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  芯科電子貨架標(biāo)簽(ESL)系統(tǒng)仰賴于各廠商間的無線通訊私有協(xié)定，而這對其全球部署無形中構(gòu)成了潛在阻礙。為了解決這個難題，ESL行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者與藍牙技術(shù)聯(lián)盟協(xié)作，基于藍牙技術(shù)創(chuàng)建了一套可擴展、功耗極低且高度安全的ESL無線標(biāo)準(zhǔn)。

  電子貨架標(biāo)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(biāo)簽(ESL)的身影。每個ESL都攜帶一個電子顯示屏，用于顯示產(chǎn)品名稱、產(chǎn)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(shù)據(jù)的傳感器。通過無線通信，中央設(shè)備可以發(fā)送命令，如更改價格、開啟LED燈或采集傳感器數(shù)據(jù)。這個中央設(shè)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(wǎng)(WLAN)傳輸和接收數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常與相關(guān)的企業(yè)系統(tǒng)集成。

  Bluetooth ESL

  ESL用例包括：

  ? 更改單個產(chǎn)品或一組產(chǎn)品的價格。比如在每天關(guān)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(guān)產(chǎn)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(tǒng)必須支持大型、一對多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個AP能夠與數(shù)千個ESL通信。另外，還必須能夠進行雙向通信，其中ESL能夠?qū)碜訟P的命令作出響應(yīng)。

  圖1 電子貨架標(biāo)簽示例

  ESL通常由小型電池驅(qū)動，電池電量必須保證可以持續(xù)數(shù)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?shù)哪Ｊ健?/span>

  圍繞連接的通信允許一個中心設(shè)備進行雙向通信，但同時連接的設(shè)備數(shù)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(shè)備與大量被稱為監(jiān)聽器的接收設(shè)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(shù)據(jù)通信。

  一直以來，ESL市場都因缺乏標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致了明顯的分散化、廠商鎖定和市場增長阻力。

  根據(jù)ABI Research的預(yù)測，全球到2027年ESL設(shè)備的安裝數(shù)量將達到24億。而標(biāo)準(zhǔn)的采用預(yù)計將推動這一市場大幅增長。

  帶響應(yīng)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(yīng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與其他藍牙廣播模式相比，它還支持雙向應(yīng)用數(shù)據(jù)通信。

  PAwR名稱中的周期性指一個中心設(shè)備(如接入點)以精確的間隔時間定期廣播數(shù)據(jù)包。通信發(fā)生在被稱為事件的時間段內(nèi)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(shè)備傳輸一個數(shù)據(jù)包的時段和之后用于接收監(jiān)聽器設(shè)備響應(yīng)的時段。

  圖3 一個PAwR子事件

  PAwR定義了一些使監(jiān)聽器設(shè)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(fù)的響應(yīng)時間段。

  將設(shè)備分配到特定的子事件可以使它們不經(jīng)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(yīng)每次傳輸時的數(shù)據(jù)變化并被傳遞到單個或一組設(shè)備。應(yīng)用邏輯確保在每個子事件中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與當(dāng)時監(jiān)聽的設(shè)備有關(guān)，避免浪費電能。

  PAwR本質(zhì)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(xiàn)涉及數(shù)千個ESL等設(shè)備的雙向一對多通信。

  電子貨架標(biāo)簽配置文件

  電子貨架標(biāo)簽配置文件規(guī)格讓廠商能夠通過低功耗藍牙開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、可互操作的ESL產(chǎn)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(shù)，AP可以在PAwR子事件期間發(fā)送的單個數(shù)據(jù)包中向一個或多個ESL設(shè)備傳輸這些命令和參數(shù)。

  包含ESL的組可能有128個，每個組都有一個數(shù)字ID且每組可以包含255個ESL設(shè)備，每個設(shè)備都有一個數(shù)字ID。每個ESL在整個網(wǎng)絡(luò)中的唯一地址是組ID與ESL ID的組合，因此一個ESL網(wǎng)絡(luò)可以包含多達32,640個電子貨架標(biāo)簽，每個標(biāo)簽都可以通過一個接入點控制。

  新的ESL在使用之前必須經(jīng)過設(shè)置，包括連接接入點與ESL、在網(wǎng)絡(luò)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(yīng)時間段根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化消息處理邏輯動態(tài)分配。

  ESL的命令和響應(yīng)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(shù)據(jù)加密”的新低功耗藍牙功能實現(xiàn)。

  運行中的ESL和PAwR

  圖4顯示了一個接入點和幾個ESL設(shè)備之間在幾個子事件上的交換。

  圖4 ESL命令和響應(yīng)示例

  總結(jié)

  ESL系統(tǒng)實現(xiàn)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(lǐng)導(dǎo)者和藍牙技術(shù)聯(lián)盟一同開發(fā)的新藍牙技術(shù)功能預(yù)示著電子貨架標(biāo)簽市場新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的到來。下一步的重點是讓ESL方案商將他們的系統(tǒng)遷移到基于標(biāo)準(zhǔn)的無線技術(shù)，這可以擴大他們的潛在市場規(guī)模。通過推出電子貨架標(biāo)簽(ESL)市場的無線標(biāo)準(zhǔn)，藍牙技術(shù)將助力零售業(yè)邁入數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下一個階段，造福門店與顧客。