Bit Error Ratio Test

Abkürzung: BERT

Ein BERT prüft eine Übertragungsstrecke, indem er ein bekanntes Bitmuster sendet und am anderen Ende Bit für Bit vergleicht. Das Ergebnis ist die Bitfehlerrate (BER): der Anteil falsch empfangener Bits an allen übertragenen.

Was die Bitfehlerrate aussagt

BER = fehlerhafte Bits / übertragene Bits

Typische Anforderungen liegen bei 10⁻¹² für optische Strecken und 10⁻¹⁰ für Kupfer — also ein Fehler auf eine Billion beziehungsweise zehn Milliarden Bits.

Der Wert ist die grundlegendste Qualitätsaussage über eine Strecke, weil er nichts über Protokolle voraussetzt. Er misst die physikalische Übertragung selbst, unterhalb aller Rahmenbildung und Prüfsummen.

Die Prüfmuster

Gesendet wird kein beliebiger Inhalt, sondern ein definiertes Muster, das beide Seiten kennen. Üblich sind PRBS-Folgen (Pseudo Random Bit Sequence), bezeichnet nach ihrer Länge: PRBS-7, PRBS-15, PRBS-23, PRBS-31 für Folgen von 2⁷−1 bis 2³¹−1 Bit.

Die Länge ist kein Zufall. Ein Muster muss lang genug sein, dass sich ungünstige Bitfolgen tatsächlich ergeben — lange Ketten gleicher Bits, die die Taktrückgewinnung belasten, und Übergänge, die den Empfänger an seine Grenzen bringen. Ein kurzes Muster findet Fehler nicht, die erst bei bestimmten Folgen auftreten.

Daneben gibt es Muster für besondere Zwecke: All-Ones und All-Zeros zur Prüfung der Gleichspannungsfreiheit, Stressmuster, die den schlechtesten Fall für einen bestimmten Leitungscode erzeugen.

Die Messdauer: die wichtigste Rechnung

Hier wird aus der Theorie eine Planungsgröße, und sie wird regelmäßig unterschätzt.

Um eine Bitfehlerrate von 10⁻¹² nachzuweisen, muss man mindestens so viele Bits übertragen, dass ein Fehler auch auffallen würde. Mit 95 Prozent Konfidenz und null gezählten Fehlern braucht es etwa das Dreifache des Kehrwerts:

nötige Bits ≈ 3 / BER = 3 × 10¹²

Umgerechnet in Zeit:

Daraus folgt die praktische Konsequenz: Eine Messung über zehn Sekunden beweist nichts. Sie findet grobe Fehler, aber eine Strecke mit BER 10⁻¹² ist davon nicht zu unterscheiden von einer mit 10⁻⁹. Wer eine Zusage belegen will, muss die Zeit einplanen — bei langsamen Strecken Stunden.

Umgekehrt gilt: Wenn innerhalb von Sekunden Fehler auftreten, ist die Strecke eindeutig schlecht, und weitere Messung erübrigt sich.

Loopback und End-to-End

Im Loopback sendet ein Gerät und empfängt sein eigenes Muster zurück, weil am anderen Ende eine Schleife gesetzt ist. Vorteil: ein Messgerät genügt, und Sende- und Empfangsvergleich laufen synchron. Nachteil: Gemessen wird der Hin- und Rückweg gemeinsam, ein Fehler lässt sich keiner Richtung zuordnen — und die Strecke wird doppelt belastet.

End-to-End stehen zwei Messgeräte an beiden Enden. Das trennt die Richtungen und erkennt asymmetrische Fehler, braucht aber zwei Geräte und zwei Personen.

In der Praxis beginnt man mit dem Loopback und trennt nur, wenn Fehler auftreten.

Was BERT nicht misst

Keine Paketverluste. Fehler auf Bitebene werden von Prüfsummen erkannt und führen zum Verwerfen ganzer Rahmen. Ein BERT sagt nichts darüber, wie viele Rahmen dabei verloren gehen — das hängt von deren Länge ab: Bei gleicher BER verliert eine Übertragung mit Jumbo Frames mehr Rahmen als eine mit kurzen.

Keine Latenz, kein Durchsatz. Dafür gibt es eigene Messungen, die auf Rahmenebene arbeiten.

Nichts über die Ursache. Eine schlechte BER sagt, dass die Strecke fehlerhaft überträgt, nicht warum. Dämpfung, Reflexion, Einstreuung und ein defekter Transceiver sehen gleich aus.

Abgrenzung

Die Paketverlustrate ist die Größe auf Rahmenebene und ergibt sich aus BER und Rahmenlänge.

CRC erkennt die Fehler, die ein BERT zählt — im Betrieb sind die FCS-Zähler der Ports das, was von der Bitfehlerrate sichtbar bleibt.

ELFEXT und die übrigen Kabelmessgrößen beschreiben die physikalischen Ursachen; der BERT misst deren Wirkung.

Die Vorwärtsfehlerkorrektur verbessert die BER nach der Korrektur um Größenordnungen — bei Messungen ist deshalb anzugeben, ob vor oder nach FEC gemessen wurde.

Quellen

• ITU-T O.150 und O.151: Spezifikationen für Prüfmuster
• ITU-T G.821 und G.826: Fehlerleistungsparameter digitaler Verbindungen