(1)感知层:数据采集
感知层是智联网系统的终端,既包括芯片、传感器、电源、屏幕等硬件设备,也包括操 作系统等软件,主要任务就是完成数据采集及发送。如果将云比作大脑,那么感知层设 备就是遍布全球的“神经末梢”,操作系统就是“突触” 。接下来我们将介绍感知层较为 关键的芯片、感知技术和操作系统三个产业现状。
芯片
人工智能芯片发展迅速,英特尔、英伟达、赛思灵是主要的提供商。感知层中的广域通 信芯片、局域通信芯片、人工智能芯片是较为关键的,而人工智能芯片是智联网的核心。 2017 年,当 AlphaGo 在围棋大战中完胜柯洁后,各大媒体对人工智能的讨论就不绝于 耳。人工智能芯片与传统芯片的差别在于其模仿人脑的神经网络,通过机器学习和深度 学习算法训练。2013-2018 年,全球物联网芯片市场持续增长,其增速在 2015 年达到 高峰,近年来增速维持在 15%-20%,AI 芯片市场规模自 2016 年以来迅速增长,年复 合增速达 57.29%。
目前主流的 AI 芯片以 GPU、FPGA、ASIC 和类脑芯片为主,主要提供商为英伟达和赛 思灵。英伟达是全球可编程图形处理技术领袖,1999 年,英伟达发明了 GPU,极大推 动 PC 游戏市场发展,在人工智能概念大热后,大家开始广泛使用 GPU 做深度学习, 这使得英伟达的股价从 2015 年迅速上升。赛思灵则是可编程逻辑阵列(FPGA)的发 明者,FPGA 可通过烧入配置文件定义门电路和储存器之间的连线,从而实现特定的功 能,而且烧入的内容是可配置的,因此具有可编程的特点。
感知技术与物联网操作系统
巨头厂商地位稳固,全方位布局智联网感知层。目前传感器市场主要由美国、日本、德 国等少数几家公司主导,如博世、博通、意法半导体、德州仪器、英飞凌、飞利浦等, 其中,博通增长迅猛。我国传感器技术起步较晚,目前已基本掌握中低端传感器相关技 术,本土企业市场份额较小,具有代表性的企业有汉威电子、华工科技。此外,物联网 操作系统作为智联网时代的战略制高点,引来众多企业布局,但是由于终端过于多样化, 目前操作系统市场仍较为分散。
(2)通信层:大数据接口
通信层能够实现不同现场设备接入、数据格式的转换与统一,是大数据的接口。物联网 的通信技术包括短距通信和广域通信,短距通信包括 WIFI、蓝牙、Zigbee 技术,目前 发展较为成熟,在物联网领域应用较多。广域通信技术则包括 2/3/4/5G、NB-IoT,在 物联网领域,由于 2G 资费较低,整个业界还是以 2G 模块出货量为主。除 2G 外,另 一个需要关注的领域为 5G 与 eSIM。eSIM 的概念就是将传统的 SIM 卡直接嵌入到设 备芯片上,随着中国移动生态系统的不断创新和发展,eSIM 的新应用场景不断出现, 尤其在消费电子和物联网领域。而 5G 的大规模应用及超高可靠超低延迟可能会促进物联网设备采用,进而推动 eSIM 在中国的普及。
5G 赋能智联网,推动互联网向万物互联时代转变。5G 系统的设计采用的是一种自上 而下的方法,先定义未来场景,再从场景中抽象出技术的需求,根据每个特定的需求, 寻找解决办法,研发具体的解决方案。5G 应用包括三大场景: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)。eMBB 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、AR/VR、远程教育 等。mMTC,代表应用工业物联网、智慧城市、智能家居等。uRLLC 应用场景例如自 动驾驶、辅助驾驶、远程控制等。
一直以来,工业物联网的应用只能停留在表层的数据采集展示和由此延伸出来的一些管 理功能,很难涉及到工业控制等核心功能,其中通信系统的稳定性和延时达不到要求是 主要的制约因素。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。据 GSMA 估计,至 2025 年,5G 将占物联网通信技术市场的 15%份额。
5G 指数走势强劲,设备商业绩开始释放。华为、爱立信、诺基亚、中兴是全球四大通 信设备制造商,根据 Dell'Oro Group的报告,华为在通信设备领域的市场份额继续上涨, 自从 2013 年华为超过爱立信,成为全球最大的通信设备制造商以来,其份额增长迅速。 2018 年 6 月,3GPP 全会批准 5G 标准独立组网功能冻结,5G 完成第一阶段的全功能 标准化工作,5G 商用拉开序幕。目前,华为已经与全球领先运营商签订了 60 多个 5G商用合同,前三季度营收 6,108 亿人民币,同比增长 24.4%。资本市场对于 5G 商用前 景十分看好,2018 年底以来,A 股市场 5G 指数大幅上行,持续走高。