本文来源于HashKeyResearch，作者为郝凯，就职于HashKeyCapitalResearch。
Helium是一个全球性、分布式的开放网络。通过Hotspots，Helium可以为支持LoRaWAN协议的物联网设备提供公共的无线网络覆盖，使物联网设备更方便地接入互联网和传输数据。
通过PoC机制，Helium可以持续验证Hotspots的位置和创建的无线网络覆盖范围。在PoC共识机制中存在3种角色。一是挑战者，可以每隔240个区块对网络中随机热点发起挑战。二是被挑战者，被挑战的热点接受到挑战信息后，会基于挑战的信息，发起一次无差别的无线电广播。三是见证人，被挑战者周围的热点接收到无线电广播，会将信息回传至Helium网络以便验证。
Helium采用的PoC机制与分布式存储网络中采用的各种存储证明有相似之处。例如，对于?Filecoin?项目，存储提供者必须证明他存储了用户的数据，而且按客户要求存储一定的时间。存储提供者使用复制证明来向客户证明数据已经被复制到唯一专用的物理存储中，而用户则使用时空证明来检查存储提供者是否存储着自己的数据。
Helium生态中的工作流程大致如下。矿工购买并部署Hotspots，可以为覆盖范围内的物联网设备提供无线网络。其他用户的物联网设备可以通过这个无线网络接入互联网和传输数据。这个过程中，用户需要支付使用费。
代币模型
目前，Helium生态中有两种代币，即HNT和DataCredits。
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HNT
按照官方文件计划，HNT代币总量为240,000,000个，共50年发行完毕，第一年发行6000万个，此后每两年进行一次减半。由于第一年的实际发行量为4300万个，因此HNT代币实际总量约为223,000,000个。
当前获取HNT代币的主要方式有以下几种：成为挑战者、被挑战者、见证人，加入共识小组参加Helium区块链共识，参与网络数据传输，以及Helium团队和投资人的代币。HNT代币分配如下表所示。
表1：HNT代币分配
HNT的主要作用是：激励矿工部署Hotspots并维持无线网络覆盖，激励生态中的用户参与PoC和Helium区块链共识。HNT的价格是变化的，由二级市场交易者决定。
DataCredits
DataCredits主要用于支付使用Helium网络产生的费用。例如，Helium钱包之间的转账，物联网设备传输数据，新增Hotspots节点，声明Hotspots位置等。
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与HNT不同，DataCredits的价格是稳定的，每个DataCredits的价格是0.00001美元。用户通过销毁HNT来获得DataCredits，得到的DataCredits数量取决于销毁时HNT的价格。例如，当HNT的价格是1美元时，用户销毁1个HNT获得的DataCredits数量是100,000。
DataCredits类似于以太坊的gas，但也有明显不同。首先，DataCredits的价格是固定的，而gas价格则可以由用户设置。其次，以太坊的gas由ETH支付，这笔费用会被出块的矿工获得；DataCredits通过销毁HNT来获得，销毁意味着不再流通，Helium矿工并不能获得这部分HNT。为了让Helium矿工参与网络数据传输，HNT的代币分配中有32.5%作为这部分激励。
当一个epoch中因生成DataCredits而销毁的HNT数量大于1113时，所有在这个epoch中参与工作的Hotspots按比例分配1113个HNT。当一个epoch中销毁的HNT数量小于1113时，例如实际销毁的数量为N，所有在这个epoch中参与工作的Hotspots按比例分配N个HNT，剩余的个HNT分配给挑战者、被挑战者和见证人。
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销毁HNT获得DataCredits的过程可以由Helium钱包自动完成，DataCredits不能交易和转让，只能由钱包所有者使用。销毁机制带有通缩属性，可以在一定程度上平衡HNT通胀的影响。但如果大量的HNT被销毁，也不利于整个生态的稳定。因此Helium团队还将引入NetEmissions机制。假如一个epoch中销毁了m个HNT，那么这个epoch会多产生m个HNT，以使净增发的HNT数量与计划保持一致。
对代币模型的讨论
由于投机和炒作等因素，很多区块链项目的代币价格波动很大，不利于将代币用于支付工具，购买生态中的产品和服务。随着区块链生态的发展，单一代币可能无法满足多样化的需求，双代币模型开始被一些区块链项目采用。其中，一种代币的价格稳定，主要用于支付使用费，整个生态的商业稳定性不会受到币价变化的影响；另一种代币的价格波动，代表项目的收益权、治理权等，也能满足投机需求。
由于DataCredits是由销毁HNT而产生的，因此严格意义上讲，Helium不算双代币模型。用户需要先持有HNT才能产生DataCredits。用户在使用Helium时不希望价格发生太大的波动，因此用户可能会在价格高时销毁HNT产生DataCredits，而在价格低时选择等待。HNT价格的波动会影响Helium用户的使用心态。
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生态发展情况
Helium生态发展非常快，目前，整个生态中已有80575个Hotspots，并且还在加速增长。Hotspots主要分布在美国和欧洲，中国的Hotspots增长速度很快。Helium团队认为，每个城市需要150-300台Hotspots能有效完成网络覆盖，对于北京、上海等超大型城市，大约需要500-3000台设备才足以完成网络覆盖。因此，为实现全球性、分布式的开放网络，未来会有更多Hotspots完成部署。
图1：Hotspots分布图
理论上讲，支持LoRaWAN协议的物联网设备都可以接入Helium网络。Helium官网上列出了几十个具体应用场景和案例，包括宠物追踪、空气监测和食品溯源等。例如，对于Conserv使用Helium网络来使博物馆与私人收藏的艺术品收藏有序；NOWI将滴漏传感器来连接到Helium网络，用以向维修人员预警漏水以便及时补救。
目前来看，Helium生态能够快速发展的主要原因是投机需求。根据上文中代币分配，当前每月新产生500万个HNT，其中34%属于团队和投资人，另外66%被生态中参与者获得，也就是约330万个HNT。结合Helium生态中现有80575个Hotspots，平均每个Hotspots每月可获得41个HNT，即每天1.36个。根据coinmarketcap价格信息，HNT的市场价格为12.1美元，则每个Hotspots每天可获利16.5美元。Hotspots的设备成本为350美元，可以直接部署在家中，耗电量非常小，因此其他成本可以忽略。按照当前情况，购买一个Hotspots的回本周期仅需约21天。
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图2：HNT价格变化
在这种赚钱效应的驱使下，越来越多的参与者会加入Helium生态，部署新的Hotspots，这对生态中矿工的影响是比较复杂的。矿工的收益主要取决于两个变量：获得的HNT数量和HNT价格。
对于获得的HNT数量，随着更多Hotspots加入，矿工获得HNT的数量会减少。2019年时，Hotspots平均每天可获得100个HNT，与当时相比，现在已经减少了98%以上。对于HNT价格，更多Hotspots加入会使得关注度提高，应用范围越来越广，这有利于HNT价格的上涨。
当然，Hotspots数量激增并不能说明Helium项目已经取得成功，还需要进一步关注生态中应用案例的实际参与者和真实业务量，以及HNT代币能捕获多大的生态价值。
启动模式
搭建一个为物联网设备提供无线网络覆盖的基础设施是非常困难的。在项目启动阶段，需要有大量的资金和人力投入，包括租赁场地、购买热点设备、维护和运行无线网络、人力成本等。很多传统电信运营商主导的类似项目建设速度很慢，生态也没有发展起来。与之相比，Helium可能是发展最快的无线网络，Hotspots已经遍布全球，并且具有持续扩展的趋势。
Helium模式的优势
Helium模式最大的优势就是引入HNT代币激励，吸引参与者购买Hotspots，从而转移了项目启动阶段的建设成本。相比于传统电信运营商，Helium团队不需要自己购买热点设备，不需要负责设备的维护和运行，也不需要雇佣工人。相反，Helium团队甚至可以通过出售Hotspots获得一笔不小的收入，这极大降低了项目成本。
同时，购买了Hotspots矿工会获得HNT，这相当于跟整个项目的发展进行绑定，他们为了自身利益会自发帮助Helium建设生态，以使持有的HNT更具价值。
Helium团队选择使用LoRaWAN协议，不需要团队开发和推广新的协议。LoRaWAN协议是物联网设备所采用的一种热门协议，通用性非常高，具有长频、低功耗、开放等特点。
Hotspots硬件制造商能实现大量盈利。在赚钱效应高涨的行情中，Hotspots供不应求，硬件制造商能在几个月的时间内出售几万个设备。并且随着生态发展，他们可以持续获得收入。
Helium模式的问题
首先，Helium在启动阶段的商业模式并非原创，热门项目Filecoin、Chia，以及几年前迅雷推出的玩客云，都采用过类似的模式。在上线之前，这些项目就推出硬盘、云盘等各种类型的矿机设备，并声称成功部署之后可以参与挖矿获得相应代币奖励。在早期赚钱效应的吸引下，大量投机者涌入，部署的设备越来越多。之后，平均每个设备能获得的代币奖励越来越少，如果项目一直没有实际使用需求，那么代币的价格也会大幅下跌，投机者也就随之离开，项目最终失败。
其次，Helium计划建立一个全球性的开放网络，发行的HNT代币在很多国家可能存在合规风险。例如，Helium团队已经在中国市场进行布局和推广，但中国对虚拟货币的监管十分严格。目前，Helium在中国并没有太多应用项目，参与者更多是出于投机需求以获得HNT代币，未来可能会受到监管。
第三，据Helium团队介绍，Helium网络对物联网应用和设备支持具有明显的价格优势，1台Lora终端设备连续1年每5分钟传输一个数据包，仅需要约1美元的成本。这一方面体现Helium的价格优势，另一方面也显示出需要极大的业务量才能支撑项目市值。目前来看，Helium生态中的业务量还远远不够。Helium网络的稳定性和用户体验也需要在实践中进一步检验。
第四，不同于硬件制造商，生态中的矿工或其他参与者并不能保证实现盈利。他们的盈利水平受到挖矿难度和币价波动的双重影响，挖矿预期收益可能与实际收益有很大偏差，甚至出现亏损。
结论
Helium展示了一种搭建无线网络基础设施的新模式。通过引入代币激励，矿工和其他参与者承担了早期建设成本，帮助搭建网络和传输数据，他们未来可能会获得超额收益。这种模式使得Helium发展迅速，并且具有持续扩展的趋势。不可否认，投机需求在这里面起了很大作用。
但这种模式并不能保证一定成功。在投机情绪消退之后，决定项目的关键因素是实际使用情况和价值捕获能力。如果项目一直没有实际使用需求，那么项目的市值就无法得到支撑。
区块链具有去中心化、多方共识、激励机制等特点，物联网具有设备多、数据量大等特点，区块链和物联网之间有机结合能实现设备间大规模协作，并通过激励机制完成利益分配。Helium的早期发展也不顺利，后面是将区块链与物联网相结合才实现项目快速发展。
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