比特誤碼率

比特誤碼率

數據傳輸中,比特差錯(英語:bit errors)的數量就是接收到的信道數據流由於噪聲干擾、有損或比特同步錯誤而更改的比特的數量。

誤比特率(英語:bit error rateBER)是指單比特時間差錯比特的數量。比特差錯率(即誤碼率,英語:bit error ratioBER)是一段時間內差錯比特的數量除以傳輸的總比特數。BER是一種無單比特的性能指標,通常以百分比的形式表示。[1]

比特差錯機率(即誤碼機率,英語:bit error probabilitype 是誤碼率的期望值。誤碼率可以視作誤碼機率的約略估計。對於長時間段和高差錯比特,這個估計比較準確。

基本介紹

  • 中文名:比特誤碼率
  • 外文名:Bit Error Ratio
  • 概念:規定時間內數據傳輸精確性的指標
  • 10-10:脈衝振幅調製
產生,統計學方法,實際測量法,實驗室測試,現場測試,

產生

誤碼的產生是由於在信號傳輸中,衰變改變了信號的電壓,致使信號在傳輸中遭到破壞,產生誤碼。噪音、交流電或閃電造成的脈衝、傳輸設備故障及其他因素都會導致誤碼(比如傳送的信號是1,而接收到的是0;反之亦然)。各種不同規格的設備,均有嚴格的比特誤碼率定義,如通常視/音頻雙向光端機的比特誤碼率應該在:(BER)≤10E-9。
由於種種原因,數位訊號在傳輸過程中不可避免地會產生差錯。例如在傳輸過程中受到外界的干擾,或在通信系統內部由於各個組成部分的質量不夠理想而使傳送的信號發生畸變等。當受到的干擾或信號畸變達到一定程度時,就會產生差錯。
什麼是差錯?在數據通信中,如果傳送的信號是“1”,而接收到的信號卻是“0”,這就是“誤碼”,也就是發生了一個差錯。在一定時間內收到的數位訊號中發生差錯的比特數與同一時間所收到的數位訊號的總比特數之比,就叫做“比特誤碼率”,也可以叫做“誤比特率”。比特誤碼率(BER:Bit Error Ratio)是衡量數據在規定時間內數據傳輸精確性的指標。
比特誤碼率=接收出現差錯的比特數/總的傳送的比特數。
比特誤碼率是最常用的數據通信傳輸質量指標。它表示數字系統傳輸質量的式是“在多少位數據中出現一位差錯”。舉例來說,如果在一萬位數據中出現一位差錯,即比特誤碼率為萬分之一,即10E-4。

統計學方法

有些測量技術以預測比特誤碼率數量的統計分析為基礎,這種使用普通統計分配法的統計分析可以達到一定的準確性。例如:
P(e)/Log2M<Pb(e)<P(e)
其中,Pb(e)表示發生誤碼的可能性,等同於比特誤碼率;
P(e)表示波形發生錯誤並被用戶發現的可能性;
M是間斷信號的數量(例如3表示PAM-3,5表示PAM-5)。

實際測量法

儘管KRONE同時使用統計學和實際測量兩種方法,但KRONE更重視實際誤碼,因為這更接近於揭示誤碼的本質。任何現代區域網路硬體和網路分析軟體都能進行這種實際物理測量。
實際測量技術使用循環冗餘檢查方式(CRC)來確定一段時間內發生的誤碼情況。
例如,在一個使用PAM-5編碼標準的系統運行100小時後,可能會出現兩個CRC錯誤。CRC採用幀校驗序列,由傳送端開始,接收端查驗結果是否正確。如果不正確,即至少一個比特發生了錯誤,則接收端就會拒絕整個數據包,而這個數據包可能包含高達8個1500位元組的比特,即1.2萬比特的乙太網幀。也就是說,一個比特的誤碼可能引起1.2萬比特的數據重發。
比特誤碼率之零比特誤碼率
IEEE802.3規定最壞情況的比特誤碼率是10E-10。在這種條件下,出現的誤碼不會降低網路的性能,因為所有的網路軟硬體都按這個要求建立。因此,這個條件下出現的噪音將不足以改變接收端的比特值,不會造成誤碼。
KRONE選擇的比特誤碼率標準比IEEE標準高出100倍,並把10E-12比特誤碼率稱為零比特誤碼率。
比特誤碼率意味著每十萬億個比特中產生的誤碼小於1個。

實驗室測試

KRONE認為實地網路測試是使理論與實際相聯繫的最準確的方法。因此,KRONE在實驗室人造強噪音干擾環境中(模擬現實生活中最糟糕的情況)測量產品性能,又在用戶現場測試已安裝的布線系統,以此檢測網路在使用前與使用中的性能差異。
KRONE在測試中使用目前最先進的測試技術和最精密的數字測量儀,如NetcomSystemSmartbitsSMB-2000、Vigilant-BigTangerine和FlukeDSP4000。它們被眾多國際測量實驗室,如TollyGroup、BiCSi、BellLaboratories等公認為最好的測量儀。
在實驗中,KRONE使用SmartbitsSMB-2000信號發生器從兩個方向製造高達19千兆比特連續不斷的數據傳輸。同時使用一台奔騰200MHz手提電腦監控現場受到附近外界噪音影響時數據的傳輸情況。實驗持續了4天,數據傳輸的比特誤碼率為零。
KRONE又使用先進的NetcomSmartFlowv.1.14網路分析軟體產生的許多不同的數據流來分析網路的等待時間。試驗結果顯示,KRONE的TrueNet布線系統沒有發生幀丟失的情況。

現場測試

在商業和工業場所的現場測試中,KRONE使用先進的24口網路檢測器評估用戶的布線系統是否健康和完整,並在這個實驗中衡量阻抗與距離及阻抗與頻率的關係。在測試中,KRONE發現,網路信道的阻抗失配是引起網路傳輸速度減慢的主要原因。
TIA/EIA-568A標準規定,阻抗的變化範圍為標準參數的±15歐姆;而KRONE公司的TrueNet布線系統將其限制在標準值的±3歐姆內。
在實驗中,測量儀俘獲網路中的噪音、干擾和串擾,並分析它們對性能的影響。從這些數據中可以看出,正確安裝的TrueNet布線系統信道的阻抗在3歐姆內。
大多數阻抗失配問題發生在機櫃裡的跳線、分線點及通信插座的連線器中。圖中最初的幾米是臨時使用的連結,即測量儀和線纜之間的連線,其餘部分顯示線纜的運行情況。從圖中我們可以看出,所有的元件阻抗均在±3歐姆內,阻抗失配完全可以忽略,不會引起數據誤碼以及由此導致的數據重發。
實驗室內部測試和現場測試均驗證KRONE零比特誤碼率的數據傳輸是完全可行的。更重要的是,KRONE的用戶可以確認他們安裝的布線系統確實達到了零比特誤碼率傳輸,並且KRONE公司為安裝TrueNet布線系統的用戶提供5年“零比特誤碼率”數據流量保證。
對不同的系統有不同的誤碼要求例如,對碼速為64千比特/秒的系統,國際電報電話諮詢委員會把比特誤碼率10E-3的稱為嚴重誤碼。而對於碼速在2比特/秒以上的系統,則有更高的性能要求。例如,我國長途光纜通信系統的進網要求之一是,誤碼性能要優10E-9。

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