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揭秘通信模组行业，物联网关键底层硬件，6大应用场景揭开国产化浪潮
通信模组是物联终端的核心部件，负责接入网络与数据传输，下游覆盖多领域物联网场景，是物联网时代最关键的基础通信单元。物联网应用场景的碎片化催生了多样的物联网连接方式，从距离、带宽、功耗等多维度创新，随着 2G/3G 逐步退网，正构建NB-IoT+4G+5G 协同发展的物联网网络架构生态体系。
随着智能化产业升级加速，模组智能化程度提升，正融入算力、OS 平台、智能化接口等多种功能，有效节省客户成本与研发周期，加速物联网应用的广度深度。网络技术与智能化能力创新，带来应用场景创新加速探索，物联网连接（联网汽车、智能家居、工业物联等）在 2020 年首次超过非物联网连接（智能手机、笔记本电脑和计算机），同时智能家居、服务机器人、智能汽车、无人机、环境监测、防疫监测等应用均呈现加速增长。
原标题：
《通信模组：物联网信息之源，创新扩散与成本红利开启新阶段》
作者：周铃雅
01.
通信模组
物联网关键底层硬件
通信模组是物联网智能终端的核心部件，是智能终端与物联网之间的连接纽带，肩负着智能终端接入网络的重要使命，在物联网产业架构中处于感知层和网络层中间，负责智能终端和网络层之间的数据传输，感知层采集的海量数据均需通过无线通信模组汇聚到网络层，进而通过云端对设备进行有效控制，通信模组决定了设备能否应对复杂的应用环境从而确保通信质量的稳定性和可靠性。
▲通信模组在物联网产业架构中的位置
通信模组是将基带、射频、电源、存储等芯片与阻容感等电子元器件集成在一起，并配以特定的封装形式和软件设计，以满足不同应用场景下物联网智能终端设备的联网需求。模组厂商从上游采购芯片等原材料，经过软硬件设计、测试、认证、生产及销售等环节流入下游终端环节，进而推动物联网技术的发展及其应用。
▲通信模组逻辑结构示意图
▲5G 通信模组示意图
物联网在万物互联的大趋势下扮演着重要角色，其中通信模组是获取“物”、大数据最关键、最核心的基础通信单元，是新基建领域的核心通信器件，正加速渗透至各层面与各领域。随着物联网加速向各行业渗透，行业的信息化和联网水平不断提升，产业互联网连接数占比将提速。据 GSMA 预测，至2025 年产业物联网连接数占比将达到 61.2%。
智慧工业、智慧交通、智慧健康、智慧能源等领域有望成为产业物联网连接数增长最快的领域。通信模组既承担数据接口功能，还可以集成客户所需的融合感知、前端数据的处理和分析以及数据的接入和传输等复合性功能，有利于降低产品成本，帮助下游厂商快速拓展下游应用领域方案。
▲通信模组下游应用领域
移动通信技术十年一周期，历经了第一代移动通信技术（1G）到第四代移动通信技术（4G）迭代演进发展历程，目前第五代移动通信技术（5G）快速发展，全球各国正积极建设。ITU 提出 5G 的三大应用场景 eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量物联）、uRLLC（高可靠超低延时通信），5G 具有高速率、低时延、低功耗、广覆盖、高容量等多方面优势，具备更加强大的通讯和带宽能力，能够满足物联网应用高速稳定、覆盖面广等需求，同时 5G 提供了更加稳定、高效的信息传输通道。
以信息传输为核心的网络体系，将演变成为集感知、传输、连接、计算、处理、交换融为一体的数字基础设施，具有高速泛在、智能敏捷、集约高效和安全可信等特点。5G 网络的建成标志着完整的物联网基础被构建，实现人联网到物联网，大量的垂直行业应用场景应运而生。
不同的产业有着不一样的技术需求，催生了多样的物联网连接方式。根据信号覆盖范围可分为局域连接和广域连接两种。2020 年 4 月工信部发布《工业和信息化部办公厅关于深入推进移动物联网全面发展的通知》为中国物联网的主要网络架构指明方向，将以 5G、NB-IoT、LTE-Cat1 为主，建立 NB-IoT（窄带物联网）、4G（含 LTE-Cat1，即速率类别 1 的 4G 网络）和 5G 协同发展的移动物联网综合生态体系。
目前全球蜂窝物联网连接数主要来自于传统的 2G/3G/4G，连接和硬件的成本降低将推动远程监控在农业、智慧城市和制造业等关键垂直领域的应用，同时 2G 和 3G 网络的关闭也将推动 LPWA 的应用，预计未来 NB-IoT/eMTC 会逐渐超过 2G/3G/4G 成为主流连接方式。据爱立信预测，2021 至 2027 年全球广域物联网、蜂窝物联网、短程物联网的年复合增长率分别为 19%、19%、12%。5G 与 LPWA 技术将协同创新，互补共存，共同引领物联网的发展。
物联网蜂窝通信模块行业是物联网中率先形成完整产业链和内在驱动力的应用市场。通信模组按照不同的通信制式分为蜂窝通信模组（2/3/4/5G/NB-IoT等）和非蜂窝类通信模组（WiFi、蓝牙、LoRa 等）。定位模组具体包括美国制式的 GPS 定位模组、欧盟的 GLONASS 定位模组、俄罗斯的伽利略定位模组以及中国的北斗导航定位模组。从传输速率上看，无线通信模组可分为以 4G 和 5G 为代表的高速率模组，以 3G 和 eMTC 为代表的中速率模组及以 2G、NB-IoT 等为代表的低速率模组。随着物联网技术的深入发展，模组的种类也日益丰富。
据 Counterpoint Research 预测，至 2030年全球蜂窝物联网模块出货量将超过 12 亿个，复合年增长率为 12%，出货量将主要由 5G、NB-IoT和 4G Cat1 技术推动，5G 将成为增长最快（60%）的技术，其次是 4G Cat1。
▲2016-2023 年全球蜂窝通信模块市场规模预测（按制式，单位：百万块）
▲2023 年全球蜂窝通信模块市场各制式占比情况
随着物联网产品形态不断增多，物联网模块多样化发展以满足越来越多不同类型设备的功能需求，越来越多的方案商开始直接采用手机或平板方案来设计产品，对通信模块厂商亦提出了智能化需求，越来越多的芯片和功能会集成进物联模块中。
智能模组具备通信模组特性，支持 5G/4G/3G/2G 的广域网接入，同时自带 Android、HarmonyOS 等复杂的操作系统，具备开放安全的软件环境，底层芯片算力更强，自带 CPU、GP U 算力，支持 GNSS、Wi-Fi 4/5/6、BT/BLE，集成度高，拥有丰富接口，可扩展复杂外设。
从细分市场连接数量划分，随着 5G 的推出和 5G RedCap 的推出，5G 将在工业、资产跟踪、POS、远程信息处理、医疗保健和可穿戴设备领域的智能物联网应用中得到采用，主要取代传统的 4G 物联网应用。智能电表、工业、路由器/CPE、汽车和 POS将成为 2030 年出货量前五的应用。5G 将优先用于工业 4.0(如机器人、自动化和数字双胞胎)、路由器/CPE(如 FWA 和专用网络)和汽车(如互联和自主移动)应用，LPWA 将优先用于公用事业(智能电表)，4G Cat 1 和 5G RedCap 将优先用于 POS 应用。
自 2015 年起，中国取代北美成为需求量最大的单体市场。在中国市场，蜂窝通信模块的市场需求主要表现在智能水表、移动支付和智慧安防领域；在北美市场，蜂窝通信模块的市场应用主要体现在车载、车队管理、公共安全以及移动支付领域；在欧洲市场，通信模块主要市场集中在车载应用以及智能电表行业。在日本市场，蜂窝通信模块在智能电表以及车队管理领域市场渗透率高。
▲2016-2023 年全球蜂窝通信模块应用领域市场规模预测（单位：百万块）
▲2023 年全球蜂窝通信模块应用领域市场预测占比情况
02.
应用场景扩散
行业高速增长
在 5G 等新技术标准的推动下，联网设备全面升级，产业链计划庞大，海量传感、控制单元的快速发展将直接推动通信模组的爆发。通常情况下，每增加一个物联网连接数，就需要增加 1-2 个无线通信模块。全球物联网连接数快速增长，据 IoT Analytics 统计，2020 年全球共有 217 亿个联网设备，其中物联网连接达 117 亿台，占总连接的比例为 54%，物联网连接（联网汽车、智能家居设备、联网工业设备）首次超过非物联网连接（智能手机、笔记本电脑和计算机）。随着物联网应用的普及，据 loT Analytics 预计物联网连接数将保持高速增长，增速继续快于非物联网连接，至 2025 年全球物联网设备将达 309 亿台，五年复合增长率为 17.49%。
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