藍牙ESL電子貨架標籤全球標準登場

本文將特別介紹ESL帶來的各項益處，並概述能協助實現藍牙ESL標準化的各項功能及規格。

電子貨架標籤應用簡述

電子貨架標籤(ESL)是一種架設在大型超市等場所貨架上的裝置，配有顯示器以影像顯示各種資訊，例如貨架上產品的名稱、說明及價格資訊。

ESL通常配有LED吸引顧客關注，也會利用感測器收集周圍溫度等各項資料。其中的中央樞紐裝置，也就是所謂的存取點(AP)，會透過無線通訊傳送指令，變更價格資訊、啟動LED或收集感測器資料等。

AP是一種可以透過無線區域網路(WLAN)傳輸及接收資料的無線連網裝置，通常可以與企業的相關系統相互整合。

ESL的應用案例包括：

．變更個別或整組產品的價格資訊。例如在每天結束營業前一小時，將所有新鮮出爐的麵包改為折扣價，確保麵包能在最佳狀態下售出。

．讓多個不相關的產品亮起紅色LED指示燈，協助店內工作人員尋找並拿取客戶訂購的各項產品。

．監控冰箱溫度。

．搭配ESL使用的無線通訊系統可以支援大型的一對多拓撲，讓單一AP能夠與數以千計的ESL進行通訊。通訊傳輸功能須為雙向，亦即ESL也能對AP指令傳送回應。

ESL通常是以小型電池供電，這類電池的續航力能持續數年之久。

藍牙邏輯傳輸

低功耗藍牙(LE)支援多種稱為邏輯傳輸的運作模式。

連接導向的通訊模式允許單一中央樞紐裝置進行雙向傳輸，不過僅限於少量的同步互聯設備之間。

至於非連接式通訊，也就是我們熟知的廣播，能以多種不同形式提供使用，並可讓名為廣播器(Broadcaster)的裝置與非常大量的接收器(Observers)進行通訊。在最新版的藍牙核心規格發布之前，廣播功能僅能支援單向資料傳輸。

欠缺標準化一直是ESL市場的阻礙之一，特別是無線通訊普遍採用專屬的2.4GHz解決方案，因此導致高度破碎化、受限於特定廠商，以及市場成長阻力等問題。

市場研調機構ABI Research預估將有24億個ESL裝置在2027年之前被安裝。ESL標準的採用，預期可帶動市場大幅成長。

具回應功能的週期性廣播

藍牙核心規格5.4版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)。PAwR以廣播功能支援大型的一對多拓撲；相較於其他藍牙廣播模式，PAwR可支援雙向應用的資料傳輸。

具回應功能的週期性廣播(PAwR)的「週期」一詞，是指存取點等中央樞紐裝置，會精準、定時依據固定間隔，透過廣播傳送封包。通訊會在名為「事件」的一段時間內以高載方式進行，而事件可以切分成子事件(圖1)。

為了中央廣播器裝置傳輸一個封包，子事件將進一步分為各時段，並且具有多個時段接續其後，以便在特定期間內取得接收器裝置的回應(圖2)。

PAwR定義接收器裝置可以取得廣播器裝置事件和子事件排程的程序。其他程序則定義接收器如何分配特定子事件來聆聽，以及在該子事件中採用哪個時段進行回覆。

將裝置指派給特定子事件，代表裝置不會經常切換為接收模式，有助於大幅延長電池續航力。

PAwR可容納每次傳輸都會變更的資料，並提供給個別或整組裝置。這個應用邏輯確保各子事件所傳輸的資料都與當下接聽的裝置有關，因此浪費的能源非常少。

PAwR基本上為無狀態(Stateless)，非常容易擴充，因此像ESL這類涉及數以千計個裝置的雙向一對多通訊，便可透過PAwR加以實現。

電子貨架標籤定義規範

電子貨架標籤定義規範可協助打造標準化、可互通、採用低功耗藍牙技術的ESL產品。

定義規範包含定址配置以及一系列指令及參數；AP可在PAwR子事件期間，於單一封包中將前述指令及參數傳送給一個以上的ESL裝置。

ESL由約128個成員群組組成，每個群組都有各自的數字ID，而每個群組可能擁有255個各自帶有數字ID的ESL裝置。ESL在整個網路中的唯一位址由群組ID和ESL裝置ID合併而來，一個ESL網路層可以容納最多32,640個電子貨架標籤，而每個標籤可以透過單一的存取點加以控制。

新的ESL必須先完成設定程序才能開始使用，包括讓AP連線至ESL、在網路層分配ESL的位址，接著向ESL傳送一系列影像。PAwR事件和子事件的詳細資料也會透過相同的連線方式傳送給ESL。指定的ESL群組ID將依照標準化的訊息處理邏輯進行動態分配，決定所使用的子事件回應時段。

ESL的指令及回應以AES-CCM演算法進行加密和驗證，確保AP與ESL之間的通訊安全無虞。這項功能由另一個名為加密廣播資料(Encrypted Advertising Data)的新型低功耗藍牙功能協助實現。

ESL實際運作情形及應用潛力

圖3顯示多個子事件在存取點與多個ESL裝置間的傳輸情形。

ESL系統可實現動態定價自動化、提升店內營運效率，並且讓消費者更加滿意，這可能是其中最重要的一項功能。新的藍牙技術功能由ESL的產業領導者與藍牙技術聯盟共同開發，宣告電子貨架標籤市場出現全新的業界標準。對ESL解決方案供應商而言，重要的下一步是將系統轉移到採用該標準的無線技術中，以便擴展整體潛在市場。為電子貨架標籤(ESL)市場引進無線技術標準，將使藍牙技術能夠協助零售產業開啟數位轉型的下一個階段，並造福店家及顧客。

(本文作者任職於藍牙技術聯盟)