「行業深度」Wi-Fi6行業產業鏈:Wi-Fi6與5G蜂窩網絡長期互補共存


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一、Wi-Fi 6概述

Wi-Fi是一種無線局域網技術,在允許的範圍、權限內將電子設備通過AP(Access Point)連接至互聯網。Wi-Fi的技術術語是IEEE 802.11b,最新一代Wi-Fi技術術語是IEEE 802.11ax ,2018年發佈時Wi-Fi聯盟將其更名為Wi-Fi 6。

Wi-Fi網絡作為高效率的移動接入,可替代傳統網線接入;Wi-Fi是物聯網天然的傳輸網絡(穩定、快速、低時延)。

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短距離傳輸技術對比

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Wi-Fi標準起始於1999年,Wi-Fi 6剛剛起步

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二、Wi-Fi 6特性

Wi-Fi 6為萬物互聯而生,適應於多元化應用場景

Wi-Fi 6的應用場景與5G類似,適用於對高速率、大容量、低時延要求高的場景,包括消費級場景如智能手機、平板電腦、智能家居、穿戴設備等新型智能終端、超高清應用、VR/AR等;服務場景如遠程3D醫療;高密度場景如機場、酒店、大型場館等;企業級WLAN;工業級場景如智慧工廠、無人倉儲等。

Wi-Fi6假設上行、下行速率對稱,大幅提高傳輸容量和速率,是為萬物互聯的世界而設計的。根據Wi-Fi聯盟報告,2018年全球Wi-Fi貢獻的經濟價值為19.6萬億美元,預計到2023年全球Wi-Fi的產業經濟價值將達到34.7萬億美元。

Wi-Fi 6在高速率、低延遲、大容量上提升明顯

Wi-Fi技術每4-5年一次迭代,前五代的變革主要面向帶寬提升。

Wi-Fi 6理論帶寬9.6Gbps,AP接入容量是11ac的4倍,終端功耗節約30%以上,其優化性能體現在支持頻段、最大調製節點增多、最大傳輸速率提升、MU-MIMO、OFDMA、功耗節能等方面,是一次質的飛躍。

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亮點一:高速率、大容量

  • Wi-Fi 6 標準的理論傳輸速度上的提升,大大縮短了終端與接口的傳輸時間,滿足VR/AR、物聯網、智能居家、智能出行等領域的應用需求。
  • 對比Wi-Fi 5的6.9Gpbs傳輸速率,Wi-Fi 6 的9.6Gpbs傳輸速率,有接近39%的提升。根據實驗數據測試,發現支持Wi-Fi6標準的iPhone11系列、三星Galaxy Note10系列配合TL-XDR3020無線路由器,在近距離相比支持Wi-Fi5標準的路由器無線峰值速率最高可提升67.3%。

亮點二:引入OFDMA技術,降低延遲,保障多終端設備接入的優質體驗

  • 在傳統解決方案裡,無論每個用戶發送數據包的大小都會佔用整個信道,其中數據包括大量管理幀與控制幀。
  • OFDMA(正交頻分複用多址)將無線信道劃分為多個子信道,用戶數據得以承載在不同頻率資源塊上,可降低網絡堵塞,提升了數據傳輸的效率,降低延遲。通信的無線終端數量最多增加到16倍。在多用戶上網環境時,大幅改善每位用戶的平均傳輸率,平均網絡延時降低75%。

亮點三:完整的MU-MIMO,同時支持上行和下行

  • MU-MIMO 技術(正交頻分複用技術)支持多用戶同時上傳和下載,在Wi-Fi 6 協議下最多允許8個終端共享上行、下行的數據包。
  • 解決了無線AP只能一次和一個終端通信問題,穩定每戶寬帶速率
  • 適用於大數據包的並行傳輸,提升空間流的利用率及系統容量

亮點四:具備TWT技術,節省耗電量

  • TWT(Target wake time)技術是Wi-Fi 6 另一重要資源調度功能。無線接入點可以將不同終端設備歸納到不同TWT週期,AP可以與每臺終端設備設置“喚醒協議”,從而協商多久被喚醒或接收數據。預計TWT 功能將為IOT設備節約30%以上的電力。

亮點五:BSS著色機制,提升頻譜資源利用效率

  • BSS 著色機制,通過數據包頭部6bits標籤區分是否屬於終端自己信息,而無需進行完全解碼封裝,從而提升效率和降低同頻道干擾。

亮點六:最大調製點增多,優化傳輸效率

  • Wi-Fi 5 的256 QAM 增加至Wi-Fi 6 的1024 QAM,主要解決了用戶高密度場景下的效率、降低延遲、增大數據吞吐量。
  • 正交幅度調製效率提升25%,由原來每符號傳輸單位8 bits 增加至10 bits。
  • 通過協議制訂好的星陣,每個調製點對應一串二進制符號。路由器通過射頻發射信號,接收終端收集信號並通過調製點解碼數據包。

亮點七:Long OFDM symbol發送機制,增強WIFI覆蓋,降低丟包率

  • Long OFDM symbol發送機制,將每個頻段的載波發送時間從Wi-Fi 5 標準的3.2毫秒提升至12.8 毫秒,4倍的發送時長使得接收端更加穩定,長距離的截取信息,最終能有效降低丟包率和重傳率,增強Wi-Fi覆蓋範圍。

Wi-Fi 6 在升級中的主要3個特徵是高速率、大容量、低延遲。同時針對高密集終端場景下提出核心的解決方案。由於Wi-Fi 的使用場景大多數是室內範圍,配合未來5G同樣高效的戶外使用體驗,使得用戶可以有流暢的萬物互聯體驗。

三、Wi-Fi 6市場空間

2019年全球WLAN市場約457億市場規模

根據IDC全球WLAN季度追蹤報告,2018年全年WLAN市場規模為61億美元,同比增長7.1%。保守估計2019全年全球WLAN市場規模為65.27億美元(約457億人民幣)。

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2018年中國WLAN市場將近40億美元

根據IDC《2018年中國網絡市場跟蹤報告》,2018年中國網絡市場規模為83.5億美元(約合人民幣554.5億元),同比2017年增長16.4%。產品增速來看,交換機市場(+18.5%)>路由器市場(+15.7%)>WLAN市場(+9.9%)。

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目前Wi-Fi 5仍佔主流,開始向Wi-Fi 6過渡

據IDC預計,到2020年,全球Wi-Fi6設備出貨量預計將達到16億美金,主要來自AP(AccessPoint)與智慧手機,預計在2019年第四季度和2020全年,Wi-Fi6將成為企業WLAN市場增長的主要動力。

分產品來看,根據IDC數據,2019第三季度全球WLAN市場收入38億美元,同比減少3.6%,其中,企業級WLAN市場16.2億美元(同比-1.1%),Wi-Fi5出貨量佔比84.8%,出貨收入佔比86.2%,Wi-Fi6產品出貨量佔比3.1%,出貨收入佔比6.1%。消費者WLAN市場21.8億美元(同比-5.3%),Wi-Fi5出貨量佔比57%,出貨收入佔比78.1%,Wi-Fi6出貨量佔比42.8%,出貨收入佔比20.8%。

分區域來看,不包括日本在內的亞太地區在19年第三季度以每年3.3%的速度增長,其中中國同比增長6.9%,而韓國市場則下降16.2%。日本市場同比下降了19.8%。目前Wi-Fi 5仍佔主流,開始向Wi-Fi 6過渡

四、Wi-Fi 6 發展驅動力

驅動力一:Wi-Fi 6與5G蜂窩移動通信將長期互補共存,互為驅動

  • 通常WLAN技術迭代週期為4-5年,而移動無線標準技術在8-10年左右
  • Wi-Fi 6 理論速度可達10Gbps,5G 無線網絡速度在10Gbps 至20Gbps之間。
  • Wi-Fi 6 與5G 性能峰值接近,對高帶寬低延遲需求的應用場景有極強的互補性。
  • 互補共存:Wi-Fi 6 適用於室內覆蓋,5G適用於室外覆蓋。由於5G前期投入費用高,難以短時間內實現廣而全的覆蓋率。Wi-Fi 6 作為性價比更高的解決方案,可以補上5G通信室內穿透性差、覆蓋率低、功耗高的問題
  • 互為驅動:Wi-Fi 6提供了一個類5G的室內平臺,這將刺激智慧城市、物聯網、VR/AR等多方面應用開發。最終,5G時代的廣泛應用將反過來推動Wi-Fi 6 的全面鋪展。
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驅動力二:智能手機增量,帶動Wi-Fi 6室內需求

  • 智能手機佔Wi-Fi芯片組出貨量的一半。智能手機一般搭載1x1天線的11場、ac芯片,移動筆記本以2x2天線的11ac芯片為主,企業Wi-Fi以2x2和4x4芯片為主。
  • 當信號不穩定或弱時,手機移動端會自動增強發射功率來提升接入質量,這意味著電池功耗增加,續航減短。5G供應商建設的基站相對室內Wi-Fi接口距離較遠,因此也增加了耗電量。

驅動力三:萬物互聯時代新型智能終端和應用場景拓展市場邊界

  • 根據Gartner數據顯示,至2020年,全球物聯網設備量將達到204億臺,2016-2020 年複合增長率為34%。中國物聯網設備量預計將達到89 億臺,2016-2020年複合增長率預計將達36%,物聯網設備量將帶動WiFi芯片需求大幅提升。
  • Wi-Fi 6 作為安全性、穩定性十分成熟的短距離無線連接技術,已從安全、容量、延遲、節電等多方面為物聯網提供解決方案。未來隨著物聯網的爆發,Wi-Fi 6也將強有力滲透市場。

驅動力四:千兆網絡政策利好Wi-Fi 6應用滲透

  • 2019年5月,工信部、國資委下發《關於開展深入推進寬帶網絡提速降費支撐經濟高質量發展2019專項行動的通知》,提出開展“雙G雙提”,推動固定寬帶和移動寬帶雙雙邁入千兆(G比特)時代。
  • 2016年,全球範圍內超過166家運營商千兆網絡開始提供並建設。Ovum預計到2020年全球千兆寬帶將佔據全球寬帶線路總數的65%以上。
  • 隨著千兆網絡的滲透,AP端口的設備將升級替代,Wi-Fi 6標準的設備將能最大化的發揮千兆網絡的效益。

五、Wi-Fi 6產業鏈梳理

廣義意義的Wi-Fi產業鏈涵蓋芯片解決方案、設備廠商、解決方案、變現運營、商業WiFi、公共出行、廠園WiFi、安全服務、無線城市、駐地網、企業WiFi、WiFiAPP、數據服務13個類別,國內相關公司超過百家企業。

Wi-Fi芯片

市場規模:2019年受中美貿易爭端和經濟形勢疲軟的影響,Wi-Fi芯片產業增長有所放緩。預計至2020年,全球WiFiMCU通信芯片市場規模將達到1183億元。

出貨量:根據華為白皮書,目前Wi-Fi芯片的出貨量每年超過10億片。根據Dell’Oro公司預測,2019年支持Wi-Fi6的芯片出貨量佔總出貨量10%,到2023年將達到90%左右。•市場參與者:Wi-FiMCU芯片市場競爭充分,格局穩定。目前行業主要參與者分為兩類,一類是以高通、博通、德州儀器、美滿、瑞昱、聯發科為首的大型傳統集成電路設計廠商;另一類是以樂鑫科技、南方硅谷、聯勝德、新岸線為代表的中小集成電路設計企業。

Wi-Fi6芯片進展:目前,多家廠商開始推出Wi-Fi6芯片,比如Broadcom、Qualcomm、Marvell等,聯發科和瑞昱也表示2020年將會擴產WiFi6芯片。

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Wi-Fi模塊

Wi-Fi模塊分為三類:1)通用Wi-Fi模塊2)路由器Wi-Fi模塊3)嵌入式Wi-Fi模塊

Wi-Fi模塊海外廠商包括村田、TDK、太陽誘電,國內廠商包括正基科技、海華科技等。

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無線網絡設備

無線網絡設備主要涉及無線控制器和無線AP。

無線控制器目前最大管理的AP數量一般在2K-10K數量級,端口支持40Gbps甚至100Gbps。隨著無線部署節點的增多,傳統的無線控制器模式很難滿足要求,因此雲化管理出現。

無線AP作為無線網絡的前端設備,主要負責射頻發射及與終端的交互,目前市場上主流AP型號是同時支持2.4G和5G射頻的雙頻AP,市場上主流型號是性價比較高的2x2AP。

據瞭解,現在一臺4x4的Wi-Fi6路由器報價約300美元,但一臺Wi-Fi5的僅不到100美元。目前已有多家廠商推出Wi-Fi6路由器,如小米、TP-Link、華碩等

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WLAN市場主要分為商用領域和消費者領域,目前主要下游客戶是企業端用戶。

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Cisco目前是全球最大的WLAN設備供應商,市佔率為44.7%,2018全年收入27.3億美金。緊隨其後的是Abruba-HPE、ARRIS、Ubiquiti、華為,市佔率分別為13.9%、6.5%、6.4%、5.1%。

終端廠商

Wi-Fi在智能手機和筆記本電腦中的配售率已經接近100%,其應用迅速拓展到新型消費類電子設備、物聯網和車輛中。iPhone11、三星GalaxyS10、vivoiQOO3等主流終端支持Wi-Fi6。

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六、產業鏈相關公司

Wi-Fi6統一標準落地,下游應用剛剛起步,產業鏈仍待完善。隨著相應終端的規模出貨,芯片、模組、千兆路由器將進一步降價,未來2-3年,Wi-Fi6有望迅速普及,成為主流。Wi-Fi6和5G共同發展,將催生多元化的應用場景,互補共存,互為驅動。Wi-Fi6加速應用帶來的產業鏈發展,細分領域的相關公司:

  • 全球Wi-Fi芯片龍頭:博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、瑞昱(Realtek);
  • A股Wi-Fi芯片廠商:樂鑫科技(688018.SH)、博通集成(603068.SH)、中穎電子(300327.SZ)等;
  • 網絡設備廠商:共進股份(603118.SH)、天邑股份(300504.SZ)、中興通訊(000063.SZ)、星網銳捷(002396.SZ)、紫光股份(000938.SZ)、華為等;
  • 手機設備商:蘋果、小米(1810.HK)、中興通訊(000063.SZ)、華為等。
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