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智慧路灯市场分析
智慧路灯行业报告
1.智慧路灯有网、有点、有杆,是智慧城市最有效切入路径之一4
1.1.智慧路灯集13项实用功能于一体,是智慧城市最有效的切入路径之一4
1.2.总体处于起步阶段,基建持续需求下我国发展快于外国5
2.即将到来的5G时代是智慧路灯发展的大舞台6
2.1.5G的高频超密集组网催生小基站需求6
2.2.智慧路灯上安装小基站将是最可行的方式之一9
2.3.2020年商用,5G的时间点将近,即将催生智慧路灯大量需求1..0
2.4.小基站每年市场规模接近百亿,带动约315亿的智慧路灯市场1..2
2.5.5G+物联网,使得智慧路灯更加智慧1..3
3.智慧路灯标的之华体科技:
行业领跑,运营项目有望成为样板14
3.1.智慧路灯产品品类齐全,行业中持续领跑1..4
3.2.加入华为eLTE生态圈,产品兼容性更进一步、市场需求有望增加1.6
3.3.首例智慧路灯运营项目花落华体,预计盈利能力良好有望成为运营样板17
图表目录
图1:
成都高新区智慧路灯4
图2:
江苏洪泽智慧路灯4
图3:
德国柏林的智慧路灯6
图4:
英国米尔顿.凯恩斯市的智慧路灯6
图5:
小基站应用场景8
图6:
华为EasyMacro8
图7:
中兴ZXSDRBS8912.8
图8:
小基站室外覆盖的三种部署方式9
图9:
ITU制定的时间表:
2020年完成最终5G标准并商用10
图10:
3GPP计划最终标准2020年冻结,但R15的部分标准提速,满足积极运营商需求
11
图11:
我国的IMT-2020(5G)计划2018年完成全部研发工作11
图12:
物联网应用领域14
图13:
智慧路灯应用场景之井盖监测14
图14:
智慧路灯应用场景之智慧停车14
图15:
公司在成都安装的智慧路灯15
图16:
公司在芜湖安装的智慧路灯15
图17:
华为eLTE生态联盟成员众多16
图18:
华体照明eLTE智能照明系统示意图17
表1:
智慧路灯可加载的功能4
表2:
国内智慧路灯应用情况5
表3:
5G主要场景与关键性能指标6
表4:
5G关键技术指标与4G参考值对比7
表5:
三大运营商已有频段占用详情7
表6:
小基站与宏基站对比8
表7:
我国三大运营商最新5G部署进度及计划12
表8:
三大运营商累计4G宏基站数量12
表9:
5种通用技术优劣比较13
表10:
华体科技智慧路灯及功能15
表11:
公司智慧路灯安装案例16
表12:
智慧路灯预计付费项目和付费方式18
表13:
项目收益情况测算19
1.智慧路灯有网、有点、有杆,是智慧城市最有效切入路径之一
1.1.智慧路灯集13项实用功能于一体,是智慧城市最有效的切入路径之
智慧路灯的概念15年开始提出,是指通过应用先进、高效、可靠的电力线载波通信技术和无线通信技术等,实现对路灯的远程集中控制与管理的路灯。
集文化创意为一体的智慧路灯为智慧城市提供了完备的载体平台。
智慧路灯具有根据车流量自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能,能够大幅节省电力资源,提升公共照明管理水平,节省维护成本。
在城市建设中,利用城市路灯建设智慧城市物联网络的基础架构,智能路灯能搭载wifi、充电桩、智能路灯管理,可以作为物联网终端收集信息和云平台信息交换,是物联网IOT的一种运用,井盖检测、湿地、低洼地带积水都能采用这个技术集成在智慧路灯中。
智慧路灯能搭载13项功能如下:
表1:
智慧路灯可加载的功能
实现功能
序号名称
1路灯管理完备的城市级路灯单灯和三遥监控解决方案,对城市路灯进行智能管理和监控,实时监控状态、节能管理、电缆防盗和故障报警,保障城市照明安全。
2井盖管理对市政重要设施-井盖进行日常运维管理,监控井盖倾斜状态,判断井盖是否倾斜和被偷盗,并及时给出报警,保障市民生命财产安全。
3
停车管理利用基于低功耗的地埋停车位地磁感应设备,结合智能视频监控系统,实现对车辆停泊情况的精确感知;合理规划和管理市区停车场和停车位,实现智能化停车管理系统,通过监控市区停车场及车位空闲状态,合理调配市区停车设施。
为城市WiFi运营商提供WiFi覆盖使用,路灯箱子装配高速光纤接入设备,确保WiFi服务的带宽
资料来源:
阿拉丁照明网
智慧路灯作为智慧城市的重要组成部分,是最有效地切入路径之一。
路灯分布在城市各处,如血管和神经一样覆盖整个城市躯体,数量众多且具备“有网、有点、有杆”三位一体的特点,是智慧城市建设的关键节点,既可避免重复建设造成的资源浪费,又可拓展应用智慧城市的各种功能,未来的发展空间不可限量。
1.2.总体处于起步阶段,基建持续需求下我国发展快于外国
智慧路灯作为15年才出现、16年才开始商用的新兴事物,目前在国内外发展均处于起步阶段。
在我国,由于基础设施建设仍有空间,很多新区仍在建设阶段,在最开始的道路规划阶段就已为智慧路灯留下了空间,应用越来越多;部分老城区也有安装智慧路灯的例子,但因为涉及线路改造(一般路灯晚上才供电,白天供电需要改造),目前应用较少。
表2:
国内智慧路灯应用情况
地点
智慧路灯应用情况
天津
按照计划,生态城首批设置智慧路灯杆379组,合作区175组、旅游区204组。
最先在中新大道、中生大道-
海博道、中津大道-海旭道、安正路4条示范道路安装。
目前,已经在今年元旦安装了慧灯杆将在今年7月完成安装并投入使用。
6个智能路灯,
全部智
湖南长沙
智慧路灯今年将运用到长星路、隆园三路等12条市政道路上
哈尔滨
目前,哈尔滨市二环内有两万多盏路灯,其中1.7万多盏已接入“智慧路灯”信息系统,区域,下步将向三环及周边推广
已覆盖二环内
60%的
江苏高邮
高邮光明小镇第一批智慧路灯,已经点亮了湖南汨罗诗歌中华小镇
江苏洪泽
共建设31盏智慧路灯(见图2)
北京
在北京经济技术开发区进行了智慧路灯项目的有益创新和尝试,参与了路灯改造项目,建设近
400
个智慧路
灯以及智慧灯杆、智慧机箱、独立的智慧路灯电力传输管路、光缆传输管路、通信汇接节点和机房,组建了
完整的智慧路灯监管平台,形成了"智慧亦庄"物联专网
上海
外滩南段如通电子智慧灯杆项目,规划区域处于连接北侧世界著名的上海外滩和十六铺渡轮码头、以及南侧
世博地块的重要节点,吸引游客驻足留念
河南郑州
航海东路试点期装有路灯60多个
福建福州
飞凤山奥体公园试点安装10套智慧路灯和65套普通路灯
四川成都
成都市锦尚西二路开展智慧路灯试点(见图1)
四川绵竹
绵竹市苏绵大道、回澜大道路灯改造工程安装两台智慧路灯
四川成都
双流区智慧路灯试点安装智慧路灯19盏
杭州钱江
在G20会议期间,安装于G20峰会举办地--钱江世纪城智慧路灯为智慧城市建设助力
新疆八卦城
智慧路灯安装在八卦城城中心,安装数量为两根,高度为6m
江西
九江城市部分道路安装智慧路灯项目
资料来源:
中国电力新闻网
在欧美,由于基础设施建设基本结束,智慧路灯的应用更少,仅在部分高科技城有应用。
国外的智慧路灯很多是从我国的生产商进口,可以说我国这方面的应用要比发达国家领先。
在美国,2016年洛杉矶决定把街上的路灯从原来的高压钠灯换成LED灯,整个过程需
要花费四年,共涉及7200多公里长的道路。
这些LED路灯是智能联网的能够在发生紧急情况时闪烁,提醒过往行人以及给救护车、警车等引路。
此外,LED路灯节省下的电
将被用来运行100个电动汽车充电站。
亚马逊公司16年曝光了一项名为多功能无人机中转站系统和方法的新专利,将LED路灯作为无人机中转站。
整个德国而言,有约20万个电线杆可供改造。
在柏林,近1000个电线杆将在下一阶段作为“充电杆”使用。
不过仅作为充电桩使用,没有集多种功能于一体。
德国部分地区正实验用手机进行路灯点亮的技术。
英国的米尔顿.凯恩斯市MK体育场采用施莱德的智能、一体化的Shuffle灯具,安装在体育场人行区域、售票处以及商店的周围,该路灯采用LED照明技术,能实现监控摄像、公共广播、无线网络以及电动汽车充电功能。
公共广播和闭路电视接入MK体育场主控室,可做远程遥控,便于及时连接。
这个路灯未来硬件能持续升级。
在伦敦,当地政府已计划投资325万英镑更换1.4万个“智能路灯”,维护人员通过Ipad即可了解路灯是否需要维修或更换,还可控制每个路灯的亮度,提高能源使用效率。
图3:
德国柏林的智慧路灯图4:
英国米尔顿.凯恩斯市的智慧路灯
资料来源:
中国之光网资料来源:
中国之光网
智慧路灯在推广的过程中也存在一些难题。
例如
(1)替代性不强,政府购买意愿不强。
虽然智慧路灯能够实现多达13项功能,但在5G铺开之前,这些功能可以在其他替代方案下实施,考虑到老城区的现状,有些替代方案可能比智慧路灯更加经济。
(2)后期维
护和数据收集上效率很低,由于缺乏一定的经营谋划,实施部门与后期维护部门之间的沟通与协作无法达到融洽,目前仍有路灯故障反馈不及时、解决不彻底的情况发生,在巡检方面也因为技术性较差而造成了一定的人力和财力浪费;很多管理和维护工作都是人工进行,无法对收集的信息进行精确的计算和评估。
而伴随着5G的出现和物联网的普及,智慧路灯推广的难题将迎刃而解。
2.即将到来的5G时代是智慧路灯发展的大舞台
2.1.5G的高频超密集组网催生小基站需求
5G与2G、3G、4G有很大的不同,除了满足以往的增强型移动宽带(eMBB)场景
外,还增加了超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器通信(mMTC)两个场景。
也就是说,5G网络除了继续提高人与人的通信速度外,还将满足人与物、物与物通信需要的低时延、高可靠和高密度的性能。
具体到指标,为了满足3个场景的需求,5G网络将在速率、流量密度、连接数、时延、可靠性等方面提出要求。
表3:
5G主要场景与关键性能指标
场景
关键指标
增强型移动宽带(eMBB)
连续广域覆盖
热点高容量
100Mbps用户体验速率
用户体验速率:
1Gbps峰值速率:
数十Gbps
流量密度:
数十Tbps/km2
海量机器通信(mMTC)
低功耗大连接
连接数密度:
106/km2
超低功耗、超低成本
超高可靠低时延通信(uRLLC)
低时延高可靠
空口时延:
1ms
端到端时延:
ms数量级可靠性:
接近100%资料来源:
IMT-2020(5G)推进组
表4:
5G关键技术指标与4G参考值对比
指标名称
用户体验速率
峰值速率
流量密度
连接数密度
空口时延
移动性
能效
频谱效率
4G参考值
10Mbps
1Gbps
2
0.1Gbps/km2
52
105/km2
10ms
350km/h
1倍
1倍
2
62
100倍提升
5G取值
100Mbps
20Gbps
10Gbps/km2
106/km2
1ms
500km/h
(网络侧)
3-5倍提升
提升
10倍
20倍
100倍
10倍
10倍
1.43倍
100倍
3-5倍
资料来源:
ITU,
根据香农公式,
单通道理论最大信息传输速率=信道带宽?
信号质量函数
为提升传输的最大信息量,其中一个方法是提升信道带宽。
而更宽的信道带宽,只能在频谱使用相对较空闲的中高频段中获得。
因此,为了满足5G网络高数据流量和高传输速率的需求,5G网络在频谱上要比4G更高。
根据2017年11月工信部发布的《关于第五代移动通信系统使用33003600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》以及6月发布的《公开整机在毫米波频段规划第五代国际移动通信系统(5G)使用频率的意见》,我国工信部已明确规划3300-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段,并对24.7527.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波频段进行测试及意见征集,整体5G系统的频段相较之前3G、4G网络的频谱要高出很多。
表5:
三大运营商已有频段占用详情
运营商
网络制式
上行频谱(MHz)
下行频谱(MHz)
系统制式
GSM900
890–909
935–954
2G
DSC1800
1710–1735
1805–1830
2G
中国移动
TD-SCDMA
2010–2025
2010–2025
3G
TD-SCDMA/TD-LTE
1885–1915
1885–1915
3G/4G
TD-LTE
2320–2370
2320–2370
4G
2575–2635
2575–2635
4G
GSM900
909-915
954-960
2G
DSC1800
1735-1755
1830-1850
2G
中国联通
WCDMA
1940-1965
2130-2155
3G
TD-LTE
2300-2320
2300-2320
4G
2555-2575
2555-2575
4G
FDD-LTE
1755-1765
1850-1860
4G
CDMA
830-840
875-885
3G
CDMA2000
1920-1940
2110-2130
3G
中国电信
TD-LTE
2370-2390
2370-2390
4G
2635-2655
2635-2655
4G
FDD-LTE
1765-1785
1860-1880
4G
资料来源:
三大运营商官网,工信部,
发改委,
而频率越高,传输的速度越快,但会导致无线信号传播的距离变短。
同时,为了提升大
容量地区的接入用户数,还需要提高单位面积内基站数量。
即5G时代需要增加单位面
积的基站密度,
形成超密集组网(UDN)。
相比较宏基站,
小基站具备体积小功耗小、集成度高、
部署便捷、同频干扰小等特点,
可以
实现间距10~20米间的部署(对比宏基站部署间距一般需要达到500米以上)
。
因此,
5G时代的超密集组网催生小基站需求:
(1)5G相较于前几代无线通信技术,其频率范围更高,频宽更大,速度更快。
但频率越高,在传输过程中衰减越大,覆盖范围越窄,而小基站可以有效补足覆盖盲区。
(2)据统计语音和移动数据业务量70%-80%在室内产生,宏基站室内信号差,穿透
能力弱,小基站能有效解决室内信号覆盖问题。
(3)小基站部署灵活,同频干扰小,将较于宏基站建设周期长、建设成本高,具有明显优势。
图5:
小基站应用场景
资料来源:
华为官网,
表6:
小基站与宏基站对比
小基站
宏基站
覆盖半径
数十~百米
数百米~数十公里
用户容量
<100
>500
(LTE为例)
安装环境
无机房环境,零占地
机房+铁塔
功耗
几十瓦
几百~几千瓦
供电/备电
AC市电,无备电或UPS
DC-48V,电池组后备电源
传输
IP化灵活回传,可使用公网
光纤、PTN专网
安装维护
用户安装/运营商简单安装
运营商专业人员施工安装
设备/建设成本
设备:
几百~几万
设备:
几万~几十万
(RMB)
建设:
几乎无成本
机房配套:
几十~几百万
资料来源:
华为、中兴、
爱立信等官方资料整理,
小基站可根据功率和设备形态进行分类。
根据功率可分为微基站、皮基站、家庭基站三种,不同功率决定了不同的覆盖范围。
根据设备形态可分为一体化基站和分布式基站,一体化基站包括:
基带处理单元(BBU)+射频处理单元(RRU)+天馈系统,分布式基站是
指小型RRU,需要连接BBU才能使用。
国内外通信设备商,如华为、中兴、诺基亚等也有着丰富的小基站产品线。
图7:
中兴ZXSDRBS8912
图6:
华为EasyMacro
2.2.智慧路灯上安装小基站将是最可行的方式之一
目前小基站部署方式主要分为室内覆盖和室外覆盖两类。
室外覆盖的具体部署方式主要有:
(1)抱杆安装:
利用路边水泥杆、电表箱等即有建设进行安装。
(2)楼面安装:
部署一体化微站,采用与大网异频的D频段,适用于有信号遮挡
的高层建设。
(3)地面安装:
将直立式小基站直接部署于地面。
图8:
小基站室外覆盖的三种部署方式
基于智慧路灯的安装方式是抱杆安装的典型方式,具有以下优势:
(1)供电优势:
小基站与路灯的结合可以共用充电装置,节约能源,解决了小基站单独部署的供电问题。
(2)管理智能:
通过智慧路灯上的传感装置,可以方便的对小基站的运行状态、温度等情况进行监测,发现异常可以及时预警,同时也可以将各类监测数据传输至云端,便于分析和利用。
(3)覆盖密集:
由于单个小基站目前覆盖范围不足200米,所以需要进行密集部署才可能全面覆盖盲点,而路灯分布均匀,间距不足百米,可以帮助小基站形成密集覆盖。
(4)节省空间:
小基站与路灯的结合节省了单独部署所需的空间,能很大程度降低基站部署的物业协调难度。
(5)盲点覆盖:
高速公路、铁路沿线往往是信号覆盖不好的地方,采用智慧路灯的安装方式有利于实现盲点覆盖。
目前楼面安装的小基站用户投诉不胜枚举,我们经常能够看到小区居民与当地运营商的官司新闻;地面安装虽简单但财产安全是个问题。
智慧路灯上安装小基站将成为最为可行的方式之一。
2.3.2020年商用,5G的时间点将近,即将催生智慧路灯大量需求
在中国的5G进展,我们主要关注国际组织ITU、3GPP、中国组织ITU-2020(5G)推进
组以及三大运营商的时间表。
(1)ITU:
作为最后的把关监督者,确定2020年5G商用
国际电信联盟(ITU)从2012年开始启动5G愿景研究,于2014年10月形成了“IMT-2020”(即5G)工作计划稿,明确了全球5G发展总体规划、国际标准化机制流程等问题。
根据ITU的愿景,5G商用共分5个阶段,10个步骤。
ITU于2015年6月制定了5G的时间表。
时间表显示,2019年6月的ITU第32次会议将完成5G标准的初步技术文档,2020年10月的ITU第36次会议将完成最终技术规范,5G网络具备商用能力。
图9:
ITU制定的时间表:
2020年完成最终5G标准并商用
时间轴】2014201520162017201820192020
ITU会议安排】
#19#20#21#22#23#24#25#26#27#28#29#30#31#32#33#34#35#36
明确5G性
能需求
制定5G评估标
资料来源:
ITU,
技术趋势研讨
6GHz以上频率可行性
ITU制定5G标准的过程】
准及方法
提交初步
研
ITU决议
征询意见
确定结
并修改
果
背景及过
提交最终5G
程成稿
标准
制定各类文档
确立共识
模版
讨会
(2)3GPP:
原定2019年末完成最终标准2020年商用,最新标准计划已部分提速
3GPP集合了韩国、日本、美国等全球最重要的通信组织及企业,是目前全球最权威的无线通信技术规范机构,牵头制定了4G的标准。
3GPP下属RAN和SA部门负责5G项目,正推进5G标准的研究。
按照ITU的要求,3GPP之前制定了5G的计划时间表:
a)初步计划R14(Release-14)涉及5G的技术,于2017年3月完成,2017年6月冻结;b)R15完成第一版5G标准,2018年6月完成,2018年9月冻结;c)R16完成最终版5G标准,2019年12月完成,2020年3月冻结。
但是根据3GPP于2017年3月7日在克罗地亚召开的最新会议表示,将5G新空口非独立组网特性完成时间从原定的2018年6月提前到2017年12月,提前了半年时间。
非独立
5G新空口将利用现有4GLTE无线和演进分组核心网络,将其作为移动性管理和网络覆盖的支柱,同时增添全新5G无线接入载波,从而在2019年即能支持部分5G功能,方便满足美日韩等积极的运营商加速部署的需求。
可见5G标准加速了。
R14
2016
可满足美日韩
满足大部分
等积极运营商
运营初期商
需求
用需求
2018年9
月
R15冻结
年底冻结
红色字体:
提前部分蓝色字体:
按计划完成
R14冻结提前到
R15
核心网标准
独立组网
空口标准
2017年6月非独立组网空口标准
标准包括
非独立组网空口标准
新空口
标准
R16
2020年3月
201720182019
2020
资料来源:
3GPP,
3)我国的IMT-2020(5G)推进组和三大运营商:
计划2018年试商用,2020年商用我国成立了最权威的组织IMT-2020(5G)推进组(不同于国际电联的IMT-2020组
织)负责5G标准的研究和制定,其组织了全球第一届5G研讨会,并提出了“5G之花”被ITU全部接纳,并陆续发布了5G网络架构、5G无线技术、5G愿景等白皮书,确定了2018年试商用,2020年全面商用等时间计划。
IMT-2020(5G)推进组联合三大运营商、及中兴、华为、大唐等主要设备商积极推进
5G
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