Die Bluetooth SIG hat kürzlich eine neue Funktion angekündigt, die speziell für das Electronic Shelf Label (ESL) entwickelt wurde. Die im Bluetooth 5.4-Standard enthaltene Funktion „Periodic Advertising with Responses“ (PAwR) führt eine neue Übertragungslogik ein, die es einem einzelnen Zugangspunkt ermöglicht, eine bidirektionale Kommunikation mit Tausenden von Endknoten ohne etablierte Verbindungen durchzuführen. Ziel ist es, mehr Raum für Innovationen in der ESL-Branche zu schaffen und nicht nur die bidirektionale Kommunikation zwischen ESLs und Bluetooth-Hubs zu ermöglichen, sondern auch deren Stromverbrauch erheblich zu senken.

Was ist ein elektronisches Regaletikett?

Beim Einkauf in Geschäften oder Supermärkten stellt man leicht fest, dass herkömmliche Papierpreisschilder durch elektronische Regaletiketten ersetzt werden. Einzelhandelsriesen in China und im Ausland wie Freshippo, Yonghui Superstores, Sam Club und Metro haben elektronische Regaletiketten massiv als Standardzubehör eingeführt. Darüber hinaus werden ESL-ähnliche Anwendungen auch in anderen Geschäftsszenarien eingesetzt, z. B. Tischkarten in Ausstellungen, Zugangskarten zu Veranstaltungsorten, Patientenkarten in Krankenhäusern und Stücklistenkarten in Fabriken usw.

Ein ESL ist ein elektronisches Tintenanzeigegerät mit einem eingebetteten Kommunikationsmodul, das den Datenempfang ermöglicht. Es zeigt grundlegende Produktinformationen, Preise, Barcodes oder QR-Codes und sogar andere grundlegende Bilder an. Darüber hinaus ist das wichtigste und wichtigste Merkmal „geringer Stromverbrauch und lange Autonomie“, wodurch typischerweise eine Batterielebensdauer von mehreren Monaten oder sogar Jahren erreicht wird.

ABI Research prognostiziert, dass bis 2027 2,4 Milliarden ESL-Geräte in verschiedenen Einzelhandelsgeschäften installiert sein sollen. Von ESLs häufig verwendete Kommunikationsprotokolle sind die proprietären 2,4G-Protokolle ZigBee und BLE. Jedes Protokoll hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Dank seiner Vielseitigkeit und seines reichhaltigen Ökosystems ist BLE immer beliebter geworden und wird von immer mehr Herstellern und Einzelhandelsgeschäften übernommen. Forschungsdaten zeigen, dass die Penetrationsrate von ESL in China immer noch unter 10 % liegt. Und seine Verbreitung konzentriert sich hauptsächlich auf große Supermärkte. Man kann davon ausgehen, dass es in China immer noch großes Marktpotenzial gibt, das es zu erschließen gilt, da die Märkte der mittleren und unteren Preisklasse dort noch nicht angesprochen wurden.

Was ist PAwR?

PAwR ist eine dem Periodic Broadcast (PADVB) ähnliche Kommunikationsmethode. Es ermöglicht die Übertragung von Anwendungsdaten von einem Sendegerät (Broadcaster) an ein oder mehrere Empfangsgeräte (Beobachter) gemäß einer Eins-zu-Viele-Kommunikationstopologie. Sowohl PAwR als auch PADVB verwenden eine verbindungslose Kommunikationsmethode, bei der die Übertragung von Broadcast-Paketen periodisch, in regelmäßigen Abständen und ohne zufällige Planung erfolgt. Der Unterschied dazwischen: PAwR unterstützt die bidirektionale Kommunikation zwischen Sender und Beobachtern; wohingegen PADVB Beobachter nicht dabei unterstützt, Antwortpakete an den Sender zu senden.

Vorteile von PAwR

• Bidirektionale verbindungslose Kommunikation : PAwR bietet die Möglichkeit, eine bidirektionale verbindungslose Kommunikation zwischen Geräten zu erreichen, ohne eine Verbindung herzustellen, was in BLE-Versionen vor Bluetooth 5.4 nicht möglich ist.

• Skalierbarkeit : Im Vergleich zur BLE-GATT-Verbindungsmethode verwendet PAwR eine skalierbarere, bidirektionale Eins-zu-viele-Topologie, die es ermöglicht, die Kommunikation mit Tausenden von Knoten in beide Richtungen zu unterstützen. Bei BLE GATT ist die Anzahl der an ein zentrales Gerät angeschlossenen Slave-Geräte jedoch sehr begrenzt. Und PAwR geht dieses Problem perfekt an.

• Geringer Stromverbrauch : In PAwR müssen ein Sender und ein Beobachter nur ein Unterereignisintervall belegen, sodass der Beobachter nur in einem kleinen, für die Übertragung angegebenen Zeitrahmen scannen kann. Da der Unterereignissynchronisierungsprozess für die Anwendungslogik relevant ist, sollen die empfangenen Pakete typischerweise Daten enthalten, die sich auf den Beobachter beziehen. Dank dieser Funktion mit geringem Stromverbrauch kann das Beobachtungsgerät viele Jahre lang nur mit einer Knopfzelle betrieben werden.

• Flexible Topologie und gleichzeitiger Empfang : PAwR verwendet eine flexible Topologie, die es ermöglicht, gesendete Pakete von einem einzelnen Beobachter, dedizierten mehreren Beobachtern oder allen Beobachtern gemäß unterschiedlicher spezifizierter Datensynchronisationslogik in der Anwendungsschicht des Beobachters zu empfangen und zu verarbeiten. Diese Flexibilität macht PAwR äußerst anpassungsfähig an verschiedene Anwendungsszenarien und Anforderungen

• Anwendung : PAwR eignet sich für Szenarien, in denen ein zentrales Gerät in großem Umfang mit anderen Geräten kommuniziert. Bei diesen Daten kann es sich um Steuerbefehle, Sensordaten oder andere Nachrichten handeln. Unter diesen ist ESL ein sehr wichtiges Anwendungsszenario, für das PAwR speziell ein ESL-Profil entwickelt hat, um die Methode der Datenübertragung festzulegen. Allerdings ist PAwR nicht für Szenarien mit hohem Echtzeitverkehr geeignet. Datenpakete werden periodisch in einem bestimmten Zeitfenster gesendet, die Anzahl der Beobachter ist konfigurierbar. Mit zunehmender Anzahl von Beobachtern nimmt auch die für die Übertragung der Daten erforderliche Zeit zu, was zu Verzögerungen führt. Daher kann es beim Senden von Nachrichten an mehrere Geräte zu erheblichen Zeitverzögerungen kommen, die je nach Konfiguration zwischen einigen Millisekunden und mehreren zehn Sekunden liegen.

PAwR-Ereignisse und Unterereignisse

Der periodische Teil des PAwR bezieht sich auf die periodische Übertragung von Paketen durch ein zentrales Gerät wie einen Access Point, die in präzisen und regelmäßigen Abständen erfolgt. Die Kommunikation erfolgt in Form von Aktivitätsausbrüchen während bestimmter Zeiträume, die als Ereignisse bezeichnet werden. Ein Ereignis kann in mehrere Unterereignisse unterteilt werden.

Unterereignisse werden weiter in Zeitschlitze unterteilt, die für die Übertragung eines Pakets durch das zentrale Broadcaster-Gerät verwendet werden, gefolgt von mehreren Zeitschlitzen, in denen Antworten von Observer-Geräten empfangen werden.

PAwR definiert Verfahren, mit denen Observer-Geräte den Ereignis- und Unterereignisplan des Senders erfassen können. Andere Verfahren definieren, wie dem Observer ein bestimmtes Unterereignis zum Abhören und ein Antwortslot innerhalb dieses Unterereignisses zugewiesen wird, der für Antworten verwendet wird. Die Zuweisung von Geräten zu bestimmten Unterereignissen bedeutet nur, dass sie selten in den Empfangsmodus wechseln, was die Batterielebensdauer erheblich verlängert.

PAwR ist darauf ausgelegt, Daten zu berücksichtigen, die sich bei jeder Übertragung ändern und an Einzelpersonen oder Gruppen von Geräten übermittelt werden. Die Anwendungslogik stellt sicher, dass die in jedem Unterereignis übertragenen Daten für die zu diesem Zeitpunkt abhörenden Geräte relevant sind, sodass nur wenig Energie verschwendet wird.

PAwR ist im Wesentlichen zustandslos und daher sehr skalierbar. Mit PAwR ist eine bidirektionale Eins-zu-viele-Kommunikation mit Tausenden von Geräten wie ESLs möglich.

Neue Perspektiven für PAwR und ESL

Automatisierte Preisänderungen im ESL-System haben die Betriebseffizienz der Filialen verbessert und die Kundenzufriedenheit erheblich gesteigert. Gleichzeitig deuten die neuen Bluetooth-Technologiefunktionen, die gemeinsam von ESL-Branchenführern und der Bluetooth SIG entwickelt wurden, darauf hin, dass ein neuer Industriestandard für den Markt für elektronische Regaletiketten entsteht. Um den adressierbaren Markt zu erweitern, besteht der nächste Schritt darin, dass ESL-Lösungsanbieter ihre Systeme auf standardbasierte drahtlose Technologie migrieren. Durch die Einführung des drahtlosen Standards für den ESL-Markt wird die Bluetooth-Technologie dem Einzelhandel dabei helfen, in die nächste Phase der digitalen Transformation einzutreten und dadurch bessere Ergebnisse sowohl für Geschäfte als auch für Käufer zu erzielen.

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