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  芯科電子貨架標簽(ESL)系統仰賴于各廠商間的無線通訊私有協定，而這對其全球部署無形中構成了潛在阻礙。為了解決這個難題，ESL行業(yè)的領導者與藍牙技術聯盟協作，基于藍牙技術創(chuàng)建了一套可擴展、功耗極低且高度安全的ESL無線標準。

  電子貨架標簽

  在大型超市等場景中，我們可以看到貨架上處處都是電子貨架標簽(ESL)的身影。每個ESL都攜帶一個電子顯示屏，用于顯示產品名稱、產品介紹及價格等信息。

  ESL通常帶有醒目的LED燈和用于采集環(huán)境溫度等數據的傳感器。通過無線通信，中央設備可以發(fā)送命令，如更改價格、開啟LED燈或采集傳感器數據。這個中央設備就是所謂的接入點(Access Point，以下簡稱“AP”)

  AP是一種通過無線局域網(WLAN)傳輸和接收數據的無線網絡設備，通常與相關的企業(yè)系統集成。

  Bluetooth ESL

  ESL用例包括：

  ? 更改單個產品或一組產品的價格。比如在每天關門前一小時打折銷售所有新鮮的面包，確保它們在最佳狀態(tài)下售出。

  ? 開啟一系列不相關產品上的紅色LED燈，幫助店員找到并拿取顧客訂單中的商品。

  ? 監(jiān)測冰箱的溫度。

  與ESL一起使用的無線通信系統必須支持大型、一對多的拓撲結構，一個AP能夠與數千個ESL通信。另外，還必須能夠進行雙向通信，其中ESL能夠對來自AP的命令作出響應。

  圖1 電子貨架標簽示例

  ESL通常由小型電池驅動，電池電量必須保證可以持續(xù)數年。

  藍牙邏輯傳輸

  低功耗藍牙(Bluetooth® LE)支持多種被稱為邏輯傳輸的模式。

  圍繞連接的通信允許一個中心設備進行雙向通信，但同時連接的設備數量相對較少。

  無連接通信，即廣播，具有多種不同的形式并允許被稱為廣播器的設備與大量被稱為監(jiān)聽器的接收設備通信。在最新版本的藍牙核心規(guī)范【《藍牙核心規(guī)范5.4版本》鏈接見文末】發(fā)布之前，廣播只支持單向數據通信。

  一直以來，ESL市場都因缺乏標準化而受到阻礙，尤其是在自主開發(fā)2.4GHz解決方案已成為“家常便飯”的無線通信方面。這導致了明顯的分散化、廠商鎖定和市場增長阻力。

  根據ABI Research的預測，全球到2027年ESL設備的安裝數量將達到24億。而標準的采用預計將推動這一市場大幅增長。

  帶響應的周期性廣播

  藍牙核心規(guī)范5.4版本引入了一種被稱為“帶響應的周期性廣播”(Periodic Advertising with Responses，以下簡稱“PAwR”)的新邏輯傳輸模式。PAwR使用廣播并支持大型一對多拓撲結構。與其他藍牙廣播模式相比，它還支持雙向應用數據通信。

  PAwR名稱中的周期性指一個中心設備(如接入點)以精確的間隔時間定期廣播數據包。通信發(fā)生在被稱為事件的時間段內的突發(fā)活動中。一個事件可以被劃分為多個子事件。

  圖2 PAwR事件和子事件

  子事件被進一步劃分為用于中央廣播器設備傳輸一個數據包的時段和之后用于接收監(jiān)聽器設備響應的時段。

  圖3 一個PAwR子事件

  PAwR定義了一些使監(jiān)聽器設備可以獲得廣播器事件和子事件時間表的程序。另一些程序定義了如何將監(jiān)聽器分配到一個特定的子事件進行監(jiān)聽，以及該子事件中用于回復的響應時間段。

  將設備分配到特定的子事件可以使它們不經常切換到接收模式，大大延長電池的續(xù)航時間。

  PAwR可以適應每次傳輸時的數據變化并被傳遞到單個或一組設備。應用邏輯確保在每個子事件中傳輸的數據與當時監(jiān)聽的設備有關，避免浪費電能。

  PAwR本質上是無狀態(tài)的，這使得它具有很強的可擴展性。使用PAwR可以實現涉及數千個ESL等設備的雙向一對多通信。

  電子貨架標簽配置文件

  電子貨架標簽配置文件規(guī)格讓廠商能夠通過低功耗藍牙開發(fā)標準化、可互操作的ESL產品。

  該配置文件規(guī)格包括一個尋址方案以及一系列命令和參數，AP可以在PAwR子事件期間發(fā)送的單個數據包中向一個或多個ESL設備傳輸這些命令和參數。

  包含ESL的組可能有128個，每個組都有一個數字ID且每組可以包含255個ESL設備，每個設備都有一個數字ID。每個ESL在整個網絡中的唯一地址是組ID與ESL ID的組合，因此一個ESL網絡可以包含多達32,640個電子貨架標簽，每個標簽都可以通過一個接入點控制。

  新的ESL在使用之前必須經過設置，包括連接接入點與ESL、在網絡中為ESL分配一個地址，并且通常情況下還要向ESL傳輸一系列圖像。PAwR事件和子事件的細節(jié)通過這個連接傳遞給ESL。所分配的ESL組ID決定了待使用的子事件，而響應時間段根據標準化消息處理邏輯動態(tài)分配。

  ESL的命令和響應使用AES-CCM算法進行加密和驗證，以確保AP和ESL之間的通信安全。這項功能由另一項被稱為“廣播數據加密”的新低功耗藍牙功能實現。

  運行中的ESL和PAwR

  圖4顯示了一個接入點和幾個ESL設備之間在幾個子事件上的交換。

  圖4 ESL命令和響應示例

  總結

  ESL系統實現了自動化價格變動，提高了門店運營的效率，最重要的是大大增加了顧客的滿意度。由ESL行業(yè)領導者和藍牙技術聯盟一同開發(fā)的新藍牙技術功能預示著電子貨架標簽市場新行業(yè)標準的到來。下一步的重點是讓ESL方案商將他們的系統遷移到基于標準的無線技術，這可以擴大他們的潛在市場規(guī)模。通過推出電子貨架標簽(ESL)市場的無線標準，藍牙技術將助力零售業(yè)邁入數字化轉型的下一個階段，造福門店與顧客。