位元錯誤率(bit error rate)
無論電線或光纖多好,總會時不時有個送出時是 0 的位元抵達時看起來像 1,或者反過來——雜訊、衰減或干擾把它翻了。位元錯誤率就是這種事多常發生:收到的位元中出錯的比例。若每一百萬個位元有一個錯,BER 就是百萬分之一,寫成 10^-6。它是捕捉一條裸實體連結有多可靠的單一數字。
具體地說,BER = 收到時出錯的位元數 ÷ 送出的位元總數,要在夠長的時間內量測。一條好的有線連結 BER 可能是 10^-12(每兆位元一個錯);吵雜處一條勉強的無線連結可能是 10^-3(每千位元一個錯)。驅動它的是接收端分辨符元的把握,而那直接來自訊雜比:SNR 越高,判斷越乾淨、翻錯越少;衰減與雜訊則把 SNR 壓低、把 BER 推高。更密集的調變(更多 QAM 點)在相同 SNR 下也會抬高 BER,因為符元坐得更近。
BER 重要,是因為它正是上面每一層都必須應付的不完美原料——實體層交上來的位元已內含若干錯誤,而偵測、往往還更正它們,是資料連結層的工作,靠的是檢查碼、CRC、重送、或順向錯誤更正。這是協定堆疊裡誠實的分工:實體層盡力把 BER 壓低,而上面各層在設計時就假定它永遠不可能為零。一條連結的有效速度不只取決於它的裸資料率,還取決於它的 BER,因為高錯誤率會逼出昂貴的重送或更重的錯誤更正負擔。
一條連結跑在 1 Gbps、BER 為 10^-9——聽起來微不足道,但那是每十億位元一個錯,所以在每秒十億位元下,平均每秒就有一個位元出錯。這是無妨還是災難,全看上層的錯誤處理。
BER 是位元被翻錯的比例;它由 SNR 決定,且永遠不會真正為零。
BER 是統計平均,不是保證——錯誤常成叢出現(一台路過的馬達、一次訊號衰落),所以平均 BER「不錯」的連結仍可能一下子掉一整叢位元,這正是為什麼上層要加上錯誤偵測與重送,而非信任任何單一數字。