网络通信硬件产业发展分析报告

网络通信硬件产业发展分析报告

顺应移动通信技术更迭规律、产业发展趋势及资源高效利用要求，以NB-IoT与Cat1协同承接2G/3G物联连接，提升频谱利用效率。在保障存量物联网终端网络服务水平的同时，引导新增物联网终端不再使用2G/3G网络，推动存量2G/3G物联网业务向NB-IoT/4G（Cat1）/5G网络迁移。建立移动物联网网络安全管理机制，明确运营企业、产品和服务提供商等不同主体的安全责任和义务。加强移动物联网网络设施安全检测，强化对网络安全漏洞收集、报告和修复的指导规范。依托试点示范、工业互联网创新发展工程等，支持网络安全核心技术攻关。开展移动物联网重点产品安全评测，加速形成匹配移动物联网场景特征和安全需求的产品、服务和解决方案。加强移动物联网用户信息、个人隐私和重要数据保护。物联网硬件市场概况物联网硬件是物联网技术应用的重要载体，物联网的功能实现通常要求硬件具备信息采集、处理、连接等能力，以实现智能感知、交互、大数据服务等功能，通常包括计算、通信、传感等功能模块及设备。根据IoTAnalytics统计，2021年企业物联网总体支出增长22．4%，达到1，579亿美元，预计2022年全球物联网支出将增长23%。其中，物联网硬件支出占比35%，物联网服务支出占比36%，物联网软件支出占比26%。根据亿欧智库对物联网产业链主要环节价值分布的测算，传感及通信硬件生产商在产业链价值分布中占比约30%-40%，通信服务提供商占比约5%-10%，垂直行业应用解决方案（含智能硬件）占比约30%-40%。（一）边缘计算硬件市场概况作为云计算的重要补充，边缘计算当前已经在物联网应用中扮演着不可或缺的角色。随着边缘计算的发展，一方面，越来越多的技术原厂投身其中，使边缘计算的硬件能力得到快速提升，以覆盖更广泛的物联网应用场景；另一方面，随着边缘计算的广泛采用，其应用成本也在进一步降低，边缘计算具备广阔的发展空间和市场前景。根据IDC2022年发布的《全球边缘计算支出报告》，至2022年，全球在边缘计算上的支出预计将达到1，760亿美元，较2021年增长14．8%。硬件和服务支出将占所有边缘支出的85%。企业和服务提供商在边缘解决方案的硬件、软件和服务上的支出预计将在2025年达到近2，740亿美元。1、单板计算机市场概况单板计算机是基于印制电路板构建的微型计算机，包括微处理器、内存、以太网、输入/输出接口等。单板计算机帮助开发者将其产品设计快速推向市场，而无需付出较高的开发新硬件成本，开发者能更专注于软件创新，因此越来越多地应用于人工智能算法的开发。单板计算机需求增长的最重要因素之一是工业自动化的普及。单板计算机兼具数据采集、处理和指令输出等功能，在工业自动化中主要应用于生产设备的智能控制，即根据预置的算法与实时的数据对生产设备下达指令，使工业控制更加精细、高效。机器人技术、可编程逻辑控制器（PLC）、监控和数据采集以及其他各种新技术的引入导致工业自动化程度的提高，而工业自动化又可通过提高生产力和效率来降低总体制造成本。基于此，工业自动化在全球增速强劲，并强势推动未来单板计算机市场的增长。根据美国商业资讯统计，2020年全球单板计算机市场的市场规模为27．87亿美元，预计到2027年将达到48亿美元。预计全球单板计算机市场在预测期内的复合年增长率为8．08%。2、边缘计算服务器市场概况边缘计算服务器是承载边缘计算的功能的服务器设备。常见的边缘计算服务器由计算、存储相关硬件、网络模块及边缘计算软件组成，可为人工智能计算提供高性能及快速响应能力，增强数据的实时智能处理和深度学习能力。根据IDC《全球边缘支出指南》预测，2024年全球边缘计算市场将达到2，506亿美元，2019-2024年预测期内的复合年增长率为12．5%。到2024年，服务（包括专业和配置服务）将占所有边缘支出的46．2%。硬件为第二大技术类别，占支出份额的32．2%，而其余21．6%将用于边缘相关软件。从国内市场来看，根据IDC发布的《中国半年度边缘计算服务器市场（2022年上半年）跟踪报告》显示，2022年上半年，中国边缘计算服务器整体市场规模达到16．8亿美元，预计全年将达到42．7亿美元，同比增长25．6%。IDC预计，2021-2026年中国边缘计算服务器市场规模年复合增长率将达到23．1%，高于全球的22．2%。（二）网络通信硬件市场概况1、通信模组市场概况通信模组需要对不同芯片、器件进行再设计与集成，涉及多种通信协议/制式、体积、功耗与工艺，核心部件通常为基带处理器及射频模块，可用于网关、基站或内置于硬件设备内部进行通信，从而实现硬件设备与云端服务器的互通互连。根据MarketWatch预测，全球物联网通信模组市场规模2021年为41．88亿美元，到2028年将达到99．6亿美元，复合年增长率为13．2%，市场空间广阔。根据中国信通院预测，到2022年中国蜂窝物联网模组市场规模为231．8亿元，占无线通信模组比例为49．8%，复合增速达到28．92%；低功耗广域网模组市场规模为157．9亿元，占无线通信模组比例为36．2%，复合增速达到60．12%；局域物联网模组市场规模为75．8亿元，占无线通信模组比例为16．3%，复合增速达到12．53%。2、物联网网关市场概况物联网网关与路由器原理相似，由于本地设备和技术具有不同的接口，需要通过网关进行转换以适应的协议和外部网络连接。例如家庭路由器通过将局域网到互联网协议套件（TCP/IP）与广域网服务提供商（ISP）连接从而实现互联网连接。物联网网关聚合来自物联网环境中设备的传感器数据，在传感器协议之间进行转换，并向处理节点传输，其亦向终端节点传达来自处理节点的指令。根据GlobalMarketInsight统计，2020年全球物联网网关市场价值达75亿美元，预计到2027年将超过200亿美元，预测期内复合年增长率超过15%。边缘部署将成为物联网集成和与连接设备的关键组成部分。据GSMA统计，亚太地区或将成为全球最重要的物联网市场，预计到2025年将达到110亿的设备连接量。基于连接设备数迅速增长，亚太地区对物联网网关的需求也将大幅增加。（三）智能传感硬件市场概况1、传感器市场概况由于起步晚基础弱，我国工业传感器存在核心元器件技术缺失、创新能力弱等问题，国内工业传感器厂商竞争主要集中在低端市场，高端市场被美国、德国、日本等外资企业长期占据。近年来，随着国产技术的发展及相关产业政策助力，国产传感器正在快速追赶，向高端市场进发。当前，传感器正在向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展，传感器的高端化趋势是市场规模增长的重要驱动力。根据市场调研机构NextMoveStrategyConsulting预测，2019-2030年，全球传感器行业规模将从1，638．4亿美元增长至4，262．0亿美元，行业增速长期保持在5%以上，市场空间广阔。2、智能传感设备市场概况智能传感设备是一种涉及测量技术、半导体技术、计算技术、信息处理技术、微电子学和材料科学等多种学科结合的新型传感器系统。相比于传统传感器，智能传感设备增加了微处理器元件，能够通过算法模型修正采集的数据，有效提升在数据采集的准确性与可靠性，且能够同时采集多种维度的信息，具备更强的数据处理能力。部分智能传感器还可集成传输功能，可对采集、处理好的数据进行传输。根据MarketsandMarkets的报告《按类型、技术、最终用户行业和地区划分的智能传感设备市场（2022-2027年）》预测，全球智能传感设备市场规模预计将从2022年的458亿美元增长到2027年的1，045亿美元，复合年增长率为17．9%。工业4．0及物联网的普及将有助于智能传感器的广泛使用，国防、汽车、医疗、智慧工业、智慧楼宇和消费类电子是智能传感设备的主要应用领域。除以上应用外，气象与环境监测也是智能传感设备的重要应用领域之一。气象与环境传感器可实现气象与环境数据的自动观测和传输，观测的项目包括温度、湿度、气压、风、雨、能见度、云高、雷电、天气现象等等，服务领域涵盖国民经济各个方面，主要包括气象局、航空、减灾防灾、水利水文、交通、农业等领域。根据MarketsandMarkets预测，2021年至2027年，全球环境传感器的市场规模将从14亿美元增长至27亿美元，复合增长率为10．3%。（四）物联网硬件行业竞争格局物联网硬件属于技术密集型产业，涉及传感、通信、计算、交互等多种硬件功能，具有技术选择多、产品种类及形态丰富、应用领域广泛等特点，目前尚未出现横跨全产业链的大规模企业。行业内竞争主要集中在各个细分功能领域，如通信模组领域的广和通、移远通信等。当前全球物联网第一大技术来源国为中国。据前瞻产业研究院统计，截至2021年12月15日，中国物联网相关专利数量为200，268项，占全球物联网专利数量的45．58%。从专利数量来看，中美两国是物联网技术创新的主要阵地。从我国物联网专利申请数量的省份分布来看，广东省物联网相关专利的申请数量最多，截至2021年12月15日，共计申请33，637项；其次是江苏省，共计申请21，608项。我国物联网硬件产业主要分布在长三角、珠三角及环渤海地区，以上地区专业人才多、海内外资本投入量大且具有庞大的消费市场，电子信息产业发达，地方企业间竞争充分。从价值链角度，不同环节的竞争程度差异较大。生产制造商的竞争最为激烈，主要由于国内制造业产业链成熟，生产环节门槛较低，只需要简单的贴片、焊接设备及模具即可完成生产，因而我国物联网硬件制造商数量众多，产品及服务同质化严重，市场竞争激烈；研发设计环节一般对企业的技术实力和资本投入有较高要求，同时针对产品性能要求严格，需要较多人力物力投入，门槛较高，且不同企业的研发重点具有差异性；销售环节主要依赖企业的品牌声誉及渠道能力，其中品牌声誉来自企业的技术实力及差异化服务能力，销售渠道要求企业投入一定的渠道开拓及维护成本，对企业的资金实力有一定要求，竞争格局相对稳定。主要目标准确把握全球移动物联网技术标准和产业格局的演进趋势，推动2G/3G物联网业务迁移转网，建立NB-IoT（窄带物联网）、4G（含LTE-Cat1，即速率类别1的4G网络）和5G协同发展的移动物联网综合生态体系，在深化4G网络覆盖、加快5G网络建设的基础上，以NB-IoT满足大部分低速率场景需求，以LTE-Cat1（以下简称Cat1）满足中等速率物联需求和话音需求，以5G技术满足更高速率、低时延联网需求。到2020年底，NB-IoT网络实现县级以上城市主城区普遍覆盖，重点区域深度覆盖；移动物联网连接数达到12亿；推动NB-IoT模组价格与2G模组趋同，引导新增物联网终端向NB-IoT和Cat1迁移；打造一批NB-IoT应用标杆工程和NB-IoT百万级连接规模应用场景。全球物联网产业发展概况物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。当前全球物联网相关的技术、标准、产业、应用、服务处于高速发展阶段，物联网核心技术持续发展，标准体系正在构建，产业体系处于持续完善阶段。根据IDC报告，2021年全球物联网支出将达到7，542．8亿美元，并有望在2025年达到1．2万亿美元，2021-2025年复合增长率达11．4%。根据IoTAnalytics预测，2022年物联网连接数量预计将增长18%，达到144亿活跃连接，预计到2025年将有大约270亿台联网物联网设备。物联网行业主要发展趋势（一）物联网行业由局域走向广域随着信息化、数字化理念的深入，人们对物联网的需求已不仅仅停留于家庭和室内，户外、野外等场景应用需求呈爆发性增长，如农田种植、道路桥梁运维监测、森林防火、环境监测等。有别于家庭和室内等场景，户外及野外的应用面临更长的传输距离，更严苛的户外环境要求，于是广域物联网的概念被提出。广域，即代表着更长的传输距离。同时，户外、野外等场景供电成本高昂、运行稳定性差，对设备运行和数据传输具有更苛刻的低功耗要求，因此低功耗广域物联网（LPWAN）的概念被进一步提出。2021年12月，国际电信联盟（ITU）已正式批准LoRa成为低功耗广域网络通信标准。未来，全球各地LoRa网络设备及终端设备的部署数量将持续增长，以满足广域网下的应用监测需求，支持传统行业的数字化转型。（二）物联网行业传感器向智能化、多模态方向升级传统传感器通常只具备敏感元件与转换元件，仅能完成简单的数据采集工作，且数据可靠性较差。微型机器学习（TinyML）及低功耗等底层技术的发展，极大地推动了传感器智能化升级。搭载低功耗微型机器学习算法的传感设备不仅能实现远端数据采集工作，还能依靠自身内置的AI模型完成智能识别和分析处理，最终再将处理结果输出。这种新型的智能传感器不仅提高了决策的效率，也降低了设备对通信带宽的依赖，从而更大程度降低对电能的依赖。多模态的物联网设备能将多组传感器数据做多层级的融合，针对同一个监测目标，采集多种模态下的特征，得到全面的数据，能够与边缘计算技术协同实现更复杂的功能，在工业物联网、智慧农业领域中孕育出多种高级应用，将单个物品连接的价值放大，带动物联网硬件下游需求的快速增长。（三）物联网行业分布式与共享网络加速全球物联网覆盖过去物联网的发展，除了依赖技术的迭代发展，更依赖运营商的网络建设进度，而运营商为平衡成本与效益，往往只在发达地区建设网络基站，导致通信网络的覆盖情况与实际需求不匹配，偏远地区的信号覆盖较差。分布式网络由分布在不同地点且具有多个终端的节点机互连而成，网中任一点均至少与两条线路相连，当任意一条线路发生故障时，通信可转经其他链路完成，具有较高的可靠性，同时也易于扩充。在分布式技术下，网络建设可由网关等小型设备完成，从而降低单位建设成本。通过共享经济的模式发展共享网络，能够鼓励本地居民参与建设物联网基础设施，并共享给有接入需求的设备，使网络建设成本与效益匹配。多种共享网络平台的兴起也充分证明了共享网络的可行性，可以预见未来将来会有更多创