HashKey 郝凯：解读去中心化无线通信网络 Helium 代币模型与生态进展

Helium 是一个全球性、分布式的开放网络。通过 Hotspots （Hotspots 特指 Helium 生态中的热点），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（Proof of Coverage，覆盖证明），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（challenger），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（challengee），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（Witness），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（PoRep）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（PoSt）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 Data Credits。

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。

Data Credits

Data Credits 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。

与 HNT 不同，Data Credits 的价格是稳定的，每个 Data Credits 的价格是 0.00001 美元。用户通过销毁 HNT 来获得 Data Credits，得到的 Data Credits 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 Data Credits 数量是 100,000。

Data Credits 类似于以太坊的 gas，但也有明显不同。首先，Data Credits 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；Data Credits 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（如表 1 所示）。

当一个 epoch （包括 30 个区块，共约 3424.65 个 HNT）中因生成 Data Credits 而销毁的 HNT 数量大于 1113 （3424.65 个 HNT 的 32.5%）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 （N<1113），所有在这个 epoch 中参与工作的 Hotspots 按比例分配 N 个 HNT，剩余的（1113-N）个 HNT 分配给挑战者、被挑战者和见证人。

销毁 HNT 获得 Data Credits 的过程可以由 Helium 钱包自动完成，Data Credits 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 Net Emissions 机制（净排放，可以理解为净增发）。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 Data Credits 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 Data Credits。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 Data Credits，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。

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（数据来源：explorer.helium）

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（实际并非平均分配，这里只是为方便计算）。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。

图 2：HNT 价格变化（数据来源：coinmarketcap）

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。