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车联网深度报告:车联网V2X,5G下游应用黄金赛道

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1. 智能网联汽车,新一代信息物理融合系统

智能网联汽车的目标是基于新一代移动通信技术、互联网、人工智能、大数据 和云计算等先进技术和汽车工业相结合,打造以汽车为载体的下一代信息物理融 合系统。同时,汽车市场具有庞大的规模效应,其产业协同所带来的市场价值巨大。 据波士顿咨询公司测算,全球智能网联汽车的市场价值将在 2025 年前达到 420 亿 美元。

1.1 车联网市场增长趋势明显,5G 下游应用黄金赛道

车联网的演进主要分为三个阶段,车载信息服务阶段、智能网联和智慧出行 阶段。目前,由人工智能和“电动化、智能化、网联化、共享化”为代表的新四化 变革驱动,正在引领车联网由第一阶段向第二阶段演进。车联网的应用类型包含信 息服务、交通安全、交通效率和协同服务。

随着 5G 网络为车联网提供标准协议,智能化和网联化的颠覆式技术创新使得 汽车本身成为新时代的移动计算基础设施,这其中孕育着巨大商业价值。就全球范 围内来说,由于 5G 和 C-V2X 技术的驱动,车联网市场增长迅速。根据 Machina Research 的预测,全球车联网市场将在 2026 年达到 2730 亿美金。

1.2 产业格局:车、路、网,数个细分千亿量级市场浮现

车联网产业涉及整车厂、用户、5G 产业链政策制定方等各个环节,其中主要 包括通信芯片、通信模组、设备和终端、整车、平台运营、高精度地图、导航等模 块。对于车联网市场规模的分析,大体可以分为三个部分:网联汽车、车路协同需 要进行智能化改造的道路,以及为了满足车联网应用而建设的电信基础设施。另 外,远期来看,以高精度地图和导航为主的相关服务市场也会受益,“汽车上云” 的未来趋势会带动云计算和边缘计算产业。

国内汽车市场享亿级存量,产销量连续居全球第一。整体汽车市场规模方面, 截至 2019 年我国汽车保有量达 2.6 亿辆,其中每年新增新注册登记汽车 2500 余万 辆,简单推测到 2030 年我国汽车保有量将破 4 亿辆,这将提高车联网所用 OBU 市场规模到千亿左右。此外,还要附加自动驾驶车辆领域的市场规模,据中国产业 信息网的保守估计,到 2030 年我国自动驾驶车辆占比将达车辆保有量中的 20%, 年销售自动驾驶车辆约 500 余万辆,十年间自动驾驶产业规模将达 707 亿美元, 车联网下整体“网联汽车”概念市场规模将达 1246 亿美元左右。

智能交通基础设施改造空间巨大。据交通部发布的公报,截至 2018 年末全国 公路总里程 484 万公里,其中高速公路里程 14.26 万公里。如果不考虑建设成本以 及车路协同落地成本的情况下,预计单公里高速公路及城市道路改造成本50万元, 保守假设 2030 年全国高速公路总里程为 15 万公里、城市实有道路历程为 44 万公 里,则 2020-2030 年智能道路合计落地成本约为 2950 亿元。

电信网络基础设施规模仍然很大。我们做一个简单的推测,至 2030 年全国高 速公路、城市道路及城市交叉路口均完成车联网改造。车路协同的落地成本预计 只占到高速公路建设成本的 1%。当前高速公路单公里建设成本约为 1-4 亿元,保守假设全国平均 1.5 亿元,则单公里高速公路车路协同落地成本为 150 万元。此 外,假设单公里城市道路以及单路口车路协同落地成本分别为 100 和 70 万元,据 此测算 2020-2030 年因车联网需要新增的网络设施落地总量约为 7630 亿元。

2. C-V2X 释放巨大市场增量,车联网从车内 走向广域互联

20 年前,汽车是一个相对被动和孤立的交通工具,驾驶员需要人为地去控制它。 在过往 3 到 10 年中,汽车行业已经引入了许多创新技术来减轻驾驶员负担,改善连接 性并提高安全性。尤其在过往的 2 到 3 年,汽车“电动化、智能化、网联化”三大技 术趋势的加速,车联网从汽车内部互联、车与人的交互,延伸到车与车、车与路边单 元、车与电信设施之间的信息交互,尤其以 C-V2X(蜂窝车联网)为代表的前沿技术 成为车联网行业关注的热点和重点。

2.1 车内互联走向车外,关注 C-V2X 蜂窝车联网

车联网车内互联的方式目前已较为丰富,未来的增量在 C-V2X。在过往几年的汽车电 子化进程中,主要集中在汽车内部,如胎压监测 TMPS,无钥匙进入 RKE,FM、蓝牙、 WiFi 等无线连接,GNSS 导航定位,ETC 车辆身份标识,以及通过 NFC 对驾驶员进行 的身份认证等。

之前存在对于 DSRC 和 C-V2X 的对比和技术路线讨论,因为我们国家采取 C-V2X 的 技术路线,所以接下来讨论的 V2X 车联网技术都指的是 C-V2X 蜂窝车联网技术。CV2X 为了实现在无基站辅助下的应用场景过渡,在前期会以 PC5 空口,无基站协同的 V2V 应用场景会率先落地。后期在 5G 网络大规模部署后,同时支持 PC5 和 uu 空口的 业务会得到快速发展。

2.2 C-V2X 标准持续推进,为车联网商用奠定基础

C-V2X 标准分为三阶段,LTE-V2X 是第一个阶段车联网标准,支持后向演进到 5G NRV2X。阶段 1:R14 LTE -V2X,支持基本的道路安全和预警业务;阶段 2:R15 LTE- eV2X,支持更高级的 V2X 业务,如半自动驾驶等;阶段 3:R17 NR- V2X,是 LTE-V2X 的增强和补充,计划 2020 年完成标准制定,以满足自动驾驶及未来车联网需求。

2.3 C-V2X 无线电频段全球趋于统一,加速 C-V2X 落地

目前全球范围内也都倾向于分配 5.9GHz 附近的无线电频段作为车联网的工作频段。 2018 年 11 月,工业和信息化部印发了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用 59055925MHz 频段管理规定(暂行)》。规划了 5905-5925MHz 频段共 20MHz 带宽的专用频 率资源,用于基于 LTE(第四代移动通信技术)演进形成的 V2X(车与车、车与人、 车与路之间的直连通信)智能网联汽车的直连通信技术。该文件的发布对于促进我国 智能网联汽车产品研发、标准制定及产业链成熟将起到重要先导作用。

2.4 C-V2X 产业链进展符合预期,各个环节取得突破

我国在汽车制造、通信与信息以及道路基础设施建设等方面均取得了长足的进步。中 国具备推动 C-V2X 产业发展的基础环境,能够进一步推动 C-V2X 技术产业化发展和 应用推广。C-V2X 整个产业链由整车厂、芯片厂商、通信模组厂商、车载终端、路测 终端、通信基站,高精度地图、智能驾驶、传感器融合、整车验证、系统验证与零部 件验证厂商以及技术服务商参与。

2.4.1 整车厂 2021 年量产上市 C-V2X 汽车

在整车厂方面,2019 年 3 月 26 日,福特汽车公司宣布将于 2021 年在中国实现首 款搭载蜂窝车联网技术(C-V2X)车型的量产工作。国内的整车厂,一汽集团、长安汽 车、北汽集团、上汽集团、东风汽车、广汽集团、江淮汽车、东南汽车、长城汽车、 比亚迪、众泰汽车、江铃汽车、江淮汽车、宇通客车,在 2019 年 4 月共同发布商用路 标,宣布在 2020 年下半年至 2021 上半年量产 C-V2X 汽车。受疫情影响,我们做一个 推测,将该预期推迟半年,那么最快在 2021 年会上市支持 C-V2X 的汽车。

2.4.2 多家厂商推出 C-V2X 芯片和模组

C-V2X 芯片和模组方面。其中芯片和模组是整个生态的基础。华为在 2019 年 1 月 推出 5G 多模终端芯片 Balong 5000 和车载模组 MH5000,可支持车辆、基础设施和行人在全球统一的 5.9GHz 智能交通系统频段中进行直接通信。高通发布骁龙 9150CV2X 芯片,支持 C-V2X 规范与 5G 兼容。大唐、华为等芯片企业都将提供基于各自芯 片的通信模组;国内通信厂商中兴通讯也已经于 2018 年发布基于高通芯片的 LTE-V2X 测试模组;上海移远通信在 2020 CES 展会上针对 5G 车联网应用推出一系列车规级无 线通信模组,包括 5G 新空口(5G NR)Sub-6GHz 模组 AG550Q、专用于 C-V2X 场景 的 EAP 模组 AG215S 和 Wi-Fi 模组 AF50T,推动汽车行业迈向 5G 时代。

2.4.3 车载 OBU 与路测设备进入冲刺阶段

在车载终端与设备方面,当前国内企业包括大唐、华为、东软、星云互联、千方 科技、万集科技等均可提供支持 LTE-V2X 的 OBU 和 RSU 通信终端产品;东软提供包 括硬件开发套件、面向量产 V2X-ECU、网络协议栈、SDK、应用示例;千方科技提供 感知与控制交通设施数据的路侧协同控制机、管理服务平台。

2.4.4 运营商目前以业务演示为主,逐步商用

在运营与服务方面,国内三大电信运营商均大力推进 C-V2X 业务验证示范,同时 各有侧重。中国移动实现了基于 LTE-V2X 的车车网联和车路协同应用包括紧急刹车、 超车告警、路口防碰撞、红绿灯车速引导、路口信息推送到车等;中国联通展示了多 场景融合的蜂窝车联网(C-V2X)应用解决方案,包括面向驾驶安全的 See through,车 -人防碰撞、车-车防碰撞预警,面向交通效率的绿波带通行、自适应车队等业务;中国 电信则重点开发了公交优先应用及停车导引应用。

2.4.5 验证环境已支持对功能、性能和协议一致性测试

在测试验证方面,中国信通院具备完备的无线通信测试验证环境,已支持开展 CV2X 终端设备的功能、性能和协议一致性测试。中汽研汽车检验中心(天津)有限公 司可以提供研发验证及测试评价服务,并支持整车环境下车载终端在蜂窝移动通信频 段、全球卫星导航频段和车间通信频段的测试检测。是德科技推出了支持 5G 的 V2X 测试平台,其 C-V2X 射频一致性测试用例通过 3GPP 验证。

2.4.6 高精度地图和导航服务商

在关联技术与产业方面,以与 C-V2X 关联最紧密的高精度定位和地图服务为例, 中国自主研制的北斗定位导航系统也取得了长足的发展,包括和芯星通、华大北斗等 国内厂商纷纷推出了自主设计的北斗定位芯片,千寻位置网络有限公司推出了基于北 斗卫星和国家北斗地基增强系统;在高精度地图服务方面,国内主要地图商如高德、 百度、四维图新等均致力于高精度地图的采集与制作,并为行业提供高精度地图服务。

2.4.7 云控基础平台在车联网体系中扮演重要角色

云控基础平台是支撑智能汽车实际应用实施的数据协同中心,计算中心与资源优 化配置中心,是实现互联互通数据共享的重要一环。云控平台自身的生态可以类比为 汽车领域的安卓平台。云控平台分为中心云体系,边缘云体系,车路协同等三个层次 组成。云控基础平台能够提供全新的生产力和协同,帮助建立智慧出行生产关系模型。

2.4.8 5GAA 搭建全球平台,促进跨汽车和通信的产业合作

在协会和行业组织方面。5GAA 联盟是跨通信和汽车产业合作的全球性产业联盟 组织。主要从事开发、验证和推广 C-V2X 解决方案,并通过推动基于 C-V2X 的自动驾 驶方案的标准化和加速商业应用的进程以及全球市场渗透率来满足市场对智能网联和 智能交通的需求,联盟全球会员总数已达 130 多家。5GAA 联盟中的中国公司包括: 移动、电信、联通三大电信运营商,华为、中兴、大唐等电信基础设施提供商,上汽、 吉利、北汽等汽车整车厂等。该组织成立的宗旨是将从场景、标准、网络架构、安全 和部署等多个维度来推动 5G 通信与汽车两个产业的融合

5GAA 联盟中的中国公司包括:移动、电信、联通三大电信运营商,华为、中兴、 大唐等电信基础设施提供商,上汽、吉利、北汽等汽车整车厂等。该组织成立的宗旨是将从场景、标准、网络架构、安全和部署等多个维度来推动 5G 通信与汽车两个产 业的融合。

2.5 C-V2X 产业链投资测算

对于狭义的 C-V2X 产业链,主要包括了车载单元 OBT,路测单元 RSU、RSS(信 息采集和边缘计算),云端的数据中心,车路协同运维服务、网络安全等部分,及其相 关的上下游产业。按照华为的预测,2020 年,全球车联网 V2X 市场规模会突破 6140 亿,其中中国市场将达到 2000 亿元。

对于路测初步测算,覆盖全国高速公路和城区快速道路,预计需要至少 140 万站 RSU 的规模,投资预计在 1000 亿以上。按照 C-V2X 产业化时间表,2025 年车联网应 用进行成熟阶段。对于 C-V2X 车侧的测算,假设 2025 年乘用车与商用车作为整体来 看,车载 OBU 渗透率达到 40%,约新车 1100 万辆,3.5 亿存量汽车,车载终端渗透率 5%,总计约 2750 万辆车,每个 OBU 的价值按照 3500 块假设,未来每年车侧 962 亿的 市场规模。对于导航和高精度地图,到2025年约3.5亿的汽车存量,新车渗透率为70%, 存量每年渗透率提升 5%每辆车年收费 50 元,则相关产业每年可以贡献 15.8 亿的市场 规模。

3.产业政策与车联网示范区并举,智能交通产 业全面升级

3.1 国内政策频出,顶层设计已完成

为促进国内智能网联汽车的发展,国家从 2017 年至今制定了一系列的产业政策和 法规。今年 2 月,由发改委、工信部等 11 个国家部委联合发布的《智能汽车创新发展 战略》曝光,引起了智能汽车全产业链的广泛关注。《智能汽车创新发展战略》是智能 汽车产业的顶层设计,明确了中国发展智能汽车的战略愿景和主要任务。文件提出, 2025 年中国标准智能汽车框架基本成型,并实现有条件自动驾驶的智能汽车达到规模化生产、高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用。

2020 年 4 月下旬,工业和信息化部、公安部、国家标准化管理委员会近日联合印 发《国家车联网产业标准体系建设指南(车辆智能管理)》,旨在发挥标准在车联网产业 生态环境构建中的引领和规范作用,加快制造强国、网络强国和交通强国建设步伐。 《指南》提出,到 2025 年,系统形成能够支撑车联网环境下车辆智能管理的标准体 系,制修订道路交通运行管理、车路协同管控与服务等业务领域重点标准 60 项以上。

3.2 国外政府与巨头纷纷布局“车联网”

美国、欧洲、日本等汽车产业发达国家或地区已经在推动智能网联汽车产业发展 方面开展了大量探索性工作,形成一定先发优势。在 V2X 技术路径选择上,欧美日韩 有着不同的侧重考虑,各地区的技术研发、产业推广进展也各不相同,但是各方都已经将 V2X 技术发展看作是未来技术创新、产业培育和交通运输服务变革的重要方向, 纷纷从出台顶层设计规划、开展技术试验和推进应用示范等多个方面加快 V2X 技术成 熟和推广。

美国政府在 2015 年推出了 ITS 的 5 年(2015-2019)规划,技术目标是“实验网联 汽车应用”和“加快自动驾驶”。美国车联网产业发展和美国自动驾驶产业发展息息相 关。网联(CV,Connected Vehicle)+ 自动驾驶(AV,Automated Vehicle)= 网联自动 驾驶(CAV)是美国在自动驾驶领域重点打造的核心之一。2019 年 12 月 13 日,美国 联邦通信委员会一致投票通过提案,将重新分配 5.9 GHz 频段,其中一部分将用于 CV2X 技术。

欧盟委员会建立 C-ITS 平台以在车联网的部署中发挥更加突出的作用。C-ITS 战 略的目标是促进整个欧盟范围内的投资和监管框架的融合,以达到 2019 年开始部署 CITS 业务的目的。欧盟相关国家和道路运营管理机构为了协调部署和测试活动,建立 了 C-Road 平台,以共同制定和分享技术规范,并进行扩展点的互操作测试验证。

日本政府重视自动驾驶汽车和车联网的发展。在车联网测试方面,日本已经进行 了多个车联网联合测试。德国大陆集团、爱立信、日产汽车、日本电信业者 NTT Docomo、 日本电机厂冲电气、高通联手在日本完成了蜂巢式车联网(C-V2X)技术的测试。测试结 果证实 C-V2X 技术将能充分发挥连网与智慧行动技术的特长,更快速有效的完成关键 讯息的通讯。

韩国在智能交通领域的终极发展目标是在全国范围内实现智能道路交通系统,即 通过连接车、路和人,实现高度的自动化和交通资源利用最大化。目前的发展规划是 在 2040 年之前实现基于连接路与一切佳通功能实体的智能交通系统。三星在 5G 车联 网上也有布局。2018 年初 CES 上,三星就发布了被称为“业界首个 5G 汽车解决方案” 的新平台(TCU 远程控制系统),由三星与哈曼联手开发,之后三星收购哈曼。至此, 三星电子已经覆盖了从自动驾驶、智能座舱到车联网的未来汽车电子的三大细分市场。

国际社会的顶层设计规划呈现三大特点:一是将 V2X 及相关产业视为战略性新兴 产业,在国家层面开展顶层设计;二是强调 V2X 等新一代信息技术与传统汽车、交通 等的融合创新发展;三是强制立法对部分重点领域大力推动和强力引领。国际社会通 过开展 V2X 技术试验和应用示范,拥有了大量的数据集,这些数据集一方面可以用于 V2X 技术通信性能和应用功能有效性的分析。

3.3 示范区“头羊”作用,加快智能网联应用落地

通过在各地建立测试示范区。能够形成区域性气候条件和地貌特征的互补,使得 智能网联汽车在量产之前能在丰富的条件下展开测试,同时为后期各示范区之间的数 据共享提供基础。目前的示范区覆盖了城市道路、市区道路、市郊道路和乡村道路等 场景,具备比较完善的场景设施和智能网联设备,部分测试区还搭载了 5G 通讯设备, 无线信号可以覆盖所有场地。

除了以上总结的示范区(部分)之外,北京、上海、天津、重庆、广州、武汉、 长春、深圳、杭州、无锡、长沙、保定、济南、平潭、肇庆等多座城市出台了道路测 试管理规范,划定了具体道路开放区域。还有 20 多个省市开放了道路测试。截至 2019 年底,测试牌照数量总计将近两百张。

长沙举行智慧公交 315 线首发仪式,运用车路协同提升通行效率。此次智能网联 化升级主要涉及加载车载智能设备、沿线交叉路口配置智能红绿灯以及加载路侧智能 网联设备,并开发 315 线智能网联数字交通系统运营监管平台。在车路协同技术的加 持下,“路端”可以实时获取智能网联公交车辆的速度、位置、驾驶状态等实时数据, 并与交通信号控制系统进行实时联动,以调整信号灯各相位时长配置,通过红灯缩短、 绿灯延长等方式实现公交优先通行。

华为在无锡部署城市级 C-V2X 网络,使用基于自研芯片的 RSU 和 T-Box,是全球 首次端到端商用解决方案的规模部署,实现了 C-V2X 多场景下的应用。无锡项目的成 功,将为构筑未来智慧出行打下坚实基础。

3.4 C-V2X 应用场景促进智能交通体系全面升级

V2X 技术,即 Vehicle to everything, 意为车辆和外界的实体信息交互,目的是减少交通 事故、减轻车辆拥堵情况、减少尾气排放。车联网(V2X)概念非常丰富,包含了 V2V/V2I/V2N/V2P 等业务。

V2I 是指汽车和基础设施之间的通信,这主要包含了路测单元(RSU),比如说当 车辆靠近一个十字路口,红绿灯会以无线信号的方式,告诉车辆信号何时进行切换。 如果路面存在结冰或者湿滑的状况,也可以提前告知即将经过此处的车辆。

V2V 是车辆之间正在通信,车辆之间主要是在交换一个时延要求非常低信号,以 防止潜在的碰撞。在于附近的车辆进行通信时,这个信号不需要覆盖非常大的区域。

V2N 是车辆和蜂窝网络设施进行信息交互,这为车辆提供了更大范围内通信的可 能。例如:未来实现无人驾驶的,地图重构,施工区域的预警。V2N 方面解决 300 米 视距以外的信息交互场景。未来基于公共的移动蜂窝网络还可以对车辆进行远程诊断, 和远程固件升级(OTA)。

V2P 即车与行人之间的通信,通过车辆和行人的终端(包括手机和可穿戴设备等) 之间的信息交互,起到预警和避让的作用。

C-V2X 借助通信技术对道路驾驶进行辅助,降低认为操作不当引起的事故,提高 通行效率。2019 年 10 月,由 26 家中外整车企业、11 家通信模组厂商、28 家终端提供 商、 6 家安全类厂商参与的 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动中, 前向碰撞预警、 盲区提醒、故障车辆预警、安全限速预警等典型的车联网第一阶段应用场景,并在 2018 年“三跨”应用演示的基础上重点增加了关于伪造场景防御的演示,共计 4 类 V2I 场 景、 3 类 V2V 场景和 4 个安全机制验证场景,演示活动全程在 11KM 的开放道路开展。

3.5 C-V2X 爆发前夕,锁定车联网黄金赛道

近期,北京星云互联科技有限公司首个 V2X 前装量产项目正式启动。星云互联将 为均胜电子智能车联事业部的 V2X 车端产品提供通信协议栈及上层应用算法软件,在 国内某整车厂量产车型平台前装应用,该平台生命周期总量为百万辆量级,预计于2021 年 SOP。华为联合一汽集团、长安汽车、东风集团、上汽集团等首批 18 家车企,正式 发布成立“5G 汽车生态圈” 。加速 5G 技术在汽车产业的商用进程,共同打造消费者 感知的 5G 汽车。华为入局汽车,成立智能网联汽车事业部,对标 Tier1 零部件厂商。 华为依靠其在电信业务方面的优势,我们认为最先发力的也是车联网相关的方案。近 期出台的《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,明确“率先推进杭绍甬智慧高速公 路建设”,浙江省智慧高速公路建设总体推进计划中要求“高标准建设杭绍甬智慧高速 公路标杆性工程”。全长约 174 km,总投资约 707 亿元。杭绍甬智慧高速公路立足于 “新”,以高标准、高要求建设打造,引领带动全省及至全国智慧高速公路的发展方向。

根据中国智能网联汽车创新联盟给出的时间表,2020-2021 年仍然处于 C-V2X 的 导入期,在 2022 年之后会进入发展期。因此,在 2020-2021 年可以关注芯片与模组、 车路协同中的道路智能化改造,细分领域如矿山、港口、停车场、高速路等场景下的 车联网应用,车联网技术与 5G、计算机视觉的结合,当然作为车联网时代服务商的导 航定位与高精度地图也值得留意。

4 投资参考(略,详见报告原文)

车联网市场空间大、确定性高,通信技术通过汽车的规模效应能够撬动整个智能 交通相关产业链。车联网目前处于行业快速增长赛道,我们预计未来车联网会成为重 要经济增长点。推荐重点关注车联网模组赛道移远通信,车路协同与智慧交通赛道千 方科技,导航和高精度地图服务商四维图新;推荐关注汽车电子国内的领先厂商之一 德赛西威,智能驾舱龙头中科创达,深耕商用车车联网的鸿泉物联,人工智能视觉方 案提供商虹软科技。

4.1 移远通信

4.2 千方科技

4.3 四维图新

4.4 德赛西威

4.5 中科创达

4.6 鸿泉物联

4.7 虹软科技

……

(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:华安证券)

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2024-03-07

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