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文檔簡介
1、行業(yè)深度研究一、ICT 基礎設施是元宇宙時代多樣化內容場景強大的底座支撐元宇宙是虛擬世界與現實世界的融合,是現實世界的數字化承載。扎克伯格提出元宇宙的八大特征: Presence (臨場感)、Avatars ( 虛擬化身)、Home space( 個人空間)、Teleporting(瞬間移動)、Interoperability(互通性)、 Privacy and safety (隱私與安全)、Virtual goods ( 虛擬物品)和 Natural interfaces(自然的交互)。我們認為,短期來看,元宇宙是在 5G、AI 等信息技術以及硬件產品的支持下,帶來更加沉浸的人機交互體驗;長
2、期來看,則是為現實世界的物理場景構建虛擬世界的數字版本,從交互和連接層面大幅提升各行業(yè)生產效率。在發(fā)展過程中,元宇宙會帶來 5/6G 網絡、云計算、邊緣計算、計算機視覺、機器學習、傳感技術、區(qū)塊鏈等廣泛的技術迭代機會。元宇宙始于 XR,未來構建現實世界的數字孿生,賦能行業(yè)生產新型交互終端的出現,是移動互聯網向元宇宙延伸的拐點。互聯網至今已經歷了 PC 互聯網、移動互聯網兩大階段,而 Metaverse 元宇宙被認為是互聯網的下一代形態(tài)。沉浸感是元宇宙最重要的特征,終端硬件、人機交互技術和內容是元宇宙的入口。提升沉浸感一是在于硬件終端人機交互方式的革新,如VR/AR、全息、體感、腦機等;二是在于
3、配合終端吸引用戶的內容應用。目前, Meta、蘋果、騰訊、字節(jié)等科技巨頭已圍繞終端和應用展開激烈的競爭,未來 能夠帶來全新交互體驗的終端何時普及,將是進入元宇宙的關鍵入口。圖表 1:歷代互聯網發(fā)展特征PC 互聯網移動互聯網全真互聯網(元宇宙)信息形式文字、圖片視頻、文字、圖片3D 全息、視頻、文字、圖片硬件終端個人電腦手機VR/AR信息傳輸光纖寬帶3G/4G5G/6G數字化場景線上線上到線下物理世界到虛擬世界參與度20%70%所有人內容來源OGC、 PGCPGC、UGCUGC規(guī)則中心化中心化去中心化流量入口門戶網站超級APP超級元宇宙社區(qū)Yole智能手機和平板電腦是移動互聯網時代的主要載體,內
4、容應用豐富推動算力計算、通信網絡的迭代升級。2008 年 iPhone3G 發(fā)布,智能手機出貨量為 1.4 億部,經過十年的發(fā)展,出貨量發(fā)生了超過十倍的飛速跨越,到 2017 年達到15.7 億部。我們將 iPhone 視為劃時代的智能手機終端產品,一是因為它帶來更智能、更便捷的觸屏體驗和操作系統,提高了人機交互水平;二是因為,基于智能手機,網購、社交、直播、短視頻等越來越多的 APP 呈現給用戶,替代了 2G 時代傳統手機短信、語音業(yè)務,成為催化 3G/4G 落地的殺手級應用。5G的出現極大豐富了移動通信的應用場景,使智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧能源等成為可能。截至 2021 年底,我
5、國共建成 4G 基站 590 萬個,5G 基站 142.5 萬個,手機網民數量達到 10.3 億。- 5 -行業(yè)深度研究圖表 2:智能手機終端出貨量(億部)Counterpoint,工信部,功能屬性來看,VR/AR 終端設備出貨量可參考平板電腦出貨量走勢,目前處于 大規(guī)模量產前夕。整體上看,VR 在 2012 年開始,經歷了 4 年的熱捧,之后又 經歷了 4 年的低谷,2020 年疫情也為 VR 帶來了曙光。目前 VR 逐步走出谷底,即將迎來 5-10 年的穩(wěn)定增長階段。根據統計,2021 年全球 AR 出貨量 57 萬臺, VR 出貨量 1250 萬臺,整體較 2020 年增長 44%,成為
6、行業(yè)公認的“奇點”。當 下 XR 的發(fā)展階段,可類比蘋果 iPhone/iPad 上市前階段,處于大規(guī)模量產前 夕。隨著產業(yè)鏈和技術不斷發(fā)展,內容應用逐步繁榮,生態(tài)參與者加速入局, 整個元宇宙生態(tài)正在持續(xù)豐滿。長期來看,XR 設備帶來的虛擬沉浸感是平板 電腦無法替代的,未來出貨量將遠超平板電腦。圖表 3:類比平板電腦出貨量,XR 終端設備處于大規(guī)模量產前夕(億部)IDC,CounterpointVR 與 AR 存在相似的技術路徑,但 AR 比 VR 技術要求更為復雜,適用場景、市場規(guī)模也更廣泛。VR 是利用設備模擬一個虛擬世界,強調用戶與沉浸式虛擬世界的實時交互;而 AR 則借助算機圖形技術和
7、可視化技術產生真實世界中- 6 -行業(yè)深度研究不存在的虛擬對象,并將虛擬對象準確“放置”在真實世界中。AR 的技術要求比 VR 更復雜,涉及與真實環(huán)境的融合,傳感器和數據的融合等技術,但是 AR 技術的適用場景也更廣泛,收入規(guī)模也將大于 VR。在初期面向消費者的 AR 體驗承載于智能手機之上,而在今后 10-20 年內,AR 的重要載體是頭戴式移動設備。根據 IDC 估計,2021 年雖然售出了不到 100 萬臺 AR 眼鏡和頭戴設備,但到 2025 年,預計 AR 設備銷量將增長到 2340 萬臺,其中 2B 企業(yè)客戶將貢獻總銷量的 85%左右。根據方舟資本的預測,到 2030 年 AR 將
8、深刻變革人們的工作、購物、交互和娛樂體驗, AR 的市場規(guī)模將從 10 億美元擴大至 1 萬億美元。根據華為發(fā)布的AR 洞察及應用實踐白皮書,到 2025 年 AR 的市場空間將達到 3000 億美元,將優(yōu)先在教育、社交、購物、出行導航和游戲這五大行業(yè)得到規(guī)模應用。圖表 4:消費級 VR 頭顯設備銷量和內容收入圖表 5:AR 市場機會Omida方舟資本,元宇宙始于 VR/AR,絕不止于 VR/AR。看向元宇宙未來的終極形態(tài),我們更認同英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛的觀點:“每個城市、建筑和工廠都會擁有一個數字復制品,可以模擬和跟蹤它的物理版本,生成我們數字孿生的虛擬世界?!庇ミ_在 2020 年 10
9、 月份推出了面向企業(yè)的實時仿真和協作平臺 Omniverse 的測試版,吸引了包括寶馬、愛立信、沃爾沃在內的眾多公司與之合作,掀起了元宇宙的浪潮。在元宇宙時代,消費產品將出現虛實相生的趨勢,未來可能很多產品將形成虛擬化、數字化和實體化緊密結合的形態(tài)。未來各類產品可能將更多出現虛實相生的趨勢,消費者可以和產品以及企業(yè)產生更多的互動,并且更加深入參與到產品的生產周期當中。圖表 6:英偉達 omniverse來源:英偉達,- 7 -行業(yè)深度研究圖表 7:元宇宙五大環(huán)節(jié)參考 ICT 產業(yè)鏈,將元宇宙產業(yè)分為終端-承載-使能-計算-內容五部分我們參考 ICT 產業(yè)鏈,將其拆解為終端、承載、使能、計算和內
10、容五個層面。 內容和終端是元宇宙的入口,通過 VR/AR、游戲等內容在終端呈現,實現元宇 宙的開放互聯和沉浸體驗;使能層通過 AI、區(qū)塊鏈、3D 引擎渲染建模等技術,構建虛擬世界、現實世界的數字孿生、經濟系統等;承載和算力則是元宇宙的 技術底座,元宇宙終端交互場景多樣,內容應用豐富,VR/AR、全息影像、體 感技術帶來海量數據計算和傳輸需求,帶動算力和網絡技術迭代,拉動 ICT 基 礎設施建設。來源:物聯網智庫,邊緣計算與云計算協同,整理終端:當前VR/AR 頭顯被普遍認為是進入元宇宙空間的主要終端 , 此外還包括可穿戴設備、腦機接口等進一步提升沉浸度的設備。通過多形態(tài)交互設備、高精度傳感器件
11、、多類型終端計算、高質量交互傳輸、全息影像、體感技術,從場景、器件、技術等不同側面增強沉浸式體驗。承載:通信技術和基礎設施構建元宇宙支撐網絡,千兆寬帶、5G、WiFi6 等新型通信技術增強網絡能力,提升帶寬、降低等性能,通過去中心化的網絡架構及與算力基礎設施的協同融合,支撐元宇宙的超低時延、超大帶寬需求。使能:人工智能區(qū)塊鏈使能元宇宙,幫助構建元宇宙體系;3D 能力引擎建模和渲染,增加元宇宙真實性。- 8 -行業(yè)深度研究圖表 8:NFT 銷售額累計(2017 年至今)Nonfungible計算:終端設備算力有限,上云計算是必然趨勢。為了支持元宇宙的海量接入、真實建模與交互、大規(guī)模虛擬內容的創(chuàng)作
12、與體驗,需要通過算力基礎設施將計 算能力從終端解放,并支持強大的云渲染及三維重建能力以及人工智能能力等。邊緣計算解決帶寬和時延問題,主要表現為 CDN (Content Delivery Network,內容分發(fā)網絡) 演進升級+云計算資源下沉。內容:游戲是目前最靠近元宇宙的 “入口”, 內容體驗將從游戲繼續(xù)進化。同時,內容應用覆蓋人類日常的各種生活場景,為用戶提供更多娛樂、社交、消費、學習和工作的內容。未來還將擴展至虛擬社區(qū)構建,加強和物理世界的融合。圖表 9:Meta、騰訊、咪咕元宇宙布局對標來源:各公司官網,騰訊 5G 生態(tài)應用白皮書,中國移動招股說明書,沉浸式的內容應用依靠強大的算力和
13、網絡基礎設施作為支撐元宇宙時代科技產業(yè)的代際更迭,價值鏈轉移仍符合“基礎設施-硬件-軟件-平臺-應用和服務”規(guī)律。根據 IDC 數據,中國元宇宙相關 IT 支出將在 2025 年達到近 2000 億美元,20212025 年復合增長率將達到 20.2%。其中,AI 支出將達 163 億美元,占比 8%;大數據支出將達 255 億美元,占比 13%;云計算支出將達 814 億美元,占比最大,約占總支出的 42%。在 Roundhill 的 METV- 9 -行業(yè)深度研究ETF 投資中, 算力基礎設施有關公司占比近 50% , 其次是內容平臺公司 28.82%、涉及到終端和使能的公司占比分別為 1
14、4.56%和 8.89%。圖表 10:Roundhill Meta ETF 持倉分析Roundhill我們認為元宇宙的發(fā)展必須強化及重塑 ICT 基礎設施,海量數據計算、傳輸需 求,將帶來算力和網絡的迭代升級。計算層的升級一方面要求芯片算力的提升;另一方面要求云計算和邊緣計算的協同分配,算力資源下沉,云服務廠商阿里云、騰訊云、移動云等正著力布局邊緣計算平臺,CDN 廠商 Cloudflare、 Akamai、Fastly 等也在積極推動 CDN 演進升級為邊緣計算系統。網絡層則是 高帶寬、低時延通信技術的升級,主要表現為 5/6G 普及、WiFi 67 技術發(fā)展、千兆光纖入戶和 10G FWA
15、 升級。二、算力層:圍繞人工智能計算的云邊協同優(yōu)化算力分配元宇宙是一個需要三維呈現的虛擬世界,里面的物理計算、圖像渲染、人工智能、動作捕捉、觸覺反饋等都需要大量的算力支持。標準的摩爾定律曲線只能讓算力在未來五年內實現約 8 倍或 10 倍的增長。我們認為,元宇宙將帶來計算架構與部署方式的變革:一是,內容應用需要對海量并發(fā)非結構化數據進行實時處理和分析,傳統以 CPU 為核心的計算架構將無法滿足需求;二是,終端算力有限催生上云計算需求,算力資源在邊緣側部署滿足低時延要求。圍繞- 10 -行業(yè)深度研究人工智能計算的云邊協同優(yōu)化算力分配將成為元宇宙計算升級的主要趨勢。邊緣計算進入規(guī)?;ㄔO期,未來五
16、年邊緣計算市場規(guī)模增速達 19%,產業(yè)鏈 上游基礎設施及硬件廠商有望率先受益。由于邊緣計算整體架構與云計算類似,我們參照云計算“基礎設施及硬件-軟件平臺-應用服務”的投資節(jié)奏。當前,ICT巨頭紛紛推出邊緣計算架構和平臺,邊緣數據中心進入大規(guī)模建設期。Markets and Markets 預測,邊緣計算市場規(guī)模將從 2021 年 365 億美元增長至 2026 年的 873 億美元,CAGR19%?,F階段建議重點關注產業(yè)鏈上游的相關基礎設施及硬件廠商,如芯片、服務器和模塊化數據中心建設。圖表 11:邊緣計算七大類市場玩家及其戰(zhàn)略布局方向類別代表機構戰(zhàn)略布局方向國外國內硬件設備廠商諾基亞、愛立信
17、、惠普、戴爾、思科、西門子、施耐德華為、浪潮信息、日海智能、聯想、中國信科、研華科技致力于推出所在領域的各種支持邊緣計算的基礎硬件設備ICT 基礎設施廠商美國鐵塔、SBAC、 EdgeMicro、Vapor、 Equinix、GlobalSwitch、Interxion、 Digital Realty中國鐵塔、世紀互聯傳統數據中心、鐵塔的“邊緣”化改造,新型邊緣數據中心的建設電信運營商AT&T、Verizon、Sprint、 SoftBank、SK 電訊中國移動、中國電信、中國聯通致力于在通信網絡邊緣引入邊緣計算的節(jié)點以實現存量網絡的結構優(yōu)化及 5G 網絡的規(guī)模商用芯片廠商英特爾、AMD、高通
18、、 ARM、Nvidia、賽靈思、三星、谷歌(Edge TPU)、GraphcoreOURS、比特大陸、銀河水滴、角蜂鳥、華為海思邊緣計算芯片研發(fā)云計算公司亞馬遜 AWS、微軟 Azure、谷歌云、Packet、 Oracle、Joyent、IBM、 INAP、Leaseweb、Rockspace阿里云、百度云、騰訊云、九州云通過結合邊緣計算使其云服務向下延伸和擴展專業(yè)產品/服務提供商Akamai、Fastly、 StackPath、Riverbed網宿科技、??低暋⒋笕A股份、宇視科技、中科創(chuàng)達、順網科技結合邊緣計算對產品或服務進行升級相關組織IIC、ETSI MEC、TIA、Edgecro
19、ss、Avnu、LFEdge、AKRAINOECC、ICA邊緣計算相關標準和框架的制定以及理論發(fā)展引導來源:邊緣計算產業(yè)聯盟,整理芯片:異構集成突破摩爾定律提高算力,存算一體降低時延和能耗人工智能是未來元宇宙中主要的生產工具,數據是生產要素,越來越多的內容由 AI 生成。IDC 預測,到 2025 年,將有 414 億臺物聯網設備,期間將產生 73147EB 數據,其中約四分之一是實時生成的。人工智能按照計算場景可分為云端和終端。NVIDIA 將深度學習計算場景分為三大類:數據中心的訓練、數據 中心的推斷和嵌入式設備的推斷。不同計算場景對 AI 芯片產生不同要求,云端 訓練和推理時對芯片的計算
20、能力要求極高,而終端對低功耗要求和反應時延較 高。隨著人工智能向邊緣側的轉移,AI 行業(yè)應用得到了極大擴展,也將成為元 宇宙時代內容的主要生產工具。根據德勤的分析,現在的 AI 計算已經在制造業(yè)、政府、零售、電信、醫(yī)療等不同應用場景下獲得應用。據市場咨詢公司 ABI Research 的數據顯示,預計到 2025 年,邊緣 AI 芯片市場的收入將達到 122- 11 -行業(yè)深度研究億美元,云 AI 芯片市場的收入將達到 119 億美元,邊緣 AI 芯片市場將超過云AI 芯片組市場。圖表 12:人工智能計算在不同場所完成圖表 13:AI 芯片算力需求驅動創(chuàng)新來源:德勤分析,AMD/XiLink異
21、構集成+存算一體化是邊緣 AI 芯片的核心競爭點。傳統計算與存儲設備分處不同的模塊,CPU 需先對存儲硬盤上的數據進行讀取、搜索、加/解密、壓縮等操作。但 AI 等應用的興起,數據處理量不斷上升,存算分離模式無謂的信息傳輸不僅增加了計算延遲,也提升了相關功耗。根據臺積電此前對存內計算的研究,數據移動所消耗的能量甚至大于計算的能量消耗。與傳統方式相比,計算存儲模塊減少數據檢索時間 90%,節(jié)省能耗 60%。在存內計算方面,三星走在業(yè)界前沿,其開發(fā)的具有計算功能的 HBM2 內存已經開始在實際產品上進行驗證測試,將HBM-PIM 與 Xilinx Alveo AI 加速計算服務器集成,將提升系統整
22、體性能 2.5 倍,同時降低能耗 60%以上。元宇宙時代對計算量的需求,已經超過了通用 CPU 的發(fā)展速度,僅通過提升 CPU 時鐘頻率和內核數量而提高計算能力的傳統方式遇到了散熱和能耗瓶頸。需要 GPU、FPGA、ASIC 等不同類型指令集和體系架構的計算單元,去配合 CPU 組成系統的計算方式。目前“CPU+GPU”以及“CPU+FPGA”都是受業(yè)界關注的異構計算平臺。圖表 14:三星 HBM2-PIM 存內計算架構圖表 15:異構集成將是延長摩爾定律的第四波浪潮來源:三星,ERI summit 2020將計算、存儲和網絡資源移動到邊緣側,英特爾推出 Xeon D 系列處理器。在 邊緣計算
23、領域,該處理器具備可擴展性、高度集成化以及復雜場景適用性等諸 多特性。通過集成 AI 和加密加速功能、內置以太網,英特爾 Xeon D 系列處理 器最高支持 4 通道、頻率 3200Hz 的 DDR4 內存,以太網吞吐量可達 100GbE,并有高達 32/64 個 4.0 PCIe 通道。其中 D-1700 可以從 4 核數擴展到 10 核數,D-2700 則可從 4 核數擴展到 20 核數。- 12 -行業(yè)深度研究圖表 16:英特爾 Xeon 芯片圖表 17:英特爾 Xeon D 系列處理器性能提升來源:公司官網,來源:公司官網,面向人工智能和超算需求,英偉達推出 Grace 多模塊芯片。該
24、產品采用下一代 Arm Neoverse 內核,以 MCM(Multi-Chip Module)形式構成,包括 CPU、 GPU、DPU 和帶有 ECC 的 LPDDR5x 的新型高帶寬內存子系統。英偉達采用高速通道技術 NVLink 連接各模塊,可讓 GPU 直接存取系統存儲資源,讓CPU 更好地處理其他工作,滿足海量數據傳輸處理效率需求,實現了異構集成和存內計算。圖表 18:英偉達 Grace 多模塊形態(tài)芯片來源:公司官網,AMD 收購賽靈思,補齊 FPGA 產品線。AMD 的 CPU 和賽靈思的 FPGA,未來也將走向 CPU+FPGA 的異構整合中。AMD 認為,與固定架構 GPU 不
25、同,基于 FPGA 的系統針對 AI 模型的特定需求和數據流要求,設計更靈活。 AMD/Xilinx 發(fā)布了 VCK5000 AI 推理卡的改進版本,性能提升 3 倍,在 AI 模型工作負載上實現了 90%的真實峰值 TOPS。- 13 -行業(yè)深度研究圖表 19:VCK5000 AI 推理卡性能圖表 20:實際峰值 TOPS 對比來源:公司官網,HPC 社區(qū),服務器:邊緣 AI 計算規(guī)模+算力雙驅動,拉動服務器細分市場需求2021 年上半年全球 AI 服務器市場同比增長率超過全球 AI 整體市場增長率22.4%(含硬件、軟件及服務),成為 AI 整體市場增長的驅動力量。預計在2025 年全球
26、AI 服務器市場規(guī)模將達到 277 億美元,五年復合增長率為 20.3%。國內數字經濟的發(fā)展和 AI 應用的落地引領中國 AI 計算市場的不斷增長。據 IDC 數據,中國 AI 算力占全球市場的 40%左右, 2021 年上半年加速服務器市場規(guī)模達到 23.8 億美元,同比增長 85.1%;到 2025 年市場規(guī)模將達到 108.6億美元。圖表 21:中國加速計算市場規(guī)模預測及增速(億美元)120 80%1008070%60%50%6040%30%4020%2010%00%202020212022202320242025GPU非GPU(ASIC、FPGA等)同比增速IDC加速計算服務器市場供應
27、商集中度高,客戶側需求上漲顯著。2021 年上半年,從服務器廠商銷售額角度看,全球 AI 服務器 Top3 是浪潮、戴爾、HPE,分別占有 32.6%/20.2%/13.8%的市場份額;浪潮、寧暢、華為位居國內前三,占據了 70%的市場份額。從行業(yè)的角度看,互聯網依然是最大的采購行業(yè),占整體加速服務器市場 60%以上的份額,同比 2020 年有 90%以上的增長,此外金融、服務、電信、制造和能源行業(yè)均有超過 50%的上漲。- 14 -行業(yè)深度研究圖表 22:2021H1 全球 AI 服務器市場份額圖表 23:2020 中國加速計算服務器市場份額1.0% 1.2%2.6%3.9%32.6%3.9
28、%20.2%13.8%9.8%4.8%6.1%浪潮信息戴爾 HPE聯想華為 IBM新華三思科 Oracle富士通其他浪潮 寧暢 華為 新華三安擎 其他16.5%5.2%7.8%48.5%8.1%13.8%IDCIDC邊緣服務器市場將迎來由點到面的快速增長。邊緣計算與人工智能、5G、物聯網等新興技術的結合,疊加能源、交通、制造等行業(yè)需求的驅動,預計未來五年邊緣計算服務器將成為服務器市場增長最快的子市場之一。根據 IDC,2020年中國邊緣計算服務器的整體市場規(guī)模為 26.55 億美元,未來五年 CAGR 將達到 22.0%,高于全球 19.6%的平均增速。從出貨數量看,2020 年中國邊緣定制服
29、務器市場排名前三的廠商依次為浪潮、新華三和華為,TOP3 廠商占據全國 53%市場份額。圖表 24:2020 中國邊緣計算服務器市場份額43%35.50%11.20%10.30%浪潮新華三華為其他IDC云計算廠商:將計算能力擴展至邊緣側,發(fā)展一云多芯布局邊緣計算采用“云-邊-端”架構,核心邏輯是中心資源下沉。邊緣計算從上至下可分為中心云、邊緣網絡和終端設備三級,其中中心云由集中式的數據中心和核心網構成,提供最密集的 IT 資源,同時是整個計算網絡的總協調中心;邊緣網絡是指從中心云到終端設備這一路徑上的所有 IT 資源,包括計算資源、存儲資源和網絡資源;終端設備并非孤立運行,而有可能作為邊緣計算
30、的一部分被邊緣網絡調度以提供相應的 IT 資源。通過將邊緣計算與云計算相結合(即“邊云協同”),使邊緣節(jié)點聚焦于實時、短周期的數據處理,而中心節(jié)點聚焦于非實時、長周期的數據處理(以防止邊緣節(jié)點計算飽和),如此一來可以極大地緩解網絡帶寬與數據中心壓力,同時增強服務請求的響應能力。- 15 -行業(yè)深度研究圖表 25:邊緣計算架構圖表 26:邊緣計算與云計算的對比比較內容邊緣計算云計算 架構分布式集中式計算資源位置邊緣網絡數據中心目標應用物聯網或移動應用互聯網應用通信網絡無線局域網,4G/5G 等廣域網網絡延遲低高實時性高低可服務的設備數多少提供的服務類型基于本地信息的服務基于全局信息的服務位置感知
31、支持不支持CDCC分析師整理,邊緣計算是云計算的延伸, ICT 巨頭將云計算能力逐步擴展到邊緣側,推出邊緣計算架構和平臺?;谧陨韽姶蟮?IaaS 和 PaaS,云計算企業(yè)采用分布式技術將算力和存儲向外進行拓展和延伸,自上向下、由內而外覆蓋邊緣計算,而控制中心仍牢牢地掌握在中央節(jié)點里。根據國際數據機構 Statista 最新報告顯示,云平臺廠商中亞馬遜 AWS 繼續(xù)領跑,市場份額為 32%,微軟 Azure 位居第二,市場份額為 21%,第三名的谷歌云份額為 8%。這些云平臺廠商沿著公有云規(guī)模擴張、成本降低、SaaS 應用帶動用量增長的預定軌跡前進。圖表 27:云計算公司的邊緣計算架構圖表 2
32、8:云廠商市場份額云計算廠商邊緣計算云/架構/平臺亞馬遜AWS Local Zones AWS Greengrass微軟Azure IoT Edge 邊緣AI Azure IoT Hub 邊緣云網關谷歌Cloud IoT Core 服務Edge TPU阿里Link IoT Edge邊緣云 ENS騰訊邊緣計算平臺 TSAC邊緣計算機器 ECM華為EC-IoT 解決方案中國移動邊緣計算通用平臺OpenSigma來源:各公司官網,Synergy ResearchCDN 廠商:由內容分發(fā)網絡向邊緣計算平臺演進CDN 與生俱來的邊緣節(jié)點、低延時和低帶寬屬性,令其在邊緣計算市場具備先發(fā)優(yōu)勢。CDN 服務的
33、主要目的是緩存大量靜態(tài)文件,依托部署在各地的邊緣服務器,通過中心平臺的負載均衡、內容分發(fā)、調度等功能模塊,將其分發(fā)給距離它們最近的用戶,使用戶就近獲取所需內容,提高用戶訪問的響應速度。 CDN 通過緩存內容由靜態(tài)向動態(tài)轉變,實現向邊緣計算的演進,目前海外主要- 16 -行業(yè)深度研究CDN 廠商如 Akamai 早在 2003 年就與 IBM 合作邊緣計算,在其 WebSphere上提供基于邊緣 Edge 的服務;fastly 選擇 SSD 固態(tài)硬盤來存儲緩存的數據,并為其 POP 服務器編寫了一個自定義存儲引擎,使其區(qū)域 POP 的緩存命中率最大化;國內網宿科技 2016 年開始建設邊緣計算網
34、絡,2017 年逐步推出邊緣計算微服務,并逐步開放邊緣 IaaS 和PaaS 服務。圖表 29:CDN 廠商向邊緣計算演進fastly從全球 CDN 行業(yè)市場規(guī)模來看,近幾年 CDN 行業(yè)得到迅速增長。據統計,2020 年全球 CDN 行業(yè)市場規(guī)模為 160 億美元,同比上漲 35%,預計接下來 5年都會以 20-25% 速率增長。從我國市場規(guī)模來看,據統計,2019 年我國 CDN 行業(yè)市場規(guī)模為 216 億元,同比上漲 20.0%,年均復合增長速度為 32.44%,增速快于全球。預計 2022 年我國 CDN 行業(yè)市場規(guī)模將達到 298 億元。圖表 30:全球 CDN 市場規(guī)模及增速圖表
35、31:CDN 廠商市場份額(按用戶數量)18016014012010080604020020152016201720182019202040%35%30%25%20%15%10%5%0%市場規(guī)模(億美元)增速來源:華經研究院,intricately預制模塊化數據中心建設需求旺盛邊緣計算滿足低延時需求,降低長距離海量數據的傳輸成本,未來將帶動邊緣數據中心站點建設需求,打開預制模塊化架構市場空間。與每個數據中心采用獨特的設計和構建相比,預制模塊化(PFM)可以降低復雜性、成本和時間,滿足敏捷性和全球一致性需求的邊緣數據中心建設。根據 451 research,2020 年全球預制模塊化數據中心市場
36、規(guī)模 44 億美元,預計未來五年 CAGR14.4%。國內市場方面,2013 年至今,國內模塊化數據中心市場規(guī)模由 30 億元增長至- 17 -行業(yè)深度研究63 億元,我們預測 2025 年達到百億市場,年復合增長率 11%。圖表 32:中國模塊化數據中心市場規(guī)模(億元)圖表 33:模塊化數據中心空間解決方案ICT research來源:預制模塊化數據中心白皮書,模塊化數據中心市場分散、碎片化,具備成本優(yōu)勢和定制化解決方案能力的公司有望脫穎而出。據 Frost Sullivan 數據顯示,2020 年模塊化數據中心市場,前五大廠商占 46%市場份額,其中華為獨占 21%,其余廠商維諦、艾特網能
37、、施耐德、科華恒盛和曙光節(jié)能同屬第二梯隊,市場份額均在 5%-7%左右,競爭格局尚不明朗。未來隨著邊緣數據中心興起,模塊化數據中心快速建設并交付的優(yōu)勢將集中體現,市場需求持續(xù)旺盛,控制運輸成本和前期建設材料成本將成為決定盈利能力的關鍵。圖表 34: 2020 全球模塊化數據中心市場21%54%8%7.30%6%5%華為其他Frost&Sullivan投資建議我們認為元宇宙的發(fā)展將重塑 ICT 基礎設施,海量數據計算、傳輸需求,將改變計算架構與計算部署方式。據 IDC ,中國元宇宙相關 IT 支出將在 2025 年達到近 2000 億美元,2125 年復合增長率將達到 20.2%。計算層的升級一
38、方面要求芯片算力的提升;另一方面要求云計算和邊緣計算的協同分配,算力資源下沉,公有云巨頭正著力布局邊緣計算平臺,CDN 廠商等也在積極推動 CDN演進升級為邊緣計算系統。現階段建議重點關注產業(yè)鏈上游的相關基礎設施及硬件廠商,如芯片、服務器和模塊化數據中心建設。數據中心AI 芯片: 英特爾、英偉達、AMD邊緣服務器+AI 服務器:浪潮、華為、新華三、戴爾、HPE云計算:亞馬遜、微軟、谷歌、阿里、騰訊、中國移動(移動云)、中國電信*(天翼云)- 18 -行業(yè)深度研究CDN:Akamai、Cloudflare、Fastly、網宿科技預制模塊化數據中心建設:華為、維諦技術、施耐德、艾特網能三、承載:元
39、宇宙打開 5G C 端市場,FTTR 構筑千兆光網技術底座元宇宙內容場景要求高帶寬低延遲,為用戶帶來實時、流暢的完美體驗。視頻類等弱交互 VR 業(yè)務對帶寬需求 180Mbps,時延低至 10ms;而游戲類等強交互 VR 業(yè)務中,帶寬需求可達到 2Gbps-5Gbps,時延需求低至 5ms。這就要求網絡基礎設施增強網絡能力,提升帶寬、時延等性能,通過去中心化的網絡架構及與算力基礎設施的協同融合,支撐元宇宙的超低時延、超大帶寬需求。圖表 35:Cloud VR 業(yè)務對帶寬/時延的要求業(yè)務類型起步階段4K舒適體驗8k進階體驗12k極致體驗24k弱交互 VR 業(yè)務(全景視頻類)帶寬需求(Mbps)60
40、180-時延(ms)30202010強交互 VR 業(yè)務(游戲類)帶寬需求(Mbps)80130300-20002000-5000時延(ms)2020105千兆寬帶網絡商業(yè)應用場景白皮書,華為 iLab3.1 5G 行情受到消費端驅動,6G 無線通信為元宇宙而生元宇宙豐富的內容場景催化下,有望產生 To C 的終端和應用,為 5G 產業(yè)發(fā)展帶來驅動力。目前中國 5G 基站建設數量達到 142.5 萬座,在全球 5G 市場份額已占到約 70%;截止到 2021 年 11 月底,三大運營商 5G 套餐用戶達 7.03億戶,中國移動、中國聯通和中國電信 5G 套餐用戶數分別為 3.74/1.49/1.
41、79億戶,在移動用戶中滲透率分別為 39.1%/47.1%/48.1%。未來 XR 將成為網絡承載的業(yè)務主體,要求清晰度從 8K 向 16K/32K 甚至更高升級;基礎通信業(yè)務從滿足現有以清晰話音為主的通信方式向全感知、交互式、沉浸式通信方式演進,使能個人消費體驗升級。元宇宙有望以其豐富的內容場景打開 5G 的 C 端需求,提升 5G 網絡的覆蓋率。圖表 36:運營商 5G 套餐用戶(百萬戶)滲透率圖表 37:我國 5G 基站數量及占比40035030025020015010050060%50%40%30%20%10%Nov-210%160140120100806040200 16%14%12
42、%10%8%6%4%2%0% Jan-20Feb-20Mar-20Apr-20May-20Jun-20Jul-20Aug-20Sep-20Oct-20Nov-20Dec-20 Jan-21 Feb-21 Mar-21 Apr-21May-21Jun-21Jul-21Aug-21Sep-21Oct-21中國移動5G套餐客戶數中國聯通5G套餐用戶數中國電信5G套餐用戶數5G基站數5G基站數在基站中占比 中國移動5G用戶滲透率 中國聯通5G用戶滲透率 中國電信5G用戶滲透率來源:工信部,來源:信通院,- 19 -行業(yè)深度研究圖表 38:支持 5G 的智能手機終端滲透率及預測counterpoint長
43、期來看,元宇宙不僅是 C 端的沉浸式內容應用,而是面向 B 端各行業(yè)場景,賦能行業(yè)生產效率提升。例如,面向 C 端的 XR 終端提高沉浸感,同樣面向行業(yè)應用的 AR 業(yè)務場景也將從單終端通信演進到多 XR 協同交互。這就要求 5G從當前以消費者為中心的移動寬帶網絡成長為行業(yè)數智化和工業(yè)互聯網核心網絡。根據 5G-Advanced 網絡技術演進白皮書預計,5G-Advanced 最早將在 2024 年開始商用部署,推動 5G 網絡性能提升 10 倍,使 5G 能夠融入垂直行業(yè),助推云 XR、元宇宙的發(fā)展。據 GSMA 預測,在未來 5 年中,5G 連接數將從 2020 年的 2 億增加到 202
44、5 年 18 億,占全球移動連接總數的四分之一。圖表 39: 5G-Advanced 網絡架構5G-Advanced 網絡技術演進白皮書,未來 6G 時代,無線通信將在很大程度上針對元宇宙的愿景形成底層數字底座。元宇宙成熟是一個長期演進的過程,與其相伴的是無線通信技術的長期演進。 2021 年 6 月,IMT2030(6G)推進組發(fā)布了6G 總體愿景與潛在關鍵技術白 皮書,這一白皮書對 6G 的應用場景進行系統闡述,提出面向 2030 年及未來,6G 網絡將助力實現真實物理世界與虛擬數字世界的深度融合,構建萬物智聯、數字孿生的全新世界。- 20 -行業(yè)深度研究圖表 40:6G 潛在應用場景沉浸
45、式云 XR現有的云 VR 系統對頭動響應時延的要求不高于 20 毫秒,而現有端到端時延則達到了 70 毫秒面向 2030 年及未來,基于云化 XR 的總時延將至少低于 10ms。虛擬現實用戶體驗要達到完全沉浸水平, 角分辨率需達 60 ppd,幀率不低于 120 Hz,視場角不低于 130,每像素 12 bit,且能夠在一定程度上消解調焦沖突引發(fā)的眩暈感,按壓縮比 100 計算,吞吐量需求約為 3.8 Gbps。全息通信以傳送原始像素尺寸為 1920108050 的 3D 目標數據為例,RGB 數據為 24 bit,刷新頻率 60 fps,需要峰值吞吐量約為 149.3 Gbps,按照壓縮比
46、100 計算,平均吞吐量需求約為 1.5Gbps。智慧交互傳輸時延要小于 1 毫秒,用戶體驗速率將大于 10Gbps,可靠性在很多情況下甚至要達到 9999999。數字孿生數字孿生要實現物理世界的數字鏡像,需要網絡擁有萬億級的設備連接能力并滿足亞毫秒級的時延要求,以及 Tbps 的傳輸速率以保證精準的建模和仿真驗證的數據量要求。6G 總體愿景與潛在技術白皮書,總體來看,元宇宙給無線通信帶來機遇與挑戰(zhàn),一方面要求更低時延、更高帶寬的網絡優(yōu)化,另一方面,擴展了通信技術在 B 端的應用。對運營商而言,目前正處在 4G 向 5G 過渡的階段,業(yè)務結構重心由 C 端向 B 端轉移,B 端業(yè)務有望成為增收
47、引擎。對設備商而言,2021 年全球電信設備市場收入接近 1000億美元,同比增長 7%,Top7 供應商占比約為 80%,未來市場規(guī)模將進一步打開,市場份額有望向華為、中興等主設備商集中。圖表 41:全球主要通信設備商市場份額DellOro Group3.2 10/50G PON、Wi-Fi6、光模塊及光纖光纜產業(yè)鏈將迎來發(fā)展機遇百兆寬帶基本普及,全千兆寬帶覆蓋步入快車道。截止到 2021 年 11 月末,我國千兆用戶規(guī)模達到 3386 萬戶,在寬帶用戶中占比達 6.3%,其中 11 月份單月凈增 861 萬戶。2022 年 1 月國務院印發(fā)的“十四五”數字經濟發(fā)展規(guī)劃中,預期到 2025
48、年我國千兆寬帶用戶將達到 6000 萬戶,從目前的發(fā)展情況來看,千兆用戶規(guī)模將會遠超預期。- 21 -行業(yè)深度研究圖表 42: 我國千兆寬帶以上速率用戶規(guī)模及占比400035003000250020001500100050007.06.05.04.03.02.01.0Mar-20 Apr-20 May-20 Jun-20 Jul-20 Aug-20 Sep-20 Oct-20 Nov-20 Dec-20 Jan-21 Feb-21 Mar-21 Apr-21 May-21 Jun-21 Jul-21 Aug-21 Sep-21 Oct-21 Nov-210.0速率1000M以上的寬帶用戶(萬戶
49、)占比來源:工信部,基于 PON 技術架構的 FTTR 千兆寬帶組網方案,將光網絡末端進一步下沉, 延伸至各個房間。PON 無源光網絡具有組網靈活、建網速度快、投資成本低、 抗干擾、易維護、可靠性高的優(yōu)點,廣泛應用在云數據中心、物聯網、5G 通信、安防監(jiān)控、智慧交通、智慧城市等領域,在傳輸接入網中普及率不斷提高,有 望替代傳統有源光網絡,成為光纖網絡發(fā)展趨勢。無源光網絡可受益于物聯網、 5G、智慧城市等產業(yè)規(guī)模不斷擴大,無源光網絡需求規(guī)模不斷增長。目前正由10G PON 向 50G PON 發(fā)展,驅動千兆寬帶覆蓋。DellOro Group 的最新報告顯示,全球寬帶接入設備市場總收入在 202
50、1 年增至 163 億美元,同比增長 12%。增長再次來自于 PON 基礎設施和固定無線 CPE 的支出,其中 PON 設備支出同比增長 32%。圖表 43:PON 設備市場(百萬美元)圖表 44:PON 技術升級驅動千兆普遍接入Omida來源:,FTTR 技術方案通過加裝FTTR 光網關實現光纖入屋,提供組網靈活性。FTTR將是運營商實現家寬業(yè)務差異化、精細化運營,打造家庭網絡品牌,提升用戶 ARPU 值的一種有效手段。伴隨運營商對家庭寬帶設備的加速集采,FTTR 部署將提升整體光通信(光纖光纜、光傳輸、光模塊)市場需求。- 22 -行業(yè)深度研究圖表 45: FTTR 全光家庭網絡架構來源:
51、華為FTTR 技術白皮書,雙千兆計劃疊加 FTTR 組網方案帶動光纖光纜市場需求。根據工信部數據顯示,2014-2021 年中國光纜線路長度呈現逐年上升趨勢,從 2014 年的 2061 萬公里上升至 2021 年 5488 萬公里。在長途用方面,中國長途光纜線路長度也呈現波動上升趨勢,從 2014 年的 93 萬公里上升至 2021 年的 112.6 萬公里。在全球光纖光纜市場,中國光纖光纜供應量占全球的近 60%,長飛、中天、亨通、富通、烽火分別以 9.14%/8.28%/7.94%/7.49%/6.48%的市場份額排進世界前十大供應商。7.6%4.8%16.7%7.5%7.3%9.1%7
52、.5%7.9%8.3%10.9%6.5%圖表 46:中國光纜線路長度(萬公里)圖表 47:2020 年全球光纖光纜市場份額60005000400030002000100002014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021光纜線路長度長途光纜線路長度120939799105108 111.8 112.69955488443780304224862061317741169100806040200康寧長飛亨通古河電工烽火通信中天富通普睿司曼住友電工藤倉其他來源:工信部,CRU光模塊向高速率形態(tài)演進,行業(yè)向龍頭企業(yè)集中趨勢顯著,國內企業(yè)逐漸崛起。2020 年全球光模塊市場
53、規(guī)模 80 億美元,預計 2026 年將達到 145 億美元,未來數通市場需求是光模塊成長的主要驅動。2020 年數通光模塊市場規(guī)模約 38 億美元,預計 2024 年達到 83 億美元,年復合增長率約為 20%。400G 光模塊 進入批量供應階段,是未來數通光模塊的主要增長點。龍頭企業(yè)規(guī)模優(yōu)勢促使 光模塊企業(yè)并購重組,行業(yè) CR5 市場份額從 2015 年的 44%,上升至 2019 年 的 62%。在 lightcounting 評選全球前十大光模塊企業(yè)中,中際旭創(chuàng)排名第二位,其他國內企業(yè),如華為、海信、光迅科技、新易盛和華工科技進入前十。市場 份額方面,中際旭創(chuàng)、海信寬帶、光迅科技、華工
54、科技進入全球市場份額前十,占比達到 30%。- 23 -行業(yè)深度研究圖表 48:數通光模塊市場規(guī)模(億美元)圖表 49:2020 年全球光模塊市場份額70605040302010020202021202220232024100G200G400G2X400GII-VI(+Finisar) Lumentum(+Oclaro)中際旭創(chuàng)海信寬帶光迅科技 Sumitomo CiscoBroadcom(2019 FOIT) Intel華工科技 NeoPhotonics Luxshare新易盛 Fujitsu AOIOtherLightcountingYole3.3 元宇宙時代,WiFi6 與 5G 移動通
55、信互補共存WiFi 技術經歷六代技術革新,目前最新的 WiFi6/6E 支持 2.4/5GHz 頻段,速率可達 9.6Gbps。WiFi 6/6E 及 WiFi 7 將是元宇宙時代必備的無線通信規(guī)格。 WiFi6 設計之初,就是為了應對高密度無線接入和高容量等無線業(yè)務,比如室外大型公共場所、高密度場館、室內高密度無線辦公、電子教室等場景。這些場景中接入 WiFi 網絡的客戶端設備呈現巨大增長,雖然現在的 WiFi5 也能夠提供大帶寬能力,但是隨著密度不斷上升,其吞吐量性能遇到瓶頸。Wi-Fi 6 通過引入多用戶特性達到提升高密集網絡中 Wi-Fi 性能的目的,與 WiFi5 相比, WiFi6
56、 速率最高可達 9.6Gbps,時延最低可到 10ms,可支持最多 128 人同時上網,終端功耗降低 30%預計將在 2025 年現身的 WiFi 7, 目標是部署在 2.4/5/6Ghz 頻段,傳輸速率可達到 30Gbps。圖表 50:WiFi 技術發(fā)展圖表 51:WiFi6 的主要應用場景對帶寬和時延的要求發(fā)布年份802.11 標準頻段新命名理論速率1997原始標準2.4GHz2Mbp1999802.11b2.4GHz11Mbps1999802.11a5GHz54Mbps2003802.11g2.4GHz54Mbps2009802.11n2.4/5GHzWiFi4600Mbps201480
57、2.11ac5GHzWiFi53.5Gbps2019802.11ax2.4/5GHzWiFi69.6Gbps預計2025802.11be2.4/5/6GHzWiFi730GbpsWiFi Alliance華為 WiFi6 與 5G 技術及應用白皮書元宇宙時代,萬物開放互聯,新型終端和應用場景擴展 WiFi 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 年復合增長率為 34%;到 2025 年,所有物聯網連接中的 72%將使用 WiFi 和藍牙技術。全球物聯網 WiFi 芯片出貨量將于 2022 年達到 49 億顆,而 WiF
58、i6 芯片將快速成長到超過 20 億套。亞馬遜(Amazon)、Google、阿里巴巴、小米及其他 OEM, 都在推動發(fā)展語音助理和智慧家庭功能, Google 及 Amazon 都在前述裝置納入 802.15.4,而 BLE 網狀網絡在中國也應用于多種語 音助理裝置,以便控制 BLE 網狀網絡照明及其他智慧家庭功能。未來隨著物聯 網的爆發(fā),Wi-Fi 6 也將強有力滲透市場。- 24 -行業(yè)深度研究圖表 52:IoT 設備增長曲線圖表 53:智能家居設備出貨量IDCstatistaWi-Fi6 憑借高速率、低時延和多連接的能力,將成為元宇宙、XR、邊緣計算等前沿應用場景的關鍵網絡技術。根據
59、IDC 數據顯示,2020 年我國 WLAN 市場總體規(guī)模達到 8.7 億美元,其中 Wi-Fi 6 占比 31.2%,規(guī)模達 2.7 億美元,2021 年市場規(guī)模接近 4.7 億美元。截至 2021 年底,全球 Wi-Fi 6 終端出貨量超過 20 億臺,占全部 Wi-Fi 終端出貨量的 50%以上, 2025 年有望增長至 52億臺。WiFi6 的市場份額還在逐步上升,預計 2022 年 WiFi6 芯片年出貨量將超過 10 億顆,56%的新款終端將會支持 WiFi6,預計到 2024 年 WiFi6 將成為主流標準。圖表 54:中國網絡無線市場規(guī)模預測圖表 55:WiFi6 終端出貨量預測IDCWiFi AllianceWiFi6 產品滲透,推動企業(yè) WLAN 市場。
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