Netzwerk – Wissen
BERT – Datenintegritätstest
Die Basis zur Verifizierung der Datenintegrität bildet der Bitfehlerratentest BERT. Dieser Test verwendet Testmuster (Test Patterns), welche vom Sender zum Empfänger übertragen werden und prüft ob dieses Testmuster unterwegs verfälscht wurde. Solche Bitfehlerratentests gab es bereits für serielle Datenübertragungen und sind auch heute noch ein wichtiger integrierter Bestandteil vieler Testverfahren.
Datenintegrität ist eine der Grundvoraussetzungen bei der elektronischen Übermittlung von Frames und Paketen. Wenn ich auf eine einfache Frage als Antwort ein JA sende, erwarte ich selbstverständlich, dass dieses beim Empfänger auch als JA ankommt und nicht unterwegs zum NEIN wurde. Genauso selbstverständlich sollte es sein, dass man die Datenintegrität in Netzwerken auch verifiziert. Mit dem Testen der Bitfehlerrate wird geprüft, ob und wie viele BITS unterwegs verändert wurden.
BERT / Lane-BERT
BERT = Bit Error Rate Test
- BIT ist die kleinste Informationseinheit in einem Netzwerk oder Speicher
- 1 Bit = 0 oder 1 (Binärdarstellung)
- Bei der Datenübertragung können die Signale beeinflusst werden, wodurch ein Bit sich verändern kann
- Ob RS232 mit 9200 baud oder 400G Ethernet, es werden immer Bit’s übertragen
Bit Error Rate Grenzwerte IEEE 802.3
Bit Error Rate = Verhältnis fehlerhaft empfangener BIT’s gegenüber den total gesendeten BIT’s
- 10BASE- Ethernet BER ≤ 10-8
- 100BASE- Ethernet BER ≤ 10-9
- 1000BASE-; 10GBASE- Ethernet BER ≤ 10-12
- 20/50GBASE-; 40/100GBASE- Ethernet BER ≤ 10-12
- 200/400GBASE- Ethernet post-FEC BER ≤ 10-13
- Per Lane pre-FEC BER ≤ 10-4 / 10-6
- FEC Frame Loss Rate FLR ≤ 6.2×10-12 / 6.2×10-15
Test Pattern
PRBS = Pseudo Random Test Sequence sind die am meisten verwendeten Test Patterns
- 2^15-1 PRBS / PRBS15 Datenraten < 100Mbps
- 2^23-1 PRBS / PRBS23 Datenraten 100Mbps – 1Gbps
- 2^31-1 PRBS / PRBS31 Datenraten >1Gbps
Weitere Test Patterns
- All1 = 11111111
- All0 = 00000000
- HFPAT = stetig wechselnde Bitfolge z.B. 101010
- CRPAT = Liefert gleichmässig verteilt Energie über das ganze Frequenzspektrum z.B. 11110000111110000
Forward Error Correction (FEC)
- Höhere Datenraten -> kürzere Pulse -> kleinere Energie -> weniger Reichweite + mehr Fehler
- Limit pro Lane: 28G gilt als sicher, 40G wird auch verwendet! 100G ist mit NRZ auf einer Lane nicht mehr möglich -> dort wird 10x10G, 4x25G verwendet oder eine Modulation (z.b. PAM4) eingesetzt
- Je nach verwendeter Technologie (z.B. PAM4) sind Bitfehler immer vorhanden und müssen mit Forward Error Correction Methoden (z.B. RS(544,514)15 KP4-FEC) verringert werden
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