为了迎接这个美好的“信息”新时代,物联网智库首次发布“5G 产业地图”——《2021 年 5G 产业全景图谱》和《2021 年 5G 产业全景图谱报告》,以展示 5G 各个版块的发展进程及主要推动力量,并通过观察 5G 参与者行为,挖掘 5G 产业发展的内在逻辑,动态的展现 5G 产业全景生态。

 

 

5G 作为新一代通信技术,是构筑现代信息社会的重要信息基础设施。5G 的技术发展是一个长期演进的过程,R16(Release 16)标准已于 2020 年 7 月份冻结,R17(Release 17)标准计划于 2022 年 6 月完成,标准的升级与落地实施带来了新功能的拓展和网络应用能力的提高,为 5G 产业的爆发积蓄力量。

 

随着 2019 年 5G 在中国正式商用,一方面基站、光传输网络等 5G 基础设施部署正在如火如荼地开展;另一方面,5G 也在积极与各行业融合构建产业新生态。2020 年 12 月,工信部向中国移动、中国电信、中国联通等三大运营商颁发 5G 中低频段频率许可证,实验频率正式“转正”进一步坚定中国 5G 产业发展信心。

 

同样在世界上,目前以全球通信运营商为代表的产业各方也都在积极探索 5G 应用创新,与标准组织、行业联盟、各行业参与者共同打造行业标杆示范场景。

 

2021 中国 5G 产业全景图谱(源自:物联网智库)

 

本文将带来物联网智库首次发布的“5G 产业地图”——《2021 中国 5G 产业全景图谱报告》“5G 应用”部分节选内容。5G 产业全景图谱完整版主要包括接入网、传输网、核心网、通信运营与配套服务、5G 应用及产业服务等版块。

 

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《2021 中国 5G 产业全景图谱报告》

 

 

正文

5G 赋能,价值凸显

根据美国高通公司预测数据,到 2035 年 5G 将在全球创造 13.2 万亿美元的经济产出,相较于 IHS(《5G 经济》)在 2017 年预估的 2035 年 5G 创造的经济产出价值 12.3 万美元,增加了约 1 万亿美元,这主要归功于提前完成的 5G 标准及世界各国 5G 商业部署的加速。另外 IHS 预测至 2035 年,全球 5G 产业价值链将累计创造出将近 2230 万个工作岗位,全球 5G 产业价值链每年平均投资达到 2350 亿美元,用于 5G 基础设施建设及加强 5G 基础技术研发。

 

根据信通院《5G 经济社会影响白皮书》数据,截至 2030 年,5G 将带动我国当年直接经济产出为 6.3 万亿,间接产出 10.6 万亿。直接产出方面,2020 年预计 5G 带动经济产出 4840 亿元,主要来自 5G 商用早期运营商大规模的网络基础设施投资;2025 年预计带动经济产出 3.3 万亿元,主要来自 5G 商用中期终端用户及电信服务支出的增加;2030 年预计带动经济产出 6.3 万亿元,主要来自 5G 商用成熟期 5G 信息服务及互联网企业服务收入。

 

图表 1  2020-2030 年 5G 直接 / 间接经济产出规模(单位:万亿元)

 

来源:中国信息通信研究院,挚物 AIoT 产业研究院整理

 

消费侧井喷,产业侧更待挖掘

5G 应用整体处于早期探索及推广阶段,前路漫长,但未来市场潜力巨大。根据 GSMA 数据,预计到 2030 年,全球与 5G 深度融合的应用行业规模总量将达到 7000 亿美元。未来 5G 应用技术将持续服务于各垂直行业,孕育出更加巨大的新兴市场。

 

从应用落地成熟度来看,在 5G 行业的早期及成长期,受到基础设施成熟度及技术标准影响,5G 手机终端电子设备、超高清视频 / 直播、VR/AR 等直面消费者的应用较早走入 C 端消费者视野,有望先一步大规模落地。智慧工业、车联网、智慧医疗、智慧电力等面向企业端的应用场景落地则需 5G 技术及商业化进一步成熟。

 

消费类应用当前以 5G 手机、VR/AR 和超高清视频 / 直播为主。受益于 5G 开始规模化商用及用户对高清视频需求提高,5G 手机市场正在逐步爆发,销量持续上涨。根据 Strategy Analytics 数据,预计 2020 年全球 5G 智能手机整体销量将达到 2.5 亿部,相比起 2019 年的 1820 万部大幅增长 1282%,并且预计 2021 年 5G 智能手机出货量将达到 5.5 亿部。VR/AR 由于技术成熟度不足及内容生态不完善,市场发展仍未跨过瓶颈期,但随着消费级生态应用的逐步推出,设备出货量持续增加。根据最新的《IDC 全球增强与虚拟现实支出指南》数据,2020 年全球 VR/AR 市场规模约为 188 亿美元,同比增长 78.5%。在 5G 大规模商用、5G 手机销量增加、受众需求显现等因素推动下,超高清视频 / 直播市场快速进入导入期。根据赛迪智库数据,2020 年超高清视频产业市场规模预计达到 33600 亿元。未来随着超高清视频内容增多、To B 应用成熟,超高清视频 / 直播市场有望快速增长。

 

虽然消费端应用将更早落地,但 5G 具有高价值的应用场景还是在产业端,主要包括工业、车联网等领域。5G 作为新一代通信技术,能够与传统工业深度融合,并与人工智能、边缘计算、工业互联网等技术叠加,共同推动工业产业升级。但受限于 5G 建设尚未完善和使用成本较高,5G 在智慧工厂、智慧矿山、智慧港口的规模化应用还需时间,市场还处于打造标杆、应用推广阶段。5G+车联网方面,目前整体车联网处于早期的车载信息服务阶段,正在向智能网联服务阶段演进。车路协同及智能驾驶落地需要 5G 技术,一方面,需要 5G 网络切片满足汽车通信高可靠、低时延需求;另一方面,“车路协同”的本地端(路边单元及通信设备)即时数据处理及决策需要 5G 配合边缘智能部署,提供高可靠的实时通信智能处理能力。预计整体车联网市场将在 2025 年至 2030 年实现爆发性增长。在智慧医疗领域,5G 与物联网等技术融合,赋能医疗信息平台、医务设备等,实现病患、医护人员、医疗设备及医疗机构的高度协同。在智慧电力领域,5G 为电力系统工作带来了如远程超高清视频监控、电力环境监测、移动机器人电力巡检等新能力,将赋予智慧电力系统新的管理能力。

 

01、手机终端电子设备

手机终端及电子设备市场主要包含设备市场及 5G 相关元器件市场,设备市场参与者主要指手机集成制造商,例如华为、小米、Apple 等。5G 相关元器件市场参与者主要包括 5G 基带芯片厂商、手机天线厂商、射频前端厂商等。

 

5G 手机集成方面,随着 5G 基础设施的部署完善及用户对高清视频的需求提高,5G 手机市场销量持续增长。根据 Strategy Analytics 数据,预计 2020 年全球手机整体销量将达到 2.5 亿部,相比起 2019 年的 1820 万部大幅增长 1282%,并且全球 5G 手机出货量将从 2020 年的 2.5 亿部上涨到 2021 年的 5.5 亿部。目前国内手机集成制造商包括华为、小米、OPPO、vivo 等。

 

5G 基带芯片方面,由于 5G 不同应用场景(大带宽、广连接、低延迟)需要基带芯片具备不同特性,因此对 5G 基带芯片的架构设计提出了更高技术要求,整体技术壁垒较高。目前全球具备研发 5G SoC 基带芯片能力的公司主要包括华为海思、紫光展锐、三星 LSI、联发科及高通。

 

5G 手机天线领域,由于 5G 技术带来天线行业的技术变革,例如毫米波天线模组的运用等,市场对天线厂商提出了新技术需求。目前 5G 天线厂商主要包括信维通信与立讯精密等。

 

5G 射频前端方面,5G 与 Wi-Fi 6 新标准带来 5G 手机射频前端复杂度及技术要求的提升,并且射频前端占据手机空间面积不断缩小,射频前端将从分离化器件转向集成化模组成为发展趋势。目前国外射频前端模组厂商主要包括博通、Skyworks、村田等。国内目前还是以分离器件为主,目前正在通过技术攻关,缩小与美国及日本优秀厂商的技术差距,逐步实现模组化。


国内射频前端供应商厂商主要包括紫光展锐、卓胜微及华为海思等。根据 Yole Développement 数据,2019 年射频前端市场规模约为 150 亿美元,预计 2020 至 2025 年期间将以 11%的年均复合增长率上涨,2025 年将达到 254 亿美元。

 

02、车联网

车联网是指按照一定通信协议标准(例如 DSRC&C-V2X),以车内网、车际网及车载移动互联网为基础,实现 V2X 之间进行无线信息通讯的网络。车联网大致分为 3 个阶段:车载信息服务阶段(L0)、智能网联服务阶段(L1-L3)及智慧交通出行(L4-L5)阶段。目前整体车联网处在车载信息服务阶段,正向智能网联服务阶段演进。按照行业惯例汽车更新换代周期为 8-10 年左右,预计整体车联网市场将在 2025 年至 2030 年实现爆发性增长。中信证券数据预测 2025 年全球 V2X 车联网市场规模将达到 1.7 万亿元,中国市场规模将达到 9500 亿元。

 

高等级车联网应用本身需要 5G 低延迟、大带宽及边缘协同技术网络作为技术支撑,以满足车辆高速运用过程中的碰撞预警与安全驾驶需求。根据 ABI Research 数据预测,2025 年通过 5G 技术实现车辆联网的数量将达到 5030 万辆。

 

目前,国际通行的车联网通信技术路线是 C-V2X 与 802.11p。中国支持 LTE-V2X 与 5G-V2X 的技术路线研发与产业化落地。据中信证券预测,5G/NR-V2X 设备有望于 2022 年成熟,整体车联网 V2X 示范商用的时间预计要到 2021 年,规模商用预估在 2022 年启动。

 

车联网的基础设施建设市场主要包括路网智能基础设施市场、智能车载终端市场及车联网应用平台市场等。

 

路网智能基础设施建设是核心关键,主要包括通信芯片、模组及路测通信网关等。车联网接入设备实现通信需要定制化的芯片 / 调制解调器。目前主要芯片供应商包括华为、高通、大唐等。从产品角度来看,4G+LTE-V2X 芯片相对比较成熟,高通与华为均已发布 5G+LTE-V2X 芯片。车联网模组方面,车联网模组将射频、基带、电源管理、Wi-Fi 单元及应用处理器集成,对外提供标准接口,方便终端制造厂商进行产品与生态开发。5G 车规级模组方面,2020 年,移远与高新兴均已发布基于高通骁龙的模组。5G 非车规级模组方面,2019 年华为推出了支持 5G+LTE-V2X 的车载模组。路测通信网关(5G-RSU)方面,RSU 主要是安装在路测以支持 C-V2X 与 5G,具体实现数据搜集与发送、信息安全交互及设备认证管理等功能。中国移动数据显示,预计 2021 年 RSU 需求量将达到 13 万套,销售额将达到 25 亿元。国内 RSU 厂商主要包括高新兴、千方科技及金溢科技等。

 

智能车载终端方面,车载终端主要包括前装 T-Box、智能汽车后视镜及后装 OBD 等产品,目前车载 T-box 主要以 4G 为主,主要原因是 T-box(5G-V2X)部署成本较高,并且周边路网基础设施仍处于早期阶段,车辆搭载 T-box(5G-V2X)难以实现“车路协同”功能,未来随着车联网产业的发展,基于 5G-V2X 的前装、后装产品将在车联网、自动驾驶当中扮演重要的角色。前装 T-Box 指满足车规要求的车载远程信息处理终端,主要实现道路交通信息、车辆远程控制及车辆诊断辅助等功能。根据中国移动预测,2020 年乘用车前装 T-Box 市场规模将达到 1500 万套。目前国内车企当中吉利、长城等品牌的高端车型均已配备车联网智能终端。国内前装 T-Box 厂商主要包括华为、高新兴、经纬恒润等,国际厂商主要有博世、法雷奥等。智能汽车后视镜是车载终端主要增长点之一,行车安全辅助、流媒体及行车记录都可以一体化整合进后视镜系统当中。后装 OBD 指车辆车载诊断系统,实现车辆定位跟踪及驾驶行为分析等功能。目前国际后装 OBD 市场成熟,国内市场以相对低端的产品为主,市场门槛较低,产品毛利率较低。

 

车联网应用平台方面,国内互联网巨头 BAT 及华为均在积极部署车联网生态服务体系,利用 5G 通信技术与汽车操作系统等生态服务进行连接,包括车载娱乐系统、汽车内部智能设备控制系统(智能门锁及车窗)等。腾讯主要通过社交及娱乐为客户提供车载及生活服务应用。阿里主要通过投资打造车联网生态,例如阿里依托自身的电商、支付、资本优势,战略投资斑马智行(互联网汽车整体解决方),给客户提供车载服务及智能硬件等服务。百度主要通过打造开放合作平台(小度 OS)构建车联网生态,为客户提供内容、车载音视频等服务。以华为为代表的 ICT 巨头主要通过核心科技产品逐步切入车联网产业链,例如华为在 2019 年发布 HiCar 智能车载系统开放平台,并且打造了华为 L4 全栈智能驾驶解决方案。

 

03、VR/AR

虚拟现实(VR)与增强现实(AR)是 5G 大带宽(eMBB,峰值速率可达到 10Gbps+)场景的典型应用。5G 毫秒级别(1ms)的空口时延会为 VR/AR 应用消除眩晕感,提升使用者体验,并且 5G 可以让 VR/VR 实现无线连接,以适应室外场景应用,例如“云 VR/AR”游戏等。目前 VR/AR 不仅可以用于游戏娱乐,还可以广泛应用于教育、医疗及车载导航等领域。例如陕西某学校利用 VR+5G 技术搭建萌科 VR 教育解决方案,通过 5G 技术解决了过去 VR 应用存在的流量、速率及延时的不足,实现了教学模式的创新,提升了教学的体验。根据最新的《IDC 全球增强与虚拟现实支出指南》数据,2020 年全球 VR/AR 市场规模约为 188 亿美元,相较 2019 年增长 78.5%。从 VR/AR 技术相关投资来看,2020 年中国 VR/AR 市场投资规模将达到 57.6 亿美元,占全球 VR/AR 市场投资规模的 30%,排名世界前列。根据 ABI、Trend Force、Super Data 预测数据,2025 年 VR/AR 市场规模为 2920 亿美元,其中 AR 市场规模为 1510 亿美元,VR 市场规模为 1410 亿美元。

 

5G-VR/AR 产业链环节主要包括软件、硬件、生态应用(云游戏等)、通信网络。其中 VR/AR 硬件与软件是基础,优秀的 VR/AR 应用与内容是核心发展方向。元器件包括传感器、光学设备、芯片、显示器及体感设备等,集成装备主要包括硬件设备+主机,VR/AR 软件生态包括系统开发商及平台搭建商。今年受疫情影响 VR/AR 设备出货量增多。从内容上看,游戏领域优质内容增多,疫情“宅家”推动 VR/AR 活跃玩家增多。另外,运营商也不断推动 VR/AR 内容上云,酝酿更多 To B 行业应用落地。VR/AR 产业在快速发展之余,也面临一系列问题。首先,技术成熟度不够导致用户体验差,例如晕眩感强。其次,缺少现象级的 VR/AR 设备及相关应用。最后,VR/AR 内容生态不完善,缺少高质量的云游戏、VR/AR 视频等。

 

行业趋势方面,从技术角度来看,未来 1-3 年云 VR/AR 落地应用将逐步增多(基于边缘计算+5G),基于 8K 的近眼显示技术及更精准的 SLAM 感知交互技术有望在 3 年内逐步突破。从产业趋势来看,未来 3 年内,To B 应用将逐渐成为 VR/AR 商业化主要场景(教育、文化展览、医疗),5G 也将加速 to C 场景商业化(游戏、社交),内容生态将逐步构建(规范标准)。

 

据 IDC 数据预测,2020 年全球 VR/AR 主设备出货量将达到 710 万台。主设备商包括索尼、微软等游戏设备商,及 HTC、Facebook、三星、数字王国、nreal 等产业应用设备商。全球云游戏厂商包括完美世界、三七互娱、Valve 等,内容生态商包括腾讯、网易等。VR/AR 元器件厂商包括兆易创新、韦尔股份。

 

04、智慧工业

工业领域涵盖范围广阔,垂直细分行业众多,但诸多行业内参与者均面临着工业特殊场景下网络通信质量及灵活性不足、企业用工成本上涨、企业异构网络难融合形成的信息孤岛等问题。5G 作为新一代通信技术,其大带宽、广连接及低延迟的技术能力能够与传统工业深度融合,打造行业专属边缘智能网络,为各个垂直行业赋能,解决行业痛点。智慧工业领域主要包括智慧工厂、智慧港口及智慧矿山等。总体来看,5G 在智慧工业方面的应用现处于标杆打造探索阶段,未来具有广泛的应用前景。

 

5G 智慧工业核心元器件主要包括 5G 工业网关、5G 工业模组、5G 工业相机、5G AGV 等。

 

5G 工业网关主要在智慧工厂 5G PLC 中有落地应用,目前 5G 工业网关产品已经超过 200 款,例如深圳宏电已发布的 5G 工业智能网关,可以满足组网覆盖、协议解析及边缘计算需求。

 

工业相机方面,目前已经在机器视觉 OCR 解码与机器视觉质检等智慧工厂场景落地。根据前瞻研究院数据,2025 年工业相机的市场规模将达到 12 亿美元。

 

5G 工业模组方面,工业场景需要 5G 模组赋能解决现有网络管理能力的不足。由于工业场景网络结构复杂,尤其是在移动场景下,传统有线无法满足业务需求。一方面,产线当中的设备有线传输无法满足柔性制造需求,例如 AGV 采用线缆进行路径控制无法实现柔性生产与灵活调度。另一方面,工厂不同车间传统工业无线通信易造成通信延迟干扰,例如工业场景中工厂部署 WiFi 相互之间覆盖重叠,在出现通信设备故障的情形下容易出现故障定位困难情况。另外,移动性设备跨网切换也容易造成设备本身的通信延迟及故障。因此需要 5G 模组为工业场景赋能组网,提供大带宽、低时延、高可靠及易部署的网络。目前我国已经发布 5G 工业模组的厂商包括移远通信、广和通、华为、日海智能、鼎桥通信、有方科技、中移物联、爱联科技、利尔达、宗立科技等,合计发布 5G 通信模组型号超过 20 款。5G 模组价格已经从 2019 年的 2000 元下降到目前的 800-1000 元,预计 2022 年 5G 模组将下降到 40 美金。5G 模组通常具备高速率、低时延、高可靠性(严苛工业环境适应)等优势。以广和通为例,广和通的 5G 模组综合集成 CPE、超清视频通讯设备及智能工业网关等,具备连续移动性、大带宽、低时延、数据安全隐私性保障、物料追溯及降本增效等特点,在工业表计数据采集、AI 机器视觉检测、超高清视频监控及工业移动 AGV 等场景都有广泛应用。

 

05、智慧工厂

5G+智慧工厂方面,智慧工厂以信息化为基础,以网络化、智能化为核心,实现信息流、物流、资金流、业务流、价值流有机的统一和集成,能够实现灵活响应、快速反应特性的全盘解决方案(工业互联网解决方案为主)。智慧工厂相关行业中核心的角色是智慧工厂方案商及元器件厂商,智慧工厂方案商主要为传统制造企业提供定制化解决方案(工业互联网解决方案为主)。

 

5G 作为新一代通信技术,其广连接与低延迟的技术能力能够与传统工业深度融合,以满足工业生产个性化定制、柔性制造等需求。5G+MEC 边缘智能可以很好地解决工业企业数据隐私安全、异构网络融合等核心痛点。5G 技术亦可以赋能工业设备,在远程维护、实时数据采集、工厂设备远程管理、机器视觉产品检测等领域能够很好地发挥 5G 技术优势。对于工厂无线通讯而言,5G 与 Wi-Fi、有线的关系是基于工业场景互补融合关系,而不是替代关系。例如在工厂 AGV 物流、AR 远程辅助指导、机器人自动化、无人叉车等有线部署难、连接数要求高的移动场景,5G 将有巨大优势。在 5G 赋能之下的工业互联网是传统制造企业升级智慧化工厂的核心发展路径。根据《工业互联网产业经济发展报告》数据,2019 年我国工业互联网产业规模达到 2.13 万亿元,预计到 2020 年产业规模将达到 3.1 万亿元,同比增长 47.9%,其中工业互联网核心产业规模约为 6520 亿元。

 

目前 5G+智慧工厂也面临系列挑战。一方面,5G 网络与现存制造厂商自有网络融合难度较高;另一方面,5G 产业尚未成熟,相关产品仍需要完善,现有 5G 网络部署成本相对较高,工厂客户建设负担大。未来智慧工厂前景广阔,是中国制造业转型升级的核心关键。

 

5G 智慧工厂方案商主要包括三大运营商、中国广电、海尔、三一重工、和利时、东方国信等。各大厂商都在积极推广 5G+智慧工厂解决方案,例如海尔中德园区建设智慧工业园区 5G 行业专网项目、三一集团基于 5G 确定型网络打造零库存及柔性生产智慧化工厂等。

 

5G 在智慧工厂方面的应用现处于标杆打造阶段。例如,中国移动、海尔、汇萃视觉及华为在中德冰箱工厂联合部署 5G+MEC+机器视觉解决方案,通过工业相机部署及 MEC 边缘智能实现冰箱门体缺陷、OCR、破损识别检测。杭州汽轮集团利用 5G 技术搭建三维扫描建模检测系统,将零部件的检测时间(叶片、气缸)由原来的 2-3 天缩短至 3-5 分钟,提高了企业的生产效率。

 

06、智慧港口

全球贸易的 90%由海运业承载,港口作为交通枢纽扮演举足轻重的作用。在港口数字化、智能化转型升级大背景下,5G 技术在推动港口智能化方面发挥重要作用。目前码头自动化通讯方式(光纤及工业 Wi-Fi)存在着诸多问题,例如稳定性及可靠性差、建设运营成本居高不下等。基于 5G 三大核心能力(低时延、大带宽、高可靠)打造的 5G 港口专网自动化设备通讯解决方案将推动智慧港口发展。根据信通院测算,中国港口市场价值为 83 亿元 / 年,随着 5G 基础设施的部署完善及商用的成熟度提高, 2025 年 5G 智慧港口的市场规模将达到 62.25 亿元。

 

图表 12  2021-2025 年 5G 智慧港口市场规模(单位:亿元)

 

来源:中国信息通信研究院

 

目前 5G+智慧港口典型的落地场景包括 AI 视频监控、远程控制桥吊、远程控制龙门吊、港区无人驾驶及智能理货等。以远程控制龙门吊为例,传统龙门吊由龙门吊司机 30 米高空作业,工作环境恶劣,而且传统码头一般需要近百名龙门吊司机,来保证 24 小时全天候作业。通过在龙门吊安装 PLC 及摄像头,实现龙门吊司机远程作业,大幅降低人工成本,提升工人作业安全性。由于 PLC 与摄像头对于网络带宽(1080P 分辨率,30Mbps 带宽)及时延要求(30ms 以内)较高,并且传统的通信方式包括光纤及 Wi-Fi 部署成本较高(室外环境部署难,易受室外环境影响),所以 5G 网络的核心能力(大带宽、低时延)在远程龙门吊视频监控及 PLC 即时通信起到关键作用。

 

目前 5G 智慧港口还处于早期标杆打造阶段。中国移动、华为已在全国多个港口进行 5G 智慧港口试点作业,引领行业新标准。例如深圳妈湾港智慧港口基于 5G 独立组网实现网络设备远程控制,港口管理智能化及作业高效化。经测算 5G 智慧港口综合作业效率相较传统港口提升 30%,安全隐患减少 50%,现场作业人员减少 80%,配载效率比人工提升 15-20 倍。青岛港新前湾港码头通过 5G 打造全球领先的智能生产控制系统,在人员减少 70%,效率提高 30%的情况下,实现了全球首个 5G 远程吊车操作作业案例。

 

目前 5G 智慧港口发展所面临的挑战包括:国际环境(贸易战、疫情)的不确定性,对于外贸的负面效应影响企业对智慧港口的投资决心;技术角度上,5G 网络的稳定性有待提高;商业模式上,目前智慧港口的建设形式、资产的所有权归属及收费模式仍需要探索。

 

07、智慧矿山

传统矿山行业属于高危、劳动密集型行业。一方面,矿山安全生产事故时有发生;另一当面,矿场工作环境恶劣,工作强度较高,面临招工难及人工成本上升等问题。通过 5G 大带宽、低时延核心能力,打造智能决策、智能感知及执行的智慧煤矿体系,例如实时上传矿山生产环境视频实现矿山设备远程控制,降低矿山企业运维成本,实现矿山少人化,提高矿山综采效率。根据信通院数据,目前中国煤矿数量大概为 5300 座,预计全国 5G 智慧矿山的投资规模将超过 466 亿元。

 

目前 5G+智慧矿山典型的落地场景包括地下实时定位服务、超高清视频实时监控、远程设备控制及 5G 对于传统光纤通信方式的替代。以 5G 对于传统光纤通信的替代为例,井下 6 大作业系统(通风、掘进、采煤、运输、排水、机电),每套系统均需要单独部署有线光纤网络,由于井下有线光纤受到粉尘及振动影响导致的光衰现象,影响通信质量,所以需要 5G 替代光纤合并 6 大作业系统,实现井下一体化 5G 专网网络,支持智能作业、单站 50 路 4K 高清视频实时回传、矿山设备远程作业等。

 

目前 5G 智慧矿山还处于早期标杆案例探索阶段。中国移动、华为已在全国多个矿山进行 5G 智慧矿山试点作业,例如华阳集团 5G 无人矿山解决方案,已经实现井下部分无人化,基于 5G 通信的无线数据回传与远程支持协同,减少井下人员数量 50%以上,运输时长由 16 小时提升至 24 小时,实现 0 的人员伤亡率。目前市场也有众多提供智慧矿山垂直领域解决方案的企业,例如北京唐柏通讯技术有限公司主要从事矿山通信系统及综合自动化系统整体解决方案,北京踏歌智行科技有限公司为 5G 智慧矿山提供露天矿无人运输整体解决方案,上海山源电子科技股份有限公司打造矿用 5G 无线通信系统解决方案,天津华宁电子有限公司打造矿用 5G 巡检机器人解决方案。

 

目前 5G 智慧矿山仍面临 5G 通信技术尚未完善,难以满足煤矿生产全部要求的问题。另外,矿山井下设备对防爆的高要求,也对 5G 终端设备及基站的发射功率提出更高标准。

 

08、超高清视频 / 直播

近些年来,有线电视开机率下降、观众老龄化、传统清晰度视频无法吸引新一代观众的问题困扰着视频行业。随着 5G 大规模商用,5G 手机销量增加,及受众普及,5G 大带宽与低延迟等核心优势能力不断与 4K/8K 超高清视频产业融合,给用户带来全新体验,包括提升图像清晰度及流畅度、颜色平滑度、颜色丰富度及明暗对比度等。除了在娱乐方面有所应用,超高清视频技术也广泛应用于文教、娱乐、医疗、交通、安防等场景。目前整体 5G+超高清视频产业整体处于市场导入期,各个应用场景具有较大的增长潜力。根据赛迪智库数据,2020 年,超高清视频产业市场规模预计达到 33600 亿元。

 

超高清视频产业主要包括核心高清设备制造及行业应用生态。

 

核心高清设备方面,从国内外发展状况来看,国外整体在超高清视频产业处于优势地位,尤其在视频采集设备、制作系统、超高清视频内容制作及直播传输设备方面。国内主要在编码设备、互联网传输设施、编码器芯片等领域发展较好。目前国内企业已经自主设计制造出“5G+8K”超高清视频直播 / 转播车,当 8K 高清直播视频帧数超过 100 帧以上时,网络传输速率需达到 200-400Mbps,传统 4G 将无法满足传输时延及网络速率的要求,5G 与超高清视频融合会带来播放的稳定流畅度。

 

关键零部件方面,国家在政策上予以了大力支持。根据《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022 年)》发展目标,2022 年超高清视频用户数将达到 2 亿人,并推动 8K 前端核心设备形成产业化能力,包括专用芯片及显示面板等核心元器件。芯片生产企业包括联发科、晨星、瑞昱、海思等,国外占据主导优势,国内正在加大技术攻关力度。存储设备包括新华三、华为等。根据东莞证券预测,2022 年超高清视频核心元器件芯片市场规模将达到 1028 亿元;显示面板市场规模将达到 1660 亿元;超高清视频存储设备市场规模将达到 178 亿元,目前我国存储设备产业基础较好。

 

5G+超高清视频行业应用生态方面,主要包括户外直播、文教娱乐、医疗健康、安防监控及工业制造领域。5G+安防监控方面,据中国移动数据,预测整体 5G 高清视频监控终端市场用量将达到数千万量级,具体场景包括智慧工厂及智慧交通。智慧工厂针对生产工厂生产安全行为进行分析,智慧交通通过道路基础设施智能化实现预警及管理。目前国内主要安防监控企业主要包括海康威视、大华等。5G+户外直播方面,仅以户外景区 5G 直播进行预测,中国移动数据显示,整体全国共有 1.1 万家 A 级以上景区,市场规模达到数十亿元。文教娱乐方面,根据东莞证券数据,市场规模将达到 1.2 万亿元,其中远程教育同步课堂成为新增长点,目前国内相关企业包括腾讯、讯飞幻境等。远程医疗领域,5G 主要通过低延迟、大带宽的能力支撑远程手术、远程急救。根据东兴证券数据,预计到 2025 年,我国远程医疗市场规模将达到 800 亿元。

 

09、智慧医疗

智慧医疗主要是指以现有医疗信息平台为基础,结合 5G、物联网等先进技术,采集各级卫生系统信息,构建医疗应急管理、指挥监督的综合网络信息系统,实现病患、医护人员、医疗设备及医疗机构的高度协同。5G 网络将会推动智慧医疗行业的发展进步,5G 网络低时延、高可靠、大带宽的技术核心能力将实现海量医疗设备的连接、本地医疗设备边缘智能数据处理能力、超高清医疗影像的传输等本地及远程医疗服务。根据市场数据,2023 年智慧医疗行业市场规模将达到 2503 亿元。根据前瞻研究院数据,我国 2025 年远程医疗市场规模将突破 800 亿元。根据信通院数据,2025 年我国 5G 医疗行业虚拟专网将达到 35 亿元。

 

图表 13  2020-2025 年 5G 医疗行业虚拟专网市场规模(单位:亿元)

 

来源:中国信息通信研究院

 

目前 5G+智慧医疗典型落地场景包括智慧医疗服务创新、应急救护网络搭建及公共卫生数据监测等。医疗服务创新领域,5G 利用网络优势实现系列医疗创新应用,包括远程手术、远程实时会诊、远程重症监护、医护养老等场景。应急救护网络搭建方面,5G 将利用广连接优势,将患者、医疗设备及车辆、应急指挥中心及医疗机构等信息采集汇总搭建救援应急网络。将伤患信息实时搜集汇总上传医院指挥中心,以便院内医生提前了解患者情况予以指导并且制定治疗方案。公共卫生数据检测方面,5G 与 AI、物联网等技术结合,通过传感器将各地传染数据搜集汇总上传,实现各地方传染疾病蔓延趋势监测。医护养老方面,老人健康检测设备、智能家居、医疗服务机器人通过 5G 连接,实现居家养老、慢性病监测管理、个人健康应急咨询等功能。

 

目前 5G 智慧医疗还处于早期试点案例探索阶段。深圳移动、华为、深圳市联新移动医疗科技有限公司与中山大学附属医院合作打造医联体 5G+MEC 智慧医疗专网解决方案,通过 5G 智慧医疗专网实现院内+院间+院外全场景医疗应用,包括 5G 远程会诊、5G 远程移动视频查房、5G 远程急救、5G 智慧病床、5G 家庭病床。通过 5G 远程医疗有效降低交叉感染,促进医疗资源平衡。中国电信联合四川大学华西医院合作打造,智慧医联公卫应急协同平台,涵盖了 10 多种应急手术救治及医疗服务场景,目前已服务病患超过 800 人,并且华西医院在 2019 年完成了全国首例 5G+AI 远程消化内镜诊断。另外,市场也有从事智慧医疗垂直领域解决方案相关企业,例如深圳华大智造云影医疗科技有限公司成功打造远程超声诊断解决方案,其研制的远程超声机器人诊断系统实现了 5G 远程医疗影像实时诊断,解决医疗资源分配不均的问题。苏州协同创新医用机器人研究院成功打造无线传输远程手术应用解决方案,保证了病患抢救的及时性。苏州康多机器人有限公司研发了基于 5G 通讯网络的远程腹腔镜手术机器人。

 

目前 5G 智慧医疗也面临系列困难及挑战。一方面商业模式不明晰,行业客户医院在推行医院智能化改造过程中无法平衡资金投入成本与价值回报。另一方面,5G 智慧医疗在业界还没有形成统一的标准评价体系,5G 医疗技术在应用过程出现稳定性及安全性隐患时,难以实现医疗事故责任权责认定。

 

10、智慧电力

随着信息化与智能化技术的发展,电力行业正面临着变革。过去传统电力网络主要使用光纤进行网络覆盖,由于光纤部署成本逐步提高及覆盖范围受限,现在电力网络主要使用无线网络进行覆盖,而 5G 技术凭借大带宽、低时延及高可靠等核心能力将赋予智慧电力系统新的管理能力,包括远程视频监控、电力环境监测、移动机器人电力巡检等。根据兴业证券测算,中国 5G 智慧电力巡检市场规模约为 331 亿元,其中变电站智能巡检机器人市场规模约为 60 亿元,电力隧道巡检机器人市场规模约为 5 亿元,电力巡检无人机市场规模约为 86 亿元,配电站智能巡检机器人市场规模约为 180 亿元。

 

图表 14  5G 智慧电力巡检垂直细分行业市场规模(单位:亿元)

 

来源:兴业证券

 

传统电力系统包括发电、输电、变电、配电及用电 5 大环节,不同的环节对于网络的需求有所不同。5G+智慧电力典型的应用场景包括 5G 边缘计算配电自动化、电力故障 5G 精准负荷平衡、5G 低压用电信息高质量采集及 5G 电力巡检机器人远程控制等。

 

5G 边缘计算配电自动化方面,通过 5G 边缘智能技术,电网将电力公司业务主站的故障处理逻辑数据下发至 5G 边缘智能终端,由边缘智能终端主导对本地电信故障信息的实时处理及分析定位,不仅可以减少故障数据对于业务主站网络带宽的占用,还可以提升配电自动化的处理效率,减少故障处理的时间。

 

电力故障 5G 精准负荷平衡方面,传统电力故障切负荷时,按照区域进行“一刀切”处理,难以识别医院等用电保障要求较高的单位,5G 拥有的广连接技术能力将电力终端悉数接入电网,并且根据终端信息自动识别负荷用电单位。当电力故障出现时,医院及工厂等高保障用电单位优先被识别避免切断用电负荷,对于非必要性用电场景进行断电,实现故障时用电体验的优化。

 

5G 在低压用电信息高质量采集方面也发挥巨大作用。传统低压用电信息采集由于网络传输能力受限,信息采集量较少,频率较低。由于 5G 具有广连接能力,能够接入海量采集终端、智能电表等设备获取相关用电负荷信息,进而实现精细化的用电供需平衡管理。

 

5G 电力巡检机器人远程控制方面,5G 网路利用大带宽、低延迟的技术能力,提升巡检机器人上传视频图像的清晰度及减少时滞,实现电力远程监控运维。

 

目前 5G 智慧电网还处于早期试点案例探索阶段,目前中国移动、南方电网、信通院、华为等单位在全国开展 5G+智慧电力项目,并在深圳等地方成功打造试点,并将在 5 省份进行推广,预计未来潜在收益将超过 50 亿元。南方电网打造的 5G 智慧电力解决方案,成功将输电线路巡检时间由 10 天缩短至 2 小时,巡检时间由 3 天缩短至 1 小时,配电差动保护故障精准定位和快速隔离时间从秒级降至毫秒级。

 

目前 5G 智慧电力发展中还有许多待解决的问题,例如 5G 电力网络由于安全及稳定性等级要求较高,行业端到端解决方案仍需要大规模的试点、验证及完善等。

 

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