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viernes, 21 de agosto de 2015

¿Qué es el BER (Bit Error Rate)?



En una transmisión  de datos digitales en telecomunicaciones, el BER es la cantidad de bits recibidos con errores dividida por la cantidad total de bits recibidos, durante un período de tiempo dado. Lo traduciremos al español como “Tasa de Error de Bits”.
BER =  Cantidad de Bits recibidos con errores / Cantidad total de Bits recibidos
El BER normalmente es expresado como 10 elevado a una potencia negativa.
Por ejemplo, una transmisión puede tener un BER = 10 - 6 , lo que significa que de 1.000.000 de bits transmitidos y recibidos, 1 bit tenía error. (1/ 10 + 6 = 10 6 ).
El BER nos da una indicación de cuando un paquete, u otra unidad de datos, tiene que ser retransmitida a causa de un error. Un BER muy alto, puede indicar que una velocidad menor de los datos podría reducir el tiempo de transmisión para una determinada cantidad de datos, ya que un BER más bajo reduciría la cantidad de paquetes que deban ser retransmitidos.
El BERT (Bit Error Rate Test o Tester) es un procedimiento o dispositivo que mide el BER  para una transmisión. En las referencias, al pie de esta nota, encontrará las especificaciones técnicas de varios instrumentos de distintas marcas que permiten medir el BER.
El BER es un parámetro clave, usado para evaluar los sistemas que transmiten datos de un lugar a otro. Los sistemas en los cuales el BER es aplicable incluyen enlaces de datos por radio o por fibra óptica, Ethernet o cualquier sistema que transmita datos sobre una red, cuando el ruido, las interferencias y fluctuaciones de fase pudieran provocar una degradación de la señal digital.
A diferencia de muchas otras formas de evaluación, el BER permite evaluar un sistema de punta a punta, incluyendo el transmisor, el receptor y el medio entre ambos. De esta forma, el BER permite realizar el test para evaluar el performance del sistema en operación real, en lugar de hacer las pruebas de las partes por separado, con la esperanza de que se comporten igual cuando estén en el lugar de operación.

Transener S.A, es la empresa que tiene a cargo la transmisión de energía eléctrica en 500.000Voltios en Argentina, utiliza fibra óptica, asocida a las líneas de energía. En un informe muy interesante, que denomina “Guia de Diseño y Normas de Sistemas de Comunicaciones por Fibra Optica”, hace las siguientes recomendaciones sobre el BER: 

Factores que afectan el valor del BER
Los factores que afectan el valor del BER son todos los que hagan que la relación señal ruido (S/N) en el camino de la RF pueda empeorar, más las causas que puedan afectar a la señales modulantes y moduladas, serán factores que aumentarán el valor del BER. Por ejemplo la aparición de señales interferentes, la disminución de la potencia irradiada por los transmisores, o de la sensibilidad de los receptores, en ambos casos tanto por falla en los equipos electrónicos como en las antenas y guias de onda, desenfoque de parábolas,  o aparición de edificios construídos con posterioridad a la instalación de los enlaces, que se interpongan en el camino del haz de RF.
En el caso de enlaces con frecuencias de portadora en el orden de los 23 GHz, la lluvia intensa es una causa muy conocida, que hasta suele interrumpir el establecimiento de los enlaces. Estos equipos, que van instalados en las partes altas de las torres, junto a las antenas y parábolas, disponen normalmente de instrumentos que mediante un software permiten leer los valores de campo electromagnético recibido y también de un test para determinar si hay bits errados, severamente errados, etc. También en estos equipos la humedad ambiente es un factor a tener en cuenta. Un antenista que no cierre correctamente la puerta del gabinete del radio, se traduce rápidamente en una disminución del campo recibido y en aumento del BER. El silicagel cumple una función muy importante, tanto para resolver problemas de humedad cuando se hizo una mala operación, como cuando esta no se produjo y hay que reemplazarlo periódicamente, cuando está iniciándose su cambio de color por efecto de la humedad. 

¿Qué es el CNR o C/N (Carrier-to-Noise Ratio)?
Es la relación entre la potencia de la portadora modulada de RF y la potencia de ruido. En comunicaciones este término se usa en general como sinónimo de relación señal ruido (S/N) o (SNR). En el mundo del cable modem, se usa CNR solo cuando se habla  de la señal después de la modulación y  antes de la demodulación. Esto crea confusión, ya que en comunicaciones se usa en todas partes. La razón que tiene el gremio del cable modem para hacer esta diferenciación es que la modulación y la demodulación introducen ruido adicional.
Además de que la expresión “Carrier- to Noise Ratio”, no incluye la palabra modulation, la expresión también se usa para la portadora sin modular, o sea CW (Onda contínua), haciendo que la confusión aumente cuando se interpreta literalmente.
Se puede expresar como una relación de potencias directamente, o en dB. Cuando se expresa en dB:

CNR [dB] = 10 log (Pc / Pn)
Donde Pc es la potencia de la portadora modulada y Pn la potencia del ruido (noise en inglés).
Como se puede apreciar en la Fig.1, para un valor de BER dado, es mayor el CNR necesario para los métodos de modulación donde los símbolos representan una mayor cantidad de bits. Además se puede ver que en los tipos de modulación donde interviene la modulación de amplitud, se necesita mayor valor de CNR, para mantener el valor del BER.

Fig.1 – BER  en función del CNR, para distintos métodos de modulación – Ref. Electronic Design.



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