研究框架系列工业通信

1、摘要1、工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施，为工业乃至各行业的产业数字化、网络化、智能化发展提供 了重要途径。工业通信作为工业互联网底座，凭借其较强的稳定和可靠性，逐步由工业制造扩展至多个下游应用。传统工业企业通信网 络包括工厂内网和工厂外网，工厂内网是在工厂或园区内部，主要使用工业通信设备。2、工业通信行业投资具有以下特点：（1）工规级产品，产品要求高于商业级；（2）产品标准化与定制化共存；（3）下游应用领域多， 需关注具体行业政策推动力；（4）涉及生产控制流程，行业需稳健发展；（5）技术标准多，新技术带来新机会；（6）海外巨头主导， 国产替代化低；（7）解决方案

2、能力更重要。3、工业通信公司的一般成长逻辑包括：（1）领先推出新品实现弯道超车；（2）以性价比优势实现国产替代；（3）构建统一产研平台， 横向拓展下游各领域；（4）布局云平台，提升纵向产业链延伸能力。4、结合当前产业发展阶段、行业成长确定性、估值水平及公司竞争力，建议关注三旺通信、映翰通。风险提示：行业政策支持不及预期的风险；下游应用市场需求不及预期；新技术产品研发进度不及预期；市场竞争加剧；疫情反复等外 部环境变化风险。一、工业通信产业概况与研究标的图2：工业互联网网络技术体系工业互联网网络连接白皮书、国信证券经济研究所整理图1：工业互联网部署视图工业互联网网络连接白皮书、国信证券经济研究所

3、整理工业互联网网络架构与技术产品传统工业企业通信网络包括工厂内网和工厂外网：工厂内网是在工厂或园区内部，主要使用工业通信设备；满足工厂内部生产、办公、管理、安防等连接需求，主要包括信息网络（IT网络） 和控制网络（OT网络）。工厂内网使用现场总线、工业以太网、TSN、WiFi、工业无线、5G等互联技术传输信息。工厂外网用于支撑工业全生命周期各项活动，使用商用通信设备；满足工厂数据、应用、业务出厂与云平台或者其他网络互联，主要包括 公众互联网与专网。工厂外网主要使用通用广域网技术进行信息传输工业互联网体系架构白皮书、国信证券经济研究所整理工业互联网网络架构与技术产品工厂内网涉及控制类、采集类、连

4、接类业务对网络时延和可靠性要求较高，保障高性能工厂内网网络的主要工业通信产品有：现场接入层设备：包括数据采集终端、网关、路由器等，主要负责对现场机 器人、传感器、PLC、等终端设备的接入。信息汇聚层交换设备：主要包括二层汇聚交换机和三层核心交换机汇聚交换 并向，负责接入层数据云端传输。在工业内网中，工业通信设备向下连接机器人、传感器、仪器仪表等，向上信 息传输给工业平台及软件。图4：工业互联网网络架构功能介绍边缘信息汇聚交换机用于工业以太网组网和数 据传输，具有环网冗余、零丢包、电磁兼容等技术特点。现场接入终端数据终端为工业设备提供串行接口协议IP网络接口协议之 间的转换，并通过移动通信网络传

5、输数据。网关/路由器将现场总线多点、分散的设备相互连接，并在工 业互联网 TCP/IP 协议的开放框架下实现与工业 以太网、互联网的无缝融合。边缘计算网关更靠经终端设备，作为计算节点，使数据、应用 和服务的主要分析处理环节都在本地完成。嵌入式模块嵌入式模块包括无线模块、以太网模块，通过嵌 入在工控设备中，使传统工控设备具备网联通信 功能。表1：工业通信设备分类与介绍网络设备三旺通信、映翰通、MOXA、图3：工业通信设备图示三旺通信、映翰通、国信证券经济研究所整理边缘计算网关/路由器图5：工业互联网产业结构图中国工业互联网产业经济发展白皮书、国信证券经济研究所整理工业网络是数字经济底层基础设施，

6、下游各领域应用持续拓宽工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施，为工业乃至各行业的产业数字化、网络化、智能化发展提供了重要途 径。工业互联网产业包括网络、平台、安全三大体系，同时通过直接产业赋能帮助企业实现降本增效等数字化管理，逐步向各个产业渗透。工业通信作为工业互联网底座，凭借其较强的稳定和可靠性，逐步由工业制造扩展至多个下游应用。工业通信设备起初应用在工业制造设备的 信息传输，因其可适应制造场景较为恶劣的环境，设备具有比普通商用设备更高的稳定可靠性。受益于此，工业通信设备逐步扩展至电力新能 源、轨道交通、煤矿开采、智能制造、综合管廊等多个应用领域。场景描述电力新能源变

7、电站自动化监控网络行为和组态元件的信息传输可再生能源远程电子资产的数据采集和设备监控能源存储集成连接不同协议的设备到能源管理系统轨交车载实现列车内无线通信车地车载与站台间通信轨旁采集传输铁路道岔和平交道口的数据矿山安全监控监控点凸显数据采集故障预警对环境进行实时监控，触发应急智能制造生产线监控生产线远程监控信号传输，便于监管员掌握车间情况机器、机器维护工程师和机器监控服务器安全相连控制自动存取系统 (AS/RS) 和自动导引运输车(AGV)机器OEM自动材料处理AMH设施管理对HVAC、UPS、照明、环境传感器等设备进行管理承载大数据视频流量的环控系统和安防系统表2：工业通信设备应用场景应用行

8、业应用场景综合管廊环境和安防监控MOXA、西门子、三旺通信、工业通信产业链相关标的一览：各公司官网，；注标蓝色为A股上市公司工业通信设备属于产业链中游，通过将设计的电子元器件组装销售至下游的各领域应用需求方。 上游：芯片类、光器件、接插件、阻容器件、壳体、线路板等，其中芯片和通信模块为大头。中游：包括接入层终端设备商与交换机设备商，行业内国产厂商超过30多家，龙头企业已逐步显现。下游：应用行业主要有工业制造、轨交、电力、煤矿等。客户主要分为两类，具备自主设计定制能力的大型企业（比如电力）和为行业提 供整体解决方案的集成供应商（比如工业制造、煤矿等），具体商业模式采购流程可参考本章下游信息化部分

9、。图6：工业通信设备国产产业链上游：元器件提供商中游：设备厂商交换层交换机三旺通信(600618)东土科技(300353)卓越信通兆越通讯华飞科技讯记接入层终端威胜信息(688610)映翰通(688080) 宏电技术鲁邦通艾讯科技华杰智控华辰智通赫优信下游：垂直行业应用交换芯片通信模块工业互联网平台轨交盛科网络移远通信(603236)云合智网广和通(300638)朗锐芯日海智能(002313)处理芯片应用芯片中颖电子(300327)瑞芯微(603893) 兆易创新(603986)全志科技(300458)PCB电容、电阻连接器壳体、线材浪潮信息(000977)中国通号(688009)宝信软件(6

10、00845)交控科技(688015) 工业富联(601138)佳讯飞鸿(300213) 电力煤矿国电南瑞(600406)梅安森(300275) 国网信通(600131)宝通科技(300031)泽宇智能(301179)龙软科技(688078)二、工业通信行业投资特点1、工规级产品，产品要求高于商业级工业通信商用通信硬件芯片PCB板工作电源采用稳定性高、传输速率高的博通、美满等芯片“沉金”工艺、三防设计 双电源冗余、宽温宽压设计外壳材料：铝合金外壳，导电性和散热性更好；普通芯片普通铜基板、铝基板220VAC表3：工业通信设备与商用通信设备对比外壳防护雷击浪涌防护：将雷击电流泄放到大地EMC电磁兼容

11、：在电磁环境中（如轨交）稳定运行；IP防护指数：防尘、防水-工作协议无线MQTT、AMQP、COAP、ZigBee、LoRa、Wifi2G/3G/4G/5G、Wifi有线Profinet,Profibus、Ethernet、Ethercat、CAN、RS232、 RS485、ModbusTCP/IP可靠性冗余环网冗余单线安全认证EMC:EN 61000 EMI:CISPR 32，FCC EMS: IEC 61000安全：EN 60950 UL 61010-冲击、震动、自由裸体： IEC 60068 IEC61373工作环境工作温度-4075-065工作时长相对湿度MTBF5 至 95（非冷凝）

12、10年5年工控网、工业通信产品与商用通信产品功能相同，但支持协议与设计不同。同样规格的工业通信设备是通用设备价格2-3倍,原因在于：工业通信设备应用场景较为极端，在元器件、用材、稳定性等方面相比通用设备要求更高。工业通信设备还需要根据不同工业应用环境做定制化处理，需要通过不同行业的各项认证。图7：不同行业认证标识：思科、MOXA、轨交电力煤矿： Wind、： Wind、1、工规级产品，产品要求高于商业级工业通信设备设备商毛利和净利高于传统通信设备商。详细对比看，国际头部工业通信设备公司的毛利率国内头部工业通信设备公司商用 通信设备公司，国际头部工业通信公司的毛利率高达60，净利率也超过15。头

13、部工业通信公司主导或参与协议制定，树立了较高技术壁垒。比如西门子主导了PROFINET、倍福主导了EtherCAT、罗克韦尔主导了Ethernet/IP等，网络产品同时支持OT和IT标准与协议可以帮助客户直接触达到最底层工业设备数据。010203040506070思科HMS三旺通信映翰通东土科技中兴通讯浪潮信息星网锐捷图8：工业通信公司与商用通信公司毛利率对比（单位： ）2019202020210510152025303540三旺通信思科映翰通HMS中兴通讯星网锐捷浪潮信息图9：工业通信公司与商用通信公司净利率对比（单位： ）201920202021图11：矿用工业以太网交换机（上图）与通用机

14、架式工业交换机展开图（下图）对比：三旺通信、兆越通讯，图10：映翰通（左）、三旺通信（中）、东土科技(右)二层通用卡轨式工业交换机：东土科技、三旺通信、映翰通，2、产品标准化与定制化共存功能规格网管管理型非管理型-Layer三层二层-端口类型万兆千兆百兆串口端口数0-89-1516-2829-5252卡轨式挂壁式-工业通信产品是标准化产品，其产品规格、接口、功能、原理相同。根据不同的应用场景会做一些场景适配定制。以矿井交换机为例，其产品在防爆、安全等方面有特殊设计，但产品架构与通用交换机相似。IES318系列Opal8A表4：工业交换机产品标准规格分类安装方式机架式东土科技、三旺通信，图12：

15、国家电网（左图）和南方电网（右图）十四五投资规划（单位：万亿元、亿元）资料来源：国家电网、南方电网，3、下游应用领域多，需关注具体行业政策推动力各领域资本开支规划决定了市场空间和发展节奏。以电网信息化应用为例，2021年11月南网印发南方电网“十四五”电网发展规划，“十四五”期间南网电网建设规划投资约6700亿 元(+51 )，其中配网建设列入工作重点，投资达3200亿元，占比48；以煤矿智能化为例，2020年2月八部委联合发布关于加快煤矿智能化发展的指导意见，煤矿智能化发展分为3个阶段性目标：1）2021年建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿；2）2025年大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智

16、能化；3）2035年各类煤矿基本实现智能 化。预预计2025年我国大型智能煤矿数超1000个；在2020年智能煤矿数为71个。行业正在迎来1到N的快速发展。南网总投资规划, 3500配电网投资规划, 32000112233十二五十三五十四五2021第一阶段2025第二阶段2035第三阶段建成多值类型、不同模式的智 能化示范煤矿大型煤矿和灾害严重煤 矿基本实现智能化，形 成煤矿智能化建设技术 规范与标准体系各类煤矿基本实现智能化初步形成煤矿开通涉及、抵制 保障、生产、安全等主要环节 的信息化传输、自动化运行技 术体系实现开拓涉及、地址保 障、采掘、运输、通风、 洗选物流等系统的智能 化决策和自动

17、化协同构建多产业链、多系统集成 的煤矿智能化系统井下和露天煤矿固定岗位的无 人值守与远程监控基本实现掘进工作面兼任提效、 井下重点岗位机器人作综采工作面内少人或无人操作、 业，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。建成智能感知、智能决策、 自动执行的煤矿智能化体系国家发改委、表5：智能化煤矿不同发展阶段图13：智能制造全场景通信连接涉及生产制造全流程信息传输资料来源：三旺通信，4、涉及生产控制流程，行业需稳健发展在工业互联网体系中，工业物联网连接设备层与网络层，为工业场景中万物 互联、工业控制、数据采集、应用开发等功能打下基础。工业场景各类应用对网络稳定性及各项性能指标要求高，网络迭代升级非一

18、 蹴而就，最终实现制造业数字化、网络化、智能化目标需要稳健发展。数字化用为主要特征采用数字化生产设备或对设备进行数字化改 上世纪中叶到90年代中期的数字 造，提高生产效率化制造，以计算、通讯和控制应网络化从上世纪九十年代中期发展至今 的网络化制造，伴随着互联网的 大规模普及，先进制造进入了以 物联网为主要特征的网络化阶段智能化当前在大数据、云计算、机器视 觉等技术突飞猛进的基础上，人 工智能逐渐融入制造领域生产与运营各环节采用数字化的管理方式， 告别纸质文档管理方式将原本独立的各个工业系统进行网络化连接 使其具备统一操作性工业生产要素、各个生产环节的互联互通， 提升使用主体效率利用人工智能、大

19、数据等技术，实现单点或 简单流程智能化实现生产制造设备、系统的智能感知、智能 决策， 并最终实现智能执行柔性测量网，业务类型业务需求现场控制类实时业务产线I/O控制；机器内部I/O控制; 产线PLC之间控制数据报文周期：2/4/8/16ms;丢包要求：不能连续3次业务丢包; 数据包大小：64Byte至1500Byte现场等时同步 业务运动控制数据报文周期：0.5/1/2ms;丢包要求：不能连续2次业务丢包; 数据包大小：50Byte；采集类业务环境传感、数据采集发包周期：100ms-10s；上行速率：100kbps；数据包大小：10Mps；4K：40Mbps；连接类业务AGV导航发包周期：40

20、-500ms；容量：100设备10000平； 数据包大小：1500B；移动速度：50km/h远程诊断维修容量5100平;数据包大小100Mbps;表6：工厂内业务对网络性能要求工业互联网网络连接、和预测表7：制造业信息化稳健发展历程阶段行业演进目标功能5、技术标准多，新技术带来新机会工业互联网通信协议逐步演进，目前业界主要有三类技术：现场总线技术具有较高的可靠性，技术成熟但市占率逐步下降。主要提供现场 传感器件到控制器、控制器到执行器与控制分站间数据传输。工业以太网技术具有较大的传输速率，拥有最高市占率，并逐步提升。工业以 太网遵从TCP/IP框架，具有接口简单、协议开放、高可靠、大带宽等优势

21、。无线技术具有较便携灵活的部署方式，可实现柔性制造，市占率正快速提升。随着我国在5G技术的逐步领先和TSN技术正解决协议复杂的统一化问题，布局新技 术或可成为国产厂商实现弯道超车的新机遇。图15：工业通信发展历程西门子、现场总线工业以太网无线通信主要协议类型Profiibus,Modbus,D eviceNET,CANOpen,CC-Link,etc.Profinet,Ethernet/IP,Et hernet CAT, Modbus TCP, TSN,etc.WiFi,2G/3G/4G/5 G,LoRA,ZiGBee,Bluetooth,etc.主要用途实时数据传输数据交换数据采集、定位确定

22、性高高一般可靠性高高一般时延1ms1ms20ms通信速率10Mbps10Gbps300Mbps常用设备连接数1-161-321-100个部署方式固定布线固定布线灵活部署主要产品现场联网设备交换机无线网关表8：不同工业通信技术对比分析资料来源：工控网、图14：工业通信不同技术应用占比（单位： ）HMS、8070605040302010020142015201620172018201920202021现场总线工业以太网无线5G新机遇TSN新机遇图17：2020年全球工业通信层二交换机（左图）和层三交换机（右图）市占率（单位： ）Omdia、6、海外巨头主导，国产替代化低目前工业互联网网络侧设备市场

23、的头部企业主要被国外品牌所占据，2020年CR3市场占有率达43 （Omdia），国产厂商市占率仍然较低。工 业通信设备公司国际头部企业包括思科、西门子、MOXA、Belden（百通赫斯曼）等公司，国内公司主要包括三旺通信、映翰通、东土科技等。现场接入层设备竞争格局为国际品牌占主导地位局面，主要以思科、摩莎、西门子、研华等品牌为主导。工业交换机市场主要是思科、西门子、moxa等国际品牌占据主要市场，国产厂商近年来逐步发力提升份额。图16：2020年全球工业通信市场格局（单位： ）： Omdia、思科, 19.50西门子, 15Belden, 12.50其他, 53.00图17：2020年无线网

24、关及市场头部公司市占率（单位： ）Omdia、0102030405020162017201820192020思科摩莎西门子Phoenix Contact研华60思科, 24.50西门子, 17.50MOXA, 16.50其他, 41.50思科, 32Belden, 19Westermo, 12其他, 37.00图18：工业互联网解决方案应用需求占比资料来源：国家信息安全发展研究中心、7、解决方案能力更重要工业互联网发展近十年，经历了萌芽期、探索期、推广期；进入到工业互联网推广期，解决方案能力是形成项目复制的关键：通过解决方案可以直接解决客户痛点。部分产品模块只能为系统提供功能支撑，而在了解客户

25、需求痛点后，解决方案可以直达客户。通过解决方案覆盖产品到运营管理的端到端需求。根据信息安全发展研究中心统计，工业制制造智能化更需要全流程的运营管理维护。站四川某水电 期维护。根据模型特征量数据，测出水导轴承转频、低频、倍频特征值变化趋势；根据实时数据、故障预测逻辑和桨叶开度故障模型，判断设备故障状况。石化行业 主要通过传统信息技术进 1.通过安全管理工作平台，推进系统间协同，实时了解安全管理运行状态； 中石化安全 行安全管控、风险识别。 2.实现设备设施、作业区域等风险管理对象结构化及标准化，将检查问题、 管理识别风险、发生事故关联。1.按需定制：构建数据通道，与多家下游企业进行数据互通，实现

26、客户生1. 汽车板产品由用户自行产计划接收与管理、需求转换与订单管理、供应链库存管理等；钢铁行业 订货；2.数据可视化：构建大数据平台，采用边缘计算、异构网络对车间信息采 宝山钢铁2.数据采集频率低，缺少 集处理、数据可视，通过对生产过程、工艺指标的实施监控实施管理优化；高效的数据分析工具。3.建模辅助决策：基于仿真系统和数据分析工具，开展能耗分析、故障分 析、异常排查、工艺优化、预测生产等辅助决策。工业互联网萌芽期（2012-2015）少数行业巨头中应用工业互联网探索期（2016-2018）头部企业形成标案案例并尝试对外输出，市场教育成本 较高，商业模式还在探索工业互联网推广期（2019-至

27、今）在部分行业形成标准化产品及解决方案，进入市场推广期机械行业 设备控制和管理信息传输采集生产现场“人机料法环”各类数据，多维度管控锂电池生产中的状态赢合科技等信息，对数据进行建模仿真与分析，在线预测、预警产品质量问题。工业互联网平台创新发展白皮书，表9：解决方案在工业互联网推广期至关重要亿欧智库，表10：工业传统信息化与整体解决方案对比传统信息化整体解决方案电力行业 在线监测、人工巡检、定 1.构建智能故障预测模型；三、工业通信个股成长逻辑中国云计算发展白皮书（2020）、艾瑞咨询，1、领先推出新品实现弯道超车图20：TSN带动网络中多个节点设备接入量提升工业互联网产业联盟、图21：5G解决

28、高速连接下的柔性生产问题施耐德电气、例如，TSN、5G等新技术推动市场加速发展：TSN交换机单品价值量是其传统工业交换机的23倍。根据IHS Markit 预测，乐观情况下2025年和2030年TSN接入点数分别达到近500/2000 万个。5G边缘计算网关产品单价相比传统网关价值量提升一倍，随着5G渗透 率提升，产品部署量逐步加大。企业抓住技术升级机会，有望实现弯道超车50.00%45.00%40.00%35.00%30.00%25.00%20.00%15.00%10.00%5.00%0.00%02004006008001,0001,2001,40020202025E2030E图19：边缘计

29、算市场规模（左轴）及CAGR（右轴）（单位：亿元、 ）IOT边缘云市场规模现场边缘云市场规模区域边缘云市场规模整体边缘云CAGRWind，图22：国外厂商与中国厂商人均销售费用和人均管理费用对比（单位：万美元）2、以性价比优势实现国产替代价格ISM3010D-S- 2GSFP-8T二层 千兆+百兆8 电2光1269IE-3000-8TC千兆光口二层 8个百兆口+2 280011060国产映翰通国际思科国产迈威国际思科MISCOM8020G-三层 4千兆光+164GF-16GT千兆电IE-4010-16S12P 三层 16口千兆2000002468101214人均销售费用人均管理费用图23：国外

30、厂商与中国厂商2021年人均销售费用和人均管理费用对比（单位：万美元）思科(CISCO)映翰通三旺通信东土科技MISCOM8020GIE-4010对比同样规格的工业通信产品，国产品牌相比国际品牌拥有价格优势。国产企业拥有中国工程师红利在成本、费用上更有优势，为产品定价竞争力赢得空间。2021年，思科人均销售费用11.6万美元，人均管理费 用2.7万元，远高于国内工业通信头部公司。IE-3000ISM3010D资料来源：各公司官网，表11：国产品牌与国际品牌工业交换机性价比对比（二层8口、三层16口）产地品牌型号规格京东映翰通官方旗舰店、京东迈威官方旗舰店、淘宝思科电商旗舰店、图24：映翰通产品

31、研发规划流程图映翰通招股说明书、3、构建统一产研平台，横向拓展下游各领域平台化产研能力可高效拓展下游领域。在工业网络中，随各细分领域应用尝尽不同，但是产品原理和功能相同，公司通过搭建共性技术研 发平台不断优化可重复使用的研发共用基础技术模块，提升长期技术积淀；同时通过积累的流程再造和数据管控提升经营管理效率。以映翰通为例，依托多年积累的软硬件技术平台，公司针对选定的细分垂直应用领域持续研发各类行业终端及系统软件，公司在智能售货检测系统和中压配电线检测系统侧的市场拓展较为成功，且产品方案设计复用了其工业通信产品平台。图25：映翰通营业收入（单位：万元）10,0005,000015,00020,00025,00035,00030,000 201220132014201520162017201820192020Wind、电力架空线检测端到端系统、智能售货端到端系统业务开拓产品研发与设计平台化 不同产品系统制造流程相同图26：工业通信设备商下游客户类型构成资料来源：各公司公告、图27：研华科技股价与市值变化情况（单位：新台币）：Wind、4、布局云平台，提升纵向产业链延伸能力客户大型企业工业通信厂商解决方案提供商应用需求企业拥有自主研发能力 自主设计网络集成商/平台型公司应用05001,0001,5002,0002,5003,0003,500050100150200250300