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  芯科电子货架标签(ESL)系统仰赖于各厂商间的无线通讯私有协定，而这对其全球部署无形中构成了潜在阻碍。为了解决这个难题，ESL行业的领导者与蓝牙技术联盟协作，基于蓝牙技术创建了一套可扩展、功耗极低且高度安全的ESL无线标准。

  电子货架标签

  在大型超市等场景中，我们可以看到货架上处处都是电子货架标签(ESL)的身影。每个ESL都携带一个电子显示屏，用于显示产品名称、产品介绍及价格等信息。

  ESL通常带有醒目的LED灯和用于采集环境温度等数据的传感器。通过无线通信，中央设备可以发送命令，如更改价格、开启LED灯或采集传感器数据。这个中央设备就是所谓的接入点(Access Point，以下简称“AP”)

  AP是一种通过无线局域网(WLAN)传输和接收数据的无线网络设备，通常与相关的企业系统集成。

  Bluetooth ESL

  ESL用例包括：

  ▪ 更改单个产品或一组产品的价格。比如在每天关门前一小时打折销售所有新鲜的面包，确保它们在最佳状态下售出。

  ▪ 开启一系列不相关产品上的红色LED灯，帮助店员找到并拿取顾客订单中的商品。

  ▪ 监测冰箱的温度。

  与ESL一起使用的无线通信系统必须支持大型、一对多的拓扑结构，一个AP能够与数千个ESL通信。另外，还必须能够进行双向通信，其中ESL能够对来自AP的命令作出响应。

  图1 电子货架标签示例

  ESL通常由小型电池驱动，电池电量必须保证可以持续数年。

  蓝牙逻辑传输

  低功耗蓝牙(Bluetooth® LE)支持多种被称为逻辑传输的模式。

  围绕连接的通信允许一个中心设备进行双向通信，但同时连接的设备数量相对较少。

  无连接通信，即广播，具有多种不同的形式并允许被称为广播器的设备与大量被称为监听器的接收设备通信。在最新版本的蓝牙核心规范【《蓝牙核心规范5.4版本》链接见文末】发布之前，广播只支持单向数据通信。

  一直以来，ESL市场都因缺乏标准化而受到阻碍，尤其是在自主开发2.4GHz解决方案已成为“家常便饭”的无线通信方面。这导致了明显的分散化、厂商锁定和市场增长阻力。

  根据ABI Research的预测，全球到2027年ESL设备的安装数量将达到24亿。而标准的采用预计将推动这一市场大幅增长。

  带响应的周期性广播

  蓝牙核心规范5.4版本引入了一种被称为“带响应的周期性广播”(Periodic Advertising with Responses，以下简称“PAwR”)的新逻辑传输模式。PAwR使用广播并支持大型一对多拓扑结构。与其他蓝牙广播模式相比，它还支持双向应用数据通信。

  PAwR名称中的周期性指一个中心设备(如接入点)以精确的间隔时间定期广播数据包。通信发生在被称为事件的时间段内的突发活动中。一个事件可以被划分为多个子事件。

  图2 PAwR事件和子事件

  子事件被进一步划分为用于中央广播器设备传输一个数据包的时段和之后用于接收监听器设备响应的时段。

  图3 一个PAwR子事件

  PAwR定义了一些使监听器设备可以获得广播器事件和子事件时间表的程序。另一些程序定义了如何将监听器分配到一个特定的子事件进行监听，以及该子事件中用于回复的响应时间段。

  将设备分配到特定的子事件可以使它们不经常切换到接收模式，大大延长电池的续航时间。

  PAwR可以适应每次传输时的数据变化并被传递到单个或一组设备。应用逻辑确保在每个子事件中传输的数据与当时监听的设备有关，避免浪费电能。

  PAwR本质上是无状态的，这使得它具有很强的可扩展性。使用PAwR可以实现涉及数千个ESL等设备的双向一对多通信。

  电子货架标签配置文件

  电子货架标签配置文件规格让厂商能够通过低功耗蓝牙开发标准化、可互操作的ESL产品。

  该配置文件规格包括一个寻址方案以及一系列命令和参数，AP可以在PAwR子事件期间发送的单个数据包中向一个或多个ESL设备传输这些命令和参数。

  包含ESL的组可能有128个，每个组都有一个数字ID且每组可以包含255个ESL设备，每个设备都有一个数字ID。每个ESL在整个网络中的唯一地址是组ID与ESL ID的组合，因此一个ESL网络可以包含多达32,640个电子货架标签，每个标签都可以通过一个接入点控制。

  新的ESL在使用之前必须经过设置，包括连接接入点与ESL、在网络中为ESL分配一个地址，并且通常情况下还要向ESL传输一系列图像。PAwR事件和子事件的细节通过这个连接传递给ESL。所分配的ESL组ID决定了待使用的子事件，而响应时间段根据标准化消息处理逻辑动态分配。

  ESL的命令和响应使用AES-CCM算法进行加密和验证，以确保AP和ESL之间的通信安全。这项功能由另一项被称为“广播数据加密”的新低功耗蓝牙功能实现。

  运行中的ESL和PAwR

  图4显示了一个接入点和几个ESL设备之间在几个子事件上的交换。

  图4 ESL命令和响应示例

  总结

  ESL系统实现了自动化价格变动，提高了门店运营的效率，最重要的是大大增加了顾客的满意度。由ESL行业领导者和蓝牙技术联盟一同开发的新蓝牙技术功能预示着电子货架标签市场新行业标准的到来。下一步的重点是让ESL方案商将他们的系统迁移到基于标准的无线技术，这可以扩大他们的潜在市场规模。通过推出电子货架标签(ESL)市场的无线标准，蓝牙技术将助力零售业迈入数字化转型的下一个阶段，造福门店与顾客。