Helium 项目

Helium公司是由Shawn Fanning，Amir Haleem和Sean Carey于2013年在美国创立，其使命是让连接设备的创建更加简单，在2018年结合区块链技术，将经济模型应用到整个生态发展。
Helium 是一个去中心化无线网络，面向的是 LoRaWAN 协议（一个底层的物联网通信网络），支持的是采用了 LoRaWAN 协议的设备。Helium 是对 LoRaWAN 协议的区块链实现，其核心就是在一个物联网网络中加入了一个激励层，非常类似于 Filcoin 和 IPFS 的关系。

Helium 网络通过 PoC（Proof of Coverage） 证明 HotSpot（基于 LoRaWAN 的无线路由器，类似 WiFi 协议的路由器） 提供网络覆盖，保证在该网络中的 HotSpot 确实在它所处的范围内提供了服务，然后为这些网络中工作的设备提供奖励。

Helium 生态中的工作流程大致如下：矿工购买并部署 Hotspots，这些 HotSpot 连接到本地网关，可以为覆盖范围内的物联网设备提供LoRa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。
（2）热点根据物联网设备地址查询对应的Router, 作为数据的接收方；

（3）热点生成数据的签名，然后将要发送数据的价格 发送给 Router;

(4）Router接收到由热点生成的签名后，决定是否 热点 设定的价格；

（5）若Router接收给定的价格，则构造一个支付给热点对应代币的交易，签名后发送给热点；

（6）当热点收到由Router发送的交易后，将数据传到给Router, 然后将交易广播到Helium 网络；

（7）Helium中验证节点会将交易打包到区块中，完成交易的确认过程。

Helium 建立了一套公平有效机制，实时验证热点是否通过真实定位提供无线网络覆盖，以激励网络的拓展。这一机制称为覆盖证明 (Proof of Coverage，PoC) 。此机制包含3个角色，目前均由网络中的热点来承担。具体来说，PoC机制依赖于以下射频（Radio Frequency，RF）特性：RF的物理传播有距离限制；RF信号的强度与传输距离的平方成反比；射频以光速传播，没有延时。 利用这些特性，Helium区块链使用一种被称为 "PoC挑战 "的机制持续对热点发出问询。PoC的强大之处在于，这些无线覆盖的证明会持续生成并被永久存储于链上，目前Helium区块链已经发布和处理了数千万个挑战。

PoC 角色描述挑战者(Challenger)Helium 网络中的热点每 360 个区块可以发起一次对网络中随机热点的挑战,挑战者可以获得相应的 HNT 奖励。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信标（RF Beacon)，周围接收到信标的热点作为见证人，可以将信息回传至 Helium 网络以进行验证。每次挑战都需要具备有效见证，被挑战者才能获得对应的奖励。见证人 (Witness)接收到 Beacon 的热点即成为见证人，会将挑战的信息回执传至chanllenger, 聚合合提交到Helium 网络。每个 Epoch 的共识组会根据见证人和被挑战者的位置、密码学证据及信号强度和衰减的合理性等一系列符合逻辑来判定这次见证是否有效。在进行有效见证后，见证人会获得相应的奖励。

PoC交易示例： >LPWAN(低功耗广域网)，也称为LPWA)或LPN，是一种用于物联网(例如，以电池为电源的传感器)的类型，这是一种能够以低比特率进行远距离通信的无线网络。LPWAN可以同时满足覆盖和续航的要求。以最小的功耗提供最长的距离覆盖是LPWAN最大的技术优势。
3个LPWAN技术的特点
LPWAN技术是近年来国际上一项物联网接入的革命性技术。远距离、低功耗、低运维是LPWAN技术最大的特点。与现有的WiFi、蓝牙、ZigBee等技术相比，LPWAN真正实现了广阔的发展，并且能够实现物联网的低成本完全覆盖。
1广域覆盖
LPWAN技术使物联网设备之间的通信距离达到3-20公里。低功耗LPWAN技术的运用，让数据可以在智能城市中进行长距离传输。
2低功耗
使用LPWAN的主要优势之一是低功耗。有了LPWAN，当不使用物联网设备时，设备会自动进入休眠模式。并且物联网设备处于休眠模式时耗电非常少，所以这一优势有助于节省电力。低功耗和低使用率又引起连锁反应，使用LPWAN的这些物联网设备的电池寿命预计为5到10年。
3降低成本
LPWAN技术的运用大大降低了物联网设备的相关成本。低功耗的特点让物联网设备可以使用电池成本降低，物联网设备的成本也相应减少。除此之外，设备的维护成本也得到的了大幅降低。此外，通过LPWAN传输数据的网关数量将相应减少，从而进一步降低基础设施成本。
LPWAN在智慧城市上的应用
3种LPWAN的主流技术
LPWAN技术是一种无线通信解决方案，它可以解决许多以前无法解决的需求，但目前的LPWAN市场上已经出现了各种类型的技术。目前市场上主要的LPWAN技术包括NB-IoT、eMTC、LORA。
NB-IoT是物联网领域的一项新兴技术，支持广域网中低功耗设备的蜂窝数据连接。它也称为低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持设备有效连接，待机时间长，对网络连接要求高。据称，NB-IoT设备的电池续航时间可以提高到至少10年。
eMTC作为物联网的一种应用场景。它具有超可靠和低延迟的特点。eMTC主要应用在设备之间的通信需求上。
Lora是一项专有技术， Semtech为其提供芯片。Lora技术改变了以往在传输距离和功耗之间的折衷，为用户提供了一个简单的系统，可以实现远距离、长续航、大容量，进而扩展传感器网络。
目前，与NB-IoT相比，LORA 无线模块 是目前最成熟、最稳定的窄带物联网通信技术。它的免费网络专用网络远远优于运营商持续不断收费的NB网络，而且LoRa不需要终生付费。然而，LORA在物联网通信发展中的应用难度大、长期性强、准入门槛高。运营商将采用NB-IoT和eMTC，而Lora将专注于企业级应用。
3种LPWAN技术应用场景

LPWAN技术能够在智慧城市的建设中起到举足轻重的作用。例如，智能路灯、湿度传感器、智能电表和智能停车场不需要很高的数据速率，但需要非常广泛的覆盖。特别是在停车管理、智能冷链、智能抄表等方面。
LPWAN的应用
LPWAN技术在智能抄表中的应用
在智能抄表解决应用中，水、电、气、热等抄表终端通过LoRaWAN通信模块将数据上传到本地LoRaWAN基站，该模块可以控制一个LoRaWAN基站的数千个终端，然后通过蜂窝骨干网，将数据上传到服务器。
LPWAN技术在智能冷链中的应用
在智能冷链解决方案中，温湿度信息由具有LORA传输模块的各个采集器采集，然后上传到LORA网关，蜂窝网络和互联网上传到云平台，客户可以在后台实时监控状态。
LPWAN技术在智能路灯中的应用
在智能路灯解决方案中，LoRaWAN解决方案的架构类似于抄表。需要通过基站采集各个节点的数据，然后通过后台管理系统上传到云端，实现路灯故障报警、安全监控、紧急呼叫等功能。

这款手持设备可以检测到网关的信号覆盖面和覆盖面内预安装位置处的信号质量，外形跟手机差不多，带着比较方便。评测效果挺不错的，不过我主要是因为它们产品说明比较详细，有什么不懂的还可以直接去物联网开发者社区问

第一，频段。LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，在应用时不需要额外付费，NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的，是需要收费的。
第二，电池供电寿命。LoRa模块在处理干扰、网络重迭、可伸缩性等方面具有独特的特性，但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量。NB-IoT出于对服务质量的考虑，不能提供类似LoRa一样的电池寿命。
第三，设备成本。对终端节点来说，LoRa协议比NB-IoT更简单，更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了，并且还会有升级版本陆续出来。
第四，网络覆盖和部署时间表。NB-IoT标准在2016年公布，除网络部署之外，相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了，产品也处于“蓄势待发”的状态，同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。

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