通信模組行業(yè)研究-物聯(lián)網(wǎng)信息之源創(chuàng)新與成本紅利開啟新階段1、通信模組：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵底層硬件1.1、物聯(lián)終端核心部件，下游應(yīng)用場(chǎng)景廣泛通信模組：物聯(lián)終端核心部件，負(fù)責(zé)接入網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸。通信模組是物聯(lián)網(wǎng)智能終端的核心部件，是智能終端與物聯(lián)網(wǎng)之間的連接紐帶，肩負(fù)著智能終端接入網(wǎng)絡(luò)的重要使命，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)架構(gòu)中處于感知層和網(wǎng)絡(luò)層中間，負(fù)責(zé)智能終端和網(wǎng)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)傳輸，感知層采集的海量數(shù)據(jù)均需通過無線通信模組匯聚到網(wǎng)絡(luò)層，進(jìn)而通過云端對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效控制，通信模組決定了設(shè)備能否應(yīng)對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境從而確保通信質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。邏輯結(jié)構(gòu)：是集成基帶芯片、存儲(chǔ)器和功放器件的基本電路，提供標(biāo)準(zhǔn)化接口功能模塊。通信模組是將基帶、射頻、電源、存儲(chǔ)等芯片與阻容感等電子元器件集成在一起，并配以特定的封裝形式和軟件設(shè)計(jì)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求。模組廠商從上游采購(gòu)芯片等原材料，經(jīng)過軟硬件設(shè)計(jì)、測(cè)試、認(rèn)證、生產(chǎn)及銷售等環(huán)節(jié)流入下游終端環(huán)節(jié)，進(jìn)而推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。下游應(yīng)用：涵蓋公共服務(wù)、行業(yè)服務(wù)、個(gè)人與家庭服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)在萬物互聯(lián)的大趨勢(shì)下扮演著重要角色，其中通信模組是獲取“物”、大數(shù)據(jù)最關(guān)鍵、最核心的基礎(chǔ)通信單元，是新基建領(lǐng)域的核心通信器件，正加速滲透至各層面與各領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)加速向各行業(yè)滲透，行業(yè)的信息化和聯(lián)網(wǎng)水平不斷提升，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占比將提速。據(jù)GSMA預(yù)測(cè)，至2025年產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占比將達(dá)到61.2%。智慧工業(yè)、智慧交通、智慧健康、智慧能源等領(lǐng)域有望成為產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。通信模組既承擔(dān)數(shù)據(jù)接口功能，還可以集成客戶所需的融合感知、前端數(shù)據(jù)的處理和分析以及數(shù)據(jù)的接入和傳輸?shù)葟?fù)合性功能，有利于降低產(chǎn)品成本，幫助下游廠商快速拓展下游應(yīng)用領(lǐng)域方案。1.2、物聯(lián)連接技術(shù)多樣化，5G與LPWA協(xié)同創(chuàng)新5G構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，步入萬物互聯(lián)時(shí)代。移動(dòng)通信技術(shù)十年一周期，歷經(jīng)了第一代移動(dòng)通信技術(shù)（1G）到第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）迭代演進(jìn)發(fā)展歷程，目前第五代移動(dòng)通信技術(shù)

（5G）快速發(fā)展，全球各國(guó)正積極建設(shè)。ITU提出5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量物聯(lián)）、uRLLC，5G具有高速率、低時(shí)延、低功耗、廣覆蓋、高容量等多方面優(yōu)勢(shì)，具備更加強(qiáng)大的通訊和帶寬能力，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用高速穩(wěn)定、覆蓋面廣等需求，同時(shí)5G提供了更加穩(wěn)定、高效的信息傳輸通道，以信息傳輸為核心的網(wǎng)絡(luò)體系，將演變成為集感知、傳輸、連接、計(jì)算、處理、交換融為一體的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，具有高速泛在、智能敏捷、集約高效和安全可信等特點(diǎn)。5G網(wǎng)絡(luò)的建成標(biāo)志著完整的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)被構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)人聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)，大量的垂直行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)分為局域連接和廣域連接兩種。不同的產(chǎn)業(yè)有著不一樣的技術(shù)需求，催生了多樣的物聯(lián)網(wǎng)連接方式。根據(jù)信號(hào)覆蓋范圍可分為局域連接和廣域連接兩種。局域連接方式主要包括WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等，適用于近距離的場(chǎng)景需求中，信號(hào)覆蓋范圍100m以內(nèi)，部署成本低，但覆蓋能力有限，且對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)依賴嚴(yán)重，難以滿足廣范圍的連接，也難以支撐遠(yuǎn)程控制與物流追蹤等應(yīng)用，智能家居、穿戴設(shè)備、智能硬件等終端多采用局域連接方式；廣域連接方式包括分為授權(quán)頻譜廣域網(wǎng)絡(luò)和非授權(quán)頻譜廣域網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍更廣，工業(yè)、交通、物聯(lián)等行業(yè)應(yīng)用多采用廣域連接方式。其中授權(quán)頻譜廣域網(wǎng)絡(luò)主要以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為主，包括2G、3G、4G、5G、NB-IoT、eMTC、Cat.1等；非授權(quán)頻譜廣域網(wǎng)絡(luò)包括LoRa、Sigfox、ZETA等，具有低成本、易部署、可私有化等特性，是授權(quán)頻譜網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充。2020年4月工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》為中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)指明方向，將以5G、NB-IoT、LTE-Cat1為主，建立NB-IoT

（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）、4G（含LTE-Cat1，即速率類別1的4G網(wǎng)絡(luò)）和5G協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系。5G與LPWA協(xié)同激發(fā)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值。LPWA（LowPowerWideArea，低功耗廣域覆蓋）具有廣覆蓋、大容量、低功耗和低成本的特點(diǎn)，適合需要遠(yuǎn)距離傳輸、通信數(shù)據(jù)量較少、電池供電運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如無線抄表、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、物流監(jiān)控、單車開鎖等。以NBIoT為例，其覆蓋能力比傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)20dB；系統(tǒng)容量具備支撐海量節(jié)點(diǎn)連接能力，一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)以上連接；待機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)10年以上；成本方面，使用180kHz窄帶頻譜，降低了基帶復(fù)雜度，使用單天線、半雙工模式，降低了射頻成本。目前全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)主要來自于傳統(tǒng)的2G/3G/4G，連接和硬件的成本降低將推動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控在農(nóng)業(yè)、智慧城市和制造業(yè)等關(guān)鍵垂直領(lǐng)域的應(yīng)用，同時(shí)2G和3G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)閉也將推動(dòng)LPWA的應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)未來NB-IoT/eMTC會(huì)逐漸超過2G/3G/4G成為主流連接方式。據(jù)愛立信預(yù)測(cè)，2021至2027年全球廣域物聯(lián)網(wǎng)、蜂窩物聯(lián)網(wǎng)、短程物聯(lián)網(wǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為19%、19%、12%。5G與LPWA技術(shù)將協(xié)同創(chuàng)新，互補(bǔ)共存，共同引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。Redcap填補(bǔ)需求空白，有望低成本布局，推動(dòng)應(yīng)用快速普及。Redcap（ReducedCapability，降低能力）是3GPP在5GR17階段，專門立項(xiàng)研究的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，5GR17版本將于2022年6月凍結(jié)。從技術(shù)特性上看，RedCap介于eMBB（超寬帶）和LPWA（低功耗廣域網(wǎng)，NB-IoT等）之間，主要針對(duì)帶寬、功耗、成本等需求都基于eMBB和LPWA之間的應(yīng)用，其帶寬和通信碼率低于eMBB，但遠(yuǎn)高于LPWA，而其功耗和成本高于LPWA，又遠(yuǎn)低于eMBB。從成本上看，我們預(yù)計(jì)5GRedCap可以使5G模組成本降低60%~70%，設(shè)備復(fù)雜度的降低大幅度帶來了成本的節(jié)約，具體來看：帶寬：RedCap的頻譜帶寬更小，在Sub-6GHz頻段，RedCap的帶寬為20MHz，小于傳統(tǒng)5G的100MHz；

天線：RedCap減少了收發(fā)天線數(shù)量，并降低了MIMO層數(shù)，在Sub-6GHz頻段，RedCap終端的接收鏈路可減少為1個(gè)或2個(gè)，相應(yīng)下行MIMO降低為1層或2層接收；調(diào)制方式：RedCap采用了64QAM調(diào)制方式，對(duì)射頻和基帶的要求大幅降低；雙工模式：RedCap采用半雙工FDD（HD-FDD），可以在不同時(shí)刻在不同頻率上進(jìn)行收發(fā)，不需要雙工器，不僅節(jié)約了成本，同時(shí)集成度高，還有利于設(shè)備的小型化。RedCap支持可穿戴設(shè)備、工業(yè)傳感器和視頻監(jiān)控三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景?？纱┐髟O(shè)備、工業(yè)傳感器和視頻監(jiān)控三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求介于eMBB和LPWA之間，與Redcap的技術(shù)特性相匹配?？纱┐髟O(shè)備：參考帶寬為下行5-50Mbps，上行為2-5Mbps，峰值速率下行最高150Mbps，上行最高50Mbps，設(shè)備的電池應(yīng)能使用數(shù)天（最多1-2周）；工業(yè)無線傳感網(wǎng)：參考帶寬速率小于2Mbps，通信服務(wù)可靠性為99.99%，端到端時(shí)延小于100毫秒，由于設(shè)備大部分是靜止的，電池至少能用幾年，對(duì)于安全類相關(guān)傳感器，延遲要求達(dá)到5-10毫秒；視頻監(jiān)控：對(duì)于經(jīng)濟(jì)型視頻場(chǎng)景，參考帶寬為2-4Mbps，對(duì)于高端視頻場(chǎng)景，參考帶寬為7.5-25Mbps，時(shí)延小于500毫秒，可靠性在99%-99.9%之間，業(yè)務(wù)模式以上行傳輸為主。1.3、出貨量持續(xù)高增，智能化與低功耗需求漸顯無線通信模組可按功能分為通信模組和定位模組。物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信模塊行業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)中率先形成完整產(chǎn)業(yè)鏈和內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力的應(yīng)用市場(chǎng)。通信模組按照不同的通信制式分為蜂窩通信模組

（2/3/4/5G/NB-IoT等）和非蜂窩類通信模組（WiFi、藍(lán)牙、LoRa等）。定位模組具體包括美國(guó)制式的GPS定位模組、歐盟的GLONASS定位模組、俄羅斯的伽利略定位模組以及中國(guó)的北斗導(dǎo)航定位模組。從傳輸速率上看，無線通信模組可分為以4G和5G為代表的高速率模組，以3G和eMTC為代表的中速率模組及以2G、NB-IoT等為代表的低速率模組。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，模組的種類也日益豐富。通信模組技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一：NB-IoT+4G+5G協(xié)同發(fā)展。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展影響，我們認(rèn)為，隨著全球2G和3G網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)衰落，NB-IoT、LTE-M和4GCat-1等LPWA技術(shù)推動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的初步采用，未來幾年全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將由2G向NBIoT+4G+5G遷移。從地理上看，中國(guó)在全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊市場(chǎng)的5G采用方面處于領(lǐng)先地位，北美和歐洲未來潛力巨大，印度和拉丁美洲等新興市場(chǎng)增速快。預(yù)計(jì)至2030年全球通信模組出貨量將超過12億。據(jù)CounterpointResearch預(yù)測(cè)，至2030年全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊出貨量將超過12億個(gè)，復(fù)合年增長(zhǎng)率為12%，出貨量將主要由5G、NB-IoT和4GCat1技術(shù)推動(dòng)，5G將成為增長(zhǎng)最快（60%）的技術(shù)，其次是4GCat1。通信模組技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)二：模組智能化程度提升，智能模組應(yīng)用增加。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品形態(tài)不斷增多，物聯(lián)網(wǎng)模塊多樣化發(fā)展以滿足越來越多不同類型設(shè)備的功能需求，越來越多的方案商開始直接采用手機(jī)或平板方案來設(shè)計(jì)產(chǎn)品，對(duì)通信模塊廠商亦提出了智能化需求，越來越多的芯片和功能會(huì)集成進(jìn)物聯(lián)模塊中。智能模組具備通信模組特性，支持5G/4G/3G/2G的廣域網(wǎng)接入，同時(shí)自帶Android、HarmonyOS等復(fù)雜的操作系統(tǒng)，具備開放安全的軟件環(huán)境，底層芯片算力更強(qiáng)，自帶CPU、GPU算力，支持GNSS、Wi-Fi4/5/6、BT/BLE，集成度高，擁有豐富接口，可擴(kuò)展復(fù)雜外設(shè)。隨著5G+AIoT為核心的智能化產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)加速，智能化IoT需求增加，軟件生態(tài)的豐富也推動(dòng)了硬件的快速迭代，模組智能化程度提升，產(chǎn)品線更加靈活，可有效為客戶節(jié)省成本與研發(fā)周期。智能模組的關(guān)鍵特性包括：計(jì)算能力：內(nèi)核架構(gòu)，CPU核數(shù)，CPU主頻，圖形處理能力：GPU主頻，多媒體能力：顯示屏分辨率，拍照像素，視頻編解碼能力，AI運(yùn)算能力：CPU+GPU+DSP的綜合AI算力，接口能力：DSI/CSI，USB，串口，以太網(wǎng)。智能電表、工業(yè)、路由器/CPE、汽車和POS將成為2030年通信模組出貨量排名前五的應(yīng)用。從細(xì)分市場(chǎng)連接數(shù)量劃分，我們認(rèn)為，隨著5G的推出和5GRedCap的推出，5G將在工業(yè)、資產(chǎn)跟蹤、POS、遠(yuǎn)程信息處理、醫(yī)療保健和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中得到采用，主要取代傳統(tǒng)的4G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。智能電表、工業(yè)、路由器/CPE、汽車和POS將成為2030年出貨量前五的應(yīng)用。5G將優(yōu)先用于工業(yè)4.0(如機(jī)器人、自動(dòng)化和數(shù)字雙胞胎)、路由器/CPE(如FWA和專用網(wǎng)絡(luò))和汽車(如互聯(lián)和自主移動(dòng))應(yīng)用，LPWA將優(yōu)先用于公用事業(yè)(智能電表)，4GCat1和5GRedCap將優(yōu)先用于POS應(yīng)用。分地區(qū)看，中國(guó)、北美和歐洲市場(chǎng)是蜂窩通信模塊需求最大的三個(gè)區(qū)域。自2015年起，中國(guó)取代北美成為需求量最大的單體市場(chǎng)。在中國(guó)市場(chǎng)，蜂窩通信模塊的市場(chǎng)需求主要表現(xiàn)在智能水表、移動(dòng)支付和智慧安防領(lǐng)域；在北美市場(chǎng)，蜂窩通信模塊的市場(chǎng)應(yīng)用主要體現(xiàn)在車載、車隊(duì)管理、公共安全以及移動(dòng)支付領(lǐng)域；在歐洲市場(chǎng)，通信模塊主要市場(chǎng)集中在車載應(yīng)用以及智能電表行業(yè)。在日本市場(chǎng)，蜂窩通信模塊在智能電表以及車隊(duì)管理領(lǐng)域市場(chǎng)滲透率高。2、應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新擴(kuò)散，驅(qū)動(dòng)行業(yè)高速增長(zhǎng)2.1、物聯(lián)連接數(shù)快速增長(zhǎng)，中國(guó)網(wǎng)絡(luò)側(cè)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2025年全球?qū)⒂?09億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。在5G等新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)下，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備全面升級(jí)，產(chǎn)業(yè)鏈計(jì)劃龐大，海量傳感、控制單元的快速發(fā)展將直接推動(dòng)通信模組的爆發(fā)。通常情況下，每增加一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)，就需要增加1-2個(gè)無線通信模塊。全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)快速增長(zhǎng)，據(jù)IoTAnalytics統(tǒng)計(jì)，2020年全球共有217億個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其中物聯(lián)網(wǎng)連接達(dá)117億臺(tái)，占總連接的比例為54%，物聯(lián)網(wǎng)連接（聯(lián)網(wǎng)汽車、智能家居設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)工業(yè)設(shè)備）首次超過非物聯(lián)網(wǎng)連接（智能手機(jī)、筆記本電腦和計(jì)算機(jī)）。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，據(jù)loTAnalytics預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將保持高速增長(zhǎng)，增速繼續(xù)快于非物聯(lián)網(wǎng)連接，至2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)309億臺(tái)，五年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.49%。5G連接數(shù)快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2027年成為主要移動(dòng)接入技術(shù)，驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展。據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截止至2022年2月底，全球共有146個(gè)國(guó)家/地區(qū)的489家運(yùn)營(yíng)商正在投資5G，2022年到2025年，全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商Capex將超過6千億美元，其中約85%將用于5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。5G使用率不斷上升，據(jù)GSMA預(yù)測(cè)2022年全球5G總連接數(shù)將達(dá)到10億，至2025年5G連接數(shù)將占總移動(dòng)連接數(shù)的1/4，至2027年5G將成為主要移動(dòng)接入技術(shù)。5G將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物與物、物與人更加多元化的連接，賦予物聯(lián)網(wǎng)低延遲、高速率、多終端的交互能力，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與完善，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，據(jù)GSMA預(yù)計(jì)至2030年5G對(duì)各行業(yè)的貢獻(xiàn)中服務(wù)及生產(chǎn)將占最大比重。全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量指數(shù)型增長(zhǎng)，行業(yè)需求旺盛倒逼物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)加快商用化進(jìn)程。據(jù)愛立信統(tǒng)計(jì)，2021年第三季度全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量達(dá)78EB，同比增長(zhǎng)42.01%，環(huán)比增長(zhǎng)7.77%，與2012年第一季度相比，增長(zhǎng)了105倍。全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)型增長(zhǎng)，主要原因是移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)與下游應(yīng)用需求的興起，智能手機(jī)出貨量與移動(dòng)用戶數(shù)逐年增長(zhǎng)，移動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)品快速迭代，帶來移動(dòng)數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)。在全球數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型背景下，工業(yè)、醫(yī)療、交通等行業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)支撐能力提出新要求，同時(shí)全球新冠疫情加速物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程，驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)硬件與軟件等支持技術(shù)加速商用規(guī)模化部署進(jìn)程。中國(guó)引領(lǐng)全球5G進(jìn)展，基站建設(shè)數(shù)量明顯領(lǐng)先。網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心要素，自5G商用