Helium：领先的去中心化无线基础设施提供商_江博.pdf

Financial Technology金融科技 93TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111Financial Technology金融科技 93江博TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111去中心化无线网络的发展去中心化无线设备LoRaLoRa全称为“Long Range”，是一种长距离、低功耗的数据传输技术，主要应用于物联网领域。2013年，美国高端消费电子、通信和工业设备提供商Semtech正式发布了LoRa技术。2015年3月，为促进LoRa技术的大规模推广，Semtech与创建、修改和实施LoRa标准的多家全球大型科技公司共同成立了LoRa联盟，并推出LoRaWAN的全球标准。LoRa联盟是一个开放的非营利性协会，目前是该领域中最大、发展最快的联盟之一。其成员密切合作并分享经验，致力于促进和推动LoRaWAN成为全球领先的技术标准。LoRaWAN已被全球主要移动网络运营商部署，并从2022年开始加速扩展。LoRaWAN标准是为LoRa网络设计的一种低功耗、远距离的访问控制层网络协议，其将通过电池操控的设备以无线的方式连接到区域、国家或全球的互联网中，并针对关键的物联网（Internet of Things，简称IoT）需求，提供双向通信、端到端安全防护、移动性和本地化等服务。LoRaWAN以星状网络的形式部署在整体架构中，并承担在终端设备和中心网络服务器之间传输消息的工作。通过标准网际互连协议（Internet Protocol，简称IP），LoRaWAN可以作为一个透明的桥梁用以连接网络服务器，并将射频包转换为IP包，反之亦然。中国LoRa产业发展现状作为全球最大的物联网应用市场，中国已经成为构建LoRa全球生态体系建设的核心地区。2018年，中兴通讯、阿里巴巴、腾讯、京东等巨头加入 LoRa 联盟。其中，中兴通讯旗下唯一全资物联网子公司及国家级高新企业中兴克拉科技依托自主研发的全套人工智能物联网（Artificial Helium：领先的去中心化无线基础设施提供商随着新一代信息通信技术的快速发展，各国正积极推动以物联网为核心的新型基础设施建设，加速促进数字化转型进程。本文介绍了去中心化无线网络技术LoRa及其在我国的产业发展情况，并以去中心化无线基础设施提供商Helium为例，介绍了去中心化无线网络的核心概念、主要产品以及在不同领域的应用。Intelligence&Internet of Things，简称AIoT）核心产品，主导了相关产业联盟及中国LoRa应用联盟（China Lora Application Alliance，简称CLAA）生态圈的标准制定，广泛支持低功率广域网络Low-Power Wide-Area Network，简称LPWAN，包括LoRa和窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，简称NB-IoT）窄带在物联网的接入，并与各地方广电局以及联通等通信公司在全国部署各类LoRa网络。2019年底，LoRa联盟正式发布了LoRaWAN Regional Parameters 2-1.0.0标准，经过调整该版本能应用于LoRaWAN MAC层规范TS001的所有现存版本，并支持了TS001-1.0.4的最终草案。其中，由中兴克拉科技和阿里云合作提交的 LoRaWAN CN470频谱技术标准提案被LoRa联盟采用，并成为中国区的CN470-510标准。2016年，中兴通讯在与Semtech公司签署战略合作协议之后，便与多家企业共同发起成立了CLAA。在CLAA的支持下，以中兴通讯为首的众多大型科技巨头开始全面推动LoRa技术在中国的普及与应用。LoRa产业链在国内的迅速发展，使其形成了包含上游数据采集层、中游服务平台层、下游终端应用层的全产业链发展结构，并形成了一套涵盖芯片、模组、网关、平台、企业集成商、电信运营商、解决方案提供商、客户终端等板块的垂直生态系统。LoRa产业链在国内的多样性、包容性和开放性都使其得以实现快速成长和繁荣，产业生态的日臻完善也逐渐成为除技术优势之外的又一个新优势。在CLAA的大力推动下，LoRa技术在中国市场的扩张速度不断加快，芯片出货量也在持续上升。根据物联传媒的中国LoRa市场研究报告的数据，中国LoRa芯片出货量占据全球总出货量的约50%，预计2022年全年出货量将接近一亿枚。DOI:10.19409/ki.thf-review.2023.02.025Financial Technology金融科技 94TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111Internet Finance互联网金融9494Financial Technology金融科技 崔一喆TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111当前，中国从事LoRa业务的企业数量已达上千家，但除极少数头部企业之外，大部分企业仍处于初创阶段，营业收入较低。虽然在最初几年整个行业经历了较快发展，但在受到中美贸易摩擦、新型冠状病毒感染疫情、经济增速下滑和行业规模扩大等各类外部因素的负面影响下，LoRa产业的发展速度预计将逐步回落，并进入较为稳定的发展阶段。去中心化无线基础设施提供商：HeliumHelium公司简介Helium是一家致力于推动去中心化无线基础设施建设的创新科技企业，目标是构建一个万物互联的新世界。通过LoRa技术，公司围绕物联网领域不断加强对去中心化无线基础设施的开发与建设，并为相关设备提供远距离、低功耗的去中心化无线网络服务。通过区块链技术，Helium创建了世界上第一个端对端的无线网络，并为所有参与者和使用者提供了带有原生协议的代币作为奖励。早在2013年，Helium团队成员就判断物联网将成为未来科技发展的重要方向。2018 年，通过利用多种的经济和计算机模型，Helium将其区块链技术、物联网技术以及去中心化无线设备技术整合到了一起，并正式开展无线网络技术服务。2022年，Helium改名为Nova Labs，主要目的是区分不同团队之间的业务板块，并将Helium的商标授予了Helium基金会。截至2022年10月7日，Helium的无线网络总共有959731个热点，并以每月新增约1.5万个热点的速度不断增长，覆盖了全世界近7.5万座城市、182个国家和地区。目前，这些热点主要集中在北美、欧洲和东亚等较为发达的国家和地区。当前，霍比特HBTC、深圳RAK和武汉 EasyLinkin等中国企业都已开始与Helium展开合作，中国市场也已成为Helium业务发展最为迅速的地区。融资情况作为物联网赛道中炙手可热的企业之一，Helium早已被众多投资机构看好。根据Crunchbase的数据计算，Helium已总共获得5轮股权融资，外加2轮首次币发行（Initial Coin Offering，简称ICO）融资，总计获得约3.64亿美元融资。截至2022年2月19日，共有29家机构曾投资Helium，其中有8家投资机构曾参与多轮融资。近年来，全球物联网赛道发展迅速，以LoRa为代表的新型网络技术表现出色，吸引了大批全球顶级投资机构的注意。根据前瞻产业研究院中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告的数据，预计2022年全球物联网市场规模将接近2.3万亿美元，并成为未来经济发展的重要驱动力。在物联网产业蓬勃发展的同时，越来越多的投资机构蜂拥而至，押注这一新兴领域。根据Crunchbase的数据显示，仅在2022年，前十大物联网风险投资交易金额就超过了16亿美元。其中，Enable Injections在C轮中获得了2.15亿美元融资，是2022年在该领域中规模最大的风险投资。Helium则以2亿美元的融资额度，屈居2022年物联网产业风险投资领域的第二位。Helium去中心化无线网络Helium去中心化无线网络是一个端对端（点对点）的广域无线网络系统，也是一种分布式账本，其核心目标是为用户提供远距离、低功耗的无线网络服务。通过购买Helium的去中心化无线设备，任何人（或者可称之为“矿工”）都可建立一个热点（HotSpot），并能够为一定区域内的用户提供无线网络覆盖。作为回报，部署和维护热点的参与者能赚取代币（HNT）收益。与传统电信公司不同，Helium不会集中规划、建设、部署和管理相关设备，且不需要自行搭建基站，而是以一种全新的商业模式运营。Helium通过HNT激励机制，吸引了大量的投资者或参与者主动购买热点设备，并成为“矿工”，负责部署和维护由热点创建的无线网络。对于“矿工”来说，一旦热点部署完成，只要登入Helium区块链，热点就可开始自动运行并赚取HNT。这种简单的机制使每个参与者都获得了HNT激励，进而吸引更多的人自发参与到Helium网络的建设中。Helium代币（HNT）Helium代币（HNT）是一种本地加密货币以及Helium区块链协议代币，缩写为HNT。2019年7月29日，第一个HNT正式诞生。HNT的产生旨在满足Helium区块链生态系统中的两个主要需求：第一，满足热点设备的购买者和“矿工”的需求。当热点设备在被部署和维护时，将自动持续挖掘HNT，功能相当于加密货币领域中的矿机，但与矿机不同的是，Helium热点设备是以提供无线网络服务的方式进行“挖矿”工作，因此能够创造实际使用价值。第二，满足使用Helium无线网络的企业与用户的需求。Financial Technology金融科技 95TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111Financial Technology金融科技 95邓颖TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111在通过Helium网络使用相关服务时，用户需要消耗一种源于HNT并与美元直接挂钩的数据积分（Data Credits），该数据积分将被用于支付无线网络数据传输的交易费用。虽然HNT是通过热点“矿机”挖掘出来的，但其价格依靠市场需求决定。HNT的购买者主要分为两类：一类正如上所述，由需要使用Helium网络服务的用户购买，目的是支付网络服务费用；另一类主要是一些投资者或投机商，购买目的是单纯地希望赚取差额利润。据Helium官网数据显示，截至2022年10月8日，HNT价格基本维持在4.6美元左右，总市值约为6亿美元。Helium区块链通过最大供应量限制、数据积分的生产与销毁，来确保HNT在一个已知的最大数值下，既能满足市场需求，又能维持相对的稀缺性，确保其价值。最大供应量限制。在最初时，Helium区块链每月产生的HNT数量是500万个。直到社区批准HIP20后，Helium区块链采取两年减半的发行机制，并将最大供应量设定为2.23亿个。减半时间从发行第一年的2019年8月1日开始计算，第一次HNT生产减半时间发生在第三年开始的第一天，即2021年8月1日。目前，HNT的每月产量已降至250万个。数据积分（Data Credits）的生产与销毁。数据积分是一种源于HNT的销毁或消耗机制。数据积分与美元直接挂钩，属于用途型代币或通证，主要被用于支付Helium区块链及网络服务中所有交易费用。每个数据积分的价格被永久性定为0.00001美元，也可理解为每一美元可购买10万点数据积分。但是，数据积分主要是通过消耗HNT获得的，而HNT的市场价格会持续波动。因此，每个HNT可以兑换多少数据积分取决于市场上HNT的实时价格。HNT收益分配机制截至2022年8月1日，HNT正以每月250万个的数量不断产生，平均每60秒产生一个区块，每个时期（Epoch）产生60个区块。因此，每个时期（Epoch）的HNT产量约为1736.1111。根据Helium社区制订的减半计划，下一次HNT生产减半时间点是2023年8月1日。当前，获取HNT的方式有以下五种：网络数据传输：转发数据包；见证：任何一个见证者在被选定的热点上验证一个信标包成为概念验证（Proof of concept，简称POC）的一部分之后，都可以获得奖励；参加共识组：基于热点的网络覆盖范围和质量给予信用评分，更高的信用评分意味着更有可能加入共识小组参与Helium链上共识并获取奖励；投资回馈：回馈给Helium公司以及其他投资者；PoC挑战：通过使用PoC机制来验证各个热点提供的无线网络覆盖范围。与其他物联网企业不同，Helium的HNT收益分配机制涵盖着较强的金融特性。大多数物联网企业主要以获取投资、设备制造、基础设施建设、运营服务、收取服务费用、追加投资，并进一步扩大规模的方式，不断推动整体业务的发展。然而，这种传统发展模式将极大地限制企业发展速度，尤其是对门槛极高的物联网行业来说，只有以海量的资本投入，才能够支撑企业的持续扩张。Helium所采取的商业模式与收益分配机制则在一定程度上解决了这方面的问题。通过构建物联网、区块链与去中心化无线网络的复合生态体系，Helium不是仅依赖投资机构的资本支持，而更多的是依靠Helium网络的使用者与参与者。Helium的网络基础设施建设不是由企业自身进行集中式的大规模开发，而是依托分布在全球各地每一个用户的力量逐渐搭建而成。通过发放HNT，每个参与者都能获得相应的代币报酬，并能提升用户建立新热点的动力，有效推动Helium网络的持续扩张。事实上，Helium所采取的收益分配机制，将物联网基础设施建设的成本平摊到了每个参与者身上，而这方面的成本又可从挖掘HNT中获得补偿，甚至获得更大的回报。随着Helium网络普及率不断提升与商业用途日趋广泛，参与者所获得的回报将更加丰厚，并能吸引更多人加入这一良性循环。因此，Helium凭借为参与网络建设的人群提供代币回报的这种特殊金融手段另辟蹊径，一定程度上改变了物联网企业的发展思路，并对相关产业的发展具启发作用。图1Helium区块链四大优势Financial Technology金融科技 96TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111去中心化无线网络Helium应用实例作为一种去中心化无线网络，Helium区块链及相关产品在现实生活中有着诸多应用，其具有四大优势，如图1所示。与传统网络不同，Helium可以为此类设备提供极低的带宽，这就使得，即使同时与50台物联网设备共享网络，Helium的网络提供者（挑战者）也能正常使用自己的家庭网络，而不必担心网络信号拥堵的问题。在实际生产生活中，气象站、路灯、空气质量监测器、火灾报警器、健身跟踪器、门锁等设备都需要访问互联网才能运行，因此Helium技术在多个领域具有广泛的应用前景。环境保护Helium的去中心化无线设备技术被广泛用于环境监测领域，可以快速、实时且精确地检测各类环境问题（包括空气、水质量、地震与火灾等），并且能帮助人们减少由自然灾害导致的生命与财产损失（见图2）。智慧农业Helium与一些公司合作提供全球远程监控解决方案、物联网跟踪，大力推动农业物联网系统建设（见图3）。智慧城市Helium的去中心化无线设备网络提供了从公共安全到资源和能源管理的智慧城市解决方案，为市民提供更高的生活质量，并为决策者提供更好节约成本的方案（见图4）。未来展望Helium依托LoRa技术，以创造性的方式推动了去中心化无线网络设备产业的快速发展，而LoRa技术也成为物联网领域内最令人瞩目的焦点。随着Helium的产品持续在智慧能源（电力、水务与燃气等）、智慧城市、公共安全、环境监测、供应链物流、智慧农业等商家（B端）场景的不断拓展，公司正将目光逐渐转向如智慧家居等消费者（C端）场景上的应用，而这也将成为未来最值得期待的市场。目前，我国LoRa市场的上游、中游和下游仍保持着持续且稳定的增长。LoRa技术在B端领域的渗透率仍在不断加深，在C端场景的应用也在不断拓展。面对中国市场对去中心化无线网络设备的旺盛需求，以LoRa技术为核心的诸多科技企业正在不断加强与中国本土科技企业的深度合作，以期在中国市场获得更为广阔的发展。近几年，在我国的大力支持下，以物联网为代表的新基建产业正在蓬勃发展。Helium以及大量的中国企业依托LoRa等去中心化无线技术另辟蹊径，通过去中心化的方式，实现在提供广覆盖、低功耗的无线网络服务的同时，以极低的成本和较快的速度迅速铺开，极大地推动了我国物联网基础设施建设的进程。而物联网的创新发展，也必然会对金融行业产生巨大影响，资金流、实体流和信息流的深度结合也为新的金融体系打下了基础。（江博为北京金融科技研究院副秘书长、产业发展部负责人，崔一喆为北京金融研究院产业发展部主管，邓颖、高雪馨为清华大学五道口金融学院中国金融案例中心研究专员。本文编辑/孙世选）Internet Finance互联网金融9696Financial Technology金融科技 高雪馨TSINGHUA FINANCIAL REVIEW February 2023总第 期111图2Helium在环境保护方面的作用图3Helium在智慧农业方面的作用图4Helium在智慧城市方面的作用