Vì tỷ lệ lỗi bit là một thông số thực sự quan trọng trong bất kỳ liên kết truyền thông dữ liệu nào dù có dây hay không dây, nên việc có thể xác định dễ dàng và chính xác tỷ lệ lỗi bit của bất kỳ hệ thống nào là rất quan trọng.

Tỷ lệ lỗi bit có liên quan đến nhiều hệ thống vô tuyến và không dây, nhưng nó cũng được sử dụng trong ngành viễn thông để xác định hiệu suất của các liên kết dữ liệu bao gồm cả hệ thống cáp quang cũng như các liên kết có dây khác.

Xét đến tầm quan trọng của nó, việc kiểm tra là chìa khóa. Các máy kiểm tra tỷ lệ lỗi bit được sử dụng để thực hiện việc kiểm tra này.

Tổng quan về thử nghiệm tỷ lệ lỗi bit

Không giống như nhiều hình thức kiểm tra khác, tỷ lệ lỗi bit, BER đo lường hiệu suất toàn diện của một hệ thống bao gồm máy phát, máy thu và môi trường giữa hai thiết bị.

Theo cách này, tỷ lệ lỗi bit, BER cho phép kiểm tra hiệu suất thực tế của hệ thống đang hoạt động, thay vì kiểm tra các bộ phận cấu thành và hy vọng rằng chúng sẽ hoạt động tốt khi được lắp đặt.

Để đo tỷ lệ lỗi bit dễ dàng và nhanh chóng, có nhiều loại máy kiểm tra tỷ lệ lỗi bit từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Mỗi máy kiểm tra đều có ưu và nhược điểm riêng.

Kiểm tra tỷ lệ lỗi bit

Khái niệm cơ bản đằng sau việc kiểm tra tỷ lệ lỗi bit khá đơn giản. Một luồng dữ liệu được gửi qua kênh truyền thông, có thể là liên kết vô tuyến, liên kết cáp quang hoặc bất kỳ kênh nào khác, và luồng dữ liệu kết quả được so sánh với luồng dữ liệu gốc. Bất kỳ thay đổi nào cũng được ghi nhận là lỗi dữ liệu và được ghi lại. Dựa trên thông tin này, tỷ lệ lỗi bit có thể được xác định.

Khái niệm cơ bản về kiểm tra tỷ lệ lỗi bit khá đơn giản, nhưng việc triển khai thực tế đòi hỏi nhiều suy nghĩ hơn và không hề đơn giản. Có một số vấn đề cần được giải quyết.

Do lỗi dữ liệu xảy ra ngẫu nhiên, có thể mất một thời gian trước khi có thể có được kết quả đo chính xác bằng dữ liệu thông thường. Để rút ngắn thời gian đo, có thể sử dụng chuỗi dữ liệu giả ngẫu nhiên.

Để mở rộng lý do sử dụng chuỗi giả ngẫu nhiên, hãy lấy ví dụ về một liên kết dữ liệu điển hình. Để thực hiện một phép đo đơn giản về số lượng lỗi xảy ra, có thể sử dụng một bộ phát hiện lỗi để so sánh dữ liệu được truyền và nhận, sau đó đếm số lỗi. Nếu phát hiện một lỗi khi gửi 10 bit , thì ước tính ban đầu có thể là tỷ lệ lỗi là 1 trên 10 bit , nhưng điều này không đúng do tính chất ngẫu nhiên của bất kỳ lỗi nào có thể xảy ra. Về lý thuyết, cần gửi một số lượng bit vô hạn để chứng minh tỷ lệ lỗi thực tế, nhưng điều này rõ ràng là không khả thi.

Khi tỷ lệ lỗi giảm, việc đo lường sẽ mất nhiều thời gian hơn nếu muốn đạt được độ chính xác nhất định. Đối với Gigabit Ethernet, nơi tỷ lệ lỗi nhỏ hơn 1/10^12, thời gian cần thiết để truyền 10^12 bit dữ liệu là 13,33 phút. Để có được mức độ tin cậy hợp lý về tỷ lệ lỗi bit, nên gửi lượng dữ liệu gấp khoảng 100 lần con số này. Việc này sẽ mất 1333 phút, tương đương khoảng 22,2 giờ.

Rõ ràng là việc đo lường mất nhiều thời gian như vậy là không tiện lợi. Do đó, để hỗ trợ việc đo lường nhanh hơn, các kỹ thuật toán học được áp dụng và dữ liệu được truyền trong quá trình thử nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên nhất có thể - một mã giả ngẫu nhiên được tạo ra trong máy kiểm tra tỷ lệ lỗi bit. Điều này giúp giảm thời gian cần thiết mà vẫn cho phép thực hiện các phép đo có độ chính xác hợp lý.

Mô phỏng hệ thống để kiểm tra BER

Ngoài việc sử dụng nguồn dữ liệu giả ngẫu nhiên, thường cần phải mô phỏng đường truyền. Theo cách này, việc kiểm tra BER có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm với máy phát và máy thu gần nhau. Để mô phỏng đường truyền, cần thiết lập một "phương tiện" đại diện cho đường truyền dữ liệu thực tế sẽ được sử dụng. Về mặt truyền dẫn vô tuyến, điều này bao gồm nhiễu và fading lan truyền.

• Nhiễu:   Nhiễu trên đường truyền vô tuyến đến từ nhiều nguồn. Nó có thể được tạo ra bên ngoài hệ thống điện tử và xuất hiện dưới dạng nhiễu thu được, hoặc có thể được tạo ra bên trong, chủ yếu là nhiễu ở đầu thu. Nhiễu thu sẽ luôn hiện diện bất kể hệ thống đang ở trong môi trường mô phỏng hay thực tế.
  
  Phần nhiễu còn lại có thể được mô phỏng và đưa vào máy thu bằng bộ tạo nhiễu diode.

• Đặc tính fading cho hệ thống thông tin vô tuyến:   Đặc tính fading của một kênh thực sự chỉ áp dụng cho các hệ thống dựa trên vô tuyến. Việc mô phỏng các đặc tính thực tế của đường truyền một cách chân thực nhất có thể là rất quan trọng. Với tín hiệu liên tục thay đổi do nhiều yếu tố, việc mô phỏng điều này là cần thiết. Để đạt được điều này cho một liên kết vô tuyến, cần phải sử dụng một bộ mô phỏng fading bổ sung các đặc tính fading Rayleigh vào tín hiệu. Một bộ mô phỏng fading tinh vi cũng có thể sử dụng nhiều kênh với độ trễ thời gian thay đổi để mô phỏng các điều kiện đường truyền thay đổi. Mặc dù các bộ mô phỏng fading là những thiết bị kiểm tra phức tạp, chúng có thể cung cấp một môi trường thực tế để kiểm tra tỷ lệ lỗi bit (BER) trong phòng thí nghiệm.

Một trong những biện pháp phòng ngừa chính khi kiểm tra BER trên các hệ thống vô tuyến trong phòng thí nghiệm là đảm bảo không có tín hiệu truyền nào rò rỉ trực tiếp vào máy thu và tránh đi qua bộ mô phỏng fading. Nếu công suất máy phát tương đối cao, việc sàng lọc ở mức độ phù hợp sẽ khó khăn và một số phép thử có thể không hợp lệ. Cần hết sức cẩn thận để đảm bảo tất cả tín hiệu đều đi qua bộ mô phỏng fading. Có thể cần sàng lọc ở mức độ đáng kể. Trong một số trường hợp, các phòng được sàng lọc đã được sử dụng.

Kiểm tra tỷ lệ lỗi bit là một hình thức kiểm tra quan trọng đối với bất kỳ liên kết dữ liệu truyền thông hoặc viễn thông nào. Nó xác định một trong những yếu tố quan trọng nhất về hiệu suất của liên kết. Máy kiểm tra tỷ lệ lỗi bit thường được sử dụng kết hợp với các thiết bị kiểm tra khác khi cần mô phỏng các liên kết kém. Đối với hệ thống vô tuyến, máy kiểm tra tỷ lệ lỗi bit có thể được sử dụng với các bộ mô phỏng fading kênh, v.v.