藍牙5.4專為電子貨架標籤量身打造

2023年藍牙5.4最新版本登場，導入新的邏輯傳輸方式「具回應功能的週期性廣播(Periodic Advertising with Responses, PAwR)」，除了能夠支援大型的一對多拓撲，還可支援雙向資料傳輸。這項新技術讓長期由私有協定(Proprietary)主導的電子貨架標籤(Electronic Shelf Label, ESL)市場看見標準化的希望曙光。

根據調研機構統計，ESL市場規模2021年達到7億3,000萬美元，而MarketWatch研究報告顯示，其市值在2022年成長至13億9,000萬美元，預計將以23%的年複合成長率(CAGR)持續成長，2030年來到48億3000萬美元。電子貨架標籤市場極具潛力，藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)於5.4推出ESL設定檔(ESL Profile)，同時積極與相關業者合作，希望藉由推出統一的藍牙ESL標準造福零售產業，並打開全新應用商機。

ESL市場概況　私有/標準協定比較

在藍牙發布ESL設定檔規範之前，電子貨架標籤由各家業者的私有協定完成系統中的通訊傳輸。Silicon Labs資深無線產品行銷經理Petteri Paatsila(圖1)說明，目前ESL皆透過主要採用2.4GHz ISM頻段、特定供應商的私有協定建置而成。雖然特殊用例能夠藉由私有協定進行性能優化，平台之間缺乏互操作性、高度依賴單一廠商等特性卻也讓許多零售業者因此卻步。Petteri Paatsila表示，基於藍牙的標準協定可實現互操作，提供多家供應商產品進行選擇，提高零售業者投資ESL系統的意願。

Nordic區域銷售經理陳俊志(圖2)補充，藍牙標準協定也將為ESL生態系建立統一基準。過往各家私有協定技術和性能不一，無法相互比較；藍牙標準出現，可以客觀透過標準化的規範比較各家晶片優劣。此外，非標準的私有協定可能中途停止更新，導致系統裝置無法使用；技術規格統一後，標準換代會將兼容性、過渡方式列入考慮，裝置長期使用更有保障。

統一標準也將使各家業者轉移產品差異化重心，例如改以軟體層服務創造差異化價值，於雲端提供更多加值功能。藍牙ESL標準有助於不同ESL供應商的裝置互通，預期將受到市場採用，不過私有協定仍將具有一定市占率，兩者於市場共存。隨著時間推移，藍牙ESL標準技術可望更為普及。

為何藍牙雀屏中選？

電子貨架標籤系統中，除了貨架上的電子標籤(Tag)，還包括負責和眾多標籤無線傳輸資料的Hub(Access Point)，以及Hub背後的中央伺服器(Central Server)。藍牙技術聯盟行銷長Ken Kolderup解釋，ESL系統中的電子標籤數量眾多，單一Hub可能就需要和7,000~10,000個電子標籤進行邏輯傳輸，因此成本是電子標籤的考量之一。此外，電子標籤需要以鈕扣電池運行超過5年，功耗至關重要。

Kolderup表示，藍牙生態系經過多年發展，每年藍牙裝置出貨量達數十億，同時具備數以百計的晶片供應商，因此成本價格較低。相較於其他無線通訊技術如Wi-Fi，藍牙晶片可實現低功耗傳輸，有助增加電子標籤的電池續航力。藍牙技術廣泛整合進手機、平板等電子裝置，未來可作為操作介面控制ESL系統。Kolderup提到，現在也出現使用既有Wi-Fi存取點(Access Point, AP)，無論是已經支援藍牙功能或具有USB連接埠(可外接dongle)，作為ESL系統中Hub裝置的相關討論，可以運用零售場域已經布建完成的Wi-Fi AP快速建立藍牙ESL系統。

藍牙5.4「PAwR」打造ESL系統

除了藍牙本身的優勢，藍牙5.4最大的亮點就是將原本的週期性廣播技術(Periodic Advertising)加上「回應」功能(with Responses)，讓資料不再只能從Hub到周邊裝置單向傳輸，而是與每個裝置建立雙向通訊，滿足ESL系統中，標籤送出「確認接收」回應或告知貨架情況等需求，為藍牙邁入電子貨架標籤的關鍵技術。

泰凌微電子(上海)股份有限公司商務拓展總監梁佳毅(圖3)表示，仔細比對藍牙5.4的關鍵功能，可以發現其與ESL應用需求一對一匹配。首先，ESL應用場景具有大規模節點，從數千到上萬個不等，因此Hub除了一對多連接，還需要具備一定擴展性。針對前面提到的雙向通訊功能，藍牙5.4推出PAwR技術因應，也讓ESL功能更加靈活多變，比如透過感測器回報貨架溫度和庫存量等訊息。

由於電子標籤重視低功耗需求，藍牙5.4在設計PAwR廣播機制時，便將功耗和即時回應之間的權衡(Tradeoff)列入考量。梁佳毅說明，ESL裝置對於即時性的需求並不高，可以接受一定的延遲時間，不需要長期持續收聽Hub的廣播訊息，只要在固定時間喚醒接收訊息即可，能夠顯著提升能源效率。此外，為了對終端裝置進行一對一的直接配置管理，藍牙5.4允許使用ACL連接以實現快速配置。

資料安全同樣為廣播傳輸的考量重點，Paatsila表示，藍牙以其高安全標準聞名，5.4版本更帶來透過加密廣告資料(Encrypted Advertising Data, EAD)功能對廣告資料進行加密，能夠維持PAwR雙向無線連接的通訊安全。

業者採用引爆市場　PAwR技術大顯身手

電子貨架標籤市場極具發展潛力，目前普遍認為僅達到1%的滲透率。Kolderup表示，對於電子貨架標籤市場來說，裝置是否具備跨供應商的互操作性是零售業者考量重點，ESL市場若要真正起飛，標準化是關鍵一環。

市場需求是新技術能否順利獲得採用的指標之一，近期美國知名零售商沃爾瑪(Walmart)宣布和SES-imagotag合作，於賣場導入電子標籤系統，將帶來可觀的裝置商機。Kolderup認為，儘管各地區ESL市場成長速度受到當地需求影響有快有慢，但最終仍可看到整體市場走向標準化，未來成長動能可期。

不過，雖然藍牙5.4推出的ESL設定檔在名稱上就把電子貨架標籤寫入其中，其技術應用卻絕不僅止於此。陳俊志解釋，藍牙5.4規範能夠將ESL系統中的眾多電子標籤分組，讓Hub針對特定群組傳輸資料，因此節點密集、需要分成群組的應用都有機會發揮藍牙ESL設定檔的技術優勢。例如，在家中布滿二氧化碳感測器，依據臥室、客廳、廚房等場域進行分組。

倉儲管理、醫院病床標示、人員名牌資訊更新皆為藍牙PAwR技術的潛力應用場域，隨著晶片廠商如Silicon Labs、Nordic推出支援藍牙5.4核心和ESL設定檔的解決方案，並且原先採用私有協定提供ESL服務的廠商(如泰凌微電子)開始支援藍牙ESL標準，可望看到藍牙作為ESL標準快速獲得市場採用，並有機會擴及零售之外的場域。