Helium Network 是一個基於區塊鏈的協議，專注於提供物聯網 (IoT) 設備的連接。

Helium 通過其區塊鏈網絡和 LoRaWAN 協議（一種媒體存取控制層協議），使設備能夠進行無線通信和數據傳輸。這些設備通過節點（熱點）進行操作，它們還可以透過節點網路傳輸資料。在Helium 生態系統中，這些節點代表區塊鏈挖礦設備和無線網關的組合，也被稱為「熱點」。截至目前，Helium 已經擴展到擁有超過393000個熱點，成為全球主要的 LoRaWAN 網絡之一。

通過利用無線設備，即熱點 (Hotspot)，Helium 允許任何人擁有和運營一個無線 IoT 網絡。這個網絡使用一種獨特的共識算法——覆蓋證明 (Proof-of-Coverage, PoC)，不僅確保了 IoT 設備的高效運作，還促進了去中心化網絡基礎設施的建設。

Helium 使用自己的加密貨幣，即 HNT 代幣，來獎勵網絡中的挖礦節點。值得注意的是，Helium 礦工通過提供網絡覆蓋來挖掘 HNT 代幣，使用的是無線頻率信號，而不是在其他區塊鏈系統中常見的計算能力。

工作原理

簡單來說，Helium 依靠其節點運營者社區的支持來運作。這些節點運營者操作著被稱為熱點的設備。而熱點基本上是硬體礦機，通過幫助保護網絡來挖掘 HNT 代幣。這種共識機制稱為「覆蓋證明」(Proof-of-Coverage, PoC)，它有助於保護 Helium 區塊鏈。

礦機設備基於 LoraWAN，這是一個基於雲的開源協議，用於連接 IoT 設備。由於它們的低功耗能力，它們非常適合 IoT 設備。並且，由於 LoraWAN 使用無線電頻率，其範圍遠遠超過 WiFi 提供的範圍。（儘管它犧牲了數據包大小。）

核心機制

LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）

LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）是Helium網絡中使用的核心通信協議，為物聯網（IoT）設備提供遠距離、低功耗的無線連接。LoRaWAN 是基於LoRa（Long Range）技術的開源協議，LoRa 採用擴頻技術，使得通信具有更遠的傳輸距離和更好的穿透力。LoRaWAN協議管理這些通信的網絡層面，包括設備的接入、數據傳輸的安全和網絡的管理等。

主要特點

長距離覆蓋：可達數公裡至數十公裡不等，依賴於環境條件。

低功耗設計：設備可以在低能耗模式下運行數年。

容量大：單個LoRaWAN網關能夠處理成千上萬個終端設備的數據。

安全性：通過加密和認證保障數據傳輸的安全。

在Helium中的作用

在Helium網絡中，LoRaWAN 用於連接廣泛分布的各種IoT設備，如環境監測傳感器、智能農業設備等。通過在家庭、商業地點或公共空間部署LoRaWAN兼容的熱點（Hotspots），用戶可以創建覆蓋特定區域的無線網絡。

LoRaWAN的 網絡架構

終端設備：這些是部署在現場的IoT設備，負責收集和發送數據。

網關（熱點）：這些設備接收來自多個終端的數據並將數據發送到網絡伺服器。在Helium網絡中，這些熱點同時充當了區塊鏈的節點。

網絡伺服器：在Helium中，網絡伺服器的角色由區塊鏈網絡分布式地承擔，處理數據的路由和管理網絡的安全。

LoRaWAN 在兩個層面提供了安全保護：

網絡層安全：使用唯一的網絡密鑰（Network Session Key）進行數據包的完整性保護。

應用層安全：使用應用密鑰（Application Session Key）加密端到端的數據內容。

LoRaWAN 的挑戰與優勢

LoRaWAN 在Helium中面臨的挑戰包括網絡管理和優化覆蓋範圍，尤其是在城市環境中可能存在的信號幹擾問題。然而，其低成本、廣覆蓋和低功耗的優勢使得LoRaWAN成為連接大規模分布式IoT設備的理想選擇。

總之，LoRaWAN 在Helium網絡中的應用不僅擴大了IoT設備的連通性，也為參與者提供了通過維護和擴展這一網絡來挖掘和賺取HNT代幣的機會，進而推動了一個去中心化、由用戶共同維護的IoT網絡的發展。

熱點（Hotspots）

在Helium網絡中，熱點（Hotspots）是連接和擴展網絡的關鍵硬體設備。這些設備不僅是物聯網（IoT）設備的接入點，同時也是區塊鏈網絡的節點，具有多重功能和目的。

功能與構成

熱點是一種物理設備，它結合了無線傳輸技術與區塊鏈技術。每個熱點都包含以下幾個核心部件：

無線傳輸模塊：使用LoRaWAN技術，這是一種長距離、低功耗的無線通信標準，適用於發送小數據包。

中央處理單元（CPU）：處理數據驗證、加密和通信任務。

存儲設備：用於存儲網絡數據和區塊鏈信息。

天線：接收和發送無線信號，增強設備之間的通信範圍和質量。

工作原理

熱點通過以下幾種方式工作：

數據傳輸：熱點允許IoT設備通過LoRaWAN連接網際網路，傳輸數據如氣象信息、位置追蹤等。

區塊鏈挖礦：熱點參與Helium網絡的「覆蓋證明」（Proof-of-Coverage, PoC）共識機制，通過驗證其他熱點的信號覆蓋範圍來賺取HNT代幣。

網絡擴展：更多的熱點加入網絡，可以擴大網絡的覆蓋範圍，提高網絡的密度和質量。

挖礦與激勵

熱點的所有者通過安裝並運行熱點來參與網絡的維護，從而獲得HNT代幣作為獎勵。挖礦收益取決於多個因素，包括熱點的地理位置、網絡中的活躍度以及熱點間的相互驗證活動。

安裝與維護

安裝熱點相對簡單，用戶只需將熱點連接到電源和網際網路。熱點的維護主要包括保持設備的正常運行，確保其軟體和安全特性得到及時更新。

網絡安全與隱私

Helium通過端到端加密保護數據傳輸的安全，確保數據在發送過程中的隱私和完整性。熱點之間的通信也受到保護，避免未經授權的訪問和數據洩露。

總的來說，熱點是Helium網絡的基石，使網絡能夠為廣泛的IoT設備提供低成本、高效率的連接服務。通過其獨特的技術集成和激勵機制，Helium網絡旨在為現代IoT應用提供強大而可靠的無線覆蓋解決方案。

覆蓋證明（Proof-of-Coverage）

覆蓋證明（Proof-of-Coverage，簡稱PoC）是Helium網絡中的共識機制，用於驗證熱點設備是否真實提供了網絡覆蓋。這一機制旨在確保網絡中的每個熱點都有效地提供了無線網絡覆蓋，從而促進網絡的可靠性和可用性。

工作原理

覆蓋證明通過以下步驟進行：

挑戰：一個熱點設備（挑戰者）向附近的其他熱點設備（被挑戰者）發送信號挑戰。挑戰者選擇一個或多個被挑戰者，並要求它們在一定時間內響應挑戰。

響應：被挑戰者必須在規定時間內成功接收到挑戰者發送的信號，並將響應信號發送回挑戰者，證明自己的位置和信號覆蓋範圍。

驗證：挑戰者驗證響應信號的準確性和時效性。如果被挑戰者成功響應了挑戰，那麼挑戰者將認為被挑戰者提供了有效的覆蓋。

激勵機制

參與覆蓋證明的熱點設備有機會賺取Helium網絡原生代幣（HNT）作為獎勵。根據參與度和網絡覆蓋情況，熱點設備可以獲得不同數量的獎勵。這種激勵機制鼓勵熱點設備運營者積極地提供和維護網絡覆蓋，從而促進網絡的擴展和發展。

關鍵特點

去中心化：覆蓋證明機制的實施是通過去中心化的方式進行的，沒有單一的中心化實體控制驗證過程。

實時性：挑戰和響應過程是在實時性的基礎上進行的，要求被挑戰者在規定的時間內響應挑戰。

區塊鏈整合：覆蓋證明的結果和獎勵記錄將記錄在Helium區塊鏈上，實現了對網絡參與者行為的透明和可追溯性。

應用場景

覆蓋證明在以下場景中具有重要意義：

網絡擴展：通過激勵機制，覆蓋證明促進了新熱點設備的部署，從而擴展了網絡的覆蓋範圍和密度。

網絡維護：定期進行覆蓋證明可以確保網絡中的熱點設備持續提供有效的覆蓋，維護網絡的穩定性和可靠性。

挑戰與優勢

覆蓋證明機制面臨的挑戰包括信號幹擾、地理環境變化等因素帶來的網絡不穩定性。然而，其優勢在於通過激勵機制，有效地促進了熱點設備的部署和維護，為Helium網絡的發展奠定了堅實的基礎。

總的來說，覆蓋證明是Helium網絡中的核心機制之一，通過驗證熱點設備的網絡覆蓋情況，保障了網絡的可靠性和可用性，同時為參與者提供了獎勵和激勵，推動了網絡的持續發展和擴展。

HNT代幣

HNT 代幣是 Helium 網絡的原生加密貨幣，用於激勵和獎勵那些參與構建、運行和維護 Helium 的去中心化無線網絡的個人和企業。

代幣供應

HNT 的最初總供應量設定為 2.23 億，但實際上其供應量會隨著網絡協議中的代幣發行和銷毀機制變化。35%用於熱點基礎設施的開發和支持，另外 35% 保留給 Helium 及其投資者，剩餘的 30% 將用於支持網絡數據傳輸的費用。截至撰寫本文時，流通量為160,875,442HNT。

Helium Network採用了一個動態的代幣供應模型，其中包括周期性的代幣減半事件，類似於比特幣的減半機制。Helium 發行提案建議在創世區塊後每 2 年將 HNT 淨髮行量減半。第一次減半發生在 2021 年 8 月 1 日，HNT 淨髮行量減少至每月 250 萬枚 HNT。但是，HNT 礦工的分配與提議的時間表沒有變化。這種情況導致理論最大供應量為 2.4 億個 HNT。但由於創世後第一年的出塊時間緩慢，HNT 的鑄造量低於計劃的 6000 萬個。因此，這導致 HNT 減少約 1700 萬個，從而使真正最大供應量為 2.23 億個。

經濟模型和代幣流通

HNT 的經濟模型還包括數據信用（Data Credits，DC），這是一種穩定價值的代幣，用於支付網絡交易費用和數據傳輸費用。用戶必須將 HNT 「燃燒」 轉換成 DC 來使用網絡服務，這一過程從流通中永久移除了相應的 HNT

獲取HNT

HNT 的獲取主要依靠挖礦，這裡的「挖礦」實際上指的是通過運行 Helium 熱點來提供網絡覆蓋和傳輸數據。與其他加密貨幣相比，HNT 挖掘過程有所不同，它需要高端 GPU（圖形處理單元）。因此，您無需支付昂貴的電費或進行複雜的設置即可開始挖掘 HNT。

數據信標：熱點為傳輸設備數據而賺取 HNT。

覆蓋證明：熱點參與 PoC 挑戰來證明其無線覆蓋範圍，通過這種方式可以賺取 HNT。

與其他使用傳統工作量證明共識機制的加密貨幣不同，Helium 使用基於 BFT（拜佔庭容錯）協議的先進 PoC。它要求礦工驗證他們的熱點是否提供無線覆蓋。

要開始挖礦，您需要特殊的 LoRaWAN 發射器並將它們放置在屋頂或陽臺等高處。Bobcat Hotspot Miner、Rakewireless Hotspot Miner 和 Nebra Helium Indoor Hotspot 是一些用於挖掘 HNT 的兼容設備。人們可以下載 Helium 應用程式並激活熱點來開始挖礦。

除了挖礦外，HNT也可以在幣安，WazirX，Uphold等交易平臺/交易所上購買使用。

團隊/合作夥伴/融資情況

Helium 由Amir Haleem、Sean Carey 和Shawn Fanning 於2013 年創立。Amir Haleem 在電玩開發和出口行業擁有廣泛的工作經驗，而Shawn Fanning 因開發音樂共享平臺Napster 而聲名大噪。因此，Helium 團隊由在製造、區塊鏈技術、無線電和設備、點對點、分散式系統等方面擁有豐富經驗的專業人士組成。

歷史要點

在2015 年至2019 年間，該公司透過四次不同的融資活動成功籌集了超過5,300 萬美元。

2029 年，Helium 網路正式推出後，它提出了解決物聯網領域當前挑戰的使命，特別是有關用戶隱私的挑戰。

2020 年7 月，該公司在歐洲推出了首個熱點，在裡昂、巴黎或尚貝裡部署了十幾臺設備。

在2021 年初經歷大規模繁榮，到1 月份，全球熱點從大約10,055 個增加到近100 萬個。

2022 年3 月30 日，Helium Inc. 獲得由Andreessen Horowitz (a16z) 和Tiger Global 等多家創投基金領投的2 億美元D 輪融資後，創辦人將其更名為Nova Labs。

根據該協議的分析平臺Helium Explorer的數據，截至2022 年6 月，177 個國家有超過85 萬個熱點在運作。

2023 年，在社區投票後，Helium 將其託管的網路遷移到Solana (SOL) 區塊鏈，正式轉移於2023 年4 月18 日進行。

未來發展分析

Helium Network 的未來發展可以從其獨特的業務模式、技術基礎、市場接受度以及加密貨幣市場的整體趨勢中分析得出。以下是綜合考慮以上因素的未來發展分析：

技術和業務模式

Helium Network 通過提供去中心化的物聯網 (IoT) 數據傳輸服務，佔據了加密市場中的特殊地位。它的業務模式圍繞著 LoRaWAN 技術和 Proof-of-Coverage (PoC) 共識機制，旨在創建一個由用戶運營的廣泛無線網絡。這種模式具有以下潛力：

擴展性：隨著 IoT 設備的日益普及和5G技術的發展，對於低成本、廣覆蓋的網絡服務的需求將持續增長。Helium Network 提供的正是這樣的服務，且在部署方面具有相對低的成本。

用戶激勵：通過 HNT 代幣為網絡貢獻者提供激勵，Helium 鼓勵用戶部署和維護網絡熱點，這有助於網絡的快速擴張。

去中心化優勢：與傳統的中心化網絡服務提供商相比，Helium 的去中心化網絡更難受到單點故障的影響，這增加了網絡的彈性和可靠性。

市場和經濟影響

市場接受度：由於 Helium 提供的網絡服務直接面向快速增長的 IoT 市場，因此其成功與否將部分取決於市場對 IoT 連接性需求的增長速度和範圍。

代幣經濟：HNT 代幣的市場表現與網絡的使用密切相關。如果網絡成功吸引更多用戶，代幣需求增加，從而可能提升其市場價值。

監管環境：監管政策的變化可能對 Helium Network 及其代幣的未來發展造成影響。嚴格的監管環境可能會限制網絡的擴張或影響代幣的流通性。

持續創新和合作

技術發展：Helium Network 的未來發展需要持續技術創新來應對市場需求和技術挑戰，例如提高網絡的數據傳輸能力和安全性。

合作夥伴關係：與業界的合作可以幫助 Helium 擴大其服務的應用場景，吸引更多的用戶和開發者參與到其生態系統中。

競爭和風險

市場競爭：其他區塊鏈和傳統公司也在致力於 IoT 網絡服務，Helium 需要保持其技術優勢和用戶激勵機制的吸引力來維持市場地位。

價格波動：像所有加密貨幣一樣，HNT 的價格波動可能會對網絡參與者的信心和投資者的感知產生影響。

綜上所述，Helium Network 在技術創新、市場需求和用戶基礎方面擁有顯著的增長潛力。然而，未來的發展也面臨監管、市場競爭和技術挑戰等風險。成功的關鍵可能在於其能否繼續擴大網絡，持續激勵用戶參與，並保持其技術的領先地位。