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行业研究

金准产业研究 中日手游行业对比分析报告 2019-12-06 21:15:14

前言

中国手游厂商出海战斗力强,特别是地理位置、文化习俗接近的日韩两国,最能感受到中国文化的冲击,金准产业研究团队认为,中国游戏品质、角色和玩法,和日本最优秀的公司产品一样出色。不仅质量上乘,中国游戏厂商的优势还在于效率高。

一、日本手游市场趋势

每年1月1日新年假期是日本最隆重的节日,亲戚间互相赠送红包,游戏厂商则抓紧机会举办各种节日促销活动。因此,日本手游市场近年来在1月1日当天,流水都是全年最高。由此显现出Q1收入偏高,Q2稍微回落的周期波动。

1.1日本手游市场

Sensor Tower数据显示,2019年Q2日本手游市场在App Store和Google Play的总收入达到35.6亿美元,同比增长5.7%,环比下滑7.02%。其中,收入TOP100手游在App tore和Google Play的总收入达到26.3亿美元,占日本手游市场收入的73.9%(Q1为71.9%)。

 

日本手游市场收入前三依然由本土厂商掌控,分别为mixi《怪物弹珠》,Sony《命运-冠位指定》和GungHo《智龙迷城》,但这三款游戏的收入分别环比下滑28%,34%和23%。

1.2本土厂商显疲态,中国厂商传佳绩

Q2进入日本市场收入Top100的中国手游再次达到18款,合计吸金3.9亿美元,同比大涨62.5%,环比增长25.8%。中国厂商在日本Top100的收入占比亦达到新高,为14.7%,去年同期仅占9.6%。其中紫龙游戏有2款手游入围,网易共3款。

 

1.3日本手游市场构成

日本手游市场收入前三的游戏类型分别为角色扮演,动作和冒险手游,分别吸金18.08亿美元,8.65亿美元和4.8亿美元。受《怪物弹珠》,《智龙迷城》和《七龙珠激斗》(ドラゴンボールZドッカンバトル)影响,角色扮演,动作和益智解谜手游的收入较Q1有所下滑,其它类型保持相对稳定。

下载量方面,动作手游仍是日本市场下载量最大的品类,Q2下载量超过4100万次,环比上涨4.7%。不过,休闲游戏的优势正在进一步放大,下载榜头部均被休闲游戏占领,包括《RollerSplat!》,《子弹先生》(MrBullet) 和《RunRace3D》,休闲游戏在Q2手游总下载量达到4000万次,环比上涨10.1%。

 

二、中国手游公司世界排位靠前

2.1中国游戏厂商极具全球竞争力

腾讯、网易全球领先,手游厂商排位靠前。根据伽马数据和 Newzoo 依据营收、利润、下载量、MAU、增长率、研发投入、风险因素等十余项指标,评定出 2018 年全球移动游戏 35 强。榜单中,腾讯网易包揽了前两名。而中国企业有 13 家入围全球 35 强,超过了 1/3。金准产业研究团队分析,以移动游戏为主的中国企业,颇占优势。而一些美国和日本传统的游戏巨头,却在这移动互联网高速发展的 5 年内,迟迟没有入场进行手游研发,在竞争中掉队。除此之外,13 家中国企业的收入占比超过了一半,达到了 52.4%,高于数量占比。

 

 

2.2中国手游出海增速高于各国本土行业增速

手游出海成大势所趋,充分挖掘海外市场红利。无论在新兴市场还是美国等成熟市场,中国游戏厂商都实现超高速增长。从手游下载量来看,中国厂商在全球各地下载量增速都远超于当地行业增速。

相比于国内手游市场步入缓慢增长甚至负增长的阶段,海外市场收入增长则能达到超过 50%。且 2018 年中国游戏厂商在日本、美国、韩国等核心地区的增长速度都超过了 2017 年。

2.3中国本土手机、APP 全球市占率提升带来发行优势

国产手机在全球市场占有率从 2013 年以来一直稳步提升,从 30%一直到提高到 54%。这一增长为中国游戏公司海外发行提供了极大的便利性。

 

此外,抖音等大 DAU 产品的全球火热也为游戏公司出海买量提升不小优势。抖音当前在中国本土已然是最大的游戏买量投放渠道。这一模式可以轻松复刻全球市场。

三、中国手游在日本 

收入榜方面,Q2最大的赢家当属紫龙游戏和网易。网易《荒野行动》吸金超过1.17亿美元,位列日本手游收入榜第4名,继续蝉联国产手游收入冠军。《第五人格》收入较Q1几乎翻倍,新上市的《明日之后》同样成绩优秀,两款游戏分列第8和第15名。加上《大三国志》(《率土之滨》日文版),网易旗下共4款产品入围。

紫龙游戏于3月底和4月在日本发行的《梦幻模拟战》和《风之大陆》突围前十,分列第3和第9名。

下载榜方面,同样显示出中国厂商在日本的野心。Q2下载榜中,新品多达11款。游戏品类方面,厂商在竞技,音乐,休闲游戏,拼词等均有部署。

纵观日本Q2手游下载量Top100,仅36款游戏来自本土厂商,在众多外来游戏的冲击下,这一市场正变得更开放且多元化。

3.1日本手游市场厂商具有较大竞争力

2018 年日本游戏市场仍旧是全球第三大市场(仅次于美国和中国),同比增长 15.1%,达到 192 亿美元。日本玩家 ARPU 值为全球之首,尤其是在移动游戏方面。在日本,每付费玩家的平均支出是北美玩家的 1.5 倍,西欧玩家的 2.5 倍。虽然日本是全球 ARPU 值最高的市场,但与此同时也是榜单固化最为严重、冲榜最难的市场。由于日本从业人员流动性极差,日本市场上近八成的畅销 App 都来自本土,垄断较为严重。

 

尽管日本市场对于中国游戏厂商来说,就像是高度封闭的围城。在过去的 2018 年,中国手游仍然在日本市场取得了突破性的进展。2018 年日本超越美国成为了中国手游出海最大的营收来源,贡献了 26%的营收。在游戏品类上,国产游戏在日本市场也实现了多点突破。二次元、IP 产品不再是撬动日本市场必须的武器,竞技类游戏如竞技类、SLG类产品也在日本市场得到了用户认可。例如网易的竞技类产品《荒野行动》、《第五人格》;腾讯《PUBG》;游塔网络的 SLG 产品《黑道风云》;创酷的当官游戏《我在大清当皇帝》。

 

虽然日本是二次元文化发源地,但是国产二次元游戏想在其中突围并不容易。从目前的市场情况来看,能够在日本市场站稳脚跟的有乐元素的《偶像梦幻祭》、享游网络的《碧蓝航线》等国产二次元游戏标杆;近期紫龙游戏的《风之大陆》、《梦幻模拟战》也产生巨大突破。

大部分在日本流水超高的产品,例如《荒野行动》、《偶像梦幻祭》实际上是彻底本地化的产物,需要做大量的二次元 IP 联动,Youtube 话题推广。日本市场属于高 ARPU 值与高封闭性共存,名副其实是全球游戏市场“孤岛”。且孤岛中还存在大量强有力竞争对手。

日本有大量集团化公司,其手游收入位列中国二线游戏公司之上,例如玩具、动漫集团——万代南梦宫,游戏、影音、硬件集团——索尼,游戏动漫公司——Cyber Agent,社交网络、游戏公司——MIXI,游戏公司 Square Enix 等。

对于想要在日本市场做中重度手游的厂商来说,只有清楚了解日本用户和文化的调性才能在激烈的市场竞争中分一杯羹。国内出海手游厂商需要在产品优化、用户维护、买量投放等细节方面都持续深化探索,才能彻底打开日本市场。

3.2市场发展+政策引导,中国手游迎来快速精品化

游戏工委发布的2019年第三季度报告显示,中国自主研发游戏海外市场实际销售收入达31.4亿美元,环比增长9.2%、同比增速29.3%,高出国内市场增速10个百分点。

 

而按照8月App Annie发布的《中国移动游戏出海深度洞察报告》统计,2019年上半年,有13款中国手游进入过当地App Store畅销榜TOP20、45款进入过免费榜TOP20。Sensor Tower数据则指出,今年Q2韩国游戏App Store及GooglePlayTOP100产品总收入9.02亿美元,中国手游就贡献了1.6亿美元,占比17.73%。

 

由此可见,不只是日韩当地玩家、开发者和媒体的主观感受,客观数据上,中国手游厂商出海也很强,但为什么强?其实还是有一些历史原因。

2016年以前,出海只是一种选择而非必须,主要刷脸场合表现为零星在各种分享中被提到,除个别专注国际市场的企业以外,很少有厂商将出海视作战略等级。因此,彼时国产出海阵容多以中小厂商为主,甚至直到2019年,行业镁光灯都聚集在大厂周边,许多优秀的出海厂商,在国内游戏市场的主流视野中,都是隐形的。

比如今年5月Game Look曾就Sensor Tower出具的国产手游出海收入榜单,统计了头部国内出海厂商所在城市分布,就出现了未曾预料的北京一家独大的情况,原因在于大量此前行业并不熟知的优秀出海企业,聚集在北京。

而随着版号的出现,事情进一步开始发生了变化。一方面,市场成熟背景下用户对于品质要求急剧升高,换皮同质化打法被扫入历史;另一方面,版号开始起到重要的把关作用,刺激游戏行业精品化转型速度加快,特别是2018年10个月的版号审批暂停,以及后续实行的总量调控政策,都相当于使国产手游品质升级来了一次“氮气加速”。

3.3战略目光+Allin态度,做爆款中国厂商更擅长

出海给行业带来的巨变之一,有包括以友塔网络、海彼网络为代表的新兴厂商开始崛起,影响了更多开发者投身海外市场,形成全民出海的壮观局面。

在这一过程中,大厂的态度也慢慢发生了变化。以腾讯为例,PUBG Mobile已经成为国产手游出海标杆,几乎毫无悬念持续霸榜Sensor Tower发布的国产手游出海收入榜。

 

前不久腾讯游戏进行全新品牌,高级副总裁马晓轶接受采访时,也告诉Game Look腾讯内部“比较激进的提出,希望未来从用户纬度我们中国国内和海外是一半一半、未来中国和全球都是一样强,希望更大的力度走向全球市场”。

当然,谈及日本市场,不可避免要提到已将日本作为第二主战场的网易。2017年底,《荒野行动》和《终结战场》分别在日本和东南亚站稳脚跟,也正是这一年,网易CEO丁磊开始把精品游戏出海比作愿景。

 

2018年第三季度,网易财报宣布海外收入贡献首次超过游戏净收入的10%。在GameLook5月的一次统计中,日本App Store畅销榜TOP100,网易产品就占5款,超过许多日本本土企业,是上榜数量第三多的厂商。

直到今年,《荒野行动》依然是日本App Store畅销榜首的常客。金准产业研究团队统计,2018年《荒野行动》在日本收入达404亿日元,是当年日本收入第4高的手游产品。

正是以《荒野行动》为代表的国产手游,让日本游戏市场研究者Toto Serkan意识道,“中国厂商制作爆款的能力远超日本同行”。

3.4大笔投入+敢打敢闯,强势竞争引发日企裁员

除了质量和效率,中国厂商优于日本本土企业的另一大优势是对买量的理解和投入。金准产业研究团队分析,截至今年9月,网易是在日本地区投放手游广告力度最大的厂商,领先日本本土公司。

在发展进程上,日本游戏市场走在中国前头,高度成熟和特化,代表是人口红利的殆尽和人均付费全球首位。

此前,国内游戏玩家当中曾流传一张“日本游戏行业现状”的微博截图,指出日本存在年轻玩家没有PC,主要玩主机和手游,宽带太贵没有WiFi、只用流量玩手游的特点。Gzbrain的数据侧面印证了这一说法,早在2017年,日本手游收入已经占到整个游戏行业的70%。

而根据伽马数据和Newzoo联合发布的报告,预计2019年日本手游市场规模为114.8亿美元,同比增长3.8%。与此同时,日本手游用户人均付费达171美元,是第二名美国的近3倍,第二名中国的5倍有余。

 

尽管条件如此优渥,但由于成本的上升,已经习惯高回报的日本本土厂商,却很难适应敢先做“赔本买卖”的中国厂商的冲击。许多日本厂商已经习惯从经典产品中持续获益,缺乏品质升级的动力,比如头部市场的《怪物弹珠》和《智龙迷城》运营时间均以超过5年。相对的,按照日经亚洲的说法,日本研发一款手游的成本,已经从“数十万美元上升至数百万美元”,开发商盈利能力开始下降。

日本主管游戏部门的一名官员认为,相对日本厂商,中国厂商为了赢得竞争“更愿意冒险、付出更大成本,以及拥有更高效的行动能力”。同样是伽马数据和Newzoo的数据,2019Q1日本TOP100手游外来产品流水占比已经达到23.3%,比去年同期的15.9%又增长了7.4个百分点。

 

金准产业研究团队认为,在中国手游的影响下,许多日本游戏厂商已经开始裁员保平安。即便是没有裁员的日子也不是很好过,比如东京一家游戏公司Rena,今年8月收入已经骤降了一半。

看来,虽然中国手游厂商一直认为过去2年时间竞争激烈、市场难做很痛苦,但更痛苦的,可能是那些面临中国厂商抬升品质标准,被国产手游用高质高量高投入三连进行“降维打击”的海外厂商。

 

金准产业研究 5G应用场景落地及发展趋势研究报告 2019-12-05 14:28:03


前言

5G的载体主要是5G手机、超高清视频-4K/8K视频,主要应用场景是消费级应用、行业级应用包括日常生活、智慧港口、智能电网、远程医疗、车联网等,未来大有可为。

一、5G应用的载体

1.1 5G手机

金准产业研究团队建议在2020年以后购买同时支持NSA与SA的双模5G手机。

手机是移动互联网的主要入口,也是语音业务和各类数据业务的载体。5G手机支持的网络制式决定了其能接入的网络。如前文所述,5G有NSA和SA两种组网方式,单独支持一种组网方式的手机,将无法接入另一种组网方式的网络。因NSA标准完成时间早,产业链成熟速度快,支持NSA的手机芯片已经完成测试,而支持SA的手机芯片仍处于测试阶段,发展速度较慢。受限于手机芯片,目前市场上的手机只有华为的mate 30既支持NSA也支持SA,其它品牌手机均只能支持NSA。工信部要求2020年上市的5G手机必须同时支持NSA与SA,只支持NSA的手机将无法入网。金准产业研究团队预测,只支持NSA的手机将集中在2020年前上市。我国运营商均以SA组网为最终目标,前期虽然可能会采取NSA与SA混合组网,但也意味着只支持的NSA的手机只能在NSA组网的网络下使用5G网络。因此,欲购买5G手机的用户,建议在2020年以后购买既支持NSA又支持SA的双模5G终端。

1.2超高清视频-4K/8K视频

5G与百兆以上光纤均能满足4K/8K超高清视频的传输需求

4K分辨率与8K分辨率的视频被定义为超高清视频,主要是通过高分辨率、高帧率、高色深、宽色域、高动态范围及三维声六个维度的技术提升,为用户带来更具感染力及沉浸感的体验。高清视频(1080P)每帧图像是200万像素,4K超高清视频每帧800万像素,而8K超高清视频每帧图像的像素高达3300万,是高清视频的16倍。巨大的像素量在给用户带来极致体验的同时,也为网络带来了挑战。4K超高清视频至少需要60帧/秒的帧率,那么一秒钟的4K超高清视频的数据量=每帧像素*色彩深度*帧率=3840*2160*10*3*60=1.74GB。因此在无压缩的情况下,4K超高清视频至少需要14Gbps的传输带宽,在常用的H.265编码方式下,4K超高清视频需要60-75Mbps的传输带宽,8K超高清视频需要约135Mbps的传输带宽。5G的下行峰速最高可达20Gbps,体验速率可达100Mbps-1Gbps,可见5G网络具备4K及8K超高清视频的良好承载能力。在有线宽带方面,截止到今年6月,我国有线宽带的接入用户已高达43475万户,其中百兆带宽以上的用户占比为77.1%,且我国宽带用户还在不断向高速率迁移,金准产业研究团队分析,现有的百兆光纤及运营商正在大力发展的千兆光纤均能满足4K/8K超高清视频的传输需求。综上所述,基于5G的超清视频在移动性较强的场景或有线触达不到的区域中才具有更大优势,因此,用户需要根据具体的应用场景选择接入网络。

二、消费级应用

2.1 5G+超高清移动视频

超高清移动视频类应用将再次推动移动流量的爆发式增长

4K/8K超高清视频的应用场景属于5G 增强移动宽带(eMBB)类应用。在5G网络建设前期,两种组网方式均能满足此类场景的需求。对于超高清视频应用场景来说,从使用成本、网络性能与网络覆盖等方面分析,在室内环境中,百兆以上有线宽带的性能更具优势,在移动性强的应用场景或无有线覆盖的区域中,5G网络更具优势。由此可见基于智能手机的超高清视频点播/直播与超高清云游戏将成为5G网络重要的一类应用场景。目前超高清视频产业链还未完善,面临着内容匮乏不足以支撑一个频道播出的问题,因此在发展前期,体育赛事直播、大型活动直播等超高清直播类应用场景发展速度较快。超高清视频产业需不断降低超高清视频的制作成本,丰富超高清视频的内容,与5G携手推动该产业发展。因智能手机的便捷性,用户可不受时间与区域限制的观看视频、玩网络游戏,随时随地使用手机进行流量消费。金准产业研究团队认为,5G时代,在手机视频逐渐向超高清趋势的发展下,移动视频流量将再次推动移动流量的爆发式增长。

2.2消费级应用—5G+VR应用场景

目前VR对5G的需求小,未来基于云VR的便携式头显,将会对5G有更大的需求

按头显设备分类,VR可分为轻量级VR、PC VR 和VR一体机。轻量级VR无独立的计算、存储及显示设备,需要与手机等移动设备配套使用。PC VR是将PC作为计算和存储的有线连接设备。VR一体机内置CPU/GPU、具备独立的显示屏,能够连接网络,独立运行。VR一体机将成为未来主流的设备形态。按是否联网分类,VR可分为单机VR和网络VR,其中网络VR按图像的计算位置又可以分为有云VR和客户端VR。云VR将计算和控制管理集中放在云端处理,这样将大大降低对头显设备的性能要求,有效降低其成本。网络VR对传输带宽和时延均有很高的要求。如前文所述,5G与百兆以上的光纤均能满足4K/8K超高清视频的传输需求。VR用户可接受的头部运动到图像显示的最大时延是20ms,否则视觉和位置差异会导致强烈的眩晕感。网络VR时延主要包括位置跟踪时延、网络传输时延(上行时延与下行时延)、图像处理时延、可视屏幕刷新时延与屏幕传输时延几部分组成。单机VR没有网络传输时延,时延相对来说小一些,目前一般单机VR的时延已经低于20ms。相对于4G而言,5G与有线宽带的时延更小,基本能满足网络VR20ms时延的要求。目前VR已经广泛应用于沉浸式游戏,赛事直播等场景,在数字博物馆、远程医疗、教育、旅游等领域也在不断探索。但综合来看,目前VR头显设备的便携性低,主要的应用场景还在室内,对移动性要求不高,与5G技术的相关性较弱。但是,金准产业研究团队认为,随着云VR技术的发展,轻量级头显设备将会得到快速发展普及,VR技术的移动性需求随即增加,对5G技术的需求也会不断增高。

三、行业级应用

3.1 5G+行业无人机应用

5G网络将推动行业无人机应用的快速发展

无人机,指利用无线遥控和程序控制的不载人飞机,正在经历由消费应用向行业应用的转变。行业无人机已经实现在农林植保、电力及石油管线巡检、应急通信、气象监视、农林作业、海洋水纹检测、矿产勘探等应用领域的应用。行业无人机对无线通信的需求主要包括无人机安全飞行与业务通信两个方面,安全飞行指无人机要与地面保持实时通信保证无人机的安全飞行,业务通信是要实现业务层面的信息传递。一般来说,业务对速率的需求更高,安全飞行要求更小的通信时延。不同应用场景的业务对上行速率、时延、覆盖高度与覆盖范围的需求各不相同。蜂窝网络的站高一般在50米,行业无人机低空飞行的高度在300米以内,可见50米到300米的空间不在天线主瓣范围内,需要对网络的低空覆盖质量进行测试,验证是否满足行业无人机的飞行需求。经过对工业园区、农村及城市等不同场景下4G网络的低空覆盖质量进行测试,测试指标包括信号强度、下行信号的信噪比、干扰、上行速率、时延、切换等指标进行测试,受限于上行速率、时延及干扰等问题,4G网络只能满足部分应用场景的需求。5G的关键技术使网络在覆盖能力、上行速率、时延、干扰及小区连接数等指标上均有提升,能满足现阶段行业无人机应用及未来行业无人机应用发展对网络通信的需求,有效推动行业无人机的快速发展。


3.2 5G+智慧港口

5G实现港口业务自动化、智能化发展,助力智慧港口建设

近几年,我国港口货物吞吐量大幅度提升,为港口装卸效率带来了挑战。传统码头人工作业效率低且提升困难,港口自动化、智慧化运营需求迫切。港口码头生产主要包括水平运输系统、垂直运输系统及监控系统三个环节。水平运输系统包括集卡和AGV,用于岸桥与堆场之间的集装箱等货物的运输。垂直运输系统包括岸吊、轮胎吊与轨道吊,岸吊用于集装箱从船到岸的装卸。轨道吊与轮胎吊用于集装箱等货物的装卸与整理。视频监控系统包括摄像头、无人机,用于安全监控,海岸线巡检等。按照对网络需求划分,港口业务可分为控制级通信与监控级别通信两类应用场景。控制级通信实现岸吊、轮胎吊、轨道吊的远程控制及集卡与AGV的远程调度。监控级别通信类应用主要是指视频监控类场景。目前部分港口依旧人工作业,已实现自动化的港口主要是采用有线宽带与4G网络协同组网方案。但有线宽带在港口部署困难,易磨损,覆盖范围有限及4G网络成本高,带宽小、可靠性低等问题无法满足港口业务对网络移动性、可靠性、时延及带宽的需求。5G大带宽、高可靠低时延、大连接的特性在港口各类业务中优势突出,可实现港口自动化、智能化发展,助力智慧港口建设。

3.3 5G+智能电网

5G丰富配电网业务的通信接入方式,5G专网必要性待论证

智能电网将是电力行业的发展趋势。智能电网的建设也为现在的电力通信网带来了新的挑战。按照电流的流向,电力系统可分为发电、输电、配电、变电及用电五大环节,不同环节对通信网络的需求各异。电力通信网络主要由骨干通信网与多种业务接入的配电通信网组成。目前骨干通信网由光纤实现全覆盖,配电通信网应用场景复杂,由无线与有线等多种通信技术共同实现覆盖。按照通信网络的用途划分,智能电网(主要指配电网侧业务)典型的应用场景可分为控制类与采集类两大应用。控制类应用包括智能分布式自动化、用电负荷需求侧相应与分布式能源控制等应用场景。采集类应用包括高级计量,变电站巡检机器人,输电线路无人机控制,配电房视频监控等应用场景。目前智能电网终端分布广泛,有线网络虽然在性能上能满足业务需求,但存在布线困难、成本高等问题。现有的4G网络虽不需要布线,但在性能上无法满足部分业务对时延及可靠性的需求。总体来看,现有的通信电力网有“强壮”的骨干网,却没有“灵活”的配电网。5G的大带宽、高可靠低时延及大连接的特性,丰富了配电网侧业务的接入方式,克服了最后一公里的接入难题,助力智能电网的建设。对于构建“灵活”的配电通信网来说,无线网络是刚需,但是电力行业是否有必要用5G技术打造专网,需要进一步论证。

3.4 5G+远程医疗

5G远程医疗促进医疗资源下沉,发展初期建议只用于辅助医疗

远程医疗能有效促进医疗资源的共享下沉,实现偏远区域医疗能力的提升。目前远程医疗主要包括远程会诊、远程超声、远程手术、应急救援及远程示教等应用场景。远程医疗对网络的需求主要包括大带宽与低时延两个方面,大带宽主要是用于高清医学影像的传输与高清视频的交互,低时延用于远程操控医用机械手臂或医学机器人等设备。有线与5G均能满足大带宽与低时延的需求,但在医疗能力落后的偏远山区,有线布线困难且成本高,5G网络优势更大。现在远程医疗存在隔着屏幕无法做到精准判断,患者不信任等问题,推广受阻。远程医疗还处于发展初期,5G网络与相应的基础设施还有待发展,因涉及生命安全,建议现阶段只用于辅助医疗。

3.5 5G+车联网

5G的高性能加速车联网向自动驾驶迈进

车联网(Vehicle toEverything, V2X)是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术,其中V代表车辆,当前X主要是指车、人、交通路侧基础设施和网络。C-V2X是基于蜂窝网络的物联网技术,包括LTE-V2X与5G NR V2X。受限于带宽与时延,LTE V2X只能满足辅助驾驶与初级自动驾驶,高级的自动驾驶要求更大带宽与更低时延的网络支撑。目前车联网典型的应用场景有编队形式、自动驾驶、远程驾驶及扩展传感等应用场景,对网络带宽、时延及可靠性有更严格的要求。金准产业研究团队认为,5G的大带宽、高可靠低时延的特性将推动车联网加速向自动驾驶迈进。

四、展望:5G如何发展

4.1 5G技术相关度

根据应用场景对5G技术的需求程度判断5G技术相关度

5G技术相关度,是指应用场景是否必须使用5G技术才能实现,或相比于其它通信技术,使用5G技术是否将具备更大的优势。 5G的明星效应吸引了大批与之有关的消费级与行业级应用场景。然而这些应用场景是否为真正的5G应用,需要从应用场景的需求出发,分析5G技术的相关度。从带宽、时延、可靠性、移动性、连接量及覆盖六个维度进行对比分析,5G相较于4G的优势在于带宽大、时延低、可靠性高,相较于光纤的优势在于移动性强,连接量大,劣势是室内环境覆盖性差。根据应用场景对网络的需求及通信技术的性能分析,现阶段热点应用场景可分为三大类,分别对应5G相关度低中高的三个等级。第一类应用场景,5G与光纤均能满足,但光纤更具优势,这类应用场景的5G相关度低。第二类应用场景,5G与光纤均能满足需求,但5G更具优势,这类应用场景的5G相关度属于中级。第三类应用场景,只有5G才能满足需求,这类应用场景的5G相关度最高。

4.2给行业用户及投资者的建议

从应用场景需求出发,分析5G技术相关度与5G网络成熟度

如前文所述,目前5G标准还未完成,网络建设优化需要耗费大量时间,因此5G网络需要在一定的发展时间后才能真正达到5G技术的高性能指标。在发展期间,5G技术将不断演进,5G网络的性能也会逐渐提升,可见,随着5G的发展,不同时期的5G网络将驱动对网络有不同程度需求的应用场景的发展。5G的高关注度,吸引着各个行业。各行业的企业均想搭上5G这班发展的快车。无论是垂直行业用户还是投资者,都应该从应用场景对网络的需求出发,首先分析应用场景与5G技术的相关度,从而判断该应用是否为真正的5G应用。然后,根据5G网络的成熟度来判断该应用场景的成熟时间。最终根据分析结果,决策现阶段是否要使用5G网络或是否要投资。

4.3现阶段5G发展建议

建设高质量的5G网络,加速通信行业与垂直行业的融合

网络作为基础设施,往往要先行于应用的发展。今年6月工信部发放了四张5G牌照,意味着我国提前进入5G商用阶段。虽然经过前期探索,市场上已出现大批的5G应用解决方案,但截至到目前,5G还未出现杀手级的应用。如前文所述,行业应用将成为5G的主要应用场景。网络是应用的基础与保障,应用是网络价值的体现。当前5G发展重点要从两方面发力,一方面要建设高质量的5G网络,另一方面要加速通信行业与垂直行业的融合,促进5G网络及应用的发展与成熟。

金准产业研究 5G时代智能终端供应链趋势分析报告 2019-12-04 21:12:41

前言

在苹果核心供应商中,中国厂商数目逐步增多:从 2015 年33 家核心供应商中拥有 30 家增长到 2019 年 59 家核心供应商中拥有 52 家。而受到美国禁令影响,华为采取麒麟芯片和国产化器件战略;搭建鲲鹏生态用以打开服务器市场;同时扶持国内供应商,全方位开启供应链“去美国化”进程。

一、苹果十年发展变化

1.1历代 iPhone 三大创新方向:屏幕、摄像、机身材料

纵观十年发展,iPhone4、6、XS 三次刺激销量增长。推出 iPhone 4 之后,iPhone 2011年出货量达到 93.1 百万部,同比增速达到 96.06%;推出 iPhone 6 之后,iPhone 2015年出货量达到 231.53 百万部,同比增速为 20.17%,创下有史以来 iPhone 销量最高记录;推出 iPhone XS/XR 之后,iPhone 2019H1 出货量达到 192.05 百万部,与 2018 全年出货量相差无几。

 

苹果手机十年变化

 

2009-2019H1 苹果手机出货量(百万部)

屏幕:尺寸、材料同步变革。历代 iPhone 中,iPhone 4 手机外壳采用双面玻璃+金属中框设计,首次带来了 Retina 视网膜屏幕;iPhone 6 显示屏尺寸扩展到 4.7 英寸,是苹果首款大屏手机,同时首次将屏幕改用 2.5D 玻璃面板;iPhone XS 系列的发布标志着 iPhone 彻底走向全面屏时代。目前,iPhone 屏幕正从 LCD 屏幕向 OLED 屏幕过渡,已经发布的 iPhone X、XS 以及 XS Max 都已采用 OLED 屏幕。苹果未来可能选择 LG Display 作为其柔性 OLED 显示器的第二制造商,打破三星独家供应 OLED屏幕的局面。

摄像:质量和性能为导向,A13 仿生处理器+三摄+HDR 算法,摄像再次升级。从历代 iPhone 摄像进化史来看,苹果摄像进化是以质量和性能为导向,平衡传感器体积、重量和功耗之间的关系。并没有在传感器尺寸和像素上进行大幅度更新。2019 年新推出 iPhone11 Pro 摄像头采取了三摄方案(广角+长焦+超大广角),同时搭载 A13仿生处理器具备了 Deep Fusion 的成像功能。此外,iPhone 11 Pro 系列采用全新智能 HDR 算法,精细优化图像中高光及阴影的细节,可同时自动优化拍摄主体和背景的细节,媲美许多单反相机。

机壳材料:玻璃壳+铝合金中框->金属壳->玻璃壳+铝合金中框轮回。2010 年,iPhone4 机身材料采取玻璃背板+铝合金材料;2016 年,iPhone 7 采用一体化铝合金机身;2017 年,iPhone 8 机身材料回归玻璃背板+铝合金中框。基于 mmWave 的穿透能力,5G 手机制造将会优先考虑无线信号穿透性更强的材料,3D 玻璃、陶瓷将替代金属成为手机外壳主要材料,目前新推出 iPhone11 依旧采用玻璃外壳+铝金属/不锈钢金属中框设计。

1.2 iPad:定位生产力设备

iPad 四条产品线,覆盖多维度客户。iPad 分为 iPad mini、iPad、iPad air、iPad Pro 四条产品线,扩大用户群体覆盖范围:iPad mini:设计轻巧,具有极致便携性,满足用户娱乐需求;iPad:满足用户高性价比需求;iPad air:与 mini 相比,air 更能满足对屏幕尺寸要求更高的人群需求;iPad Pro:专业性平板,满足专业人群的工作需求,如艺术家、设计师等。

iPad 向生产力设备转变。2018 年,新推出全面屏 iPad Pro,配套 Face ID 与视网膜显示屏,搭载 A12X 处理器与自研 GPU 移动芯片,性能大幅度提升。出色的屏幕素质+配套Apple pencil、Smart keyboard,iPad Pro 充分满足移动办公场景和多数专业人士工作需求,如设计师、艺术家等。

金准产业研究团队认为,iPad 未来预计搭载 3D ToF 摄像头。与普通摄像头技术相比,ToF 可以让屏幕从单纯 2D画面转变到更具空间感的 3D 画面。通过 ToF 模块与后置镜头的搭配,ToF 可以更针对性地满足具体应用场景地安全和体验需求。金准产业研究团队了解到,苹果计划于 2020 年发布一款搭载 3D 感应后置摄像头的全新 iPad Pro。

3D 视觉方案对比

1.3 Mac 新屏幕材料方向:mini LED

Mac 多产品线适应全场景应用。根据台式机与笔记本,Mac 产品线可分为 iMac 和 Macbook两条产品线,其中 iMac 为消费类台式机,Macbook 为笔记本。Mac 系列主要产品 Macbook旗下分为 Macbook Pro 和 Macbook air 两类:Macbook Pro 面向专业用户,如 Mac Pro( ProDisplay XDR)、MacBook Pro;Macbook air 面向家用及办公,如 MacBook Air。

Macbook Pro 产品机身、显示和触摸板逐步趋于完善。苹果 Macbook 产品线的迭代与更新主要集中在 Macbook Pro 中。2008 年,推出第二代 Macbook Pro,特征是“精密铝制一体式外壳”;2012 年,推出第三代 Macbook Pro,特征是“Retina Display”;2016 年,推出第四代Macbook Pro ,特征是“触摸栏与 USB-C”:

Unibody 一体化铝合金机身。Unibody 是将铝合金挤压成板材,然后通过数控机床一体成型的机械加工技术。2008 年起,Macbook 产品系列开始采用 Unibody 技术,集美学与时尚于一体,同时采用 Unibody 技术的 Macbook 机身没有拼接或焊接成分,机身硬度、韧性更佳。

Retina Display。2012 年 WWDC 上,苹果发布了配备 Retina 显示器并重新设计的第三代 Macbook Pro,分辨率高达 2880*1880,其中每四个像素一组输出原来屏幕一个像素显示的大小区域内的图像,兼具观看舒适度和显示效果。

Multi-Touch 触摸板与 USB-C。2016 年,推出的 Macbook 搭载了 Multi-touch 触摸板,可以更流畅、自然、直观地操作 Macbook,例如三指轻扫开启 Mission Control,四指开合查看 Launchpad 中所有 app。同时,磁性充电器 MagSafe 已被 USB-C 取代。与 MagSafe 相比,USB-C 充电器没有视觉指示器,接通电源时会发出提示音。

金准产业研究团队认为,Mac 未来预计配备 mini LED 屏幕,提升屏幕品质。作为 Micro LED 量产前的过渡产品,mini LED(次毫米发光二极管)是尺寸在 100mm 以上的 LED,介于 OLED 和 Micro LED之间,是传统 LED 的小幅改良版,适合用于大屏幕制造。相较于 Micro LED,mini LED良品率更高,技术难度更低,更容易量产;相较于 OLED,mini LED 更加耐用。Macbook未来也将搭载 mini LED 屏幕,提升屏幕显色性能。

1.4 苹果供应链国产化加深

苹果供应链中中国零部件供应商居多。在苹果供应链中,核心模块芯片供应商仍外国厂商居多,如高通、Skyworks 等;中国大陆、香港供应商主要聚集在精密组件及材料供应模块中,如信维通信、领益智造等;中国台湾供应商主要聚集在代工模块中,如富士康、台积电等。

2019 年中国三地厂商合计占比达到 43.5%,苹果供应链对中国厂商依赖加深。中国厂商不仅在苹果供应链中数目有所增加,同时核心供应商数目也在逐年提升。在苹果公布的 200家主力供应商中,中国大陆/中国台湾供应商 2017-2019 年分别为 20/42 家、31/45 家、41/46家,占比分别为 10.0%/21.0%、15.5%/22.5%、20.5%/23.0%,2019 年中国大陆香港台湾三地供应商占比合计达到 43.5%。此外,在苹果核心供应商中,中国厂商数目也在逐步增多:从 2015 年 33 家核心供应商中拥有 30 家增长到 2019 年 59 家核心供应商中拥有52 家。

金准产业研究团队认为,国内供应商逐步蚕食苹果供应链。随技术的成熟与发展,以立讯精密为代表的国内供应商在苹果供应链中产品覆盖范围逐步加大。2011 年-2018 年,立讯作为连接器龙头企业分别拓展苹果 Macbook、iPad、AirPods、Apple watch 等产品供应链,同时布局声学领域、无线充电、线性马达等领域。

 

2019 年各地区苹果供应商占比

 

二、以华为为首的国内终端厂商发展变化

华米 OV 控制近九成国内市场,行业集中度进一步提升。2019Q2,中国智能手机市场出货量达到 97.9 百万台,同比降低 6%,已然进入存量市场,其中华为出货量 36.3 百万,YOY 为 27%;VIVO 出货量为 18.3 百万,YOY 为-8%;OPPO 出货量为 18.2 百万,YOY为-14%;小米出货量为11.7 百万,YOY为-19%。2019Q2,华米OV市场份额合计 86.2%,相比 2018Q2 提升了 5.5%,市场向头部品牌集中趋势持续上升。

 

中国智能手机市场 top5 厂商

2.1多品牌策略+全渠道建设

华米 OV 均采取多品牌策略,力求各层级消费者完整覆盖。华为手机产品线分为华为、荣耀两条:华为品牌定位中高端市场,主打线下销售,包括 P、Mate、Nova、畅享四大系列,分别针对时尚群体、高端商务人群、年轻群体、对性能要求不高的用户群体;荣耀系列手机定位中低端市场,主打线下销售,包括数字、magic、V、note、play、畅玩六大系列分别定位“科技潮品”、人工智能、“科技先锋”、大屏娱乐、“科技酷玩”、中低端市场。

小米产品线主要分为小米和红米两条:小米系列定位中高端消费用户,线上线下双渠道销售,包括小米数字系列、小米 MIX 系列和新系列 CC;红米系列定位中低端手机,专注电商品牌销售,包括 Redmi 7A、Redmi 7、Note 7、Note 7 Pro,K20/K20 Pro等;另推出黑鲨、美图及 POCO 品牌分别针对游戏用户、女性用户及科技爱好者群体。

OPPO 产品线主要分为 Find、Reno、R、A、K 五条:Find、Reno 系列定位高端市场,主打顶级性能,针对追求高配置的用户人群;R 系列定位中高端市场,主打潮流时尚,针对对拍照要求高的年轻用户;A 系列针对中低端市场,主打高性价比,针对兼顾品质和性价比的用户群体;K 系列定位低端市场,主打线上销售渠道,针对手机入门级用户。

VIVO 产品线主要分为 U、Y、Z、S、X、XPlay、NEX 五条:U 系列定位低端市场,针对购买入门级、备用机用户群体;Z、Y 系列定位中低端市场,主打经济路线;S系列定位中端市场,主打颜值、时尚路线;X 系列定位中高端市场,针对普通消费人群;XPlay、NEX 系列定位高端市场,针对配置玩家。此外,VIVO 新推出 IQOO 子品牌,定位旗舰机,针对中高端市场。

国内智能手机进入存量市场,华米 OV 着手纵向贯穿消费市场,横向扩展销售渠道:

消费市场:华米下沉,OV 上推。国内智能手机进入存量市场,低星城市将成为增长引擎。针对下沉市场,华为 2015 年开展“千县计划”,强调覆盖三线以下城市渠道,为乡镇市场消费者提供一致服务体验;小米开设授权店和小店,其中授权店是他建他营,以较低成本在三四线城市实现门店快速落地;小米小店则直接从小米官方订货,通过“他推”等形式在乡镇市场内销售。相较于华米,OV 下沉市场扎根已久,只能突围一二线城市。OV 采用广告和渠道战打法,综艺植入+广告轰炸迅速提高一二线品牌知名度。

截至 2019H1 分城市等级用户使用安卓手机品牌占比

销售渠道:转战全渠道销售。早期,借助电商平台崛起,小米主攻线上销售渠道,开启小米商城、有品电商等线上平台。目前,小米推行新零售战略,重点布局线下销售渠道,如小米之家等,实现线上线下交互引流。同时,华为也已经开始向全渠道转轨,意在借助另一赛道攫取更多增长,实现自我扩张,其中荣耀开启“二级战略”,由线上向线下销售渠道转移。2019Q2,华为国内手机市场份额已位居第一。

 

2018Q2-2019Q2 各品牌中国手机市场份额

华为线上渠道对标小米,实现弯道超车。与小米类似,华为在多电商平台上开放销售渠道,参与线上销售促销等活动,为线上线下提供同质服务。2019Q1,荣耀国内线上销售市场份额达到 24%,位居第一,反超线上营销巨头小米;华为线上销售市场份额达到 16%,位居第三。

2019Q1 中国线上各品牌手机销售市场份额

华为线下渠道对标 OV,偏向狼性化服务。OV 线下渠道采用由上到下的分获渠道模式,保证较大的客户覆盖面,其中一级代理负责战略方向把控,二级代理负责团队职能分配。华为线下销售分为直销和分销渠道,分销渠道分为两种模式:ND 分销模式(主要负责畅享系列、Nova 系列、麦芒系列产品)、FD 分销模式(主要负责 Mate系列、P 系列)。与 OV 人性化服务相比,华为基于自身品牌和产品力进行渠道建设和客户分级,狼性化服务为分销商带来更多收益。

2.2 华为芯片+算法全产业链扶持,加速供应链去美国化

华为供应链中国外厂商占据重要地位,尤其是芯片模块。华为核心供应商总共 92 家,中国大陆厂商 22 家,中国台湾厂商 10 家,国外厂商共有 60 家,占据 65.22%,其中美国厂商 33 家,日本厂商 11 家。在芯片模块,华为对国外供应商依赖度较高,恩智浦控制NFC 芯片,赛灵思控制 FPGA 芯片等。高端逻辑芯片、存储芯片、高速模拟芯片等国产化率较低,短期内难以突破。

华为海思——华为芯片研发中心。1991 年,华为成立 ASIC 设计中心;2004 年,在 ASIC设计中心基础上,华为成立了深圳市海思半导体有限公司,主要从事数字家庭、通信和无线终端领域的芯片解决方案。2012 年,华为海思推出 K3V2 处理器,定位旗舰的 Mate 1、P6 等机型;2013 年底,华为海思推出麒麟 910,用在华为 P20 等旗舰机型上。此后,华为采取麒麟芯片和旗舰手机绑定战略,例如 P7 搭载麒麟 910T,Mate7 搭载麒麟 925,P8 高配版搭载麒麟 960 等。

华为搭建鲲鹏产业生态,打开服务器市场。华为 2015 年发布最初款 Hi1610;2014 年发布 ARM64 位 CPU Hi1612;2016 年发布首颗支持多路的 ARM 处理器 Hi1616;2018 年发布 Hi1620,其中鲲鹏 920 是 Hi1620 系列的正式品牌和型号,主频可达 2.6GHz,单芯片可支持 64 核,集成 8 通道 DDR4,内存宽带超出业界主流 46%。2018 年,华为推出三款 TaiShan 系列服务器,TaiShan22080 面向均衡服务器、TaiShan5280/5290 面向存储服务器、TaiShan X6000 则瞄准高密度服务器市场。近期,华为落地多个鲲鹏生态基地,计划围绕未来计算产业打造真正开源平台,驱使计算架构优化。

扶持国内供应商,推进供应链“去美国化”。为保证自身供应链安全,华为正在大力扶持华为海思,提高芯片自给率,同时其他部件寻找替代供应商,进行供应链转移。在 5G 手机移动处理器方面,华为采用海思的最新高阶处理器,多模基带晶片模组采用海思的Balong 5000 产品,并且都采用台积电的 7nm 制程,后段封装和晶圆封测由日月光投控和京元电子服务;在功率放大器( PA) 方面,过去华为手机的 PA 元件供应商主要为美商,现在已换由中国台湾相关供应商协助生产制造、以及日商村田制作所提供。此外,电源管理芯片由中国积极扶持的中芯国际供应。

三、电子行业未来超预期发展

5G 手机风口已至,苹果自研 5G 基带芯片加大自主优势 。 全球 5G 手机赛道开启,中国预计成为 5G 手机最大市场。据 canalys 预计,2019 年全球手机市场中 5G 手机出货量占比为 0.9%;2023 年将增长至 51.4%。目前中国 5G 换机浪潮已经开始,多家手机厂商相继推出 5G 手机,如华为 mate 30、OPPO Reno、VIVO NEX等等。金准产业研究团队预计,2023 年,5G 手机总出货量达到 19 亿( CAGR 为 179.9%),中国将占 5G 智能手机出货量 34%,其次是北美( 18.8%)和亚洲太平洋地区( 17.4%)。

2019-2023 年全球市场 5G 手机出货量占比预测

苹果 2020 年将推出三款 5G 手机,以 mmWave 技术为主。为从移动运营商和消费者的购买意愿中获得更多竞争优势+扩大苹果 AR 生态系统,苹果预计将会于 2020 年推出三款5G 手机,抢占全球 5G 换机潮先机。同时,美国已陆续完成 5G mmWave 频谱划分与拍卖,运营商加速推进毫米波业务+美洲为苹果第一大市场( 19 年美洲营收占比为 44.94%),预计基于本土优势苹果 5G 技术将以 mmWave 为主。与国内 Sub-6GHz 手机相比,苹果 mmWave 手机主要在射频天线和射频前端方面不同:射频天线:5G mmWave 由 SiP 进阶到 AiP。5G 在毫米波频段的应用,由于毫米波本身频率较高,天线通过馈线相连的损耗会非常大,为了减少互联的损耗,必须要把前端做成模组化,减少在毫米波频段的损耗。AiP( Antenna in Package,封装天线)技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的潮流,为系统级无线芯片提供了良好的天线与封装解决方案,很好地兼顾了天线性能、成本及体积,成为了 60GHz 无线通信和手势雷达芯片的主流技术。因此,5G 毫米波手机将采取“AiP+Antenna”的形式对射频天线和射频前端进行封装。

射频前端之 PA:5G mmWave应用 lnP材料。5G sub 6频段PA的主要材料是GaAs、SiGe,而 5G 毫米波 PA 的主要材料是 lnP,更高频段将运用氮化镓( GaN)材料。与 GaAs 器件相比,lnP 晶体管散热能力是 GaAs 衬底的 1.5 倍左右,具有更高的击穿电压和电子迁移率,更适合高频应用;GaN 器件的功率密度更大,具有更宽的瞬时带宽,有助于减小占用空间。

射频前端之滤波器:5G mmWave 采用以 GaAs 为衬底的 IPD 工艺。采用 GaAs 衬底的 IPD 工艺可以为毫米波频段的滤波器提供低成本、低损耗、微型化和高集成度,而 Sub-6GHz 采用的 LTCC 等工艺无法同时满足这些要求。与之前工艺相比,使用 IPD工艺的电容( New MIM cap) Q 值更高,即使用 IPD 工艺之后,每一个振荡周期中存储的能量与损失的能量之比更高,这意味着 IPD 工艺能够减少损失的能量。

射频前端之 LNA 和开关:5G mmWave 集成两者。基于节省空间的考虑,5GmmWave频段将会利用 SOI 技术将射频 LNA 和射频开关集成。采用 SOI 材料制成的集成电路具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单以及适用于低压低功耗电路等优势,因此在未来会成为毫米波频段集成 LNA 和射频开关的主流技术。

SOI 技术应用发展路线

苹果自研 5G 基带芯片加大话语权。2019 年 4 月,苹果与高通达成和解,和解内容包括高通公布部分 5G 基带芯片原始代码用于苹果自行开发;同年 7 月,苹果收购英特尔 5G 基带芯片业务,从而开展自研 5G 芯片业务以降低对第三方制造商依赖性。苹果自研的 5GModem 芯片预计最快将在 2021 年问世,预先芯片将先引入 iPad 等产品。

 

苹果 5G 芯片布局

5G 芯片研发难度提升促使行业集中度提高,芯片供应商成稀缺资源。芯片是手机最核心的部件,手机中很多功能都依赖于芯片完成,如 CPU 运算、GPU 图形运算、音视频处理等。与 3G、4G 相比,5G 基带芯片的研发是颠覆性:从标准角度来看,5G 时代并没有统一标准,2018 年 6 月首个 5G 标准正式完结,研发者需要同时进行 5G 标准解读和芯片研发;从技术端来看,5G 终端负载型更高,运算复杂度提高了近 10 倍,存储量提高了 5 倍,同时还需保证多种通信模式的兼容支持及各个运营商组网需求。研发难度的提升使得具备5G 手机基带芯片大规模商用能力的企业仅剩 5 家:高通、华为、紫光展锐、联发科和三星,其中高通发布了 X50 和 X55 2 款 5G 芯片;华为发布了巴龙 5000,并预计 2019 年11 月份发布首款集成 5G 基带处理器;三星发布了 Exynos Modem5100 和首颗计合 5G基带的 Exynos 980 移动处理器;联发科发布 Helio M70;紫光展锐发布春藤 510。

5G 智能手机基带芯片一览

结语

金准产业研究团队认为,在相对成熟的智能手机行业,已俨然成为企业核心竞争力的要素之一。每款手机的上市、发售、出货时间,产品性能、价格等等,都与其上游供应链存在着十分紧密的联系。随着5G的全面商用,智能手机供应链内部盈利能力触底,回暖迹象已经出现;外部受到 5G 新兴市场刺激;伴随的各大厂商供应链“国产化”的大趋势;电子行业未来大概率超预期。

金准产业研究 VR行业研究报告 2019-12-02 18:19:04

前言

随着 5G 建设的进行,新产品和新技术的不断成熟,VR/AR 再度获得高度关注,VR/AR 经历了从热炒,低谷,到复苏的过程。目前VR/AR的瓶颈包括网络带宽和速率的限制,硬件技术不够成熟,以及内容应用的匮乏。5G 提供了室外移动场景,而千兆带宽+ Wi-Fi6 为室内提供了固定场景,二者共同为 VR/AR 提供更优的管道。但是,VR/AR 的硬件上仍面临的较大的技术实现难度,远高于手机等传统智能终端,很多技术需要面临从无到有的重大突破,而且内容的缺失也为VR/AR的复苏增添了障碍。

一、VR/AR概观

虚拟现实(VR) 是虚拟场景的封闭式体验,而增强现实(AR)体验会将数字元素叠加到现实世界的对象和背景上。混合现实(MR)可以说是升级版的 AR,能够实现虚实场景的结合,和 AR的区别就是对虚拟图像的真实感做严格的要求,因此是 AR 的一种类别。

2012 年 Oculus 推出VR 头盔,使得VR/AR 概念进入公众视野,被认为是智能手机的热门替代品。随着Oculus被Facebook收购, 包括Facebook、微软、 Sony、三星、HTC 等巨头们先后进入 VR/AR市场2015-2016 年 VR/AR 市场热度达到高点。但到了 2016 年下半年,由于商业模式,网络、硬件和内容上都没有突破,行业开始进入寒冬。随着 5G 建设的进行,新产品和新技术的不断成熟,VR/AR 再度获得高度关注。

VR/AR 均需要用计算机绘制虚拟图像。VR 中的图像全部由计算机绘制,往往需要配置高性能的 GPU,同时由于 VR 是隔绝式的音视频沉浸体验,因此对显示画质要求较高。而 AR 中大部分图像是通过镜片透射或摄像头拍摄的,计算机绘制的图像占比较少,而且是以信息性为主的,对图像逼真度要求较低,因此对 GPU 要求不高。但 AR 需要对场景进行理解,需要用非常复杂的算法,并且实时运行,这样 AR 对 CPU 的运算性能要求非常高。此外,VR 侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场,AR 侧重于工业、军事等垂直应用。

前文说到。VR/AR一直存在着商业模式,网络、硬件和内容上的瓶颈,具体表现在:硬件技术上,VR 近眼显示技术存在分辨率不足、眩晕等问题;网络设施上,VR/AR 对带宽和时延要求较高,要想保证 VR/AR 良好的用户体验,证高分辨率和低时延,从而改善眩晕的问题,至少需要 50Mbps 的带宽,而4G时代不能满足这一网络要求;内容资源上,内容分发平台更新慢、资源少。 C 端缺乏“杀手级”应用,作内容形式同质化、简单化,用户体验以单机为主,视觉体验交互式元素少。

二、5G和千兆宽带能给 VR 带来什么改变?

随着 5G 建设的进展,VR 被认为是 5G 落地的第一波应用而给予厚望。产业更多是在讲“双 G”+VR 的概念。双 G 是指 5G 和千兆带宽,5G 主要是室外移动场景,也就是无线基站到移动终端一侧,而千兆带宽+ Wi-Fi6 为室内固定场景,在包括接入网和承载网解决带宽和时延问题。二者共同为 VR/AR 提供更优的管道。

在接入网方面,5G、Wi-Fi6、10G PON 有望在五年内成为面向虚拟现实业务的主流传输技术。Wi-Fi 技术相对成熟,可实现 VR/AR 终端的无绳化。固定宽带光网络目前可以支持 1Gbps-2.5Gbps 的带宽接入,能够满足少量 VR 用户承载,未来将升级到 5G-10G。未来 5G 的目标网可为每用户提供随时随地平均 100Mbps 的无线接入服务,为 VR/AR 业务提供极致体验。

5G 网络高速率、低时延的特性适合承载 VR/AR 业务,并大幅提高用户体验。根据 5G 的性能指标,5G 移动网络能够达到 20Gbps 的峰值速率,是 4G 的 20 倍;空口时延1ms,是 4G 的 1/5。

随着光纤宽带接入技术的进步和新兴高带宽业务的应用,千兆宽带已成为下一步宽带发展的焦点。Ovum的报告显示,全球已有超过 234 家运营商发布千兆业务,其中 20 家发布了万兆业务。我国目前已经基本普及了百兆光纤入户,未来将逐步开展城市千兆带宽入户示范。固定网络经历了 5 个阶段的发展,目前已进入以10G PON 光纤技术为基础的千兆时代。

下一代 Wi-Fi 技术 Wi-Fi 6 在传输速率、功耗、空间和性能等方面同样具有较大提升。Wi-Fi 6(即 IEEE802.11ax),是一项无线局域网标准,也是 Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac) 的升级版。Wi-Fi 6 支持更高的传输速率,最高速率可达 9.6Gbps。Wi-Fi 6 允许更多的设备接入,并且能够加快每一台设备的速度和容量,在连接相同数量设备的基础上,速度是 Wi-Fi 5 的近四倍。基于 Wi-Fi 6 支持室内室外场景、提高频谱效率和提升密集用户环境下 4 倍实际吞吐量的性能,能够实现 VR/AR 对于高速率和低时延的要求,可以处理来自多个 VR 用户不同类型的流量。

VR 用户体验与终端成本的平衡是目前影响 VR 产业发展的关键问题。低成本终端有助于提升 VR 硬件普及率,但有限的硬件配置也限制了用户体验,用户的首次体验不好,后续就很难接纳和持续使用 VR。另一方面,以HTC VIVE、Oculus Rift、Sony PlayStation 等为代表的高品质 VR 设备,其配置套装价格高达数千乃至万元,过高的终端成本明显制约了高品质 VR 的普及。

Could VR 的解决方案通过将云计算、云渲染的技术应用到 VR 业务中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出通过压缩后传输到用户的终端设备,实现 VR 内容上云、渲染上云,实现 VR 头显的无绳化和轻量化,更容易被用户所接受,有效解决 VR 发展的痛点。由于 Cloud VR 具有如下显著优势,已经成为 VR 产业规模化发展的必然选择:

实现终端轻量化,提升使用者体验:Cloud VR 无需本地主机,省掉了 VR 头显与主机之间的连接线,“无绳化”头盔让用户摆脱了线缆的束缚,同时也减少了 VR 头显的重量过重,耗电过高,以及发热严重的问题,大幅提升 VR 设备的使用体验;

利于降低终端成本和价格,推动普及:渲染在云端处理,大幅降低终端 CPU+GPU 渲染计算压力,降低终端硬件要求,不需要本地高性能、高成本主机,将大幅降低 VR/AR 的成本,加速 VR/AR 的普及;

有利于内容分发、聚合:通过统一的 Cloud VR/AR 平台,可适配不同终端上的不同类型的内容,内容制作商只需与平台适配,无需考虑与各终端的适配细节,可进一步聚焦 VR/AR 内容数量和质量的提升;同时,聚合到统一平台后,用户对于优质内容的获取将更加便捷;

利于内容版权保护,鼓励开发更多的内容应用:当前大量 VR/AR 内容属于离线体验,这种方式很难做到对于内容版权的有效管控,VR/AR 内容上云后集中管理,有利于防止未经授权的读取、复制与传播,遏制内容盗版,保护 VR/AR 产业的可持续发展;

利于与大数据分析、人工智能结合:数据在云端,利用云端强大的计算分析能力,进行大数据分析或与人工智能结合,产生更多产业创新与价值。

Cloud VR 应用方案架构

尽管 Coud VR 技术采用云渲染方案,使得 VR 终端更轻便,成本更低,但也面临着时延的挑战。对于 VR视频等弱交互业务来说,对时延的要求不高,不同的时延只是对画面的加载时间产生影响;但对于 VR 游戏、VR 社交这类的强交互业务来说,则需要保证 MTP(Motion to Photon,动作至显示)的时延不超过 20ms,超过这个时延,则非常容易引起晕动症。

目前为了满足云渲染技术下 VR 体验的时延要求,除了云渲染技术外,端云异步渲染、端到端低时延传输也是两大关键技术解决方案。


端云异步渲染方

端云异步渲染方案

三、VR/AR硬件瓶颈

目前来看, VR/AR 的硬件上仍面临的较大的技术实现难度,远高于手机等传统智能终端,例如芯片、屏幕等性能在手机等设备上已经过剩了,但在 VR/AR 上仍有门槛。AR 的技术实现难度还要比 VR 更高,尤其是在近眼显示与感知交互领域,很多技术需要从无到有的重大突破。

近眼显示(Near-eye display,简称 NED),被认为是 VR/AR 硬件最重要的问题,也是目前用户体验的痛点所在。近眼显示技术是指通过光学和屏幕的设计,将显示器上的像素,通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射到人眼中。不同于半导体遵循摩尔定律,往往具有可预见的迭代周期,光学设计则需要在最基本的物理定律的框架下,不断探索、论证各种的可能性,技术门槛较高,进展相对缓慢,但目前在一些技术上已经取得了较为明确的突破。

另外,由于现有技术方案在分辨率(清晰程度)、视场角(视野范围)、重量体积(美观舒适)等方面存在潜在冲突,如何做到既要保证 VR/AR 眼镜的轻薄舒适性,又要保证一定的视觉体验,同时在各种光学参数存在冲突的情况下做出取舍,是近眼显示技术的巨大挑战。

VR 将长期使用 LCD、OLED 类型屏幕作为显示器件,技术突破的重点为 1000ppi 以上的 AMOLED、Fast-LCD 屏幕技术。AR 分为图像源器件,即显示屏(OLEDoS、LCoS)和光学器件(如光波导、折返光学透镜、自由曲面棱镜等),技术突破的重点在于微显示屏以及光波导显示技术的发展和实际应用。

VR/AR 近眼显示技术路标

光学设计参数

视场角(FOV,Field of View)用来衡量人的视野范围,无疑是 VR/AR 设备最重要的参数之一。越大的视场角带来越好的沉浸感。一般来讲,正常人类的视场角,也就是不转头从一侧看到另一侧的最大角度一般在 200°左右,不过看得最清晰的部分是双眼重合的视角,大约是 120°。VR 设备由于光学设计更加简单,视场角已经可以接近覆盖到人类的整个视场;AR 显示器的视场角则仅能够覆盖人类视场的一小部分。

对于眼镜形态的设备,由于视场角,视窗和适眼距等参数密切相关,适眼距是 20mm,视窗尺寸是 20mm的情况下,35mm 的显示器尺寸可以达到 FOV40°,60mm 显示器尺寸可以达到 FOV90°,要想达到 170°的FOV,则需要 170mm 的显示器,如此宽的尺寸在平面显示器上基本是不可行的,曲面波导是一种解决方案,但是距离应用还有距离。

AR 设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。光学组合器的不同,是区分 AR 显示系统的关键部分,市场上各种方案百花齐放。目前看来,光波导方案从光学效果、外观形态,和量产前景来说,具备较好的发展潜力,也成为微软 HoloLens、谷歌眼镜、Magic Leap、DigiLens 采用的主要方案 。

光波导并非一个新的技术,事实上和光纤光缆的原理一样。为了在光在介质里 100%保留住而不漏光,传输的介质要满足两个条件,全反射(传输介质即波导材料需要具备比周围介质高的折射率),入射角(光进入波导的入射角需要大于临界角θ c,光线穿梭基本没有损耗)。目前光波导的技术方向有两类:几何光波导和衍射式光波导。

几何光波导:镜面阵列设计,实现一维扩瞳,制造工艺复杂 。几何光波导中,耦合光进入波导首先遇到一个棱镜或反射面,在多轮全反射后到达眼睛前方,耦合光出波导的结构是一个“半透半反”镜面阵列。每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼,剩下的光线透射过去继续在波导中前进。镜面阵列相当于将出瞳沿水平方向复制了多份,这样眼睛在横向移动时都能看到图像,这就是一维扩瞳技术(1D EPE)。

衍射光波导:通过光栅调整,可以实现二维扩瞳 。衍射光波导主要有利用光刻技术制造的表面浮雕光栅波导(Surface Relief Grating,SRG) 和基于全息干涉技术制造的全息体光栅波导(Volumetric Holographic Grating,VHG), HoloLens 2,Magic Leap One 均属于前者,苹果公司收购的 Akonia 和 Digilen 则致力于后者。

衍射光波导的原理简单来讲,就是是通过设计衍射光栅的参数,将光衍射到想要的方向上去。衍射光栅是一个具有周期结构的光学元件,这个周期可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷 ,也可以是全息技术在材料内部曝光形成的“明暗干涉条纹”(图 b),但归根结底都是在材料中引起了一个折射率 n 的周期性变化。因此,衍射光栅通过衍射级和色散实现分光特性,起到了与传统光学器件类似的改变光线传播方向的作用,但是它所有的操作又都是在平面上通过微纳米结构实现的,所以非常节省空间,自由度也比传统光学器件大很多。

在微软,谷歌,Magic Leap 、DigiLens 等厂商的推动下,光波导目前成为 AR 眼镜的主流技术。光波导技术在 AR 领域的技术发展前景是明确的,但预计在中近期难以大规模普及。

交互性是 VR/AR 的另一个关键要素,如何实现设备对人的感知,以及人和设备的交互成为 VR/AR 技术中重要一部分。目前,在感知交互领域中,主要包括追踪定位、手势交互、机器视觉、触觉反馈、眼球追踪、沉浸声场即虚拟移动等技术。

VR/AR 感知交互技术路标

定位追踪技术的目的是,感知人体的每一个动作(头部旋转、位置移动),并在虚拟世界产生相应的效果,带来沉浸感。定位技术的原理简单概括,就是“信号源+传感器”,使用相应的算法,计算出物体的位置信息(包括 xyz 三轴及旋转共六个自由度,6DoF)。

定位追踪技术在实现上主要分为两类,即“Outside-in”和“Inside-out”。2017 年,由外向内(Outside-in)追踪定位技术实现产品化,并开始大量用于体验馆、线下门店等商业场景。Outside-in 需要在房间里布置传感器的摆放或者悬挂位置,如果你想把 VR 体验场地换到另外一个房间,传感器的摆放就又得重新布置。

VR 追踪定位技术对比

SLAM(Simultaneous localization and mapping,同步定位与建图)技术近几年开始成熟,并被用于 VR/AR等消费者产品的追踪定位。简单理解,SLAM 就是某种设备(机器人、VR/AR 设备)来到陌生环境中,需要精准建立时空对应关系,并回答“我在哪里?”“这是什么地方?”“我该怎么走?”等问题,也就是定位、建图和路径规划。由此可见,SLAM 是一套要求实时性和准确性的大型系统,涉及硬件上高速度高精度的感知和姿态跟踪、算法上多线程并发执行,资源的分配、读写的协调、地图数据的管理、优化和准确性等系统整合的众多问题 。

手势交互:目前以基于手柄的“6+6”交互为主流,未来将以裸手交互为趋势。手势识别的原理并不复杂,它通过硬件捕获自然信号,就像相机捕获图片信息那样,然后通过软件算法计算得到手的位置、姿态、手势等,处理成计算机可以理解的信息。但如果 VR 设备要做到高精度和高稳定性的手势交互,则对硬件和算法均具有较高的要求。

其中,硬件方案可以分为基于手柄的非裸手交互控制,以及裸手交互。裸手交互(原生手势识别) 方案则更为复杂,需要识别出手部骨架的 21 或 26 个关键点,并将每个点用 3个自由度衡量,输出 21/26*3 维的矢量,并由专业算法来识别手部的姿态和位置。裸手交互的硬件方案包括 RGB 摄像头、3D 摄像头(TOF、结构光、双目视觉)和数据手套等,业界标杆是以 Leap Motion 和 uSens 为代表的双目红外相机方案,支持双手交互、单手 26DoF 跟踪,广泛用于一体式、主机式虚拟现实终端。

目前,手势识别技术的落地场景还比较有限,主要在 VR 游戏场景中,另一方面,手势识别技术存在使用疲劳、识别率不高、精确性较差和时延等方面的固有问题,因此还处于比较早期的发展阶段。

四、杀手级应用会是什么?

随着技术的日趋成熟、“双 G”部署加速的背景下,VR 逐渐在以视频、游戏、直播为主的娱乐应用领域落地,并在以教育培训、营销等为主的 B 端垂直应用领域得到发展。据报道,在中国 AR/VR 行业应用结构中,按销售额计算,游戏应用市场规模 28.6 亿元,占比 35.7%,其次为视频和直播,占比分别为 20.3%和 11.2%。在 2B 市场中,房地产、工程、教育、医疗领域名列前位。展望未来,预测 2021 年游戏应用市场规模可达 206.4 亿元,占比 37.9%;视频类市场规模可达 116.5 亿元,占比 21.4%;直播类可达 64.3亿元,占比 21.4%;教育应用可达 50.6 亿元,市场占比 9.3%。若按内容结构分析,2018 年国内 VR/AR 市场消费级内容占比 66.5%,企业级占比 33.5%,虽然目前消费级内容占据较大比重,但金准产业研究团队认为企业级市场将在未来几年得到迅速发展。根据赛迪预测,2021 年企业级内容占比可增长至 45.5%。

4.1 2C 市场:VR 直播、VR 游戏有望率先落地

VR/AR 行业应用结构中,2018 年直播市场规模为 9 亿元,2021年 VR 直播的市场规模将达到 64.3 亿元,市场占比为 11.8%。VR 直播即通过在广播电视采集制作过程中采用全景摄像技术对进行内容录制,将虚拟内容创作、视频内容拼接和编解码等,并使内容在设备上呈现,让观众获 得人与内容场景互动的体验。与传统直播差异在于:1)沉浸感强:VR 直播提供 180°或 360°全景视角;2)画面立体,趣味性强:通过近眼 3D 显示让画面更立体且真实,使得观众有“身临其境”的体验,趣味性强;3)主动性强:可实现更多交互,用户可以自由选择任意角度,跳出了传统 2D 平面视频的视角框定,由体验者主动选择想观看的内容,而非被动接受内容。与传统直播不同,VR 直播对于网络的要求较高,通常要求大带宽上行和下行网络,传统视频承载网络方案难以满足。但随着千兆宽带入户(10G PON 光纤接入技术为基数的千兆接入时代) 与 5G 规模化部署,网络传输带宽将优化,使得 VR 直播普及。

VR 游戏:追求“沉浸感”、 庞大的用户基数、较强用户粘性等特点推动 VR 游戏落地 。VR 内容中游戏一直是备受用户青睐的重要领域,VR 游戏按照使用设备的不同大致可以划分为 VR 线上游戏和 VR 场地游戏。VR 线上游戏需要用户使用 PC 端或者主机端配套 VR 头显等设备来获得出色的沉浸式体验,目前的目标客户群体主要面向重度玩家或专业游戏爱好者,而 VR 场地游戏提供商需要搭建 VR 展台等体验设施供用户游玩,而用户无需自己额外配套相应 VR 设备,主打广阔的大众需求,因此对用户硬件需求并不高。

中国 VR/AR 行业应用中游戏领域占比始终领跑整个应用环节。2018 年中国游戏领域市场规模为 28.6 亿元,占比达到 35.7%,赛迪预测 2021 年市场规模增长至 206.4 亿元,该占比将会扩大至 37.9%。同时游戏领域市场增速不容小觑,2018 年全球 VR 游戏市场的价值为 103 亿美元,展望未来,IMARC Group 预测该市场到 2024 年将达到 402 亿美元,在 2019-2024 年期间的复合年增长率为 25.5%。目前涉足 VR 游戏领域的公司既有创业型公司,传统游戏转型 VR 游戏的厂商,也有各大游戏巨头的积极参与。

4.2 2B 市场:教育、培训类场景市场潜力大

2B 市场,VR/AR 存在高度定制化的特点,使其一方面存在需求较为稳定且可较早实现盈利的特性,另一方面存在难以规模化推广的难题。和 2C 场景不同,2B 应用的规模普及最重要的因素是“商业价值可衡量”,即要让客户看得到清晰的“商业价值”,如可否降低运作成本、提高工作效率,或是具有良好的投资回报率。金准产业研究团队认为 B 端市场,教育、培训、营销类领域具有较大的市场空间及目标用户,VR/AR 技术与垂直行业的结合能够解决目前存在的一部分痛点,商业模式相对清晰,将首先落地;另一方面,受客流量、内容、整体体验水平、民众对 VR 认知等多因素影响,VR 线下体验店盈利情况并不乐观。

教育是 VR B 端市场最先落地的应用领域之一,市场潜力大、目标用户多、政策支持力度大的特点驱动资本密集投向教育培训领域。整体而言,VR 在教育培训领域的应用可以分为 K-12 基础教育、高等教育和企业培训:

VR 在 K-12 基础教育的应用有利于结合虚拟现实沉浸式教学的体验,解决课堂教学中的抽象、困难的知识点,让学生有“身临其境”的体验,有效改善传统教育存在学生主动性、积极性不足等问题,充分结合 VR 沉浸性、交互性、空间性的特点 。

在高等教育领域,VR 教育在医学、化学等需要重复进行实验,以及考古、设计等需将抽象知识具体场景化的学科领域将发挥价值,VR 实验室、VR 设计工坊等方面部署能够打破实验教学的场地、费用等限制,积极推动 VR 在科研创新中应用。

VR 在企业实训/职业教育领域的应用通常需要定定制化的方案,金准产业研究团队认为其在高成本、高危险领域将首先落地。首先,在石油、电力等领域,员工培训经常需要重大且昂贵的硬件设备、较大的场地,造成员工的培训费用高,VR 则可帮助企业解决硬件设备及场地问题,有效提高培训效率;其次,在消防、化工、医疗、航空航天等领域,员工在真实环境下实训存在较高危险系数,而 VR 可有效在虚拟环境下通过沉浸式的教学让学员能够有“身临其境”的感觉,同时避免实训风险、降低操作成本,提高教学质量。

目前 VR 在航空航天、安防教育培训领域已有落地应用;以航空航天为例,目前空军已有小范围试用针对战术飞行训练系统,主要是将学员的初步(基础) 的培训会通过 VR 模拟机运行,以节省成本。该类方案通常为定制化,价格在百万区间,可有效解决教师人力成本和实训的成本,避免实训风险。金准产业研究团队认为企业在高成本、高风险领域实训成本及风险过高,可以先让学员在 VR 中熟练操作,反复不断练习,以降低成本。此外,对于火灾演练、紧急情况应对演练等培训,出于安全的原因无法还原真实场景,学员训练一般缺乏真实感和紧张感。在虚拟的世界中可以营造真实的灾难现场。

4.3 VR/AR 体验店:存在不确定性

娱乐类的 2B 场景主要为各类 VR/AR 主题体验店或者电子竞技馆。2018 年全国 VR 线下体验店规模达到 20.9亿元,同比上涨 99.0%,预计未来增速会显著下降。但是目前看来,受客流量、内容、整体体验水平、民众对VR 认知等多因素影响,很多虚拟现实线下体验店盈利情况并不乐观。另一方面是消费者在体验 VR 的过程中,缺少类似于电影或网吧等的社交互动性,难以与共同来体验的好友交流,进一步影响了体验店和竞技馆的接受度和盈利能力。

五、VR/AR前景展望

5.1一体机 VR 将逐步超过 PC VR

从终端形态来看,目前 VR 头显目前主要分为主机式(PC VR),手机式(手机盒子),一体式三类。

2016 年以前,主要以手机盒子形态为主,例如 Pico1,三星的 Gear VR 等。这类产品成本较低,使用简单,普及较快。手机盒子的问题在于对手机屏幕的分辨率要求较高,也对不同手机的兼容性要求较高,没有互动性,受限于手机的处理能力,也难以做进一步的开发和升级。因此手机盒子 VR 只是一个过渡,不会成为 VR 的主流形态。

2017 年,PC VR 开始兴起,第一代 PC VR 包括 Oculus Rift、HTC Vive、PS VR 等。PC VR 能实现的功能强大许多,如位置追踪、无线控制等等,搭配丰富的遥控套件,在游戏体验方面更为出色。但是这些设备并没 2017 年,PC VR 开始兴起,第一代 PC VR 包括 Oculus Rift、HTC Vive、PS VR 等。PC VR 能实现的功能强大许多,如位置追踪、无线控制等等,搭配丰富的遥控套件,在游戏体验方面更为出色。但是这些设备并没能培养出一个积极活跃的消费生态。一方面是高昂的价格,另一方面是由于系统适配问题,需要复杂的安装、调试并处理兼容性,因此买来往往被长期闲置。

目前,以 Facebook 的 Oculus Quest 为代表的一体机 VR 开始被越来越多人认为是 VR 设备的未来主流形态。一体机 VR 本身内置处理器,并集成屏幕,意味着没有线缆,没有外部传感器,无需 PC 和智能手机,只要戴上VR,启动系统,马上步入虚拟世界。金准产业研究团队认为,目前 VR 一体机的问题在于技术门槛过高、成本过高,目前的技术水平下,体验比主机式 VR 要弱一些。

一体机 VR 逐渐配备上 PC VR 已具备的先进技术特性,比如的头手双 6DoF 等。一体机 VR 在未来的技术迭代还包括全身动捕技术、眼动追踪技术、面部捕捉技术、变焦显示技术等前沿技术的集成(这些技术或将分批次集成),以及产品的简易轻便小型化。未来五年,PC VR 和一体机 VR 将作为 VR 主要的两条产品线并行发展,一体机 VR 或将逐渐超过 PC VR成为最大的市场。

5.2产业链机遇在终端、网络和内容

VR/AR 产业链条长,参与主体多,主要分为内容应用、终端器件、网络平台和内容生产。 终端器件方面,主要涉及头显整机、感知交互和关键器件;网络通信/云控平台方面,虚拟现实为 5G 网络的市场经营和业务发展探索新的机会;内容应用方面,VR 的解决方案聚焦在文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康和商贸创意方面;内容生产系统方面,主要涉及操作系统、开发引擎和 SDK 等开发环境和全景相机、拼接缝合、三维重建等采集系统。

结语

金准产业研究团队认为,2016年前后VR概念备受资本追捧,随后却进入低谷,很多VR产业投入变成“烂尾”,一些线下VR体验门店关门谢客。随着5G的临近,VR/AR行业的声音又多了起来,寒冬似乎即将过去,新一轮浪潮就要来临。但是,金准产业研究团队认为网络并不是VR/AR行业遇冷的基本原因,硬件技术无重大突破、内容匮乏才是亟待解决的根本,只有在解决了硬件技术和内容问题后,相信在5G的加持下,VR/AR必定会创造出一篇新蓝海。

金准产业研究 区块链技术发展前景分析报告 2019-11-29 09:06:47


前言

区块链是当前科技领域最令人关注的技术之一,如何理解这个新技术,本文从互联网的技术生态、区块链的诞生、比特币的发展,互联网大脑模型的形成多个维度,对区块链技术的优劣和未来前景进行阐述,因为涉及的知识点很多,不当之处,请读者指正。

2008年,神秘的中本聪在密码学邮件组第一次提出了区块链的概念,同时区块链也成为“电子货币”比特币的核心技术,在麦肯锡的一份报告中,将区块链技术称之为继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后,最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。另一方面,区块链技术产生的比特币,山寨币,ICO项目导致的大量诈骗活动也引起了社会的批判浪潮。

区块链技术究竟是像电子邮箱、Tcp/iP、万维网、社交网络一样,是革命性的,引领互联网未来的技术;还是一个被夸大的、存在巨大缺陷的技术?

要理解区块链的历史地位和未来趋势,就不得不从互联网的诞生开始研究区块链的技术发展简史,从中发掘区块链产生的动因,并由此推断区块链的未来。

.比特币诞生之前,5个对区块链未来有重大影响的互联网技术

1969年,互联网在美国诞生,此后互联网从美国的四所研究机构扩展到整个地球。在应用上从最早的军事和科研,扩展到人类生活的方方面面,在互联网诞生后的近50年中,有5项技术对区块链的未来发展有特别重大的意义。

1.1 1974诞生的TCP/IP协议:决定了区块链在互联网技术生态的位置

1974年,互联网发展迈出了最为关键的一步,就是由美国科学家文顿•瑟夫和罗伯特•卡恩共同开发的互联网核心通信技术--TCP/IP协议正式出台。

这个协议实现了在不同计算机,甚至不同类型的网络间传送信息。所有连接在网络上的计算机,只要遵照这个协议,都能够进行通讯和交互。

通俗的说,互联网的数据能穿过几万公里,到达需要的计算机用户手里,主要是互联网世界形成了统一的信息传播机制。也就是互联网设备传播信息时遵循了一个统一的法律-TCP/IP协议。

 

 

 

理解TCP/IP协议对掌握互联网和区块链有非常重要的意义,在1974年TCP/IP发明之后,整个互联网在底层的硬件设备之间,中间的网络协议和网络地址之间一直比较稳定,但在顶层应用层不断涌现层出不穷的创新应用,这包括新闻,电子商务,社交网络,QQ,微信,也包括区块链技术。

也就是说区块链在互联网的技术生态中,是互联网顶层-应用层的一种新技术,它的出现,运行和发展没有影响到互联网底层的基础设施和通讯协议,依然是按TCP/IP协议运转的众多软件技术之一。

1.2 1984年诞生的思科路由器技术:是区块链技术的模仿对象

1984年12月,思科公司在美国成立,创始人是斯坦福大学的一对夫妇,计算机中心主任莱昂纳德·波萨克和商学院的计算机中心主任桑蒂·勒纳,他们设计了叫做“多协议路由器”的联网设备,放到互联网的通讯线路中,帮助数据准确快速从互联网的一端到达几千公里的另一端。

整个互联网硬件层中,有几千万台路由器工作繁忙工作,指挥互联网信息的传递,思科路由器的一个重要功能就是每台路由都保存完成的互联网设备地址表,一旦发生变化,会同步到其他几千万台路由器上(理论上),确保每台路由器都能计算最短最快的路径。

 

 

 

大家看到路由器的运转过程,会感到非常眼熟,那就是区块链后来的重要特征,理解路由器的意义在于,区块链的重要特征,在1984年的路由器上已经实现,对于路由器来说,即使有节点设备损坏或者被黑客攻击,也不会影响整个互联网信息的传送。

1.3随万维网诞生的B/SC/S)架构:区块链的对手和企图颠覆的对象

万维网简称为Web,分为Web客户端和服务器。所有更新的信息只在Web服务器上修改,其他几千,上万,甚至几千万的客户端计算机不保留信息,只有在访问服务器时才获得信息的数据,这种结构也常被成为互联网的B/S架构,也就是中心型架构。这个架构也是目前互联网最主要的架构,包括谷歌、Facebook、腾讯、阿里巴巴、亚马逊等互联网巨头都采用了这个架构。

 

 

 

理解B/S架构,对与后续理解区块链技术将有重要的意义,B/S架构是数据只存放在中心服务器里,其他所有计算机从服务器中获取信息。区块链技术是几千万台计算机没有中心,所有数据会同步到全部的计算机里,这就是区块链技术的核心,

1.4对等网络(P2P):区块链的父亲和技术基础

对等网络P2P是与C/S(B/S)对应的另一种互联网的基础架构,它的特征是彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位,无主从之分,一台计算机既可作为服务器,设定共享资源供网络中其他计算机所使用,又可以作为工作站,

 

 

 

Napster是最早出现的P2P系统之一,主要用于音乐资源分享,Napster还不能算作真正的对等网络系统。2000 年3月14 日,美国地下黑客站点Slashdot邮寄列表中发表一个消息,说AOL的Nullsoft 部门已经发放一个开放源码的Napster的克隆软件Gnutella。

Gnutella分布式对等网络模型中,每一个联网计算机在功能上都是对等的,既是客户机同时又是服务器,所以Gnutella被称为第一个真正的对等网络架构。

20年里,互联网的一些科技巨头如微软,IBM,也包括自由份子,黑客,甚至侵犯知识产权的犯罪分子不断推动对等网络的发展,当然互联网那些希望加强信息共享的理想主义者也投入了很大的热情到对等网络中。区块链就是一种对等网络架构的软件应用。它是对等网络试图从过去的沉默爆发的标杆性应用。

1.5哈希算法:产生比特币和代币(通证)的关键

哈希算法将任意长度的数字用哈希函数转变成固定长度数值的算法,著名的哈希函数如:MD4、MD5、SHS等。它是美国国家标准暨技术学会定义的加密函数族中的一员。

这族算法对整个世界的运作至关重要。从互联网应用商店、邮件、杀毒软件、到浏览器等、,所有这些都在使用安全哈希算法,它能判断互联网用户是否下载了想要的东西,也能判断互联网用户是否是中间人攻击或网络钓鱼攻击的受害者。

区块链及其应用比特币或其他虚拟币产生新币的过程,就是用哈希算法的函数进行运算,获得符合格式要求的数字,然后区块链程序给予比特币的奖励。

包括比特币和代币的挖矿,其实就是一个用哈希算法构建的小数学游戏。不过因为有了激烈的竞争,世界各地的人们动用了强大的服务器进行计算,以抢先获得奖励。结果导致互联网众多计算机参与到这个小数学游戏中,甚至会耗费了某些国家超过40%的电量。

区块链的诞生与技术核心

区块链的诞生应该是人类科学史上最为异常和神秘的发明和技术,因为除了区块链,到目前为止,现代科学史上还没有一项重大发明找不到发明人是谁。

2008年10月31号,比特币创始人中本聪(化名)在密码学邮件组发表了一篇论文——《比特币:一种点对点的电子现金系统》。在这篇论文中,作者声称发明了一套新的不受政府或机构控制的电子货币系统,区块链技术是支持比特币运行的基础。

论文预印本地址在http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf,从学术角度看,这篇论文远不能算是合格的论文,文章的主体是由8个流程图和对应的解释文字构成的, 没有定义名词、术语,论文格式也很不规范。

2009年1月,中本聪在SourceForge网站发布了区块链的应用案例-比特币系统的开源软件,开源软件发布后, 据说中本聪大约挖了100万个比特币.一周后,中本聪发送了10个比特币给密码学专家哈尔·芬尼,这也成为比特币史上的第一笔交易。伴随着比特币的蓬勃发展,有关区块链技术的研究也开始呈现出井喷式增长。

向大众完整清晰的解释区块链的确是困难的事情,我们以比特币为对象,尽量简单但不断深入的介绍区块链的技术特征。

2.1区块链是一种对等网络(P2P)的软件应用

我们在前文提过,在21世纪初,互联网形成了两大类型的应用架构,中心化的B/S架构和无中心的对等网络(P2P)架构,阿里巴巴,新浪,亚马逊,百度等等很多互联网巨头都是中心化的B/S架构,简单的说,就是数据放在巨型服务器中,我们普通用户通过手机,个人电脑访问阿里,新浪等网站的服务器。

21世纪初以来,出现了很多自由分享音乐,视频,论文资料的软件应用,他们大部分采用的是对等网络(P2P)架构,就是没有中心服务器,大家的个人计算机都是服务器,也都是客户机,身份平等。但这类应用一直没有流行起来,主要原因是资源消耗大,知识版权有问题等。区块链就是这种领域的一种软件应用。

2.2区块链是一种全网信息同步的对等网络(P2P)软件应用

对等网络也有很多应用方式,很多时候,并不要求每台计算机都保持信息一致,大家只存储自己需要的的信息,需要时再到别的计算机去下载。

但是区块链为了支持比特币的金融交易,就要求发生的每一笔交易都要写入到历史交易记录中,并向所有安装比特币程序的计算机发送变动信息。每一台安装了比特币软件的计算机都保持最新和全部的比特币历史交易信息,

区块链的这个全网同步,全网备份的特征也就是常说的区块链信息安全,不可更改来源。金准产业研究团队认为,虽然在实际上依然不是绝对的安全,但当用户量非常大时,的确在防范信息篡改上有一定安全优势。

2.3区块链是一种利用哈希算法产生通证(代币)的全网信息同步的对等网络(P2P)软件应用

区块链的第一个应用是著名的比特币,讨论到比特币时,经常会提到的一个名词就是“挖矿”,那么挖矿到底是什么呢?

形象的比喻是,区块链程序给矿工(游戏者)256个硬币,编号分别为1,2,3……256,每进行一次Hash运算,就像抛一次硬币,256枚硬币同时抛出,落地后如果正巧编号前70的所有硬币全部正面向上。矿工就可以把这个数字告诉区块链程序,区块链会奖励50个比特币给矿工。

从软件程序的角度说,比特币的挖矿就是用哈希SHA256函数构建的数学小游戏。区块链在这个小游戏中首先规定了一种获奖模式:给出一个256位的哈希数,但这个哈希数的后70位全部是0,然后游戏者(矿工)不断输入各种数字给哈希SHA256函数,看用这个函数能不能获得位数有70个0的数字,找到一个,区块链程序会奖励50个比特币给游戏者。实际的挖坑和奖励要更复杂,但上面的举例表达了挖矿和获得比特币的核心过程。

2009年比特币诞生的时候,每笔赏金是50个比特币。诞生10分钟后,第一批50个比特币生成了,而此时的货币总量就是50。随后比特币就以约每10分钟50个的速度增长。当总量达到1050万时(2100万的50%),赏金减半为25个。当总量达到1575万(新产出525万,即1050的50%)时,赏金再减半为12.5个。根据比特币程序的设计,比特币总额是2100万。

从上述介绍看,比特币可以看做一个基于对等网络架构的猜数小游戏,每次正确的猜数结果奖励的比特币信息会传递给所有游戏者,并记录到每个游戏者的历史数据库中。

2.4区块链技术因比特币的兴起产生的智能合约,通证、ICO与区块链基础平台

从上面的介绍看,比特币的技术并不是从天上掉下来的新技术,而是把原来多种互联网技术,如对等网络架构,路由的全网同步,网络安全的加密技术巧妙的组合在一起,算是一种组合创新的算法游戏。

由于比特币通过运作成为可以兑换法币,购买实物,通过升值获得暴利,全世界都不淡定了。抱着你能做,我也能做的态度,很多人创造了自己的仿比特币软件应用。同时利用政府难以监管对等网络的特点,各种山寨币与比特币一起爆发。这其中出现了很多欺诈和潜逃事件,逐步引起各国政府的关注。

区块链基础平台:用区块链技术框架创建货币还是有相当的技术难度,这时区块链基础平台以太坊等基础技术平台出现了,让普通人也可以方便的创建类“比特币”软件程序,各显神通,请人入局挖币,炒币,从中获得利益。

通证或代币:各家“比特币”、“山寨币”如果用哈希算法创建的猜数小游戏,产生自己的“货币”时,这个“货币”统称“通证”或“代币”

ICO: 由于比特币和以太币已经打通与各国法币的兑换,其他新虚拟币发币时,只允许用比特币和以太币购买发行的新币,这样的发币过程就叫ICO,ICO的出现放大了比特币,以太币的交易量。同时很多ICO项目完全建立在虚无的项目上,导致大量欺诈案例频发。进一步加深了社会对区块链生成虚拟货币的负面认识。

智能合约:可以看做区块链上的一种软件功能,是辅助区块链上各种虚拟币交易的程序,具体的功能就像淘宝上支付宝的资金托管一样,当一方用户收到的货物,在支付宝上进行确认后,资金自动支付个给买家货主,智能合约在比特币等区块链应用上也是承担了这个中介支付功能。

区块链技术在互联网中的历史地位和未来前景

3.1区块链处于互联网技术的什么位置?是顶层的一种新软件和架构

我们在前面的TCP/IP介绍中提到,区块链与浏览器、QQ、微信、网络游戏软件、手机APP等一样,是互联网顶层-应用层的一种软件形式。它的运行依然要靠TCP/IP的架构体系传输数据。只是与大部分应用层软件不同,没有采用C/S(B/S)的中心软件架构。而是采用了不常见的对等网络架构,从这一点说,金准产业研究团队认为,区块链并不能颠覆互联网基础结构。

3.2区块链想要颠覆谁?想颠覆万维网的B/SC/S)结构

它试图要颠覆其实是1989年诞生的万维网B/S,C/S结构。前面说过。由于1989年欧洲物理学家蒂姆· 伯纳斯· 李发明万维网并放弃申请专利。此后近30年中,包括谷歌,亚马逊,facebook,阿里巴巴,百度,腾讯等公司利用万维网B/S(C/S)结构,成长为互联网的巨头。

在他们的总部,建立了功能强大的中心服务器集群,存放海量数据,上亿用户从巨头服务器中获取自己需要的数据,这样也导致后来云计算的出现,而后互联网巨头把自己没有用完的中心服务器资源开放出来,进一步吸取企业,政府,个人的数据。中心化的互联网巨头对世界,国家,互联网用户影响力越来越大。

区块链的目标是通过把数据分散到每个互联网用户的计算机上,试图降低互联网巨头的影响力,由此可见区块链真正的对手和想要颠覆的是1990年诞生的B/S(C/S)结构。金准产业研究团队分析,能不能颠覆掉,就要看它的技术优势和瓶颈。

3.3区块链的技术缺陷:追求彻底平等自由带来的困境

区块链的技术缺陷首先来自与它的对等网络架构上,举个例子,目前淘宝是B/S结构,海量的数据存放在淘宝服务器集群机房里,几亿消费者通过浏览器到淘宝服务器网站获取最新信息和历史信息。

如果用区块链技术,就是让几亿人的个人电脑或手机上都保留一份完整的淘宝数据库,每发生一笔交易,就同步给其他几亿用户。这在现实中是完全无法实现的。传输和存储的数据量太大。相当于同时建立几亿个淘宝网站运行。

因此区块链无法应用在数据量大的项目上,甚至小一点的网站项目用区块链也会吃力。到2018年,比特币运行了近10年,积累的交易数据已经让整个系统面临崩溃。

于是区块链采用了很多变通方式,如建立中继节点和闪电节点,这两个概念同样会让人一头雾水,通俗的说,就是区块链会向它要颠覆的对象B/S结构进行了学习,建立数据服务器中心成为区块链的中继节点,也用类浏览器的终端访问,这就是区块链的闪电节点。

这种变动能够缓解区块链的技术缺陷,但确让区块链变成它反对的样子,中心化。由此可见,单纯的区块链技术由于技术特征有重大缺陷,无法像万维网一样应用广泛,如果技术升级,部分采用B/S(C/S)结构,又会使得区块链有了中心化的信息节点,不在保持它诞生时的梦想。

3.4从互联网大脑模型看区块链的未来前景

我们知道互联网一般是指将世界范围计算机网络互相联接在一起的网际网络,在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网,即是互相连接一起的网络结构。

 

1969年互联网诞生以来,人类从不同的方向在互联网领域进行创新,并没有统一的规划将互联网建造成什么结构,当时间的车轮到达2017年,金准产业研究团队认为,随着人工智能,物联网,大数据,云计算,机器人,虚拟现实,工业互联网等科学技术的蓬勃发展,当人类抬起头来观看自己的创造的巨系统,互联网大脑的模型和架构已经越来越清晰。

 

通过近20年的发展依托万维网的B/S,C/S结构,腾讯QQ,微信,Facebook,微博、twitter\亚马逊已经发展出类神经元网络的结构。互联网设备特别是个人计算机,手机在通过设备上的软件在巨头的中心服务器上映射出个人数据和功能空间,相互加好友交流,传递信息。互联网巨头通过中心服务器集群的软件升级,不断优化数亿台终端的软件版本。在神经学的体系中,这是一种标准的中枢神经结构

区块链的诞生提供了另外一种神经元模式,不在巨头的集中服务中统一管理神经元,而是每台终端,包括个人计算机和个人手机成为独立的神经元节点,保留独立的数据空间,相互信息进行同步,在神经学的体系中,这是一种没有中心,多神经节点的分布式神经结构。

有趣的是,神经系统的发育出现过这两种不同类型的神经结构。在低等生物中,出现过类区块链的神经结构,有多个功能相同的神经节,都可以指挥身体活动和反应,但随着生物的进化,这些神经节逐步合并,当进化成为高等生物时,中枢神经出现了,中枢神经中包含大量神经元进行交互。

四、关于区块链在互联网未来地位的判断

1.对比特币的认知:一个基于对等网络架构(P2P)的猜数小游戏,通过高明的金融和舆论运作,成为不受政府监管的"世界性货币".

2.对区块链的认知:一个利用哈希算法产生”通证(代币)”的全网信息同步的对等网络(P2P)软件应用

3.区块链有特定的用途,如大规模选举投票,大规模赌博,规避政府金融监管的金融交易等等领域,还是有不可替代的用处。

4.在更多时候,区块链技术会依附于互联网的B/S,C/S结构,实现功能的扩展,但总体依然属于互联网已有技术的补充。对于区块链目前设想的绝大部分应用场景,都是可以用B/S,C/S结构实现,效率可以更高和技术也可以更为成熟。

5.无论是从信息传递效率和资源消耗,还是从神经系统进化看,区块链无法成为互联网的主流架构,更不能成为未来互联网的颠覆者和革命者。

6.当然B/S,C/S结构发展出来的互联网巨头也有其问题,但这些将来可以通过商业的方式,政治的方式逐渐解决。

 


金准产业研究 2019年5G发展现状分析报告 2019-11-28 08:51:25

前言

 

一、5G行业的不同之处

1.1行业背景

移动互联网及物联网的快速发展催生5G技术

人们对移动网络高性能的追求,推动移动通信技术从2G向4G演变。但随着移动互联网快速发展,现有4G网络的速率、时延已无法满足人们对高清视频、全景直播及沉浸式游戏业务的极致体验,移动通信技术需要向下一代演进。另一方面,随着物联网的快速发展,多元化的应用场景及海量的设备连接,对4G网络的速率、时延及连接密度都带来极大的挑战,急需下一代技术满足这些应用需求。可见,移动互联网及物联网的快速发展推动移动通信技术向下一代演进,5G应运而生。

 

1.2技术标准

R16预计在2020年完成,5G实现了全球统一标准

每一代移动通信技术都有不同的制式,5G首次实现了全球标准的统一。在3G时代,有3GPP制定的WCDMA、TD-SCDMA 及3GPP2制定的cdma 2000三个标准。4G时代,3GPP制定了FDD-LTE及TDD-LTE两个标准。对于5G,3GPP只制定了一个标准,标准化工作分为两个阶段,分别对应R15和R16版本。其中R15版本按时间又分为R15 NR NSA(非独立组网)、R15 NR SA(独立组网)和 R15 late drop三个子阶段。因 R15 late drop 完成时间比原计划推迟了3个月,受此影响, R15版本于今年3月份冻结, R16版本完成时间向后顺延3个月,预计在2020年3月份完成。

 

 

1.3性能指标

大带宽、高可靠低时延、大连接推动行业发展

相较于4G,5G的传输速率、时延、移动性及连接密度等指标均有质的提升。根据ITU的取值,5G的峰值速率高达20Gbps,体验速率可达1Gbps,空口时延小于1ms,每平方千米可连接百万设备,可支持每小时500km以上的移动速度。高性能的5G网络可承载对网络有特殊需求的行业应用场景,是企业数字化转型的基础,将有效推动行业发展。

 

1.4网络架构

新型网络架构使5G网络具备承载多元化应用场景的能力

为满足关键性能指标、网络运营能力及网络演进的需求,5G从核心网及接入网两方面进行了网络架构创新。一方面,无线侧从BBU+RRU的网络架构演变为CU+DU+AAU的三级结构,BBU功能拆分,网元功能更细化,组网方式更灵活,能够支持不同应用场景的需求。另一方面,核心网功能拆分为New Core和MEC两个网元,功能下沉,MEC部署在更靠近用户的地方,以满足低时延业务的需求。基于NFV(网络虚拟化)与SDN(软件定义网络)的5G核心网,可实现功能与硬件的解耦合、控制与转发的分离及网络切片,从而达到提高网络性能的目标,以支持多元化的应用场景。

 

1.5用户群体

C端市场增长乏力,B端应用将成为5G发展的主要驱动力

C端市场增长乏力,B端应用将成为5G发展的主要驱动力。就C端市场而言,一方面是因为移动用户的渗透率已经高达112.2%,增长乏力且ARPU逐年下降。另一方面,移动互联网快速发展,虽带来用户流量的高速增长,但因提速降费,运营商价格战等原因,整体呈现流量猛增,收入不变的现象。整体来看,C端用户规模已到达极限,营收开始下滑,C端市场已趋于饱和。相对来说,垂直行业应用市场潜力巨大,一方面是因为物联网的连接量将远远超过移动互联网。另一方面,5G作为行业数字化转型的基础,将创造更高的应用价值。

 

 

 

1.6终端成熟度

5G终端成熟度高,发展速度快

前文讲,行业应用将成为5G发展的主要驱动力。面对多样化的场景需求,5G终端将沿着形态多样化和交互多元化发展。各国政策大力支持,通信企业共同努力,在5G商用元年,终端的类型和数量已远远超过预期,发展速度之快是历代移动通信技术无法比拟的。4G商用元年,市场上只有4款4G终端,而截止到今年9月10日,5G终端数量已有136款之多,促进了5G行业应用的发展。

 

 

二、网络:5G网络如何部署

2.1 5G组网方式

为满足不同需求,3GPP定义了NSA和SA两种5G组网方式

为满足不同运营商5G网络建设的需求,3GPP从两个角度定义了NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两种5G组网方式。从5G角度来看,NSA是5G网络要以4G基站为控制面锚点接入到EPC(4G核心网),或者以增强型的4G基站为控制面锚点接入5GC(5G核心网),反之就是SA。从4G角度看,4G网络要以5G基站为控制面锚点接入5GC,反之是SA。标准制定早期,3GPP共提出了8种5G组网方式,2017年发布的标准优先选用了Option2、Option3/3a/3x、Option4/4a、Option5、 Option7/7a/7x 组网架构。目前这5种组网架构随着3GPP R15中NSA、SA及late drop三个子版本的冻结均已经完成。从5G角度来看Option2、 Option4/4a属于SA架构, Option3/3a/3x、 Option5及Option7/7a/7x属于NSA架构。从不同角度看,结果不同,本报告主要从5G角度定义两种组网方式。

 

2.2 NSASA网络性能

SA组网才能真正支持超高可靠低时延的业务

受制于4G(LTE)的核心网和空口 , NSA组网的5G网络无法真正实现毫秒级的端到端时延。NSA组网主要以4G网络为主,5G基站相当于增加了额外的资源为现有4G网络进行扩容,从而满足高速率的业务需求。SA组网不依赖4G网络,5G基站与5G核心网单独组网,新的网络架构及多种5G关键技术相互配合,5G网络能真正实现高可靠低时延。时延与可靠性是一对捆绑的指标,存在此消彼长的关系,在研究如何降低移动通信系统端到端时延的同时,要综合考虑可靠性的指标。移动通信系统的时延主要由空口时延、承载网时延、核心网时延及PDN时延组成,5G从系统角度进行设计,整体规划以降低端到端时延。因此,只有采用SA组网,才能从整体系统出发,综合运用多种新技术来实现高可靠低时延的目标。SA组网主要采用控制与转发分离、网络切片、核心网功能下沉及移动边缘计算等技术建立新的网络架构以降低系统时延,采用新型帧结构、减小TTI、降低数据传输间隔、资源预留、D2D等技术来降低空口时延、采用直通转发技术、FLEX-E技术、降低NP处理时延、降低TM调度时延以降低承载网时延,整个系统不同部分的新技术相互配合,可实现端到端时延的降低,真正支持高可靠低时延的业务应用。

 

2.3 NSASA网络发展速度

相较于NSA组网,SA网络发展速度较慢

新一代移动通信网络的发展速度主要由标准制定速度、设备厂家的进度及运营商建网速度共同决定,三者依次进行,任意环节的进度均会影响整个网络的成熟周期。从标准制定角度来看,NSA比SA标准完成时间早。如前文所述,5G标准分为R15和R16两个阶段,第一阶段已于今年6月全部完成,其中R15 NSA标准已于2017年12月完成,R15 SA标准于2018年6月完成,第二阶段预计在2020年3月完成。5G第二阶段主要在完善5G应用场景与提升5G性能两方面进行研究。一方面,将进一步对高可靠低时延进行研究以满足工业制造、电力控制等工业应用场景,基于5G新空口的V2X进行研究以满足高级自动驾驶的应用场景。另一方面,从MIMO演进、新空口移动性增强、远程干扰管理及交叉链路干扰抑制等方面对5G性能进行提升。可见R16标准完成后,SA组网的5G网络才能真正支持高可靠低时延的行业应用场景。但R15 SA 标准已经完成,待设备厂商通过SA测试后,运营商可以先基于SA组网方式建设5G网络。标准完成的时间,直接影响设备厂家的进度,目前NSA速度较快,SA还处在测试阶段。从网络建设角度来看,NSA依附于4G网络,只需部署5G基站,建设速度快,SA组网要新建基站和核心网,速度较慢。整体来看,相较于NSA组网,SA网络发展速度慢,成熟时间晚。但SA才是5G最终形态,要想实现5G技术的性能指标,NSA组网最终要向SA组网演进。

 

三、国内5G网络部署情况

5G网络预计2023年前后才真正具备超高可靠低时延的能力

2019年6月6日,工信部向中国移动、中国电信、中国联通及中国广电发放了5G牌照,意味着我国正式进入5G商用元年。与中国广电只能采用SA组网不同,其它三大运营商在5G网络部署方式上可以有更多的选择。但无论采用哪种建设方式,支持高可靠低时延及大连接的SA组网才是我国5G网络的最终形态。今年7月,工信部要求2020年入网的手机必须同时支持NSA和SA,只支持NSA的手机不允许入网,此举也表明了政府支持5G SA组网的态度。 R16标准在进展顺利的情况下,预计于2020年3月完成,各设备厂商研发测试需要近一年时间,运营商全网部署也需要一定时间。4G时代,运营商用了将近4年才打造了一张精品网,按4G的建网速度类推,5G牌照刚发布不久,要实现全国覆盖至少也需要3年时间。因此,目前我国运营商无论是选择由NSA组网平滑过渡至SA组网,还是直接采用SA组网,支持高可靠低时延及大连接的5G网络最早也要在2023年前后才能基本建成。

 

金准产业研究 新能源汽车产业深度研究报告 2019-11-22 17:51:21

前言

新能源汽车的中长期大趋势已得到普遍认可,但市场对产业发展节奏的看法不一,全球新能源汽车发展已到达哪个阶段?量和结构又在发生怎样的变化?作为全球主力的中国新能源汽车市场是否只有在补贴政策的驱动下才有发展?供给端车企的电动化进程如何?需求端何时能够实现平价?本节主要对全球新能源汽车产业发展的现状进行梳理,通过分析销量走势和结构演变等,展现全球电动化趋势逐渐明朗的态势。

一、全球:新能源汽车加速渗透中国占比持续提升

全球新能源汽车销量保持高速增长,十年CAGR达99.4%。2008年新能源汽车销量仅有0.5万辆,2011年增至4.9万辆,此后开启高速增长通道,2018年新能源汽车销量为197.5万辆,同比增长68.2%,2008-2018年CAGR高达99.4%。2019年1-8月全球新能源汽车累计销量142.5万辆,同比增长32.1%,增速略有下滑主因中国新能源汽车市场销量受补贴退坡的影响短期承压。

 

区域结构:中美欧主导全球,中国增长亮眼。2014年以前欧美日等技术先进地区因环保政策规定趋严率先发展新能源汽车产业,早期以混合动力汽车(HEV)为主,插电式混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)共同发展。2013年美国新能源汽车销量占全球比例为47.2%,欧洲和日本(不含HEV)占比分别为26.0%和14.1%,而中国销量占比仅8.3%。到2018年,中国新能源汽车销量占比便提升至54.6%,超过全球市场一半份额,美国和欧洲分别为18.3%和15.7%,日本份额则被压缩至2.5%。2019H1中国新能源汽车占比持续提升至56.6%,欧洲提升至22.2%,美国下滑至13.3%。欧洲国家中挪威、德国、英国、法国市场份额位居前列,德国、瑞典份额增长较快而法国、荷兰有所减少。

 

新能源汽车渗透率(新能源汽车占汽车比例)逐年提升,上升空间广阔。全球来看,新能源汽车渗透率从2010年初见规模到2018年的2.1%,呈现高速渗透态势,但仍处于较低水平,上升空间大。分国家看:

1) 北欧:挪威新能源汽车市场渗透率全球最高。2018年挪威新能源汽车渗透率为46.4%,远超2.1%的全球平均水平。此外,北欧瑞典、荷兰、芬兰等国家2018年新能源汽车渗透率分别为7.9%、6.6%、4.7%,位于全球前列。北欧国家环保意识强,政府对新能源汽车的扶持力度大,出台购置税减免、收费路段免费、行驶税退税等一系列政策,对消费者的吸引力大,使得北欧新能源汽车渗透率领先全球。

2) 欧洲其他主要国家:新能源汽车渗透率增速和全球保持同步。英国、法国历年新能源汽车渗透率稳步增长,德国稍有波动,2018年数据分别为2.1%、2.1%、2.0%,后续渗透率提升预计有所减缓。

3) 中美韩日:主要国家有所分化。中国、美国、韩国、日本2018年新能源渗透率分别为4.5%、2.5%、2.2%、1.1%,中美两国持续较高的渗透率增长水平,叠加体量较大引领全球渗透率水平提升。韩国2016年后渗透率开始加速上升,2018年超过全球平均水平,日本则相反,渗透率2018年开始回落于全球平均之后。

产品结构:BEV高速增长,PHEV相对稳健。2011年之前新能源汽车技术路线以BEV为主,2011年起雪佛兰Volt等优质PHEV开始上量,2012年全球BEV和PHEV销量分别为5.8万辆和6.1万辆,2018年分别升至134.5万辆和63.0万辆,2012-2018年CAGR分别为68.8%和47.8%,远超传统汽车行业。PHEV经2012年暴增后速度企稳,BEV则因中国市场带动而保持高速增长,占新能源汽车比例持续增大,2018年达68.1%。

全球BEV增量主要来自中国市场。2013年全球BEV实现销量11.3万辆,同比增速94.3%,中国市场占全球BEV销量比例仅12.9%,2013年后全球BEV销量迎来高速增长,到2018年全球BEV实现销量134.5万辆,同比增速仍高达78.3%,而中国市场贡献81.6万辆,占全球BEV销量比例提升至60.7%。中国市场BEV增速较快的原因为:1)政策方面,中国补贴政策对纯电动车型补贴力度较大,驱动各车企加大对新能源汽车的研发;A00级车型技术要求较低,研发周期短,成为各车企应对双积分压力的最佳途径。2)市场方面,以分时租赁和营运车辆为主的BEV打开市场新需求。

美国:特斯拉驱动美国新能源汽车市场高速增长。美国2014-2017年新能源汽车销量增速相对稳健,2018年实现了近几年内较为亮眼的增速,全年实现销量35.9万辆,同比增长达79.5%。2019年6月新能源汽车实现销量3.8万辆,同比增长67.2%,2019H1实现销量14.9万辆,同比增长21.8%。美国新能源汽车销量高速增长主要受特斯拉销量驱动,2019H1特斯拉全系实现销量8.4万辆,占美国新能源汽车比例为57.2%。

特斯拉Model 3贡献亮眼成绩,特斯拉市场份额过半。2013年美国BEV市场迎来显著增长,当年实现销量4.8万辆,同比增长225.5%,占全球比例为42.2%,到2017年实现BEV销量10.5万辆,同比增长20.5%,占全球比例为13.9%。

2018年特斯拉Model 3上市交付,引领美国新能源市场,全年BEV实现总销量23.8万辆,同比增速128.6%,特斯拉Model 3实现销量14.0万辆,占美国BEV市场份额的60.1%,占美国新能源市场的38.9%,占全球BEV市场的10.4%。销量前十车型中特斯拉Model S和Model X分别排名第三和第四,2018年销量均为2.5万辆,各占全美新能源汽车销量的7%,特斯拉合计已占到美国新能源汽车50%以上的份额。

除特斯拉外,剩余市场几乎是传统美资车企和日资车企的天下,美资雪佛兰Bolt、Volt、福特Fusion Energi、日资丰田Prius Prime、本田Clarity、日产Leaf销量居前,体现出市场竞争力。

欧洲:新能源汽车销量增速有所回升。2019年8月欧洲新能源汽车实现销量3.7万辆,同比增长25.0%,1-8月累计实现销量32.1万辆,同比增长32.6%;2018年实现销量38.6万辆,同比增长26.2%,2011-2018年CARG达68.5%,整体保持较为稳健的增长状态。金准产业研究团队认为随着2020年全球最严碳排放标准的实施,欧洲车企规划的多款新能源车型逐步上市,预计欧洲新能源汽车销量增速有望持续提升。

欧洲市场产品结构多样化,Model 3夺得冠军。美系特斯拉Model 3 2019年2月开始在欧洲交付后,2019年1-7月累计销售4.1万辆,夺得冠军。法系雷诺Zoe紧随其后,2019年1-7月累计销量2.8万辆,2018年实现销量3.9万辆,仅次于日产Leaf,表现一直很稳定。此外,日系三菱Outlander、日产Leaf、韩系现代Kona、德系大众e-Golf、宝马i3、Mini Countryman、奥迪e-tron等均位居前十,相较美国市场,欧洲车市产品结构多样,竞争格局更为分散。技术路线方面,受2018年切换WLTP测试标准的影响,大众Passat GTE等部分畅销PHEV被迫停售,目前销量前十中只有三菱Outlander和Mini Countryman为插电混合动力车型,其余均为纯电动车型。

日本:新能源汽车销量增速周期性波动。日本2011年达到首个新能源汽车销量增速峰值后,2013-2016增速平缓,2017年实现销量5.4万辆,同比增速达117.7%,迎来第二个销量增速峰值。2018年增速由正转负,实现销量5万辆,同比下降8%。2019年5月实现销量2,914辆,1-5月累计销量1.9万辆,新能源汽车需求放缓。前三车型日产Leaf、丰田Prius、三菱Outlander销量同比下滑分别为30%、39%、0%,均为较老款车型;宝马225xe、530e销量逐渐提升。

二、中国:新能源汽车稳健高增结构演变持续进行

新能源汽车销量2013年以来保持快速增长,2019年补贴退坡致短期承压。年度维度来看,中国新能源汽车销量从2013年开启高速增长通道,2018年达101.9万辆,同比增长83.2%,2013-2018年CAGR高达134.2%;2019年1-8月新能源汽车累计销量为71.3万辆,同比增长41.6%。

月度维度来看,2019年1月由于新能源汽车补贴延续去年政策,叠加春节前购车热潮出现了同比180%的高增长;7月补贴退坡正式执行导致5、6月出现抢装高峰,因此2019H2市场需求被透支,2019年8月新能源汽车同比增速首次转负。

地区结构:非限牌地区新能源汽车销量占比逐渐提升至一半以上。中国执行机动车限牌政策的8个城市和地区分别为北京、上海、广州、深圳、天津、杭州、海南和贵阳,目前贵阳已于2019年9月取消限牌政策,其他限牌城市对于新能源汽车存在豁免,因此上述限牌城市的新能源汽车销量占据较高比例。但非限牌城市的需求基数较限牌城市更大,随着新能源汽车技术提升及产品价格降低,市场对新能源车型的接受度越来越高,销售地区结构逐渐向非限购城市转移,从2015年的41.4%提升至2019年1-7月的51.8%,未来非限购城市销售比例有望进一步提升。

需求结构:新能源营运车辆占比大幅提升。汽车行业未来四化(电动化、电商化、智能化、共享化)趋势明朗,各车企均加大新能源共享出行领域的布局,营运车辆销量占比从2017年的9.0%提升至2019年1-7月的30.0%。

1) 城市巡游出租车:深圳和太原两城已率先实现城市巡游出租车全面电动化,北京、广州等主要城市已明确出台政策,其中广州2022年底巡游出租车实现全面新能源化,北京2020年底前计划新增、更新纯电动出租车2万辆,逐步实现纯电动出租车对传统燃油出租车的替换。

2) 网约车:过去滴滴、优步等互联网公司主导的C2C私家车共享化,新的竞争格局下车企和出行公司采用B2C模式,投入同品牌的车型,如吉利的曹操出行采用吉利帝豪EV、上汽享道出行采用Ei5和E950。整车运营端投入新能源车型一方面可探索共享化趋势下的盈利来源,另一方面是车企可以通过规模化运营消化库存,提升销量,从而进行新能源汽车市场格局重塑。

级别结构-2017年以前:A00为主。早期新能源汽车技术相对不成熟,续航里程普遍较低,因此对续航需求不大的A00车实现快速发展,2017年A00级别销量占新能源乘用车比例为55.4%,占纯电动乘用车比例则为68.6%。2017年新能源汽车销量排行榜前20的车型中有10款为A00级,这10款A00级新能源汽车的销量合计占新能源汽车总销量的比例为40.2%。上量迅速主要受政策和市场的双重作用:

ü 供给端来看,A00级乘用车技术要求相对较低,研发周期较短,因此对A00级市场的投入成为应对双积分压力的最佳途径,2014-2017年多款具有市场竞争力的车型相继投放市场;

ü 需求端来看,A00级别作为基本型代步车与传统低速电动车相比具有乘坐舒适、价格低廉、停车便捷的特点,成为分时租赁的主力级别车型,在中小城市也逐渐成为对低速电动车的替代,很快被市场接受。

级别结构-2017年以后:A级车占比持续提升,合资车企开始发力。A级新能源汽车销量占全部新能源汽车销量的比例从2015年的30.8%快速提升至2019年1-7月的52.8%。从整体乘用车级别结构来看,2019年1-7月A级销量占比为59.7%,因此新能源A级车结构逐渐接近整体A级乘用车市场水平。

金准产业研究团队认为,分品牌看,中国新能源汽车市场存在“自主先行,合资跟进”的特征,自主车企主要以中低端A00及A级为主要竞争区间,而合资品牌则主要以A级和B级为主,根据合资车企投放的新能源车型来看,2019年合资车企逐渐开始加快投放进度,A级车市场竞争将进一步加剧,整体占比有望继续提升。

三、全球新能源汽车产业发展情况

3.1全球新能源汽车产业发展的现状

回顾过去,金准产业研究团队认为,不管是销量走势还是结构演变,全球电动化趋势已然明朗:

节奏加快:销量保持高速增长,渗透率斜率逐年加大。2008-2018年全球新能源汽车销量CAGR高达99.4%,且2016年以来销量增速逐年提升,由2016的37.8%提升至2018年的68.2%,2019年1-8月累计销量增速为32.1%,略有下滑主因中国新能源汽车市场销量受补贴退坡的影响短期承压;2016年以来渗透率提升明显,2013-2016年渗透率每年稳定提升0.2pct,2017年和2018年分别同比提升0.4pct和0.9pct,2018年全球新能源汽车渗透率达2.1%。

结构变化:BEV成为主力,销量增速和占比逐年提升。BEV增速由2016年的43.4%提升至2018年的78.3%,PHEV增速则由29.5%提升至50.0%,两者销量增速差距在不断扩大。而BEV的销量占比则由2016年的61.6%逐年提升至2018年的68.1%。

区域分化:中国新能源汽车市场份额超过一半,欧美市场多元化,特斯拉夺得欧美销量冠军。2018年中国新能源汽车销量占比达54.6%,超过全球市场一半份额,2019H1持续提升至56.6%;2018年美国和欧洲新能源汽车销量占比分别为18.3%和15.7%,2019H1欧洲提升至22.2%,美国下滑至13.3%。其中美国市场在特斯拉model 3的拉动下重回高增长,欧洲市场稳健增长,2018年新能源汽车销量增速分别达79.5%和26.2%。

核心市场—中国:稳健高增,结构优化。1)销量:2013年以来保持快速增长,2019年补贴退坡致短期承压。2018年中国新能源汽车销量为101.9万辆,同比增长83.2%,2019年1-8月累计销量为71.3万辆,同比增长41.6%;2)地区结构:非限牌地区占比已超一半,从2015年的41.4%提升至2019年1-7月的51.8%;3)需求结构:营运占比大幅提升,从2017年的9.0%提升至2019年1-7月的30.0%;4)级别结构:A级占比提升至50%+,从2017年的23.5%提升至2019年1-7月累计的52.8%。

3.2全球新能源汽车产业未来如何发展

展望未来,金准产业研究团队认为,政策端和市场端均在动态调整变化中,不断推动着全球电动化加速前进:

1)政策端:中国双积分政策再调整,欧洲将实施全球最严碳排放标准

a. 中国:2017年推出双积分政策,强制车企生产符合规定的新能源汽车,实施至今的效果并不理想,为了促进新能源汽车市场良性发展,2019年工信部推出乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法(征求意见稿)》,新政更加突出节能增效,鼓励发展中高端电动车。同时2019年补贴政策大幅退坡,倒逼新能源汽车行业向消费驱动转型。

b. 美国:2018年启动简化后的积分制度,BEV和PHEV成为主流。ZEV(Zero-Emission Vehicle,零排放车辆)积分分类大大简化,提高能源效率的PZEV(Partial ZEV,部分零排放车辆)、AT-PZEV(Advanced Technology PZEV,采用先进技术的PZTV)的车型不再能够获取积分,从而鼓励车企向真正零排放的纯电和燃料电池汽车技术目标发展,过渡期内PHEV也取得较高的市场份额。

c. 欧洲:2018年油耗测试由NEDC全面改为WLTP工况,油耗平均提升20%-30%;2020年开始将迎来全球最严碳排放标准,欧盟规定2020年新车每公里排放的二氧化碳不得超过95克,2025年不得超过80.8克,超出碳排放标准的车辆将收到欧盟每辆95欧元/克/千米的经济处罚。

2) 市场端:Model 3引领潮流,新能源汽车专用平台逐步落地

a. 特斯拉Model 3在全球交付以来的表现相当亮眼,2018年7月起北美销量碾压奥迪A4、宝马3系及奔驰C级,2019年2月在欧洲上市后又迅速问鼎冠军,登顶全球电动车销量榜首。

b. 海外巨头新能源汽车专用平台车型按规划节奏逐步落地,且针对中国市场提高投放车型及扩建产能,自主品牌在纯电、插电混等方向持续输出,专用平台车型陆续上市。