摘要：通过比较目前全球四个知名的低功耗物联网络运营商——Amazon Sidewalk、Helium、 TTN、Senet——这篇文章突出了它们在起源、发展状况和未来规划方面的区别与对比。通过这个对比分析，希望能帮助更多物联网开发者根据其物联网项目需求，更高效地选用合适的网络。
随着物联网 (IoT)技术与各行各业的深度融合，物联网正在彻底改变我们与环境交互的方式的同时，其连接设备规模迅速增长。2021年，全球物联网设备连接数达到122亿，预计到2025年连接数将超过270亿。
物联网的本质是基于数据的感知、获取和传输。过去10余年，如何确保联网设备的安全与隐私一直是物联网核心研究方向之一。传统的物联网网络通常是集中式的，所有的设备都连接到一个中心服务器上，这种网络结构容易受到攻击和故障的影响。而去中心化的无线网络则可以将连接服务分散到多个节点上，从而提高了网络的稳定性和安全性。近年来，随着各类去中心化的低功耗物联网络的创建，支持了海量设备接入一个去中心化的物联网。不过，全球范围内主打去中心化的低功耗物联网络选择较多，其中以Sidewalk、Helium、The Things Network、Senet为典型代表应用广泛，成为诸多物联网应用场景的首选。本文将比较全球主流的去中心化的低功耗物联网络：Sidewalk、Helium、The Things Network和Senet，重点介绍它们在起源、发展状况和未来布局等方面的异同。
一、Amazon Sidewalk、Helium、TTN、Senet的起源
（一）Amazon Sidewalk:零成本的社区无线网络
Amazon Sidewalk是亚马逊在2020年开发的一个安全的社区远程无线网络，旨在为数十亿智能设备提供低成本、无处不在的连接，能够使智能家居中的联网设备（灯、摄像头等）在家庭Wi-Fi和蜂窝网络范围之外也能保持连接。
Sidewalk使用低功耗蓝牙 (BLE)技术提供远距离低带宽连接，并使用亚马逊 Sidewalk Bridges为IoT设备提供云连接，因此这个网络兼备了低功耗蓝牙 (BLE)、Wi-Fi 和低功耗广域网 (LPWAN)。Amazon Sidewalk 使用 Bluetooth LE 进行短距离通信，使用 900MHz 频率的 FSK 无线电协议覆盖更远的距离，在家中及其他地方实现低带宽 LoRa 和远程连接，因此它在密集的城市地区运作良好。 Sidewalk 旨在支持各种设备，包括亚马逊的 Ring 门铃、音频扬声器和安全摄像头。 Sidewalk的主要好处是它允许开发人员轻松地为这些设备创建应用程序，可增强设备性能、简化设备设置并帮助查找丢失的物品。
根据Sidewalk覆盖地图，亚马逊表示超过 90% 的美国人口可以访问现在的公共网络，并且每个账户每个月能免费选择使用500 MB上限的数据量。得益于Sidewalk低功耗与长距离的特性，智能家居的生态版图正在逐步扩大，让更多的智能硬件可以走出家门，布局于室外，推进到智慧社区领域。Sidewalk可以被认为是亚马逊扩大智能硬件品类，扩展智能家居疆界的一个核心利器。此前亚马逊已经向洛杉矶地区的很多家庭发放了700个测试设备，通过一种自下而上“众包”的方式实现网络部署，在短短的三周内就覆盖了主要的人口聚集区，实现对多种设备的邻域网络支持。原本Sidewalk只支持亚马逊联网设备，包括Ring摄影机及Kindle。但随着今年亚马逊宣布开放合作开发商访问Sidewalk工具及资源，开发者能快速开发可支持Sidewalk的设备，用户除了自家的Ring、Echo外，还可连接第三方设备，从烟雾报警器到照明设备，从泄漏检测器到智能表计，进而构建更加广泛的生态。甚至亚马逊还设想了从智能社区延伸到智慧城市的可能性，在不大量增加基础设施建设成本的条件下，通过众包服务为智慧交通和市政设施提供邻域网络和数据通信。
（二）Helium：基于LoRaWAN的去中心化的大众网络
Helium是诺瓦实验室在 2019 年建立的一个物联网网络平台，旨在解决物联网网络覆盖不足的问题，创立伊始就斩获了一众硅谷明星VC（包括 Google Venture, Khosla Ventures, FirstMark Capital, SV Angel 等）的投资。
Helium起初结合了 Wi-Fi 和远程广域网 (@LoRaWAN)，是一个点对点的分布式计算平台，让开发者能构建去中心化的应用App。它具有低功耗、广域覆盖和强大的安全性等特性。 Helium 还提供简单的设备载入和管理功能，这使其对物联网开发人员具有吸引力。 Helium网络在农村地区运作良好，因为它具有极佳的覆盖广度，并且比传统无线电波更能穿透墙壁或其他障碍物。
在物联网的起步阶段，传统通信巨头的注意力都集中在提供面向电脑、手机等家用设备的高带宽网络上，对于低功耗、低带宽的网络需求缺乏关注。Helium 团队决心变革现有的IoT无线网络，让设备间可以在开放的频段互相通讯。正如Helium CEO Amir Haleem所说：“我们试图建立一个完全开放的无线网络协议，基于一些商品化的无线电硬件就可以有序工作，不依赖于 Helium 这家公司本身。我们只是这一切的设计者罢了。” Helium 将其网络命名为 People’s Network，“大众的网络”，是迄今全球发展最迅速的无线网络，当前全球有超45万个在线热点，覆盖了全球将近 4 万个城市。
Helium同时通过区块链为其搭建了一个激励层。并通过 Poc（Proof of Coverage） 共识机制证明热点提供网络覆盖，然后为这些工作中的设备提供HNT激励，这使得网络铺设者可以获得一定的网络铺设回报，降低网络铺设成本，网络使用者在网络中获得热点服务的成本也更加低。得益于区块链的引入，Helium 网络的参与者只需在家里或办公室中对Helium设备进行简单的设置并连上网，即可为所在的城市提供数十公里的低功耗网络，供 IoT 设备进行低速率数据传输。而网络的使用者们，要以Data Credits为媒介，按照数据传输量向网络付费。
2022年，Helium的母公司更名为诺瓦实验室。更名之后，诺瓦实验室扩展了Helium所支持的网络协议。从以提供远距离低功耗通信服务的“人人网络”，转型为融合LPWAN、Wi－Fi、5G等通信服务的“网络的网络”，后续也不排除接入卫星网络的可能。
（三）The Things Network (TTN): 开源众包的LoRaWAN网络
The Things Network， 通常称为 TTN，是一个开源的LoRaWAN网络，旨在提供免费的LoRaWAN网络覆盖。TTN于2015年创建于阿姆斯特丹，由 Wienke Giezeman 和 Johan Stokking 于 2015 年创立，其使命是创建一个由低功耗广域网 (LPWAN) 提供支持的全球公共数据网络。该网络允许用户构建自己的私有 LoRaWAN 网络，而无需支付任何订阅费或购买昂贵的硬件。相反，用户可以使用社区其他成员提供的现有网关，或者在需要时部署自己的网关。
目前该网络由世界各地不断壮大的社区进行自主开发运营，切The Things Network开放网络生态已经遍布全球150多个国家，具有21000余个LoRaWAN网关，吸引了全球6万多名物联网开发者。
正如TTN的CEO & 创始人Wienke Giezeman所说：“我们的使命是通过LoRaWAN技术建立全球物联网网络， 我们致力于让开发人员使用简单经济的方式来构建LoRaWAN应用程序，以此来实现全球物联网这一目标。”该网络拥有极强的开发者社区，提供了不同的指南，允许开发者在他们的城市部署网关以发展网络。网关天线提供 LoRa长距离覆盖和蓝牙 4.2 短距离覆盖，支持物联网设备如传感器类的接入，并在极低的功耗下进行远距离通信。 由于源代码和基础设施的开源发展，它们的覆盖率在大城市已经相当不错，并且正在向小城市扩散。
（四）Senet: 商用低功耗广域网(LPWAN)运营商
Senet是一家总部位于美国的LoRaWAN网络提供商，成立于 2014 年，运营着美国最大的公共运营商级 LoRaWAN 网络，旨在支持数十亿物联网设备的连接，为全球企业提供可靠、安全的 LPWAN 服务。
该公司提供公共和私人 LoRaWAN 网络以及设备管理、应用程序开发支持等托管服务。 Senet 还提供对其云平台的访问，使客户能够从世界任何地方远程监控他们的设备。Senet的平台发起背景是为了满足工业和企业应用的需求，提供更加稳定和可靠的物联网连接服务。Senet 率先在美国将 LoRaWAN 用于商业物联网部署，并在为美国市政供水设施区部署高容量网络方面取得了巨大成功。
Senet 网络在适应其他应用，例如水表、智能建筑和智能农业。EnerTrac 更名为 EnerTracSE，EnerTracSE 加热燃料输送自动化解决方案一直是 Senet 的重要产品之一，直到该公司将该业务出售给 Independent Technologies, Inc.
Senet 于 2015 年加入 LoRa® 联盟，并与Semtech 合作，将 LoRaWAN 技术整合到 Senet 网络中。随着 LoRaWAN 技术的部署，Senet 网络提供了其他 LPWAN 技术所没有的独特优势。 这些优势包括双向通信、移动设备支持、自适应数据速率支持以及使用 AES-128 CCM 的强大内置安全功能。通过此次部署，Senet 网络成为北美第一个采用 LoRa 网络标准的物联网网络。
Senet 网络与其他 LPWAN 的区别在于它是一个开放标准网络，以部署和运行最大的创收应用方案而闻名。与蜂窝网络相比，Senet 网络完全启用的双向架构以更低的成本、更远的范围和更长的电池寿命提供来自远距离传感器的数据通信。 电池寿命取决于设备设置为传输数据的频率以及传输的数据量。收发器电池可持续使用长达 10 年。
二、Amazon Sidewalk、Helium、TTN、Senet的发展状况
为了方便大家更清晰直观地了解这四个主流的低功耗物联网络运营商发展现状的差异，以下我们将从通信方式、铺设方式、运营模式、覆盖范围、盈利模式和应用场景的角度进行盘点和对比：
三、Amazon Sidewalk、Helium、TTN、Senet的未来布局
（一）Amazon Sidewalk
Sidewalk旨在为数十亿智能设备提供低成本、无处不在的连接。
当前，美国超90%的人居住在Sidewalk覆盖的地区。随着越来越多的设备加入到Sidewalk的连接中，共享网络的强度与广度也在不断提升。同时，Sidewalk具有低功耗和低带宽的特点，将以降低的频率来进行可靠、安全的数据传输，传输距离超一公里，用户无需购买任何额外的硬件，任何支持Sidewalk的设备在覆盖范围内都都可以使用该网络。
Sidewalk 还使以前过于昂贵或能源密集型而无法广泛使用的设备（如远程检漏仪、运动传感器或货运跟踪器）变得可行，为家庭、学校和企业提供了更多进行数字化升级的路径。
（二）Helium
Helium网络已于今年4月18日迁移至 Solana 区块链。这一战略举措由社区投票通过，旨在利用 Solana 的可扩展性，低运营成本和高性能，包括其高速数据传输能力和共识机制。迁移到 Solana 为Helium网络提供了关键优势：它支持物联网和移动网络，支持更大规模的连接，支持更复杂的覆盖证明算法，并增强了网络的稳定性，能够使其成为满足更高需求的应用级物联网网络平台。
Helium网络目前仍在不断拓展其生态系统，例如DISH，GigSky，Actility，Senet，Techtenna等物联网领域大厂都加入了其生态系统，Helium将持续专注于扩大整个物联网网络的使用，并使更多的无线网络（如 5G、WiFi等）加入Helium生态系统。
Helium网络与70多家物联网应用服务商建立了合作关系，可实现智慧农业、供应链追溯、可持续发展等场景的高时效气象数据采集、位置跟踪等功能。例如，Actility公司旗下的Abeeway公司提供基于LoRa技术的低功耗定位服务，可实现室内外资产跟踪定位应用；Airly专注于在全球范围内部署传感器，提供全球范围内的空气质量信息，包括所有客户 通过使用氦气平台网络，Airly能够以低成本在全球范围内部署更多的传感器。
（三）TTN
The Things Network的目标是建立一个全球性的物联网网络，覆盖全球范围内的城市、农村和工业区域。未来，该组织将继续扩大网络覆盖范围，加强与全球各地的合作伙伴关系，推动物联网的全球化发展。
（四）Senet
Senet旨在打造全球最大的LoRaWAN网络，其建立了一个完整的生态系统来与合作伙伴共同部署、连接、管理全球数百万乃至数十亿的物联网硬件，并以此实现盈利。
Senet已经建立了北美最大的公共 LoRaWAN 网络，其获得专利的低功耗广域虚拟网络（LVN）以协作模式连接网络运营商，应用程序提供商和RAN™提供商网络，无需漫游合同即可提供普遍和统一的连接。创新的商业模式允许参与者根据他们在更大的网络生态系统中所扮演的角色从收入分享中受益。
四、总结
近年来，LoRa已成为低功耗物联网的主流通信方式。运营商的网络覆盖和网关数量是影响LoRa网络的网络可靠性、带宽容量，和应用场景的关键因素。因此，上述四个流行的低功耗网络运营商都在积极地参与和鼓励网关铺设。其中，Helium更是以代币激励的方式，以较低的网关铺设成本，迅速实现了更广泛的全球网络覆盖和更多的网关数量，从而使物联网硬件能够以较低功耗水平和相对较低的成本提供远距离可靠连接。在选择这四种流行的分布式网络时，开发者往往需要考虑覆盖区域、带宽容量、延迟、安全特性和成本结构等重要因素，这样才能更全面地评估并选择符合需求的网络。
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