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不惧中美博弈!中国5G自主可控技术解读产业机遇爆发【附下载】

发布时间:2019-06-12 00:27 来源:未知 编辑:admin

  在中美博弈的大背景下,全球 5G 仍然如期推进,其对于构建智能物联产业的竞争力来说意义重大,而随着 5G 进展和全球格局的变化,不仅仅是 5G 设备投资,产业链重构带来的上游自主可控与包括手机、物联端、智能汽车为代表的 5G 终端产业创新正进入实质阶段。

  在华为等民族企业的努力下,我国在5G上游网络侧上游核心领域已实现了完全的自主可控;而在IP承载网、传输网和云服务器等上游设备已实现了部分的自主可控,由此可见,我国5G的发展将势不可挡。

  本期的智能内参,我们推荐来自中泰证券的报告, 详解中美博弈下的5G自主可控新机遇以及终端产业机遇。如果想收藏本文的报告(5G 进程下的自主可控和终端产业机遇),可以在智东西(公众号:zhidxcom)回复关键词“nc376”获取。

  互联网通过完成计算机之间的互联,新业态伴随网络蓬勃发展,是信息时代从无到有的里程碑。移动互联网解决了人与人之间的互联,业务与网络新形态再次勃发,ICT 产业完成深度融合。

  5G是界分人联与物联需求的基础设施,产业意义堪比信息高速公路。5G首次明确提出面向万物互联,将相互孤立的各类型终端、设备或子网络全面联通,从无到有的意义堪比90年代信息高速公路。5G是统一平台的整网方案,这是与前几代通信网络的核心差别。

  标准化工作时间表明确,过去的各里程碑节点如期达成,后续工作仍在准点推进。3GPP在2016年启动5G Study Items,完成R14协议;2017年正式进入5G Work Items阶段,在2017年底和2018年中NSA和SA两套方案分别确定,R15版本已在2018H2冻结。始于2018年底的预商用和商用部署都是基于R15协议,工作频段以Sub-6GHz为主,建设规模预计2021年达到高峰并将延续到2023年,称为5G第一阶段(Phase I)。R16

  版本的标准化工作已经启动,主要围绕毫米波段,产业链有望在2021年成熟,衔接5G第一阶段,投资规模和周期空前扩张。R16的标准化工作在2018年底启动,按计划将在2019年底冻结。由于主要面向毫米波段,产业链尚处于空白,需要更长时间的预商用和产业培育期,预计将在2021年开始商用部署,是谓5G第二阶段(Phase II)。届时正值5G R15网络建设高峰,新建R16与之完美衔接,5G网络投资规模有望延续高位,开支周期空前拉长。

  5G商用进程中,C频带是6GHz以下普遍采纳的工作频带,中移动正在主导推动2.6GHz产业链。国内三大运营商也颁布了实验频谱划分方案,可以对应了运营频谱的划分,其中移动获得的2.6GHz频带产业链从空白起步,18H2就已取得重大进展,有望在今年同步启动商用。工信部也已颁发5G牌照,2019年确定为5G商用的开局之年,将成为电信资本开支周期的新起点。5G

  绝非仅指移动接入网,其本质是对网络能力软件化的统一平台,以满足对不同场景提供特性化的切片,实现这一目标的实效将决定5G的长期发展。现有的网络由专用设备组成,没有统一平台,除了同质化的管道功能,无法实现业务定制化,在5G首要解决的就是以统一开放平台容纳通用设备并提供特性化的网络能力。运营商主导的产业联盟是主导力量,典型如中移动推动的ORAN,聚拢数十家运营商和上游厂商:一方面界定技术规范,使得设备通用化,网络架构向扁平化;另方面对下游提供开放的应用接口,运营商和B端客户能按需对网络进行编排、分配和使能。在5G第一阶段建设中达成网络功能软件化的能力,并推动与典型的B端场景融合,是线G长期发展的关键。▲5G 不仅仅是移动接入网,而是网络能力软件化的整体网络方案

  将带动新一轮资本开支周期,总规模和时间跨度空前,成为未来三年通信投资的主逻辑,板块配置有望伴随

  5G景气向上。5G建设的前三年将复现LTE投入规模快速拉升的情形,后续增速逐步回归,但总规模将保持高位。▲国内近年资本开支以及预测

  产业链渐进成熟,使得无线在总开支中的占比稳步提升。2019年无线开支水平企稳回升,根据运营商预计,将接近1500亿水平,依照惯例实际实施很可能超出规划。预计2020到2023年,无线开支水平将有望快速提升,从1500亿上升到2500亿元,年复合增速达到13.67%;由于5G从全新产业起步,初始成本较高,将渐进走向成熟,无线在总开支占比有望从50%逐步上升到55%的水平,5G无线接入网投资将成为驱动总开支的主要力量。保守估计,中国5G

  基站建设数全球占比将和4G类似,为全球最大5G网络。中国LTE网络在5年内完成了追赶和超越,根据运营商公布数字,截止2018年底,全国4G基站数目为478万台;根据对海外各大区域的4G基站数汇总,预计海外LTE基站总数略超过200万站,国内基站数约占全球总数的68%。▲4G 和 5G 基站数规模比照

  国内市场将为本土厂商提供强力支撑,华为与中兴的领先地位将得到巩固和加强。预计到

  年全球RAN市场依然为五家头部厂商分割,因受到美方压制,华为海外市场面临一定收缩,份额占比预计在25%左右;Ericsson和Nokia份额将由此获得提升,预计都在23%左右水平,三大厂商形成第一梯队;三星借助韩国5G的快速发力和美国毫米波市场,将呈现显著增长,其份额有望冲击13%;而中兴依托国内市场支持,全球份额有望冲击15%,较4G阶段更上层楼。本土厂商的产业地位将持续强化。综上,5G

  资本开支向上,给全球ICT产业带来直接机遇,产业链迎来全面提振和升级,尤其本土设备商和上游供应商将空前受益。二、自主可控成为关注重点

  月中美国以国家安全紧急状态为由,对包括华为在内的数十个企业和科研院校纳入实体清单,要求美国企业或采纳美方技术超过一定比例的外国企业不得向列举的实体提供技术、零部件和服务,掀起打击范围和力度空前的技术封锁。美方对华的遏制成为了产业最大不确定因素,因其影响范围大、跨度远,其反应将在未来一到两年逐步体现,成为市场关注的重点。我国半导体产业起步较晚,虽然有了较完整的布局和长足发展,但因为后发,整体规模和产品层次仍处于较低水平。 2016 年中兴事件之后,国内对于自主可控的战略意义认同空前一致,近三年在长期投入和短期应对上准备充分。尤其通信行业,中国自主可控国产化是必需必要的,原因有两点:1、信息产业是巨大市场;2、保卫信息安全刻不容缓。龙头厂商在关键领域具有全球领先性,就有能力面对先发厂商在技术和市场上的压制 。

  在5G上游设备上,网络侧上游设备和IP承载网方面由于华为的努力,已基本完成了自主可控;5G手机上游设备的短板在于射频前端和操作系统;光网络设备和云服务器基本可控

  网络侧上游准备较为充分,整体建设进度不会受到影响。在5G网络方面,因为属于设备商的战略领域,华为在上游替代方案上有了十余年的储备,核心部分已经完成自主可控,且技术处于全面领先,尤其在实现基带、主控和传输的嵌入式实时系统上,有深厚的积累。第一阶段5G建设不会因外部封锁此受到阻碍,反而可能在压力下加快推进。5G

  手机短板在射频前端,短期难以实现追赶,有赖于海外方案,安卓系统对华为的封锁会影响海外市场,但客观讲加速移动端操作系统实现自主,风险总体可控。对于即将在明年起量的5G手机,目前国内的射频前端技术仍全面落后,中短期难以突破到商用水平,预计将以非美国替代性方案为主。禁止华为使用安卓,或将失去依赖GMS服务的海外用户,但同时促使国产移动操作系统快速自立,预计今年底华为的跨平台操作系统有望上线G手机渗透窗口期取得商业突破。▲通信上游主要芯片与器件国产化情况

  。光网络扩容升级焦点在器件与设备,国内设备水平全球领先,但在上游器件方面存在一定差距,但产品布局完整,技术差距总体可控,芯片研制和封测技术水平坚持长期推进,在强化自主的背景下,短期有望实现重大突破,并有望伴随国内应用规模打开而持续升级。

  。主要短板在于交换芯片、网卡芯片与系统平台,国内已有专业厂商进行了长期铺垫,在具体指标上比领先水平稍逊,但可替代性强,且相比而言技术上更易突破。▲国内 CPU 指令集体系自主情况

  体系架构自主已取得关键突破,国内庞大的市场和自主需求,将促使底层架构自主走向全面完善。华为已经获得了ARMv8的内核级永久授权并完成了对微架构的自主实现,从指令体系自主来说不存在风险,但需要注意ARM对其封锁了后续更新版本的指令集,长期发展依然受到制约。在愈演愈烈的技术封锁环境下,国内很有可能掀起从指令集、内核微架构、操作系统,直至上层IT生态全面重建。基于新体系架构的

  CPU、跨平台操作系统、中间件和数据库,B端通用应用软件都存在重大的开拓性机遇,国内也有足够市场规模和内外部因素来加快体系化自主可控的完善。综上,ICT领域发生的遏制和对立,是中美博弈的具体体现,长期看还可能继续扩大。我过在完善技术自立方面已经做好了相当程度的应对准备,风险总体可控,并将进一步推动上下游加快自主,

  5G建设与新业态变革将为核心领域持续突破和新体系的建立带来难得契机。三、5G助力手机产业链打开新空间

  2018年全球智能手机出货量为14.07亿部,同比下降3.7%,继2016年后,全球智能手机出货量持续下滑;国内手机出货量也出现下降,据工信部统计,2018年中国手机出货量为4.14亿部,同比下降16%。手机出货量的下降,一方面是由于智能手机质量的提升,耐用性的提高,使得用户换机周期延长,另一方面由于智能手机功能同质化趋势明显,新机型对消费者的吸引力有所下降;与此同时,5G手机大规模商用还需一段时间,据IDC预测,2019年5G手机渗透率仅0.5%,因此,手机市场进入存量竞争时代。▲历年全球智能手机出货量(百万部)

  2019年5G商用试点城市名单,包括北京、天津、上海、苏州、武汉、广州等约20个城市将享受5G覆盖,其中,北京、上海、深圳均规划2019年实现大规模商用,北京计划2019年实现五环内全覆盖,上海计划2019年实现外环内中心城区室外基本全覆盖,深圳计划2019年全市各区的中心区域覆盖。▲2019 年三大运营商 5G 试点城市

  年海外主流运营商开始规模性建设4G基站,从4G元年到网络成熟,大概花费了4年左右时间。如今,国内4G用户规模达七成,未来十年,5G也将重复4G的发展路径,成为主流网络。目前全球智能手机市场仍在持续下降,中国手机行业已进入成熟期,据IDC预测,2019年全球5G手机出货量670万部,仅占总出货量的0.5%,到2023年,5G手机出货量将达总出货量的26%。5G手机有望带领全球手机用户走入换机潮,随着5G手机逐渐普及,智能手机销量有望逐渐攀升。各家手机厂商抢跑5G,主力军来自中国。据

  GSA 5G终端生态报告,截止至2019年4月底,全球共公开宣布过的5G手机共16款,其中,明确售价的5G手机共6款,其余均为原型机发布或PPT发布,这6款手机分别是摩托罗拉、三星、OPPO、华为、小米、LG,有4家厂商来自中国。今年5月8日OPPO在国内首先开启了5G友好用户招募计划,在北京、上海、深圳试点城市,国产手机品牌的5G手机第一次从展示柜中到了普通用户手中。▲全球明确售价的 5G 手机情况

  、vivo、努比亚、酷派、小米都参与了5G标准制定,开始于运营商、元器件供应商等一起主导一次通信变革。尽管5G核心专利技术依旧在上游核心元器件供应商手中,但手机厂商与他们的合作方式已经不是单纯地单向购买,而是产生了更多专利交叉许可的可能。3、 5G对手机硬件提出三大挑战5G

  3G、4G不同的是,5G网速更快、拓展性更强,手机厂商要将一块独立的5G芯片植入手机内。在技术端,5G的终端复杂性比4G更高。5G的运算复杂度上比4G提高了近10倍,存储量提高了5倍,而5G产品的芯片处理能力必须提升至现行的5倍。5G芯片需要同时保证TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、GSM多种通信模式的兼容支持,同时还需要满足运营商SA组网(独立组网)和NSA组网(非独立组网)的需求,这对于天线方案以及前端架构的设计挑战非常大。目前,全球市场上,华为海思与高通正在齐头并进研发5G手机芯片,2018年12月华为发布5G终端芯片“巴龙5000”,但整体而言,高通仍处于优势地位。射频端:射频数量大幅增加,手机成本进一步提升。手机射频前端主要包括天线、滤波器、功率放大器(PA)等器件,它是智能手机的射频收发器和天线之间的功能区域,射频器件设计难度大,材料要求特殊。在

  手机中,射频端的设计尤为关键,其成本有可能超过手机处理器平台,主要原因是5G时代,射频数量将大幅度增加,Qorvo公司高管曾指出,以5G手机为例,单部手机的射频半导体用量将达到25美金,相比4G手机近乎翻倍增长,其中滤波器从40个增加至70个,频带从15个增加至30个,接收机发射机滤波器从30个增加至75个,射频开关从10个增加至30个,载波聚合从5个增加至200个。据中国产业信息网统计及预测,全球射频前端市场规模以每年约12%的速度增长,2016年达114.88亿美元,未来将以12%以上的增长率持续高速增长,2020年接近190亿美元。▲全球射频前端市场规模(亿美元)功耗与散热:散热模组市场有望提前爆发。散热是手机正常运行必须克服的难题,

  传输速率更快,海量数据吞吐量大大增加其功耗,5G芯片部分成为继CPU、GPU后新的手机发热源头,华为轮值CEO徐直军在接受采访时指出,5G芯片的耗电量是4G的2.5倍;另一方面,手机结构变化对散热性能也提出了更高的要求,随着5G天线数量增加和电磁波穿透能力变弱,机身材质向非金属化演进,需要额外增加散热设计,同时,5G手机内部结构设计变得更为紧凑,也增加了散热解决方案的设计难度。5G助力手机创新技术加速发展。5G开启了手机产业新一轮换机潮,有

  5G的数据处理能力将增大电池的能耗,对手机性能提出了新要求,快充与无线充电技术迅速崛起;在安全方面,生物识别技术逐渐成熟,未来智能手机将具备面部识别,虹膜识别和指纹识别等多种传感器技术;在应用方面,AR、VR和语音技术的快速发展,拓展了手机的应用场景,是创新的重要渠道。四、5G助力智能驾驶产业步入量产前夕1、网络端:

  的模拟时代走向数字时代,3G实现从2G语音时代走向数据时代,4G实现IP化、移动互联网化,数据速率大幅提升。5G最大的改变是构建了物联网的基础网络,实现从人与人之间的通信走向人与物、物与物之间的通信。5G应用三大场景:eMBB(增强移动宽带)、mMTC(海量机器类通信)、和uRLLC(超可靠低时延通信)。(1)增强移动宽带场景指在现有移动宽带业务场景的基础上进一步提升用户体验,代表应用:4K高清视频、ARVR、远程教育等。(2)海量机器类连接,代表应用工业物联网、智慧城市、智能家居等。(3)低时延高可靠,例如自动驾驶/辅助驾驶、远程控制等。5G的mMTC和uRLLC是针对物联网的全新场景,将推动移动互联网向万物互联时代转变。▲物联网产业链边缘计算是物联网时代的IT

  IT化后才能实现。边缘计算是把内容和业务尽可能向用户方向下沉,尽可能部署在接入侧,使得大流量集中在边缘计算所辖范围内进行转发,以实现业务的分流,减轻核心网和传输网的负担。通过边缘计算,可以缓解两大网络业务痛点——流量与时延,IDC报告显示,到2020年将有超500亿的终端和设备联网,而在2018年就已有50%的网络面临带宽的限制,40%的数据需要在网络边缘侧分析、处理和存储。根据运营商的大致估算,若业务经由部署在区域数据中心处理和转发,时延在50ms内,若业务在本地数据中心完成处理和转发,则时延约在20ms之内,而如果放在边缘数据中心内的MEC处理,时延就能控制在10ms以内。5G网络的切片能力与边缘计算能力让智能驾驶成为可能。5G网络的两大能力让智能驾驶成为可能。第一,

  网络的切片能力能够基于同一资源提供安全、质量可控的端到端逻辑专用网络,可灵活搭配物理资源和网元功能,未来自动驾驶系统面临的场景丰富多样,针对不同的应用场景,网络切成一片一片的虚拟通道,根据业务需求和数据优先级来分配网络,可以按需分配,也可以定制;第二,5G网络的边缘计算能力能够在移动网络边缘完成对自动驾驶系统产生的海量数据的分析处理,大幅度降低了回传链路负担,提高计算能力,满足智能驾驶的低时延要求,同时可根据智慧交通预设场景,完成实时道路感知与环境感知所需要的计算能力。▲5G 切片能力与边缘计算能力让智能驾驶成为可能智能驾驶是物联网时代最确定和最有价值的市场。随着“将汽车变为第四块屏幕”—电视、电脑、手机、汽车屏幕时,智能驾驶应运而生,拥有一部搭载智能互联系统的汽车已经不再是梦想。如今,已进入智能汽车时代,“无人驾驶”的出现,将会减少交通事故的发生,挽救数千人的性命,缓解拥堵,减少燃料消耗和污染,同时将会让车主的用车生活变得更加轻松、简单。车规级前装通信模块、车队管理、UBI

  车险及轻型车车载终端通讯设备等,因技术要求高,市场进入壁垒高。中国车载

  2017年全球汽车产量8730.25万辆。2018年国内广义乘用车保有量2.4亿辆,年销量2272万辆,同比下滑6%,但仍然全球销量第一,新能源车销量125万辆(新能源车100%联网),车联网渗透率在快速提升。据GSMA预测,2018年全球车联网渗透率将超过20%,2025年有望实现所有汽车联网。除了乘用车,工程车辆的资产追踪管理需求旺盛。2、车企端:智能驾驶产业步入量产前夕平台层面:多家车企推出电动化平台。汽车平台是指汽车从设计开发到生产制造过程中的设计方法、设备基础、生产工艺、制造流程乃至汽车核心零部件及质量控制的一整套体系。汽车平台可以尽量使用相同生产线,降低生产制造成本,同时,基于同一平台可以提高新车型开发效率,缩短研发周期。车企推出电动汽车平台有两种策略,一种是基于传统燃油车平台改造,另一种是开发新的电动车专属平台。基于传统燃油车平台改造开发平台,虽然可以缩短开发时间,但是存在很多限制,如续航里程受限,汽车动力性受限以及内部空间和舒适性受限等。随着电动车及智能驾驶产业的快速发展,从

  平台、大众的MEB平台、吉利的PMA平台、比亚迪的e平台等等。车企开启成本战,零部件企业将加速洗牌。随着新能源补贴逐步下滑,及技术门槛的提升,车企推出电动汽车平台。从成本上看,可以大量采用通用的零部件和模块化总成,使不同车型实现资源共享,例如,丰田明确表示80%的零部件将共享,大众的零部件通用率也将达到70%-80%

  由于零部件的大规模通用,车企的采购要求将更加严苛,对零部件企业的研发、规模化生产能力等综合实力要求更高,同时,电动汽车平台化发展后,车企的零部件供应商将从针对单一车型选择不同供应商,转变为基于某个电动汽车平台选择几个固定的零部件供应商,零部件供应商将大幅减少,加速下游竞争。硬件层面:核心零部件成本逐步下降,产业链不断成熟。智能驾驶的三大要素“感知、决策、执行”,其中感知层包括雷达、摄像头等核心硬件,用于实现汽车与外界环境、监控系统等的连接。目前一辆通用的自动驾驶汽车中有

  个毫米波雷达,16个摄像头和1-2个IMU,据Yole Développement统计,目前自动驾驶领域的投资达到20亿美元,其中约10亿美元用于感知的投入,感知传感器是智能驾驶的核心零部件。随着技术的不断进步,以Velodyne的激光雷达为例,其16线激光雷达产品由超过一万美元降至3999美元,随着产业链的不断成熟,及核心零部件的降价,未来自动驾驶系统成本将明显下降。▲L4 自动驾驶系统成本趋势软件层面:互联网公司相继发布应用平台,高精度地图产业发展向好。百度、阿里、腾讯等互联网公司相继发布车联网应用平台,以百度为例,

  月百度发布阿波罗计划,构建自动驾驶软件的开源平台,以人工智能技术为核心,从软件、硬件、数据集和工具、专项基金、开发者社区、测试场地等提供全方位赋能。高精度地图产业发展趋势向好,据中国产业信息网预测,至2025年全球高精度地图市场规模有望达到94亿美元,高精度地图是自动驾驶快速落地并实现商业化的必由之路,目前我国北斗三号已完成全球组网,可向全球提供相关服务,北斗三号采用星间链路等新技术,空间信号精度可优于 0.5 米,优于现有 GPS,我国将在 2020 年完成 35 颗北斗三号卫星组网,向全球用户提供服务。3、产业趋势:车路协同是智能驾驶全面实现的必经之路车路协同是智能驾驶全面实现的必由之路,是无人车大规模应用的基础。

  2018年,一辆自动驾驶汽车成本约为20万美元,成本高昂,自动驾驶商业化需要成本可控; 从安全的角度看,通过车路协同,可以帮助车辆提前知道路面情况,从而做出最优决策结果。因此,发展车路协同将是实现智能驾驶的必要条件,通过集约式的建设智能道路,能够实现给车路减配,降低单车成本,从而降低自动驾驶系统的成本,实现大规模的智能驾驶落地。车路协同:实现车、云、人、路间的交互,打造全新生态。车路协同是采用先进的无线通信和新一代互联网等技术,全方位实施车车、车路动态实时信息交互,并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理,充分实现人车路的有效协同,保证交通安全,提高通行效率,从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。车路协同将构建一个全新的生态,全面融合通信、汽车、交通、信息等多领域,攻克智能路测系统、智能通讯、智能系统协同控制等几大关键性技术,在产业链上,融合软件、硬件、平台、施工等多环节,联合工信部、交通部、公安部、国家电网、运营商等多部门,形成一个全新生态。

  应用节奏:先应用于特定场景,随后广泛普及。目前,主要的车路协同应用场景包括安全类、效率类和信息服务类,并将逐步向支持实现自动驾驶的协同服务类应用演进。中国汽车工程学会在工作组内进行征集,共统计出40

  12个、信息服务类9个,欧洲电信标准化协会定义了52个车路协同应用场景,涉及道路安全、交通效率和其他,3GPP定义了27个车路协同应用场景。多部门支持车路协同,行业迎来发展新风口。早在2016年,交通部指出车路协同是交通智能化的核心,相继发布实施方案、技术路线图、行动计划等全力支持车路协同,确认车路协同的核心技术支撑低位;2017

  2018年,工信部、发改委、交通部相继发布行动计划、发展战略等,选取有代表性的高速公路,以及北京冬奥会项目,开展车路信息交互、风险监测及预警、交通流监测分析等,多部门支持车路协同的发展。智东西认为,在中美博弈的大背景下,工信部颁布了 5G 商用牌照,意味着包括 2.6GHz 产业链在内外场规模技术方案已经成熟,可以投入规模商用,产业链在国内市场庞大需求驱动下进入新一轮资本开支周期,传输网与 IP 承载网也将迎来大规模的扩容与升级,主设备商与上游供应商在未来 5 年将持续受益。面对来自外部环境的技术封锁,国内龙头厂商在网络侧核心领域已完全实现了自主可控,非核心部分的备货和替代方案也很充分,5G 网络建设看来不会受到影响。智能内参

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