Zigbee maakt gebruik van modulatie om gegevens te verzenden over draadloze netwerken. Modulatie is een techniek waarbij een of meer eigenschappen van een draaggolfsignaal worden gevarieerd in overeenstemming met het gegevenssignaal dat moet worden verzonden. Voor Zigbee-communicatie wordt specifiek gebruik gemaakt van directe sequens-spread spectrum (DSSS) modulatie en offset quadrature phase-shift keying (O-QPSK).
Directe sequens-spread spectrum (DSSS) is een vorm van spread spectrum waarbij het gegevenssignaal wordt gecombineerd met een zogenaamde spreading-sequence die een hogere snelheid heeft dan de gegevensstroom. Dit resulteert in een signaal dat over een bredere frequentieband wordt uitgespreid, wat het signaal robuuster maakt tegen ruis en interferentie. De spreading-sequence die in Zigbee wordt gebruikt, is ontworpen om het signaal op te splitsen in stukjes die over verschillende frequenties worden uitgezonden, wat helpt om de kans op storing te verminderen en het mogelijk maakt om meerdere signalen tegelijkertijd over hetzelfde frequentiegebied te versturen zonder dat ze elkaar storen.
Offset quadrature phase-shift keying (O-QPSK) is een variatie van QPSK, een vorm van fasemodulatie waarbij de fase van de draaggolf wordt veranderd om de gegevens over te dragen. Bij O-QPSK worden de veranderingen in fase op een dusdanige manier gespreid dat de veranderingen minder abrupt zijn, wat leidt tot een stabieler signaal dat minder gevoelig is voor synchronisatieproblemen en hogere transmissiesnelheden zonder significante fouten mogelijk maakt. Dit is zeer nuttig voor Zigbee-netwerken die vaak in omgevingen met veel ruis en interferentie werken, zoals huishoudelijke apparaten die zich in de 2,4 GHz ISM-band bevinden.
Een praktische toepassing van deze modulatie techniek in Zigbee kan worden gezien in bijvoorbeeld slimme verlichtingssystemen. Hier worden comandogegevens zoals aan/uit-instructies, dimniveaus en kleurveranderingen draadloos verzonden van een controller naar individuele lampen. Door gebruik te maken van DSSS en O-QPSK, kunnen deze signalen betrouwbaar worden verzonden zonder storingen, zelfs in een huis vol met andere draadloze apparaten en mogelijke bronnen van elektromagnetische interferentie.
Daarnaast wordt Zigbee vaak gebruikt in sensornetwerken voor toepassingen zoals huisbeveiliging en gezondheidsmonitoring. Sensoren kunnen gegevens zoals temperatuur, beweging of hartslag via een Zigbee-netwerk naar een centrale eenheid sturen. De modulatietechnieken zorgen ervoor dat deze cruciale gegevens snel en betrouwbaar worden verzonden, zelfs in een veeleisende draadloze omgeving.
Tot slot, voor technische details en verder begrip van hoe Zigbee modulatie werkt, kan men refereren aan de Zigbee-specificatie, zoals gedefinieerd door de Zigbee Alliance (nu Connectivity Standards Alliance) en ook de IEEE 802.15.4-standaard, die de basis vormt voor Zigbee-communicatie.
Bron:
- Zigbee Alliance. “Zigbee Specification.” https://zigbeealliance.org/solution/zigbee/
- IEEE 802.15.4-2015 Standard. https://standards.ieee.org/standard/802_15_4-2015.html
