秒以内的端到端时延等特性,能够更好地满足工业互联网高可靠、实时性的要求,助力工业互联网的发展。
2、工业互联网应用日益丰富,八大类新型场景发展迅速
5G与工业互联网融合应用出现了八大类新型场景,分别是5G+超高清视频、5G+AR、5G+VR、5G+无人机、5G+云端机器人、5G+远程控制、5G+机器视觉以及5G+云化AGV。
其中,已进入应用成熟期有5G+超高清视频的融合应用,将成为5G在工业互联网领域的第一批应用场景;
处于高速发展期的有5G+AR、5G+VR和5G+机器视觉,将在未来1-2年成为工业互联网的主流应用场景;
处于产品成长期的有5G+云化AGV、5G+无人机,将在未来2-3年有较快发展;
处于探索期的是5G+远程控制和5G+云端机器人,有待进一步的测试验证。
3、5G+工业互联网已在多个领域实现应用,成效卓著
我国工业互联网的应用场景已覆盖机械、钢铁、电子、石化、汽车、机械、轻工等制造业主要门类,不断向能源、交通、医疗等行业拓展,逐步向设计、服务等高附加值环节延伸。
例如:
✓在5G+电子制造应用中,中兴通讯在长沙工厂应用了5G+工业物联、5G+MEC的视觉导航+云化AGV调度、基于5G机器视觉的产品质量检测、5G+AR远程辅助指导到多个生产场景,实现了基于5G的电子产品制造业务智能工厂的应用示范;
✓在5G+港口应用中,德国汉堡港引入网络切片、MEC和5G无线双连接功能,增加了7-10%港口集装箱吞吐率、降低了30%的人力和90%的货物损失率、网络自动化运营过程中每辆跨车的年可利用时间增加了49小时以上、降低了人力审查成本及10-15%的维护开销等等。
✓在5G+电网中,南方电网完成了国内外首例基于5G网络的智能分布式配网差动保护业务外场测试,测试结果显示其时延控制在8-9.8ms,网络授时精度小于300us,可以快速实现配网线路区段及配网设备的故障判断及准确定位,快速隔离配网线路故障区段或故障设备,供电恢复时间从分钟级缩短到秒级。
✓在5G+家电制造中,海尔基于5G网络打造一个5G家电制造智能园区,运用了5G的大带宽、低延时等特性和边缘计算、无缝切换等技术,有效改善了传统工厂运营过程中遇到的效率、安全、人工成本等问题,满足了工厂智慧运营的需求,验证了一批典型应用场景,有效提升了其天津家电制造园区的运营效率。
✓在5G+物流仓储中,浙江兆丰在仓储和生产线进行试验应用5G+AGV,利用5G网络的低时延、大带宽将AGV所需计算资源通过5G网络进行云化,在园区实行层级部署;
并借助5G网络无缝切换的移动性,实现在线实时协同调度,大幅度提高人机信息交互和反馈处理速度,降低仓储AGV的掉线率,提升AGV运行效率。
4、工业互联网带动经济增长,促进就业,改善民生
根据中国信通院,在总体规模上,2018年我国工业互联网产业经济总体规模为1.42万亿,同比实际增长55.7%。
其中,工业互联网核心产业增加值规模为4386亿元、工业互联网融合带动的经济影响规模为9808亿元,分别同比增长30.1%和95.7%。
预计2020年,工业互联网产业经济总体规模约为3.1万亿元,同比实际增长约为47.9%,工业互联网核心产业约为6520亿元,工业互联网融合带动的经济影响约为2.49万亿元。
在经济增长上,工业互联网将成为国民经济中增长最为活跃的领域之一。
一方面,2019年工业互联网产业经济总体规模占数字经济的5.9%,对数字经济增长的贡献为15.6%,预计2020年,占比将达7.5%,对数字经济增长的贡献将超过16%。
另一方面,2019年工业互联网产业经济总体规模占GDP比重为2.2%,对经济增长的贡献为9.9%。
预计2020年,占比约为2.9%,对经济增长的贡献将超过11%。
在就业岗位上,工业互联网的发展推动工业互联网软件开发工程师、工业互联网架构师、工业互联网系统工程师、工业网关技术支持工程师等相关岗位的需求。
2019年我国工业互联网带动全社会新增就业岗位206万个,同比增长52.59%,2020年新增就业岗位将超过255万个。
5、我国工业互联网行业市场规模发展迅速,发展成效卓著
2018年,我国工业互联网行业市场规模达到5313.04亿元,较上年同比增长13.71%。
预计到2023年,我国工业互联网行业市场规模将会突破万亿,产业前景乐观。
二、工业互联网平台发展处于初期阶段,产业链多方协同推进
1、全球工业互联网平台市场高速增长,亚洲市场潜力较大
根据研究机构MarketsandMarkets统计数据显示,2018年全球工业互联网平台市场规模约32.7亿美元,预计2023年将增长至138.2亿美元,预期年均复合增长率达33.4%。
美国、欧洲和亚太是当前工业互联网平台发展的焦点地区。
随着GE、微软、亚马逊、PTC、罗克韦尔、思科等诸多巨头企业积极布局工业互联网平台,以及各类初创企业持续带动前沿平台技术创新,美国当前平台发展具有显著的集团优势,并预计在一段时间内保持其市场主导地位;
西门子、ABB、博世、施耐德、SAP等欧洲工业巨头立足自身领先制造业基础优势,持续加大工业互联网平台的投入力度,欧洲平台领域进展迅速,成为美国之外主要的竞争力量。
中国大陆、印度等新兴经济体的工业化需求持续促进亚太地区工业互联网平台发展,亚洲市场增速最快且未来有望成为最大市场。
我国工业互联网平台发展较晚,多层次系统化平台体系初步形成。
全国各类型平台数量总计已有数百家之多,具有一定区域、行业影响力的平台数量超过50多家,平均工业设备连接数近60万台/套,沉淀了行业知识并孵化出一批新型工业APP。
国内企业的工业互联网平台在近两年集中发布,尚处于市场初级阶段。
2、平台应用广泛开展,国内外企业侧重不同
根据工业互联网产业联盟在2019年2月发布的《工业互联网平台白皮书》中数据显示,国内外366个平台应用案例主要集中于设备管理服务、生产过程管控与企业运营管理三大类场景。
国外制造企业数字化水平相对较高,平台应用更加侧重于设备管理服务,占比接近50%。
如设备健康管理应用占比39%,产品后服务占比10%。
同时,在现有生产管理系统基础上,依托工业互联网平台进行更加有效的生产过程管控也是国外平台应用的重点,占比24%。
如生产监控分析占比9%,能耗与排放管理占比6%,质量管理占比5%。
我国平台应用分布更为均衡,各类应用均有所涉及。
一方面,与国外类似,我国平台应用同样关注设备管理服务,在所有应用中占比27%,体现了设备物联与数据价值挖掘的共性趋势,这在电力、石化、钢铁等流程制造业和高端装备领域的应用最为普遍。
另一方面,与国外不同的是,我国平台应用更加关注生产过程管控、资源配置优化等场景,占比分别达到32%和21%。
3、三大运营商协同推进5G+工业互联网
中国联通成立了中国联通5G应用创新联盟、中国联通工业互联网联盟,对制造业数字化、网络化与智能化升级进行了深入的研究与探索,结合自身的通信管道技术、云平台服务以及资源优势赋能工业企业创新转型升级,在港口、钢铁、电子家电等行业进行了基于5G+工业互联网的技术验证与应用。
中国联通去年正式发布了工业互联网CUII产品体系,涵盖连接、平台、标识、采集、应用、安全六大产品板块。
中国移动全面实施“5G+”计划,通过推进5G+4G协同发展、5G+AICDE融合创新、5G+Ecology生态共建,实现5G+X应用延展,构建了以“1+4”为核心的工业互联网产品体系,即“1个行业平台”和“4大垂直行业”(制造云、电器云、能源云、动力云)。
中国移动构建的“工业云平台”解决方案目前已经服务了9个省的充电桩业务、130多个分支机构的燃气抄表业务,以及30万台的工程机械设备。
截至2019年10月,中国移动已在14大行业与头部企业开展探索,将在2020年打造100个标杆示范应用。
中国电信牵头,组织全球5G产业,共同制定《5GSA部署指南》,基于网络切片、边缘计算等SA特色能力面向各行各业提供各种创新应用,为传统产业深度赋能,推进5G与工业互联网融合。
同时,中国电信依托云网融合、安全可信的天翼云打造了天翼云工业互联网平台,提供先进的工业PON网络连接、数据采集等一系列服务,帮助企业提质增效、降低成本。
此外,中国电信还营造了工业边缘应用与5G工业应用两大生态圈。
4、产业链全面协同助力工业互联网发展
工业互联网全产业链涉及多个领域的企业,包括将原有的解决方案向工业领域延伸的传统IT企业、提供工业解决方案的运营商和通信设备提供商、提供工业互联网基础平台支撑的互联网巨头、为客户提供整体解决方案的传统工业设备厂商、研发低功耗互联网芯片的芯片企业等等。
✓产业链上游主要是提供平台所需要的智能硬件设备和软件的设备提供商,云计算、数据管理、数据分析、数据采集与集成、边缘计算五类专业技术型企业为平台构建提供技术支撑,包括传感器、控制器、工业级芯片、智能机床、工业机器人、工业服务器等等。
✓产业链中游为互联网平台,根据架构可以分为边缘层、平台层和应用层。
作为工业互联网应用的基础,边缘层主要负责工业大数据的采集;
平台层主要解决的是数据存储和云计算,如服务器、存储器等。
应用层主要是各种场景应用型方案,如工业APP等。
平台企业主要有以下四类:
从自身核心产品能力出发构建平台的装备与自动化企业、将自身数字化转型经验以平台为载体对外提供服务的生产制造企业、借助平台的数据汇聚与处理能力提升软件性能的工业软件企业和发挥IT技术优势将已有平台向制造领域延伸的信息技术企业。
✓产业链下游是工业互联网应用场景的工业企业,垂直领域用户和第三方开发者通过应用部署与创新不断为平台注入新的价值。
整体看,工业互联网的产业链协同性很强,需要上下游行业的密切配合,上游设备提供工业大数据采集的必要支持,中游工业互联网平台进行数据处理,才能在下游企业中进行应用,这样才实现了工业互联网产业链的完整闭环。
随着国家政策的支持与全产业链的协同,我国工业互联网应用场景将会越来越多,逐渐向产业链应用方向发展,发展前景可观。
据前瞻产业研究院预计,到2023年我国工业互联网行业市场规模将会突破万亿,达1.076万亿元,产业前景乐观。
三、5G专网机遇:
专网与工业互联网互促互进,创百亿市场机遇
1、5G专网的发展进一步助力工业互联网推进
5G是消费互联网向工业领域转型的起点,3GPP标准出台系列支持工业互联网的举措,具体方案包括5G局域网(LAN)、垂直领域的自动化通信、垂直领域中信息物理控制、增强5G系统的垂直局域网、NR工业互联网等。
同时,5G多点协作技术,提升工业应用可靠性,帮助工业应用实现传统无线技术很难满足的99.9999%的可靠性,工业互联网在5G专网快速发展的赋能下,全面步入快车道。
2、工业互联网发展需求反向推动5G专网市场,2025年无线专网业务规模可达163亿美元
工业互联网的进展加速了市场对于5G专网的需求,例如在传统制造业的质检中,解决方案机器视觉需要大量的数据传输,对大带宽要求极高,从而高度需求5G专网赋能。
同时,多数工业必要场景如产品生产状态监控、员工安全防护控制等,在4G网络中都存在高延迟、低带宽的缺陷,加大了工业互联中对于5G专网的需求。
据观研天下数据,2018年中国专网通信市场规模约108.3亿元,同增约13%,2019-2025年均增速有望持续维持两位数增长,到2025年市场规模有望达到266.29亿元,2018-2025CAGR或达14.5%。
根据Omdia的最新研究显示,此次爆发的YQ使得全球更加重视高度稳定、响应迅速、适应性强的通信环境,推动对专网的投资增加。
未来3~5年内,进行无线专网部署的行业用户、园区数量有望持续攀升。
根据麦肯锡的调研报告,未来行业用户专网基站的需求量将是公网基站的2倍。
OVUM对RAN侧设备收入进行了预测判断:
从2020年开始RAN侧设备市场份额将止跌回升,其中一部分重要因素是行业用户专网RAN设备需求急剧提升,到2025年无线专网业务规模可达163亿美元。
3、全产业链协同发展,相关公司受益行业红利
无线专网通信产业上游包括电子元器件、五金结构件、常规通信设备器件等市场化程度较高的原材料,属于完全竞争性行业。
中游设备制造是整个行业的基础和核心,主要包括终端和接入基站系统、传输层网络和控制层与应用层的平台服务器等。
下游客户可分为工商业(物业保安、服务业、建筑施工等)、公用事业(轨道交通、能源、水利等)、政府与公共安全(公安、消防、武警、司法、应急等)。
其应用包括传统的集群语音对讲与指挥调度,以及面向不同行业的工作流定制的业务应用。
从产业链整体来看,中游的设备制造商较为集中,上游和下游较为分散。
5G及专网融合发展,从而拉动整条产业链市场空间的增长。
在安防、工业互联网、智慧车联等领域采用5G技术建设专网具有非常显著的优势。
5G网络能够承载大量的信息传输、高清视频和会议、应用部署、海量数据分析等业务,将助力专网通信行业应用发展。
6月18日《中国移动5G行业专网技术白皮书》如期发布,相关产业链受催化。
我们建议重点关注具备专网5G基站、小基站、核心网、公网专用智能终端等研发能力的海能达,北斗导航业务快速发展并实现全产业链布局的龙头企业海格通信。
四、小基站机遇:
以工业互联网为主要应用,开启千亿市场
1、小基站与宏基站相配合,形成更加完善的5G网络
5G网络仅依靠宏基站实现覆盖适应性不高,5G小基站凭借相对优势,是实现5G信号的连续广覆盖的较好补充。
第一,能缓解网络覆盖范围与成本之间的矛盾。
小基站建设成本不高,能够通过大量部署的方式解决高频谱覆盖范围小的问题,在实现连续广覆盖的同时充分控制建设成本。
第二,能改善5G室内覆盖状况。
小基站功率较小,优化、自配置、自干扰管理及回传能力都较强,即便在密集空间内大量部署也通常不会出现严重干扰问题。
因此,其凭借体积小巧、部署方便、抗干扰能力强、建设成本低等优势,能够在宏基站部署的基础上,对网络信号覆盖不足甚至盲点等区域进行补充,同时也能实现室内数字化的5G室内覆盖,增强室内信号,为用户带来更好的室内5G网络体验。
2、工业互联网为小基站主要应用场景之一,将带动小基站发展机遇,小基站市场规模预计可达千亿
小基站2B主要应用场景聚焦为工业互联网、远程医疗等领域,5G小基站的数字室分方案更符合室内的垂直行业应用,依靠“软硬件解耦”的开放平台满足面向垂直行业应用的个性化部署需求,集合移动边缘计算实现网络资源与算力资源的融合互补,为垂直行业业务提供极致的用户体验。
在智能制造领域,在数字化工厂中部署5G开放平台小基站,将分布广泛、零散的人、机器和设备全部连接起来,构建统一的互联网络。
依靠小基站方案给智能制造带来技术赋能,利用5G网络实现移动机器人AI升级;
利用边缘计算将传统机械设备云化,实现低成本和高效能;
依靠海量连接将供应商、生产商和客户网络对接实现“产供销”于一体的智能化平台。
据Dell'
Oro预测,未来5年,全球小基站市场将达到250亿美元(约合人民币1705.5亿元),全球设备商的总收入相比2019年预期达到1—1.5倍增长。
3、运营商纷纷布局5G小基站,基站建设迅速铺开
中国移动方面,在小基站的研究和发展上已经进行了多年的探索。
4G时代,中国移动的扩展型皮基站大幅降低了成本,丰富的室分方案为5G时代的发展造就了稳定的基础。
而如今,5G时代的融合室分方案更是使其同时具备传统DAS和室内小基站的结合优势,也拥有了小区分裂的能力,同时支持多业务的融合以及云化虚拟化,颇为完善。
此外,据中国移动研究院高级研究员张俪在"
5G小基站面向行业引用与生态研讨会"
上介绍,中国移动未来对于5G小基站的部署非常关注,成本控制、室内外同频干扰问题和落地部署的能力都是中国移动未来强调的发展方向。
中国联通方面,其将5G数字化室分设备分成了高价值高流量的大型场景、容量需求适中的中小场景和低流量的小型场景三种形态,并规划了不同的小基站产品,分类型提供服务,形成差异化部署。
从而更加准确、快速的匹配场景和需求,实现精细化建网,更充分的发挥小基站灵活、开放的优势。
中国电信方面,据中国电信研究院刘洋表示,中国电信目前的主要关注的对象是低成本小基站和增强型小基站两类,以最大程度的在降低成本的基础上兼顾性能且应对垂直行业的多样化需求。
目前,中国电信也于2020年9月在ODCC牵头完成了与小基站密切相关的一项标准,5G前传开放接口设备的研发也初见成效,已通过预商用的测试,有关5G小基站的建设发展未来可期。
4、设备厂商小基站建设紧随其后,护航5G小基站发展
华为方面,华为率先推出产品5GLampSite,该产品是业内首款支持4GLTE及5GNR双模式的多频一体化小基站,目前该产品已从去年开始在北京、上海、深圳等多地落地实施,在包括机场、火车站在内的共2万栋楼宇内实现了规模化部署。
中兴方面,公司使用QCell助力客户在山西打造了首个5G运动会,完成多个场馆及重点区域全面5G网络覆盖,支持多模多频,能耗领先。
据通信世界网报道,截至2019年8月底,中兴QCell发货量已超8万,进展迅猛。
爱立信方面,2018年1月发,5GNR中频段的无线点系统产品发布,速率高达1.5Gbit/s,主打室内部署,目前已经成功应用于办公大楼、购物中心、医院等多个室内场景,为现代通信发展保驾护航。
星网锐捷方面,锐捷网络扩展型皮基站主要针对室内场景,旨在解决5G容量问题。
它符合O-RAN架构要求,是一种开放化的平台架构,由皮站主机(BBU)/扩展单元(pHUB)/远端单元(pRRU)三部分组成,采用通用X86+FPGA加速的架构,实现了全软件5GNR协议栈,包括:
L1/L2/L3,可灵活演进适应后期的uRLLC等切片以及定制化的协议栈功能;
同时通过虚拟化技术,充分利用服务器平台的功能,可灵活加载边缘计算(MEC)的APP,如定位,如CDN缓存等,可以满足垂直化应用。
2019年,锐捷网络已完成基于SA的5G小站中国移动实验室测试,在5G小基站方面,星网锐捷行于行业前列。
此外,除了龙头通信厂商外,大量传统的小基站厂商,例如京信通信、三维通信等,也在大力涉足5G小基站领域,并已在小基站领域也有着多年的技术和客户积累,占据了一定市场份额。
同时,随着室内网络覆盖的发展,行业格局发生变革,分布式皮基站可能逐步推广,未来华为中兴等主要设备厂商可能持续发力加码。
随着流量的增长和5G部署的推进,室内应用场景激增,在多重驱动下小基站将迎来规模部署,产业设备和应用端日趋完善,各类厂商凭借自身优势积极布局,行业有望迎来高速发展时期,相关公司包括国内领先的设备商紫光股份、星网锐捷、中兴通讯、京信通信、三维通信、海能达、共进股份、无线通信终端天线龙头硕贝德等。
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