有了這些新的功能，加上藍牙5的智慧手機上市，鼓勵著設計人員開發零售和室內定位的信標(Beacon)應用，這類應用在新版本的藍牙推出之前都未能實現。而且新一代具成本效益、超低功耗且功能強大的系統單晶片(SoC)、開發工具、應用範例及參考設計，協助設計人員更容易採用這個協定增強技術。
信標發展歷程
低功耗藍牙4.0、4.1及4.2版本所支援的基礎信標技術定義了一種簡單的服務，能有效地利用藍牙進行交換資訊的一面。由藍牙裝置發送定期廣播訊息(發現新資料訊息)，該訊息會啟動配對請求，隨後進行資訊交換。相反的，信標的廣播訊息則會包含保留位址，該位址將該廣播訊息識別為不請求配對，隨後是可直接作用的固定長度短資料封包。在零售應用中，當消費者接近信標時，會自動接收短信標通訊，但是以往受限於單一廣播封包中的負載限制於31個位元組，因此在「非連線」廣播中可傳送的資訊量受到很大的限制。
然而，現在使用的藍牙5改善了這個問題，例如零售商以往只能對智慧手機發送出單一的網址，讓消費者必須連線才能取得更多訊息；但現在能利用廣播擴展功能支援的255位元組的封包來直接傳送關於特價或新商品等特定資訊。在其他方面，室內導覽現時大行其道，因為消費者不需要安裝特定的手機應用程式(App)，也不用設定連線來接收這些特定位置的資訊。
藍牙5的廣播擴展性能還促進定位系統升級到更新層次(知道行動實體的位置，可實現人和資產追蹤，這是一種日益流行的應用)。使用「訊號強度特徵」(RSSI)方式，可估算信標到接收器的距離來進行定位。依照發射訊號強度及它隨著距離減小的速率，可進行簡單的估算，以取得接收器與信標的距離。在指定區域範圍內，可以比對信標的訊號強度，而地圖(有時候稱為特徵)則可利用智慧手機版應用程式取得。
舉例來說，北京升哲科技有限公司推出的「雲子」是一款符合Apple iBeacon規格的信標(圖1)。該信標包含多個感測器，包括用於跟蹤信標運動的加速器，以及光和溫度的感測器。該信標可用於觸發智慧手機接收接近通知，辨識出連線中的對象是否正在移動，並廣播發送周圍環境的光和溫度等資訊。而日本富士通推出了一系列符合Apple iBeacon及Google Eddystone規格的信標，所提供的三種型號均具備嵌入式加速器和溫度感測器以跟蹤信標的精確動作，並為使用者提供環境反饋。
藍牙5信標技術起步
市面上雖然有許多低功耗藍牙的系統單晶片產品可用於無線產品的實現，但是將當今複雜信標應用的特定要求列入考慮的話，適用的產品範圍就縮小了。這些要求包括以下：
1.能與藍牙5核心規範相容。
2.具備成熟且經驗證的RF協定軟體堆疊。
3.符合Apple iBeacon和Google Eddyston規範。
4.低功耗(可延長電池壽命)以最大限度減少維護工作，尤其於高節點數安裝的專案。
5.高鏈路預算(發射器的輸出功率及接收器的靈敏度(dBm)以確保適切的範圍和連線的穩健性。
6.可支援應用程式和協定堆疊執行無線下載更新(OTA)的快閃記憶體(通過定期的韌體版本修訂來延長產品使用壽命)。
7.適合緊湊型設計的小型尺寸。
8.嵌入式ARM微控制器以提供足夠的開銷(Overhead)來執行堆疊和應用。
9.高性價比。
10.成熟且易於使用的開發工具。
11.能提供良好RF性能的硬體參考設計。
12.需有良好的技術支援，包含討論熱烈的開發者論壇在內。
為此，藍牙晶片供應商開始研發低功耗藍牙SoC。以Nordic Semiconductor為例，該公司所推出的nRF52810 SoC，可與藍牙5標準晶片相容，具有64MHz、32位元ARM Cortex M4微控制器，還提供了100dBm鏈路預算、2.4GHz多協定無線電，而且在輸出功率0dBm下的Tx以及1Mbps傳輸速率下的Rx相應電流值僅為4.6mA，電池壽命長。
不過，雖說nRF52810 SoC已屬於完整的低功耗藍牙解決方案，但功能齊全的系統還需要搭配其他零組件，例如印刷電路板(PCB)、電源、用於調諧電路的被動元件、用於定時的天線和晶體。此外還需要技能和經驗來實現阻抗匹配和天線定位等重要要求。晶片製造商的參考設計可提供協助硬體設計，參考設計是為第一個原型獲得合理射頻性能，並為特定應用縮短更佳化硬體程序的好方法，因此，Nordic便提供相關應用(包括PCB布局和BoM)的參考設計。
對於沒有射頻硬體設計經驗的人而言，另一個方法是購買用於組裝和測試的開發套件(DK)，大部分的晶片製造商都有提供這樣的產品。就這部分而言，Nordic提供的nRF52-DK可以和PC或Mac連接來進行開發，而且為使用nRF52810 SoC開發信標原型工作提供需要的所有硬體。
該開發套件經由連接器可以簡單接入這個SoC所有的I/O和介面，包括四個可由使用者編程設計的LED和按鈕。該開發套件另一個方便的特性是與Arduino Uno(修訂版三)標準相容，因此能搭配使用多家協力廠商們已商用化的擴展板，以增強功能。
藍牙5信標App建立挑戰多
雖然各個低功耗藍牙SoC供應商的開發方法均有所不同，但他們的軟體都基於工廠提供的藍牙5/低功耗藍牙RF協定堆疊。設計人員的任務是為信標編寫應用程式，當中存在著一些需要克服的挑戰，包括：
．信標非藍牙技術聯盟(SIG)認可的「規範」(表示經測試和驗證的應用軟體)。
．信標使用廣播頻道的方式和其他BLE應用不同(也就是不建立配對程序，而是直接向範圍內的設備廣播資訊)。
．信標的應用程式碼需要遵守Apple iBeacon和Google Eddystone規範，以確保與Apple及Android手機之間的互通性。
．若是沒有適當的維護，在信標的應用程式編譯期間，供應商的BLE協定堆疊可能會被破壞，從而延長了除錯過程。
而為了替設計人員消除大部份的複雜性，晶片商如Nordic使用獨特的軟體架構，將RF協定堆疊(稱為疊構/SoftDevice)與應用程式清楚分隔。這個架構可協助設計人員專注於應用程式碼的品質，因為設計者知道協定堆疊不會在設計過程中損壞；而在程式編譯期間，開發工具負責管理RF協定堆疊和應用程式及之間的鏈接，並為高效可靠的堆疊運行維持不可或缺的相互依存度。
此外，Nordic DK的低功耗藍牙SoC主機層在交貨時是空白的。所需的疊構可以從該公司網站下載，格式為預編譯的二進位檔案，並可使用nRF Connect移植到DK的SoC。nRF Connect是Nordic的一個跨平台工具，可以針對BLE進行測試和開發，並提供PC和行動裝置版本，設計人員可以使用BLE連接，分別從PC或智慧手機與原型通訊；而對於使用nRF52810 So設計的信標，可使用S112疊構，因為它是一個與藍牙5相容的協定堆疊，用於開發高性能BLE應用，僅占100kB快閃記憶體。
總結來說，藍牙4、藍牙4.1和藍牙4.2，再加上Apple和Google的信標規範，鼓勵了設計人員為機場、博物館和畫廊等公共場所提案零售用和定位的初期設計。但是在這些版本的核心規範中，廣播頻道有限的封包負載可能會妨礙創新。藍牙5技術的廣播擴展技術將信標使用領域推升到新層次，實現了以往無法實現的零售和室內導覽信標應用。
對於沒有經驗的人來說，要去利用這項協定增強技術似乎會感到不安，不過透過與BLE產品供應商合作，可以克服許多挑戰以實現信標技術，簡化了設計上的挑戰，使設計人員能夠加速藍牙5信標應用的設計過程。
藍牙5廣播擴展功能再提升
低功耗藍牙在頻帶寬度83MHz、2.4GHz的ISM頻譜分配中，於2MHz頻道間距裡容納了40個無線電射頻頻道。在當中，有3個頻道是用做廣播用途，分別為：37(2402MHz)、38(2426MHz)和39(2480MHz)，而其餘37個頻道(0到36)通常在連接後用於傳輸資訊。設備使用廣播頻道在範圍內對任一個的「觀察者」設備廣播資訊，宣告它們的存在。而在觀察者設備「發現」廣播設備後，可以在沒有正式連接的情況下接收它所發送的資訊。
藍牙5技術可提供較長的資料封包和較低的無線傳送速度(如125kbit/s)，但同時採用擴展範圍操作，如此一來可能導致3個廣播頻道變得擁擠。這可能是信標應用所面臨的主要挑戰，因為設備通常會使用這些廣播頻道向附近的智慧手機發送訊息。
藍牙規範提供了廣播擴展功能來克服這個難題。現在，廣播訊息開始以廣播封包的方式發送給一個或三個主要廣播頻道，多餘的廣播封包則會被卸載容納到正常的頻道上(就如同一個次要廣播頻道)。更好的一點是，廣播擴展功能允許多個訊息鏈結起來的廣播封包最大可延長到512位元組(圖2)。
而且，廣播擴展還帶來了稱之為定期廣播的功能。該功能包含了利用「非連結」(Connectionless)廣播方式，以固定時間間隔方式，同時送給多個已同步的設備。有了定期廣播，掃描設備將更為一致地「關注」廣播者，並且可更頻繁地更新訊息。和先前版本相比，藍牙5的廣播量高達八倍，因此非連結廣播方式獲得進一步的提升。連接設備可以利用這些增強功能來發送更多資訊，並可利用次要廣播頻道進行連接，分擔主要廣播頻道的負擔。
