HEL:一文詳述分布式物聯網絡：Helium

站在世界前沿的物聯網，也成為中國下一個5年將要大力發展的基礎設施建設戰略。但是，未來真正意義上的物聯網，并不是在互聯網基礎上的物物相連。也不是建立在通訊運營網絡上的互聯，而是實現真正意義上的物物相連。物物到底怎么相連？或許Helium具備我們創新研究的技術類雛形。

物聯網行業的幾大痛點

當前物聯網始終未迎來大爆發的主要原因是缺乏一個統一標準的廣域網的支撐。目前，全世界共有100多億活躍的物聯網設備，分別綁定在Wi-Fi、Zigbee、低功耗藍牙、LoraWAN和Sigfox等不同的無線網絡中，互操作性很低。

極需一種類似WiFi或藍牙等價物，代表一種基于開放硬件的標準。使各種設備間具有可編程和可配置性，實現相互連接和協作。

Figure1：分散的物聯網協議/技術現狀

圖源：https://web3caff.com/zh/archives/3845

Helium的前景展望

作為區塊鏈生態中目前唯一一個提供低功耗、廣覆蓋無線網絡接入的產品，在2021年4月，Helium與開源的5G服務提供商FreedomFi相合作，將HNT熱點服務器和5G技術相結合，推出了Helium第一代兼容5G熱點。這意味著Helium開始進軍2C市場。在開通預訂通道的幾天內，FreedomFi售出了4萬臺5G網關，和Verizon的銷量不相上下。

與此同時，更多的網絡運營商希望通過漫游的方式和Helium進行合作，例如GagSky就推出了收個基于Helium5G的蜂窩移動計劃。而在去年10月底，DishNetwork成為了電信行業中首個加入Helium生態的頭部運營商。

但我們不得不警惕與PoC共識下的一個硬傷，即馬太效應的出現。在當前，擺在Helium團隊的一個重大任務即是如何調控各個區域的HeliumHotspots密度，借以解決馬太效應的隱憂是至關重要的。

No.01

Helium:“人人供網”的分布式網絡經濟體

Helium是一個建立在“人人供網”思想中的分布式物聯網網絡經濟體。其通過用戶設置由Helium官方授權的硬件設施形成的熱點集群來構成無線網絡以供任何物聯網設備的探尋和造訪，借此形成完整的分布式物聯網生態系統。

Helium網絡在當前全球已經有近50萬個熱點，覆蓋了將近4萬座城市。與此同時，它還在以平均每月9萬個新熱點的速度在不斷的擴張。

Helium的網絡服務商則只需要向官方認可的HeliumHotspot購買熱點服務器即可，入場門檻低。

數據：比特幣波動率指數再創新低，年化30日波動率為19.55%:8月13日消息，Theblock數據顯示，比特幣波動率指數（BVIN）已達42.48，再創今年以來新低點。該指數衡量比特幣的隱含波動率，即期權交易者對未來30天波動率的看法。

比特幣年化30日波動率則為19.55%，該指數反映了過去30日波動率年化為365天后的比特幣價格波動程度。[2023/8/13 16:23:17]

隨著3G網絡技術的退出市場，物聯網設備除了轉往成本更高的4G網絡和私用網之外，基于區塊鏈技術的分布式網絡系統Helium毫無疑問是一個成本更低廉、通信更加暢通的選擇。

No.02

HNT的投資回報測算

在當前，Helium的投資正在面臨著一些利好。首先是Helium的節點正處在一種爆發式的增長中。根據白皮書，今年，分配給服務提供商的HNT通證數量將進一步上升。

但我們要同時看到另外一個風險，即當前Helium熱點的反常高價格。毫無疑問，高熱點硬件價格意味著高成本和更長的回本周期。

除此之外的一個風險是在近三個月中，盡管HNT價格不斷震蕩，但總體趨勢是一路走弱。而低通證價格所換來的必然是回本周期的延長。當我們假設Helium均價為850USD，Helium的服務商日均獲得大約0.26HNT，則我們測算的在近一周內的幾個特定價格點中的回本情況如下：

Figure2：HNT在不同價位點上的回本周期比較

No.03

Helium的區塊鏈經濟設計

HNT/DataCredit的雙通證經濟模式

Helium是一個采用了雙通證的經濟模型。

HNT通證的實際總量約為2.23億個，第一年發行量為4300萬個，每兩年進行一次減半。HNT的價格波動，代表項目收益權和治理權，同時滿足通證持有者的投機需求。

HNT可以通過成為挑戰者、被挑戰人、見證人、加入共識小組、參與網絡傳輸等方式獲得。其具體的分配方式見右側的圖表。

DataCredits通過銷毀HNT通證獲得，其作用是支付Helium網絡所產生的的gas費用，以保證整個分布式系統的穩定運營。每一個DataCredit的價格固定為0.00001美元，因此用戶在銷毀HNT時獲得的DataCredits數量是根據HNT的當前市場價格而浮動的。

Table1：HNT通證的分配情況，數據來源：https://www.hongruimy.com/a/17615

覆蓋證明

Bybit將去中心化交易所ApeX Pro集成到其產品中:12月8日消息，中心化加密貨幣交易所Bybit將去中心化交易所ApeX Pro集成到其產品中。

Bybit聯合創始人兼首席執行官Ben Zhou表示，ApeX Pro和Bybit是兩個獨立的實體，Bybit不會參與ApeX Pro的運營，兩個團隊都是獨立的。（CoinDesk）[2022/12/8 21:31:27]

覆蓋證明是Helium所獨創的共識機制。該機制旨在使用HNT通證作為獎勵激勵服務器提供商穩定運行和維護網關以提供穩定的網絡覆蓋。在PoC機制中，參與者分為以下三個角色：

挑戰者：每240個區塊可以對網絡中的隨機熱點發起挑戰，發起挑戰的行為將獲得HNT通證獎勵。

被挑戰人：當被挑戰的熱點收到挑戰信息之后，會立刻基于挑戰的信息發起一次無差別的無線電廣播。當周圍其他熱點收到廣播并判定該廣播有效，被挑戰人可以獲得HNT通證作為獎勵。

見證人：被挑戰者周圍的熱點收到廣播之后，將該信息回傳至Helium網絡。當Helium共識組判定根據見證人和被挑戰者的位置、密碼學證據和信號強度等判定見證有效，則見證人獲得HNT通證作為獎勵。

由此可見，在PoC中，區塊鏈可以不斷詢問熱點，并且通過該熱點的反饋來證明該熱點在整個物聯網網絡中處于連接并能夠發揮作用的狀態。

Figure3:覆蓋證明的工作流

圖源：Helium,ADecentralizedWirelessNetwork

序列化證明(ProofofSerialization)

序列化證明旨在不依靠特定的時間和服務器在兩名用戶之間進行時間同步。

序列化證明的基本邏輯是用戶M將兩個生成的nonce分別發給兩臺臨近的服務器M1和M2，并分別獲得其簽名信息以及時間戳T1和T2。用戶M則通過比較時間戳T1和T2來確認在非信任條件下的兩個節點的同步性。

在序列化證明的實踐中，為了獲得正確的時間戳共識，節點M往往將nonce發給盡可能多的見證節點T，以期獲得更加準確的時間同步性。

在序列化證明中，通過給盡可能多的節點發送nonce并獲得其時間戳，可以得到一個正確的同步區塊創建時間戳Tt.而當我們確認有一些交易數據是在上一個區塊和同步時間戳Tt之間所完成的，我們也就證明了所有的這些交易數據本身完成了覆蓋證明。這也是如何避免節點使用提前計算的方式在覆蓋證明中作弊的原理。

Figure4:創建一個序列化證明

圖源：Helium,ADecentralizedWirelessNetwork

被捕Tornado Cash開發者妻子否認俄羅斯間諜活動傳聞:8月26日消息，被捕 Tornado Cash 開發者 Alexey Pertsev 的妻子否認其丈夫與俄羅斯特勤局有聯系。此前據情報公司 Kharon 的一份報告顯示，Alexey Pertsev 曾受雇于一家與俄羅斯安全機構 FSB 有關聯的公司。（CoinDesk）[2022/8/26 12:51:14]

Figure5:驗證一個序列化證明

圖源：Helium,ADecentralizedWirelessNetwork

No.04

Helium和它的生態競爭者

IOTA:吹響向物聯網進軍的號角

當提及物聯網方向項目時，我們不得不提最早進軍物聯網的分布式項目——IOTA。盡管IOTA在分布式物聯網項目中的地位實在特殊，嚴格意義上講，IOTA不屬于區塊鏈范疇，而是使用一種被稱為Tangle的分布式賬本來完成機器與機器之間產生的免費微交易的愿景。

IOTA獨有的分布式賬本帶來了新的驗證方式——當你希望你的交易得到驗證，則只需要驗證兩個臨近的交易即可。這種驗證方式會在連續不斷堆疊的過程中增加驗證速度：加入網絡的用戶越多，則整個IOTA網絡就運行得越快。

Figure6:Tangle分布式架構與傳統區塊鏈的區別

圖源：http://www.360doc.com/content/20/0923/22/71390595_937272939.shtml

IoTeX：物聯網賽道的競爭者

IoTeX同樣是物聯網賽道的重要成員之一，IoTeX允許服務提供商使用其定制化的硬件Pebble，通過提供各種網絡服務來賺取通證。

IoTeX的服務提供商使用Pebble硬件記錄并收集多種由用戶本身所有的數據并將它們上傳給鏈上的DApp來獲取數字資產收益。

在物聯網的范疇中，IoTeX是和Helium一樣引人注目的項目之一。基本面看，它們并非屬于同一個細分賽道，但是區塊鏈物聯網方向的參與者大多會同時關注這兩個項目，因此也會同時考察IOTX與HNT這兩種分別屬于它們的原生通證。

Figure7:Helium與IoTeX的各項數據比較

圖源：https://coinexams.com/compare/iotex-vs-heliummparison|CoinExams

Helium與IoTeX：不同細分賽道的領跑者

盡管Helium和IoTeX在不同的細分賽道上。但是由于這兩個項目的主攻方向大體一致，都是物聯網方向，因此，對其進行直觀的比較很有必要。對此，CoinExam提供了一個比較好的對比圖，我們可以從中一窺這兩個項目在各種評判標準上的異同。

去中心化交易平臺Slingshot已支持Canto上資產交易:8月20日消息，去中心化交易平臺Slingshot宣布已支持Canto上資產交易，包括CANTO和NOTE等。[2022/8/20 12:37:27]

Figure8:Helium與IoTeX的各項經濟數據比較

圖源：https://coinexams.com/compare/iotex-vs-heliummparison|CoinExams

從這兩張表的比較中，我們看出IoTeX在許多方面，例如是否允許智能合約、網絡延遲，以及我們之前分析過的服務提供商回本周期等方面較Helium為優異。但從Helium主網上線至今2年時間里，其在全球超過50萬節點數的可喜成績，已經能夠說明這個項目本身的方興未艾及其擁有的廣闊前景。

Figure9:Helium與IoTeX的各項經濟數據比較

圖源：https://coinexams.com/compare/iotex-vs-heliummparison|CoinExams

No.05

Helium的估值與風投

MulticoinCapital為何會對Helium有高估值？

在2019年，風險投資公司MulticoinCapital與另一家風投UnionSquareVentures在Helium項目的C輪融資中向其投入了1500萬美元。在MulticoinCapital成員看來，Helium的優勢有以下幾點：

網絡提供商僅僅只需要支付數百美元的價格購買Helium的路由，即可完成熱點網絡的布設。

網絡提供商購買Helium的路由是買斷制的。購買Helium路由之后，Helium的網絡提供商將免費為設備提供接入。

Helium的熱點路由可以在網絡提供商家中即插即用。

Helium的熱點路由可以由網絡提供商自行維護，無需產生維護、修理等所需的人工費用。

區塊鏈技術的安全性可以令我們可以無成本地管理用戶的賬戶和交易記錄。除此之外，用戶可以使用他們的設備連接到全球任何一個有Helium無線網絡的地方，而非像傳統的那樣必須某個運營商處注冊賬號并且支付高昂的網絡費用以獲得其網絡服務。

除此之外，多個場景的適用性也是MulticoinCapital對Helium有高估值的原因之一：在它看來，Helium在諸如寵物追蹤、智能城市建設、微型移動設備管理和智能定時服藥提醒等方面有著廣闊的應用前景。

2月以來的新增風投所看重的是什么？

RedKiteNFT推出NFT藝術群展“Humanity”為受全球沖突影響的難民籌集資金:金色財經報道，NFT 平臺 RedKiteNFT 與 Fanakapan、Dalek、Ben Eine 等全球 33 位傳統和當代 NFT 藝術家合作，將于明天（2022 年 5 月 31 日）推出 NFT 藝術群展“ Humanity ”。該節目旨在為受全球沖突影響的難民籌集資金。將美術與 web3 相結合，Humanity 藝術品銷售將包含 256 個 NFT，33 位藝術家中的每一位都有一件藝術品在 Polygon 區塊鏈上以 8 個限量版的形式出售。(coinquora)[2022/5/31 3:51:48]

2022年，Helium完成了D輪融資，該輪融資由TigerGlobal和AndreessenHorowitz領頭。作為風投方之一的NGPCapital基于其投資理由，NGPCapital給出了以下幾點：

Helium的業務范疇處在物聯網、區塊鏈和5G的交匯處，這是一個巨大的風口。三者的全球市場價格超過3300億美元。Helium將可以解決包括有限的LoRaWAN和高昂的網絡費用等問題。

Helium的網絡受到Web3.0的巨大加持和推動，NGP相信其基于區塊鏈的通證激勵模式對全球范圍內的無線網絡基礎設施的擴展極其有效。

Helium的無線網絡分布式模式有可能成為LoRaWAN和5G基礎設施建設的理想模式。背靠諾基亞的他們可以為Helium向5G領域進軍提供良好的技術支持。

Helium擁有一個穩定、堅持不懈且銳意進取的團隊。

其在分布式無線網絡方面的理解和分析令NGPCaptial的成員印象深刻。

Table2:Helium融資過程中的風投方一覽

圖源：https://app.dealroom.co/companies/helium_com

No.06

Helium的創新解決方案:HIP51

HIP51是什么？

為了讓任何網絡協議都能加入Helium，社區提出了一個創新的解決方案--HIP51。

HIP51旨在讓Helium及其TokenHNT成為“網絡中的網絡(NetworkofNetworks)”，為生態系統中存在多種網絡協議和多種Token打開大門。對于Helium物聯網網絡，熱點(Hotspots)將開始獲得一個名為$IOT的新?Token，而5G熱點(5GHotspots)將獲得一個名為$MOBILE的新?Token。所有新Token?均由HNT支持，并且始終可以轉換為HNT。現有的HNT持股不受影響。該HIP為加入新的網絡協議提供了一個通用結構，其中HIP52：LoRaWANDAO和HIP53：5GDAO兩個subDAO作為當前提案存在。

HIP51旨在創建一個經濟體，其中潛在HNT-DataCredit銷毀和鑄造的平衡將繼續為Helium前進的飛輪提供動力，并且覆蓋證明的規則和收益由每個相應的subDAO(HIP52：LoRaWANDAO和HIP53：5GDAO)決定。

HIP51的影響是什么？

HIP51通過允許新的網絡協議使用Helium生態系統，為HNT帶來大量新的使用機會。HNT的作用變得更加重要，因為新?Token?將由HNT支持，所有網絡使用都需要HNT作為數據信用，并且就像以前一樣，只能通過轉換和燃燒HNT來獲得，這會減少HNT的整體供應。

每個網絡協議或“subDAO”都有自己的Token?和治理。每個新?Token?都將由HNT支持，并可隨時兌換為HNT。

每個網絡協議都根據該網絡的大小和效用接收HNT。HIP51將此稱為“協議分數”，這是一個新概念，將被實施用于適應多個網絡，所有網絡均由HNT支持。

隨著Helium的生態不斷壯大以及HIP51對更多網絡協議的兼容，越來越多的設備以及網絡加入Helium，使用的網絡流量(networktraffic)和數據信用(DataCredits)就越來越多，整體Helium網絡的價值也會越來越高。

HIP51路線圖

HIP51將分三個階段實施，每個階段都取決于三個獨立投票程序的治理批準。

階段定義如下：

第一階段：根據HIP53：Helium5GsubDAO，MOBILEToken在現有的Helium區塊鏈上發行。這將立即允許任何在線5G網絡挖掘MOBILEToken。

提案的經濟學概述部分中指定的預挖金額分配給Helium基金會持有的多重簽名錢包。就本HIP而言，我們建議250BMOBILE中的50B被預先開采并存入基金會。

Helium基金會隨后利用這一儲備的MOBILEToken?立即執行對移動網絡運行至關重要的市場活動，包括對熱點和社區或業務發展工作的獎勵。

第二階段：在Helium網絡成立三周年之際，IOTToken根據HIP52：LoRaWAN?subDAO在工作的Helium區塊鏈上發行。

將指定的排放曲線和金庫儲備贖回合約部署到網絡，以便核心subDAO經濟結構到位。如果5G和LoRaWAN持有者選擇或繼續持有DNT，這將允許他們在各自的金庫中贖回HNT。此時，所有HNT排放都存入subDAO金庫、現有的Helium驗證器和HST持有者。每個子網通過DNT獎勵熱點用于數據傳輸和覆蓋證明。

HIP52和HIP53規范中被HeliumFoundation視為范圍內的其余部分捆綁在一起。這可能包括對5GsubDAO的覆蓋證明機制的更新。

第三階段：在對所有可用的作為Helium網絡基礎層的L1區塊鏈進行完整評估后，將遷移在此之前構建的系統。

Helium網絡上的所有賬戶和交易活動都在這個L1區塊鏈上進行結算。

從先前的鏈上遷移狀態的橋已經完全開發，為把subDAO鏈傳遞的任何重要狀態轉換消息轉移到指定的主網或測試網上。

精確定義了subDAO的Oracle機制，并提出了一個安全的轉換過程。

veHNT和veDNT治理機制已經到位。

No.07

Helium生態

Helium應用場景案例

一、AIRICA-空氣質量檢測

AIRICA測量室內空氣質量，如CO2、溫度、濕度、揮發性有機成分，并在室內空氣質量超過閾值時提供實時反饋。

精確的測量和復雜的數據分析相結合，可以概覽每個房間的感染風險。

Helium提供了一個分散的、由區塊鏈支持的LoRaWAN網絡，該網絡正在全球范圍內迅速擴展。通過使用一個簡單的網關，任何人都可以為周圍的物聯網設備提供網絡覆蓋，并在Helium的原生加密資產?HNT中獲得獎勵。AIRICA的物聯網服務可以通過Helium網絡發送數據，而無需管理自己的網絡基礎設施。

二、NobelSystems-物聯網停車應用

NobelSystems將利用HeliumNetworking的無線網絡協議來管理其GeoViewerIoT停車應用程序基于云的數據。

Helium的LoRaWAN連接物聯網設備并將數據傳輸到云端。該網絡對于經濟高效地將大量傳感器連接到云非常有用。設備不需要SIM卡即可使用網絡，這有助于節省費用。

將Helium的LoraWAN與GeoViewerIoT停車應用程序結合使用，可提供一個完整的云管理數據庫，經濟高效，因為各個傳感器不需要SIM卡或以太網連接。在GeoViewerParking應用程序的1,490個傳感器中，網關只需要18個SIM卡。

LoraWAN有助于擴大應用規模——每個網關最多可連接700個傳感器。由于LoraWAN，GeoViewer應用程序和網關之間的通信延遲大大減少。類似的停車應用程序需要更多的基礎設施，例如專用射頻網絡天線和布線，才能部署如此大型的應用程序。

HeliumNetworking還提供超出其他無線服務提供商的擴展無線網絡范圍。典型的網狀網絡提供大約兩英里的范圍，而不是提供十英里范圍的Helium的LoRaWAN。

更多應用場景:

https://www.helium.com/ecosystem

Helium公鏈

Helium在過去一年中增長迅猛，最近一輪融資是在2022年2月。值得注意的是，Web3Index和TokenTerminal對Helium收入的計算截然不同。

TokenTerminal顯示Helium在2022年第一季度的收入為1450萬美元，但Web3Index顯示同期的收入為2.6萬美元。

考慮到Helium是通過銷毀HNT產生datacredit來支付網絡費用，且TokenTerminal是基于銷毀量計算需求，并且也顯示出不同的Token激勵措施，TokenTerminal的計算可能更準確。

Helium在2022年第一季度產生的收入最多，比上一季度增長4%。隨著5G時代以及HIP51提案的到來，Helium可能產生更多datacredit消耗以及被更廣泛采用。

在Web3領域，Helium的公鏈盈利率排名第四，以太坊排名第一。

數據來源：TokenTerminal

Helium合作伙伴

來源：金色財經

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