要達到足夠的無線網路覆蓋率需要砸下相當大的成本四處建置基地台,Helium 這間公司,利用了區塊鏈技術,採P2P的方代快速建立了全世界覆蓋區域最廣的LPWAN。
低功耗廣域網路 (LPWAN)
Low Power Wide Area Network,縮寫 LPWAN ,為低傳輸量、高傳輸距離、傳輸時低用電的無線網路。使用這種網路來傳輸資料的話,就不必在終端裝置上安裝大電池,甚至是不用電池,利用簡單的微量發電裝置就能把資料送到基地台。這個資料傳輸方法大大降低了物聯網終端裝置的製造成本和維護成本,很適合感測器類型的應用。
如果感測器採用我們平常用的 WiFi、藍牙、4G/5G等較高功耗的無線網路,則需要幫裝置找到穩定的電力供應,或配備大電池並定期充電。這類訊號的穿透力也不佳,訊號能不能穩定的保持也是個問題。在這些限制下能的應用有限,是無法滿足所有終端廠商想做的應用。
The People’s Network
以 Helium 公司的提出的 P2P 網路規則,邀請廣大民眾一起建立的 LoRa LPWAN 。將區塊鏈與加密貨幣引入規則中,訊號提供者即是礦工,依據訊號覆蓋範圍發放加密貨幣;要利用這網路的公司要去市場上收該加密貨幣,用預付卡的模式依使用量扣款。
就這樣建立了一個可以自我運作的生態系。
他的上層協定也相容 LoRaWAN ,可直接和 AWS 、 GCP 的現有服務連結,可以容易的轉移現有的 LoRa 裝置至 The People’s Network 上。
LoRa
LoRa 是 LPWAN 的其中一種通訊協定,其特色是使用了非專屬的自由頻段及多家公司聯合推動的開放標準。
無線電的頻率是公有財,為了保證傳輸的品質,各頻段該怎麼利用由中央政府分發,禁止任何人擅自佔用。原則上由軍、警、航空、航海及必要機關先取用,再來由電視、廣播、電信付授權費或競標取得,最後會留一小部份給民間任意應用的,LoRa 就選用了這個頻段。
相比一樣是公司聯盟推動的 NB-IoT 及 LTE-M ,他們是專為了現有電信商而制定,使用了有成本的專用頻段。而同樣是使用自由頻段的 Sigfox 是由單一公司主導,並不是開放標準,即使不用為了頻段付出授權費,也要付給 Sigfox 不少的技術專利費。因此相對開放的 LoRa 網路協定成了 Helium 公司建立物聯網 P2P 網路的最佳選擇。
HNT 幣及生態系
The People’s Network 的基礎是 Helium 區塊鏈技術,礦工藉由傳輸資料、宣告覆蓋範圍、驗證其他基地台正確的運作來獲得 HNT 幣。
網路的使用人在市場上收集 HNT 幣,然後轉換成儲值金到自己的數位合約中,每次的手續和資料傳輸都從該數位合約的儲值金中扣款。關鍵就在 HNT 幣轉化的儲值金的時候,綁定了美金,不因 HNT 幣對美金的匯率影響了使用人的成本,以美金計價的每項手續和每 Byte 的傳輸價格都是固定的。
詳細的 HNT 幣生態系就請看這篇專文。
The People’s Network 的現況和未來
在 Helium 的 Blog 上有逐個介紹加入該網路的應用。以一個1歲多的網路架構來說是個相當不錯的應用總數,真實的數據傳輸量也在區塊鏈上公開。因 P2P 的特性,這個網路基礎建設成功進入了 Sigfox 進不去的中國及市場過小的小國,照這發展取代同樣採用自由頻段的 Sigfox 不是問題。
在應用的廣度上,由於他是使用 LPWAN 標準,現實上是不可能取代手機網路,他的頻寬只夠承受感測器回傳資料,不可能拿來打電話或是上網。然後採用自由頻段的問題就是其他人也可以使用,訊號干擾大,品質一定比電信商專用的 NB-IoT 及 LTE-M 差。一些高門檻的物聯網應用(如運輸),可能會為了訊號穩定度而採用電信商的方案,或是同時準備兩種訊號發設的能力,在沒有電信商訊號的情況下才採用 LoRa 來傳輸資料。
他的傳輸費用固定在每 24 bytes 0.00001 美金,相較 NB-IoT 其實差不多價格。 NB-IoT 通常採月租,傳輸量稍高的應用可能採 NB-IoT 會比較划算,而且就像一般手機網路費一樣,用量大的公司企業可以另外和電信商談價格,The People’s Network 在價格上沒有太多優勢。
目前電信商的 IoT 網路只在都會區有較高的覆蓋率,且死角還很多,現在 The People’s Network 相對有競爭力,但長線發展下來可能就會和我上一段說的:有本錢的應用會以 NB-IoT 或 LTE-M 為主,搭配 LoRa 來當偏遠地區的備案。
所以最後採用 The People’s Network 的應用大概就是傳輸頻率不高且傳輸量低的感測應用(如政府的山林監測),及其他物聯網協定的臨時備案或概念驗證(Proof Of Concept)平台。
Helium 公司的現況及未來
在維基百科頁面上有解說他們的豪華創始團隊及募資狀況。而 Helium 公司在 The People’s Network 上的主要工作有四個:
由於 The People’s Network 是個很純粹的 P2P 網路,流量不必經過 Helium 的機器也能正常運作,前面所提的所有物聯網應用應繳的手續費和流量費都不會流到他們身上,他們甚至要消耗自身留存的 HNT 幣當優惠,讓廠商轉移應用到他們的網路上。
他們現階段可能的收入除了自身持有的 HNT 幣的增值,再來就是向礦機製造商收取認證費。只要是有 LoRa Gateway 能力的機器都可以加入 The People’s Network ,但只有經過 Helium 認真的礦機才可以挖出 HNT 幣,他們掌握了挖礦程式就等於掌握了讓哪間開發商加入的能力。不過現在還在網路發展的初期,礦機供應量也嚴重不足,他們多年後才會有可能有收費計畫。
挖礦程式本身是開源的,如果 Helium 公司對於礦機製造商有過多的要求,就像比特幣和以太坊的側鏈幣一樣,分叉出來用現有礦工另組網路並不是難事,向礦機商收費並不是個穩定的收入。
從白皮書來看,他們在裡面完全沒指定 LoRa 這項技術,只展示了物連網基地台建設的 P2P 模式。然後最近又和 FreedomFi 這間新創一起推出了 P2P 5G 網路計畫(之後會專文介紹這個好玩的計畫)。
基本上他們公司的經營路線很明顯了,就是通過經營開放的 LoRa LPWAN,並抓出 P2P 網路的盲點並改進,之後來把技術轉移至其他類的無線網路,協助現有電信商在成本很高的地方通過 P2P 的力量提升訊號覆蓋率,然後收取授權費和雇問費。