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「行业深度」Wi-Fi6行业产业链:Wi-Fi6与5G蜂窝网络长期互补共存

一、Wi-Fi 6概述

Wi-Fi是一种无线局域网技术,在允许的范围、权限内将电子设备通过AP(Access Point)连接至互联网。Wi-Fi的技术术语是IEEE 802.11b,最新一代Wi-Fi技术术语是IEEE 802.11ax ,2018年发布时Wi-Fi联盟将其更名为Wi-Fi 6。

Wi-Fi网络作为高效率的移动接入,可替代传统网线接入;Wi-Fi是物联网天然的传输网络(稳定、快速、低时延)。

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短距离传输技术对比

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Wi-Fi标准起始于1999年,Wi-Fi 6刚刚起步

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二、Wi-Fi 6特性

Wi-Fi 6为万物互联而生,适应于多元化应用场景

Wi-Fi 6的应用场景与5G类似,适用于对高速率、大容量、低时延要求高的场景,包括消费级场景如智能手机、平板电脑、智能家居、穿戴设备等新型智能终端、超高清应用、VR/AR等;服务场景如远程3D医疗;高密度场景如机场、酒店、大型场馆等;企业级WLAN;工业级场景如智慧工厂、无人仓储等。

Wi-Fi6假设上行、下行速率对称,大幅提高传输容量和速率,是为万物互联的世界而设计的。根据Wi-Fi联盟报告,2018年全球Wi-Fi贡献的经济价值为19.6万亿美元,预计到2023年全球Wi-Fi的产业经济价值将达到34.7万亿美元。

Wi-Fi 6在高速率、低延迟、大容量上提升明显

Wi-Fi技术每4-5年一次迭代,前五代的变革主要面向带宽提升。

Wi-Fi 6理论带宽9.6Gbps,AP接入容量是11ac的4倍,终端功耗节约30%以上,其优化性能体现在支持频段、最大调制节点增多、最大传输速率提升、MU-MIMO、OFDMA、功耗节能等方面,是一次质的飞跃。

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亮点一:高速率、大容量

  • Wi-Fi 6 标准的理论传输速度上的提升,大大缩短了终端与接口的传输时间,满足VR/AR、物联网、智能居家、智能出行等领域的应用需求。
  • 对比Wi-Fi 5的6.9Gpbs传输速率,Wi-Fi 6 的9.6Gpbs传输速率,有接近39%的提升。根据实验数据测试,发现支持Wi-Fi6标准的iPhone11系列、三星Galaxy Note10系列配合TL-XDR3020无线路由器,在近距离相比支持Wi-Fi5标准的路由器无线峰值速率最高可提升67.3%。

亮点二:引入OFDMA技术,降低延迟,保障多终端设备接入的优质体验

  • 在传统解决方案里,无论每个用户发送数据包的大小都会占用整个信道,其中数据包括大量管理帧与控制帧。
  • OFDMA(正交频分复用多址)将无线信道划分为多个子信道,用户数据得以承载在不同频率资源块上,可降低网络堵塞,提升了数据传输的效率,降低延迟。通信的无线终端数量最多增加到16倍。在多用户上网环境时,大幅改善每位用户的平均传输率,平均网络延时降低75%。

亮点三:完整的MU-MIMO,同时支持上行和下行

  • MU-MIMO 技术(正交频分复用技术)支持多用户同时上传和下载,在Wi-Fi 6 协议下最多允许8个终端共享上行、下行的数据包。
  • 解决了无线AP只能一次和一个终端通信问题,稳定每户宽带速率
  • 适用于大数据包的并行传输,提升空间流的利用率及系统容量

亮点四:具备TWT技术,节省耗电量

  • TWT(Target wake time)技术是Wi-Fi 6 另一重要资源调度功能。无线接入点可以将不同终端设备归纳到不同TWT周期,AP可以与每台终端设备设置“唤醒协议”,从而协商多久被唤醒或接收数据。预计TWT 功能将为IOT设备节约30%以上的电力。

亮点五:BSS着色机制,提升频谱资源利用效率

  • BSS 着色机制,通过数据包头部6bits标签区分是否属于终端自己信息,而无需进行完全解码封装,从而提升效率和降低同频道干扰。

亮点六:最大调制点增多,优化传输效率

  • Wi-Fi 5 的256 QAM 增加至Wi-Fi 6 的1024 QAM,主要解决了用户高密度场景下的效率、降低延迟、增大数据吞吐量。
  • 正交幅度调制效率提升25%,由原来每符号传输单位8 bits 增加至10 bits。
  • 通过协议制订好的星阵,每个调制点对应一串二进制符号。路由器通过射频发射信号,接收终端收集信号并通过调制点解码数据包。

亮点七:Long OFDM symbol发送机制,增强WIFI覆盖,降低丢包率

  • Long OFDM symbol发送机制,将每个频段的载波发送时间从Wi-Fi 5 标准的3.2毫秒提升至12.8 毫秒,4倍的发送时长使得接收端更加稳定,长距离的截取信息,最终能有效降低丢包率和重传率,增强Wi-Fi覆盖范围。

Wi-Fi 6 在升级中的主要3个特征是高速率、大容量、低延迟。同时针对高密集终端场景下提出核心的解决方案。由于Wi-Fi 的使用场景大多数是室内范围,配合未来5G同样高效的户外使用体验,使得用户可以有流畅的万物互联体验。

三、Wi-Fi 6市场空间

2019年全球WLAN市场约457亿市场规模

根据IDC全球WLAN季度追踪报告,2018年全年WLAN市场规模为61亿美元,同比增长7.1%。保守估计2019全年全球WLAN市场规模为65.27亿美元(约457亿人民币)。

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2018年中国WLAN市场将近40亿美元

根据IDC《2018年中国网络市场跟踪报告》,2018年中国网络市场规模为83.5亿美元(约合人民币554.5亿元),同比2017年增长16.4%。产品增速来看,交换机市场(+18.5%)>路由器市场(+15.7%)>WLAN市场(+9.9%)。

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目前Wi-Fi 5仍占主流,开始向Wi-Fi 6过渡

据IDC预计,到2020年,全球Wi-Fi6设备出货量预计将达到16亿美金,主要来自AP(AccessPoint)与智慧手机,预计在2019年第四季度和2020全年,Wi-Fi6将成为企业WLAN市场增长的主要动力。

分产品来看,根据IDC数据,2019第三季度全球WLAN市场收入38亿美元,同比减少3.6%,其中,企业级WLAN市场16.2亿美元(同比-1.1%),Wi-Fi5出货量占比84.8%,出货收入占比86.2%,Wi-Fi6产品出货量占比3.1%,出货收入占比6.1%。消费者WLAN市场21.8亿美元(同比-5.3%),Wi-Fi5出货量占比57%,出货收入占比78.1%,Wi-Fi6出货量占比42.8%,出货收入占比20.8%。

分区域来看,不包括日本在内的亚太地区在19年第三季度以每年3.3%的速度增长,其中中国同比增长6.9%,而韩国市场则下降16.2%。日本市场同比下降了19.8%。目前Wi-Fi 5仍占主流,开始向Wi-Fi 6过渡

四、Wi-Fi 6 发展驱动力

驱动力一:Wi-Fi 6与5G蜂窝移动通信将长期互补共存,互为驱动

  • 通常WLAN技术迭代周期为4-5年,而移动无线标准技术在8-10年左右
  • Wi-Fi 6 理论速度可达10Gbps,5G 无线网络速度在10Gbps 至20Gbps之间。
  • Wi-Fi 6 与5G 性能峰值接近,对高带宽低延迟需求的应用场景有极强的互补性。
  • 互补共存:Wi-Fi 6 适用于室内覆盖,5G适用于室外覆盖。由于5G前期投入费用高,难以短时间内实现广而全的覆盖率。Wi-Fi 6 作为性价比更高的解决方案,可以补上5G通信室内穿透性差、覆盖率低、功耗高的问题
  • 互为驱动:Wi-Fi 6提供了一个类5G的室内平台,这将刺激智慧城市、物联网、VR/AR等多方面应用开发。最终,5G时代的广泛应用将反过来推动Wi-Fi 6 的全面铺展。
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驱动力二:智能手机增量,带动Wi-Fi 6室内需求

  • 智能手机占Wi-Fi芯片组出货量的一半。智能手机一般搭载1x1天线的11场、ac芯片,移动笔记本以2x2天线的11ac芯片为主,企业Wi-Fi以2x2和4x4芯片为主。
  • 当信号不稳定或弱时,手机移动端会自动增强发射功率来提升接入质量,这意味着电池功耗增加,续航减短。5G供应商建设的基站相对室内Wi-Fi接口距离较远,因此也增加了耗电量。

驱动力三:万物互联时代新型智能终端和应用场景拓展市场边界

  • 根据Gartner数据显示,至2020年,全球物联网设备量将达到204亿台,2016-2020 年复合增长率为34%。中国物联网设备量预计将达到89 亿台,2016-2020年复合增长率预计将达36%,物联网设备量将带动WiFi芯片需求大幅提升。
  • Wi-Fi 6 作为安全性、稳定性十分成熟的短距离无线连接技术,已从安全、容量、延迟、节电等多方面为物联网提供解决方案。未来随着物联网的爆发,Wi-Fi 6也将强有力渗透市场。

驱动力四:千兆网络政策利好Wi-Fi 6应用渗透

  • 2019年5月,工信部、国资委下发《关于开展深入推进宽带网络提速降费支撑经济高质量发展2019专项行动的通知》,提出开展“双G双提”,推动固定宽带和移动宽带双双迈入千兆(G比特)时代。
  • 2016年,全球范围内超过166家运营商千兆网络开始提供并建设。Ovum预计到2020年全球千兆宽带将占据全球宽带线路总数的65%以上。
  • 随着千兆网络的渗透,AP端口的设备将升级替代,Wi-Fi 6标准的设备将能最大化的发挥千兆网络的效益。

五、Wi-Fi 6产业链梳理

广义意义的Wi-Fi产业链涵盖芯片解决方案、设备厂商、解决方案、变现运营、商业WiFi、公共出行、厂园WiFi、安全服务、无线城市、驻地网、企业WiFi、WiFiAPP、数据服务13个类别,国内相关公司超过百家企业。

Wi-Fi芯片

市场规模:2019年受中美贸易争端和经济形势疲软的影响,Wi-Fi芯片产业增长有所放缓。预计至2020年,全球WiFiMCU通信芯片市场规模将达到1183亿元。

出货量:根据华为白皮书,目前Wi-Fi芯片的出货量每年超过10亿片。根据Dell’Oro公司预测,2019年支持Wi-Fi6的芯片出货量占总出货量10%,到2023年将达到90%左右。•市场参与者:Wi-FiMCU芯片市场竞争充分,格局稳定。目前行业主要参与者分为两类,一类是以高通、博通、德州仪器、美满、瑞昱、联发科为首的大型传统集成电路设计厂商;另一类是以乐鑫科技、南方硅谷、联胜德、新岸线为代表的中小集成电路设计企业。

Wi-Fi6芯片进展:目前,多家厂商开始推出Wi-Fi6芯片,比如Broadcom、Qualcomm、Marvell等,联发科和瑞昱也表示2020年将会扩产WiFi6芯片。

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Wi-Fi模块

Wi-Fi模块分为三类:1)通用Wi-Fi模块2)路由器Wi-Fi模块3)嵌入式Wi-Fi模块

Wi-Fi模块海外厂商包括村田、TDK、太阳诱电,国内厂商包括正基科技、海华科技等。

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无线网络设备

无线网络设备主要涉及无线控制器和无线AP。

无线控制器目前最大管理的AP数量一般在2K-10K数量级,端口支持40Gbps甚至100Gbps。随着无线部署节点的增多,传统的无线控制器模式很难满足要求,因此云化管理出现。

无线AP作为无线网络的前端设备,主要负责射频发射及与终端的交互,目前市场上主流AP型号是同时支持2.4G和5G射频的双频AP,市场上主流型号是性价比较高的2x2AP。

据了解,现在一台4x4的Wi-Fi6路由器报价约300美元,但一台Wi-Fi5的仅不到100美元。目前已有多家厂商推出Wi-Fi6路由器,如小米、TP-Link、华硕等

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WLAN市场主要分为商用领域和消费者领域,目前主要下游客户是企业端用户。

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Cisco目前是全球最大的WLAN设备供应商,市占率为44.7%,2018全年收入27.3亿美金。紧随其后的是Abruba-HPE、ARRIS、Ubiquiti、华为,市占率分别为13.9%、6.5%、6.4%、5.1%。

终端厂商

Wi-Fi在智能手机和笔记本电脑中的配售率已经接近100%,其应用迅速拓展到新型消费类电子设备、物联网和车辆中。iPhone11、三星GalaxyS10、vivoiQOO3等主流终端支持Wi-Fi6。

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六、产业链相关公司

Wi-Fi6统一标准落地,下游应用刚刚起步,产业链仍待完善。随着相应终端的规模出货,芯片、模组、千兆路由器将进一步降价,未来2-3年,Wi-Fi6有望迅速普及,成为主流。Wi-Fi6和5G共同发展,将催生多元化的应用场景,互补共存,互为驱动。Wi-Fi6加速应用带来的产业链发展,细分领域的相关公司:

  • 全球Wi-Fi芯片龙头:博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)、瑞昱(Realtek);
  • A股Wi-Fi芯片厂商:乐鑫科技(688018.SH)、博通集成(603068.SH)、中颖电子(300327.SZ)等;
  • 网络设备厂商:共进股份(603118.SH)、天邑股份(300504.SZ)、中兴通讯(000063.SZ)、星网锐捷(002396.SZ)、紫光股份(000938.SZ)、华为等;
  • 手机设备商:苹果、小米(1810.HK)、中兴通讯(000063.SZ)、华为等。
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