物联网行业研究报告.pdf

唐泽俊36氪研究院未来，为你而来——“物联网” 行业研究报告2017年7月2报告摘要物联网是互联网的外延，是人与人，物与物，人与物的全新连接方式• 物联网是互联网的外延，互联网是通过电脑、移动终端等设备将人联网，所形成的一种全新的人与人的连接方式。而物联网是通过传感器、通信模组和智能芯片使物体联网。• 人类每一次连接方式的改变，都会催生出一批巨无霸型的企业，在数十亿连接量的语音网时代，产生了AT&T这样的百亿美元规模的公司；在实现百亿连接的PC／移动互联网时代，产生了如IBM、微软、Google、BAT这样的千亿美金级别企业；而物联网实现的千亿连接量一定会诞生出下一个巨无霸企业。物联网的核心驱动力是通过多个维度的技术成熟而实现物联网主要数据• 物联网的核心驱动力是通过多个维度的技术成熟而实现的，其中最主要的是MEMS传感器，包含NB-IoT、eMTC在内的多种LPWAN（低功耗广域网络）通信协议、云计算等，这些技术的成熟极大的刺激了物联网的发展。• 目前我国在MEMS传感器领域还较为落后，世界上该领域领先生产商主要集中在美国、欧洲和日本。而在通信网络方面，我国的华为主导了NB-IoT协议的制定，并与2016年6月于韩国釜山冻结，与此同时，华为也是我国NB-IoT通信模组的主要生产厂商。• 据咨询公司Venture Scanner最新统计，截至2017年Q1，全球物联网行业相关公司已经突破1800家，覆盖软件开发、智能家居、智能汽车等20余个领域，融资金额达320亿美元。• 2007年全年物联网领域融资金额达4亿美元。到2016年，该领域融资金额为62.5亿美元，同比增长93.6%。由此可见，在过去十年中，物联网行业发展较快。• 根据Yole Department数据显示，MEMS和传感器市场规模将从2016年的380亿美元增长至2021年的660亿美元，复合年增长率（CAGR）达12% 。• 贝恩咨询公司预测，到2020年，出售硬件、软件和综合解决方案的物联网服务供应商年收入可达4700亿美元，可用利润达600亿美元。同时贝恩预测云服务提供商、分析和基础设施软件供应商将对物联网交易产生重要影响。物联网行业报告2017.7目 录 Contents物联网行业综述•行业综述•行业驱动力•政策梳理•投融资情况物联网产业布局•感知层布局•网络层布局•平台层布局•应用层布局物联网使用场景解析•物联网 + 智能出行•物联网 + 智慧家庭•物联网 + 工业生产行业未来展望•物联网行业总述•物联网发展瓶颈：•未来发展方向：技术落地价值最大，B端产品先于C端爆发“物联网”行业综述Chapter I•行业综述•行业驱动力 — MEMS传感器•行业驱动力 — LPWAN•行业驱动力 — 云计算•投资热度5•广义的物联网概念最早于1999年由麻省理工学院提出。其定义是“通过射频识别（RFID）、全球定位系统等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念”。本篇报告中，我们将“物联网（IoT，Internet of things）”定义为“在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到物与物，物与人，所有的物品与网络连接，并进行信息交换和通信”的一种网络概念。行业综述万物相连，未来即将到来物联网行业报告2017.7•物联网（IoT，Internet of Things）的本质是将各种嵌入式单片机相连，而这一概念将无线连接和各类智能传感器相结合并搭配低功耗的微控制器实现设备成本更低、方式更简单的联网。•而近些年，基于MEMS（微机电系统）技术的传感器、MCU（微控制器）、LPWAN （低功耗广域物联网）、云计算以及云储存等技术的快速发展，使物联网这一概念重新成为热门话题，而这一领域，也成为全球互联网巨头未来的重要战略布局。是未来最具有想象力的市场。行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析6•本报告将物联网分为四个层级，分别是：感知层、网络层、平台层和应用层。感知层是物联网的底层，其功能主要是通过传感器采集物体上的各类信息。网络层的主要功能是通过各类通信协议，将感知层中采集的信息传输至平台层。在网络层中，较为知名的协议有eMTC，NB-IoT、SigFox和LoRa等。平台层则是以云计算为核心，将传感器在物体上采集到的数据进行汇总和处理。在物联网产业链中，平台层与感知层被视为物联网的核心环节，而应用层是物联网产业链的最顶层，是面向客户的各类应用，例如智能家居、共享出行、智能电表、水表、气表和热等各个实际使用场景。•物联网由技术驱动，在本篇报告中着重从MEMS传感器、通信协议、云计算等技术来介绍行业的驱动力。行业综述万物相连，未来即将到来2017.7物联网行业报告MEMS感应器执行器通信模组MCU智能设备：移动终端、二维码扫描器、可穿戴设备、智能家具等、共享单车近距离通讯蓝牙 RFIDNFCZigBee远距离蜂窝通信eMTC／GSM（2G）NB-IoT／LTE （4G）远距离非蜂窝通信Z-Wave LoRa WiFi应用层感知层网络层平台层设备管理平台接入管理平台应用开发平台业务分析平台云服务，以云计算为核心实现数据的汇总处理To CTo B可穿戴设备智能家居消费电子智慧出行智能停车智慧工厂公共服务设备检测道路检测智慧农林物流监控行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析7•感知层是物联网的底层，可将其分为MCU、MEMS传感器、通信模块三类。感知层功能的实现，是通过在物体上安装不同种类的传感器（例如陀螺仪、压力传感器、位移传感器等）实现对物体的状态进行检测，与此同时将采集到的信息通过通信模组进行回传，实现物体的联网。MEMS传感器相关技术的进步，使得更多维度的信息可以被感知并采集，从而使物联网这一概念可以使用在更多的生活生产场景落地。因此我们认为，MEMS传感器技术的进步是物联网爆发的主要驱动力之一。•MEMS的快速发展是基于已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。使其具有体积小，功耗低，精度高，能够批量生产等优势。未来，尺寸更小，数据监测维度更多的传感器会被部署在各个行业，而更精细的数据将为市场带来新的增量。目前，MEMS传感器件已经广泛地被应用于汽车电子、智能家居、智能电网、 智能手机、消费电子、医疗器件、运动追踪、智慧城市等各个领域，MEMS传感器件已经成为了智能感知时代下最重要的硬件。•近年来，随着微机电技术（MEMS）的规模应用使传感器的单价快速下降，根据Yole Department数据显示，MEMS和传感器市场规模将从2016年的380亿美元增长至2021年的660亿美元，复合年增长率（CAGR）为12% 。技术基础MEMS传感器，安装于终端，实现不同维度的数据采集7物联网行业报告2017.7行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析图示：MEMS传感器8技术基础通信协议，物联网设备实现信息交换的传输通道通信范围能源消耗带宽芯片费用基站数量传输时延覆盖率LPWAN3G／4G物联网行业报告2017.7•在LPWAN技术出现以前，物联网网络难以平衡广覆盖和低功耗／低成本这对矛盾统一体。以目前物联网最常见的GPRS（2G）为例，技术存在功耗较高，每个扇区的连接量较低以及网络覆盖面积有限等缺陷，从而无法满足物联网在不同使用场景下的需求。•为了改进GPRS无法满足物联网连接需求的现状，业界提出了如LoRa、SigFox等工作于未授权频段的低功耗广域物联网（LPWAN）通信协议。与此同时，作为行业标准制定机构3GPP也提出了基于LTE发展而来的eMTC协议、基于GSM发展而来的EC-GSM协议和NB-IoT协议。相较于3G／4G蜂窝网络，LPWAN具有成本低、能源消耗少、覆盖广等优势。•本报告会介绍不同协议之间的特点，并重点对比eMTC与NB-IoT。•LoRa目前是最广泛的LPWAN技术之一， LoRa通过提高接收机的灵敏度，从而有超强的链路预算，在保持发射功率相对低的同时，提高了信号传播距离。LoRa联盟推出了完全支持蜂窝网络的LoRaWAN通信协议，该协议可处理节点漫游、基站容量管理、节点鉴权等蜂窝技术。因其开放性，大量研发型公司参与完善该协议，使该通信协议有不断进化的能力。数据来源： 公开资料整理注释：1. LTE（长期演进，Long term Evolution）是3GPP组织制定的UMTS技术的长期演进，是介于3G和4G之间的一种通信技术。2. GSM（全球移动通信系统，Global System for Mobile Communication）就是通常所理解的2G技术。图示： 该图对比了LPWAN与3G／4G在通信范围、能源消耗等7个方面的差异。行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析9物联网行业报告2017.7•SigFox是商用化较快的一种低功耗广域物联网协议，该协议使用超窄带技术，超窄带技术可以以极低消耗覆盖大范围区域，能达到省电、低成本的目的，以利于各项物联网设备延长电池使用时间与压低成本。•eMTC是由3GPP组织基于LTE技术发展衍生而来的一种LPWAN通信协议以满足物联网发展的需求。eMTC协议在降低功耗的的主要方式有降低上下行带宽到1.4MHz、降低最大发射功率和减少支持的下行传输模式。在增强覆盖方面，目标是对现有的覆盖增强14dB，目标MCL为158dB。•窄带物联网（NB-IoT）技术是基于LTE的基本构架，针对于大连接、广覆盖、低成本、低功耗的物联网应用而设计的物联网系统，其主要特点包括覆盖增强，相比于GPRS网络提升20dB，据资料显示，NB-IoT协议每个扇区连接量达到10万设备量。由于其带宽较窄，相关设备电池寿命可达10年。目前NB-IoT的部署方法分为3种：Standalone、Inband和Guardband。技术基础通信协议，物联网设备实现信息交换的传输通道数据来源： 公开资料整理技术标准组织频段传输距离传输速率SigFoxSigFoxSub-Ghz市区：1Km郊区：50Km100bpsLoRaLoRa联盟Sub-Ghz市区：3-5Km郊区：15Km50-300KbpseMTC3GPPLTE158dB1MbpsNB-IoT3GPPGSM/LTE20km50Kbps注释：1. MCL为最小耦合损耗，定义了基站和手机的发射部分、接收部分之间最小的耦合损耗的手机无线网络通信技术。行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析10•上文提到四种协议中，eMTC和NB-IoT是授权频段的通讯协议，我国几大运营商已经开始部署。两种协议各有优劣势。•我们梳理了eMTC和NB-IoT协议的部分技术特点，可以看出两种协议尽管均属于LPWAN，但NB-IoT基于LTE频段，其优势是适合广域网、低功耗和低速率的使用场景下的连接，结合物联网在未来的主要使用场景eMTC和NB-IoT应该会服务于不同的应用场景，从而达到共存。可以看出，无论是NB-IoT协议还是eMTC协议，均可以满足物联网使用场景中低功耗、低成本和连接量大的需求，从而彻底改变网络层发展现状。所以我们认为，LPWAN技术的落地对物联网的发展有极大的促进作用。通信协议，物联网设备实现信息交换的传输通道技术基础物联网行业报告2017.7eMTCNB-IoT高可靠性、关键型业务、时延敏感型场景成本高效、时延不敏感、低数据量、覆盖需求广场景共享单车环境监控公共设施楼宇安防车辆调度智能穿戴速率覆盖增强功耗语音时延连接量成本eMTC<1Mbps12dB+5-10年支持100ms级5万／扇区<$10NB-IoT<20Kbps20dB+10年不支持秒级别10万／扇区<$5行业综述MEMS传感器LPWAN云计算政策梳理投资情况分析数据来源： 公开资料整理图示：eMTC协议和NB-IoT协议的使用场景对比11•云计算的成熟是驱动物联网发展的一大重要因素，将数据的储存和运算放在云端，使物联网终端...