2024年探寻新股择股路径(五):无线短距连接技术主题报告,连接换代星闪未来

  • 来源:华金证券
  • 发布时间:2024/04/03
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探寻2024年新股择股路径(五):无线短距连接技术主题报告,连接换代星闪未来。无线短距连接技术性能的大幅提升为应用端重大变革奠定技术基础,而下游应用爆发的同时将带动上游连接产品需求强劲增长;近年来主流短距连接技术标准的密集更新或推动新一轮物联网变革开启,万物互联有望加速落地。今年1月发布的Wi-Fi7在前代标准基础上对连接速率及时延进行了较大优化,有望支撑XR、B端生产网络等对高速率、低时延有迫切需求的下游应用发展。业内主流厂商已于2022-2023年间密集发布Wi-Fi7相关新品,随着Wi-Fi联盟于年初正式开启设备认证,厂商有望受益于Wi-Fi7产业化机遇。2022年,华为牵头研发的本土无...

无线短距连接技术是物联网的“血管”,承载着数据传输的重要功能

近年来连接协议密集换代,有望引领下游需求爆发

近年来,以蓝牙、Wi-Fi等为代表的无线短距连接技术标准迎来加速更新: 2022年以来,峰值速率达到上一代近3倍的新一代Wi-Fi 标准——Wi-Fi 7 持续点燃市场。Wi-Fi 7第一版草案于2021年发布,2022年以来,博通、高通、联发科接连展示了相关产品或技术,业内亦陆续涌现支持Wi-Fi 7的终端产品。今年1月8日,Wi-Fi联盟正式提出Wi-Fi CERTIFIED 7认证计划,Wi-Fi 7的商业化有望迎来加速。 2022年11月,华为牵头研发的本土无线短距连接技术——星闪1.0标准正式发布,其集成低功耗、高速率两种接口技术于一个架构中,有望更好地满足物联网应用领域的新兴需求。2023年8月,华为宣布将星闪技术引入鸿蒙生态中,或有望加速星闪应用发展。 2023年1月,蓝牙技术联盟发布蓝牙5.4标准,新增广播模式下的双向通信、按组通信等功能,提升了高容量、低功耗的大规模设备连接与同步场景中的适用性。

无线短距连接技术是物联网的“血管” ,承载着数据传输的重要功能

物联网是通过各种信息传感设备及系统和其他基于物物通信模式的短距离无线传感器网络,按约定的协议,把任何物体通过各种接入网与互联网连接起来所形成的一个巨大的智能网络,通过这一网络可以进行信息交换、传递和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

物联网架构由下至上可分为感知层、传输层、支撑层及应用层,其中无线短距连接技术为传输层的重要支撑。传输层主要功能为对感知层所获信息进行传输,除无线短距连接技术外,主要的传输技术还包括移动通信网、卫星通信、互联网、无线网络等。对于个人消费者而言,手机、平板、智能家电及新兴消费电子终端如MR头显等的应用,增加了其对于设备间信息交互的需求,短距离无线连接技术的重要性正日益彰显。

蓝牙及 Wi-Fi 是应用最为广泛的无线短距连接技术

目前非蜂窝芯片/模组市场中,以出货量口径来看,蓝牙芯片占据国内市场的半壁江山,2021年出货占比为57.2%,国内出货量达到19.1亿颗;其次为Wi-Fi模组,出货占比达到36.60%,国内出货量达到12.22亿颗。

3种主流的无线短距连接技术对比来看,Wi-Fi传输速度较高、覆盖范围相对较广,但功耗及成本水平亦较高,主要适用于高密度、高容量的无线上网;蓝牙功耗及成本较低,尤其是BLE(低功耗)蓝牙技术功耗低至15mA以下,在智能家居、智慧终端等领域广泛应用;Zigbee技术与蓝牙同样拥有功耗、成本低的特点,但一个Zigbee节点可连接的节点数高达254个(蓝牙为7个),主要应用于医疗、智能家居等领域。

Wi-Fi 7:46Gbps高速率+5ms低时延,为XR等场景做好准备

Wi-Fi:高速率的室内上网无线连接技术

Wi-Fi是基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术,是目前居于主导地位的WLAN(WirelessLocalAreaNetwork,无线局域网,其实现技术标准包括蓝牙、Wi-Fi、HyperLAN2等)协议标准,也是目前应用最广泛的无线短距连接技术。在5G蜂窝通信技术快速发展的同时, Wi-Fi因更适用于室内高速上网,与5G技术形成互补,相比于5G,Wi-Fi信号覆盖距离短、衰减快,但在室内环境下能较好发挥其普及速度快、部署维护成本低、终端兼容性高、流量费用低等优势。

一个Wi-Fi网络通常包含一个或以上的接入点(Access Point,AP)及1个或多个无线终端,无线终端通过接 入点连接到Wi-Fi网络,接入点主要有路由交换接入一 体设备和纯接入点设备,其中一体设备具备接入及路 由功能,纯接入设备只负责无线客户端的接入,通常 与其他AP连接作为扩展使用。

Wi-Fi标准沿高速率方向持续迭代

Wi-Fi第一代标准于1999年发布,至今已经历7次更新。在Wi-Fi 6发布之前,Wi-Fi标准通过从802.11b到802.11ac的版本号来标识;但随着Wi-Fi标准的演进,为便于Wi-Fi用户和设备厂商轻松了解Wi-Fi标准,Wi-Fi联盟选择使用数字序号来对Wi-Fi重新命名。

历代Wi-Fi版本主要沿着高速率方向迭代:1999年发布的Wi-Fi 2速率达到11Mbps,实现规模商用;Wi-Fi4新增支持SU MIMO和OFDM技术,将速率大幅提升至600Mbps;Wi-Fi 5新增支持下行MU-MIMO、信道带宽最大支持160MHz,进一步将最大速率提升至6.93Gbps;Wi-Fi 6 进一步提升了高密场景下的吞吐率,速率提升至9.6Gbps;Wi-Fi 6E新增6GHz频段;今年发布的Wi-Fi 7将最大速率进一步提升至46.1Gbps。

Wi-Fi终端设备市场规模

据TSR数据显示,2021年全球Wi-Fi终端产品达到41.07亿台,较上年同期增长14.24%,2019-2021年三年CAGR为8.41%;其中Wi-Fi 6终端出货5.92亿台,占据Wi-Fi终端出货比例为14.43%。据TSR预测,2022-2026年全球Wi-Fi出货量增长或有所放缓,结构上,Wi-Fi 6及7的市占率持续扩大。

从终端应用来看,2021年移动设备为Wi-Fi最大的终端应用领域,其次为家用设备;TSR预计未来数年移动设备对应Wi-Fi出货量将会维持相对稳定,而家用设备以及其他应用的市场份额有望逐步扩大。

Wi-Fi 7 有望开拓XR场景——Wi-Fi现为消费级VR的主要连接技术

目前主流消费级VR产品均搭载 Wi-Fi 连接技术,5G暂时缺位;同时,中国通信标准化协会扩展现实(XR)产业及标准推进委员会去年底发布的《扩展现实终端设备测试白皮书(2023版)》中,明确规定XR的Wi-Fi短距离测试中时延不得高于20ms,影音游戏的吞吐速率参考Wi-Fi 6标准,但对于5G的测试标准尚无相关规定。

Wi-Fi 7 有望开拓XR场景——Wi-Fi 7 或可大幅改善终端用户体验

Wi-Fi 7在速率及时延上的大幅提升,或有望支撑XR用户的良好体验、进一步刺激XR需求:据华为VR白皮书对VR 360视频演进路线所需网络条件的判断,入门级别VR采用8K2D视频,所需带宽为100Mbps、时延在30ms以内;升级版VR采用12K 2D视频,所需带宽为418Mbps、时延在20ms以内;终极版VR采用24K 3D视频,所需带宽为1Gbps、时延在10ms以内。 当前苹果Vision pro已达到40PPD、等效传统TV屏4K分辨率,接近终极版VR;而Wi-Fi 7高达46.1Gbps的理论最大速率、4.3Gbps的实测速率以及低于4ms的实际时延,相较于前代标准可大幅改善XR终端用户的体验。

星闪:兼具高速率、低功耗特性的本土无线连接技术,2023年为商用元年

星闪:兼具高速率、低功耗特性的本土无线连接技术

星闪Release 1.0系列标准于2021年完成制定,该系列标准主要由星闪接入层规范、基础服务层规范、基础应用层规范及其配套的支撑性规范构成。其中,在接入层,星闪提供了SLB和SLE两种无线通信接口:

SLB(SparkLink Basic,星闪基础接入技术):空口单向数据传输时延小于20.833us(业界最低时延),单载波支持20MHz带宽、最大支持16载波共320MHz带宽,最高速率支持编码速率0.92的信道编码、1024QAM和8流多路并行传输。SLB主要特点为低时延、高可靠、精同步和高并发等,主要用于车载主动降噪、无线投屏、工业控制等场景。

SLE(SparkLink Low Energy,星闪低功耗接入技术):使用单载波传输,带宽支持1/2/4MHz,调制方式支持GFSK\BPSK\QPSK\8PSK,相比现有低功耗无线短距技术,SLE相同深覆盖条件下稳定支持128kbps音频传输及更高速率(峰值12Mbps)等。该技术主要特点为低功耗、低成本,主要用于耳机音频传输、无线电池管理系统、工业数据采集等具备低功耗要求的应用场景中。

蓝牙5.4:进一步优化在大规模设备连接场景下的使用特性

蓝牙:低成本、低功耗的无线数据传输与语音通信规范

蓝牙是一种无线数据传输与语音通信的开放性全球规范,以低成本的无线短距连接为基础为终端设备提供接入服务。蓝牙传输频段为全球通用的2.4GHz ISM 频段,传输速率最高可达48Mbps,传输距离可达到300m。

蓝牙各设备互通需要使用相同的协议栈,蓝牙技术联盟(SIG)发布的蓝牙协议栈共4层,包括蓝牙核心协议、电缆替换协议、电话传送控制协议及选用协议。

蓝牙的拓扑结构:蓝牙支持点对点及一对多通信,其基本网络组成是微微网(一种个人局域网)。微微网由主设备单元和从设备单元两种构成(主动发起连接的为主设备,其余为从设备),其中主设备单元负责提供时钟同步信号和调频序列,而从设备单元一般是受控同步的设备单元,接受主设备单元的控制;一个微微网中一般有1个主设备单元和最多7个从设备单元。不同的微微网之间可以互相连接,组成更复杂的网络拓扑结构——散射网,但不同微微网之间的跳频频率各自独立,每个微微网可由不同的跳频序列来标识(蓝牙将2.402-2.48GHz的频段分为79个频点,每两个相邻频点间隔1MHz,具有较好的抗干扰能力)。

蓝牙标准约5-6年进行一次大迭代,技术功能持续拓展

截至目前,蓝牙技术的功能已从基本的音频、信息传输扩展至低功耗数据传输、室内位置服务及大规模的设备连接。1999年至今,蓝牙历经了5次较为重大的升级,其中,2.0及3.0版本均是在前代基础上提升传输速率及距离;而4.0集成低功耗蓝牙、传统蓝牙及高速蓝牙为一体,新增的低功耗蓝牙(BLE)功耗低至可使一粒纽扣电池连续工作数年;5.0版本进一步优化了物联网连接特性,且加入室内定位辅助功能,结合Wi-Fi可以实现精度小于1米的室内定位。

蓝牙5.4:进一步优化在大规模设备连接中的使用特性

进入蓝牙5.0时代以来,蓝牙标准一直沿更低功耗、更高安全性、更优用户体验、更好的综合性能等方向持续迭代,且围绕在5.0标准中推出的周期性广播不断进行性能优化。而蓝牙5.4的新特性,使得蓝牙标准在有着低功耗需求的高容量、大规模设备连接及同步的场景(如大型传感器网络、智能家居设备网络、电子货架标签(ESL)等)中具有更强的适用性。

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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