Transceptores ópticos de 100G para redes de larga distancia: ¿LR4 o ER4?

Cuando un enlace Ethernet de 100G necesita extenderse más allá de un centro de datos o un campus, la distancia de transmisión se convierte en uno de los primeros factores a considerar. Dos opciones comunes para la conectividad 100G de largo alcance son 100GBASE-LR4 y 100GBASE-ER4.

Ambas tecnologías están diseñadas para fibra monomodo y pueden transportar tráfico de 100 Gbps a través de un par de fibra dúplex. Sin embargo, están destinados a diferentes distancias de enlace y requisitos de potencia óptica.

Para la mayoría de las implementaciones, la decisión comienza con una simple pregunta: ¿hasta dónde debe llegar realmente el enlace de 100G?

Para enlaces de hasta 10 km, LR4 suele ser suficiente

100GBASE-LR4está diseñado para transmisión de 100 Gigabit Ethernet a través de fibra monomodo a distancias de hasta 10 km.

En lugar de utilizar múltiples fibras paralelas, LR4 transporta cuatro longitudes de onda ópticas a través del mismo par de fibras dúplex monomodo. Cada longitud de onda transporta un carril de 25 Gbps y los cuatro carriles se multiplexan dentro del transceptor para proporcionar una conexión agregada de 100 Gbps.

Las características típicas de 100GBASE-LR4 incluyen:

• Transmisión de hasta 10 km.
• Fibra monomodo G.652
• Interfaz LC dúplex en implementaciones comunes
• Cuatro carriles ópticos LAN-WDM alrededor de la región de 1310 nm
• Transmisión Ethernet agregada de 100 Gbps

Cisco, por ejemplo, especifica cuatro longitudes de onda alrededor de 1295, 1300, 1304 y 1309 nm para su módulo QSFP-100G-LR4-S, con transmisión de hasta 10 km a través de fibra monomodo G.652.

100GBASE-LR4 admite este alcance de 10 km sin necesidad de FEC del lado del host. Esta es una distinción importante al comparar LR4 con algunas implementaciones ER4-Lite de mayor alcance, donde es posible que se requiera FEC para alcanzar la distancia máxima especificada.

Para redes que permanecen dentro del rango de 10 km, LR4 se usa comúnmente para la red troncal de campus, interconexión de centros de datos y enlaces de redes empresariales.

¿Qué pasa si el enlace necesita ir más allá de los 10 km?

Una vez que la distancia requerida excede el rango LR4, no es suficiente simplemente seleccionar un módulo con una mayor potencia de transmisión. El enlace óptico completo debe soportar la atenuación adicional de la fibra y las pérdidas de conexión.

Aquí es donde la óptica de clase ER4 cobra relevancia.

100G ER4Las soluciones están diseñadas para enlaces de fibra monomodo más largos y generalmente proporcionan un mayor presupuesto de energía óptica que LR4. Las implementaciones ER4 de cuatro longitudes de onda utilizan multiplexación por división de longitud de onda para transportar la señal de 100G a través de un par de fibras dúplex.

Sin embargo, ER4 y ER4-Lite no deben considerarse automáticamente intercambiables.

El alcance exacto depende de la implementación. Por ejemplo, Cisco QSFP-100G-ER4L-S es un módulo ER4-Lite que admite hasta 40 km cuando el host FEC está habilitado, mientras que su alcance especificado está limitado a 30 km sin FEC. También proporciona compatibilidad con versiones anteriores del CPAK ER4-Lite anterior de Cisco, que admite hasta 25 km.

Es por eso que siempre se deben verificar la especificación exacta del transceptor, el requisito FEC y la capacidad de la plataforma host en lugar de seleccionar un módulo basándose únicamente en el nombre ER4 o ER4-Lite.

La distancia por sí sola no es suficiente

Un error común es elegir un transceptor únicamente comparando la longitud de la fibra con la distancia máxima impresa en la hoja de datos.

Un enlace de 9 km no significa automáticamente que todas las instalaciones LR4 funcionarán, y no se debe suponer que un enlace de 35 km funcione con todos los productos de clase ER4.

Es necesario considerar el camino óptico completo.

Cada conector, empalme y panel de conexión introduce pérdidas ópticas. La propia fibra también contribuye a la atenuación a lo largo de la distancia. La pérdida total del enlace debe permanecer dentro delpresupuesto de potencia ópticasoportados por los transceptores.

En la práctica, el cálculo del enlace debería considerar:

Atenuación de fibra + pérdida de conector + pérdida de empalme + pérdida de panel de conexión + margen de ingeniería

Esto se vuelve cada vez más importante en enlaces más largos, donde la ruta óptica puede pasar a través de múltiples marcos de distribución, puntos de empalme o infraestructura de fibra existente.

Tenga cuidado con la alimentación del receptor en enlaces cortos

Las ópticas de largo alcance tienen características de transmisor y receptor diferentes a las de los módulos de menor alcance.

Esto significa que usar un módulo de clase ER4 en un enlace de fibra muy corto no es necesariamente mejor simplemente porque el módulo admite una distancia máxima más larga.

Dependiendo de las especificaciones específicas del módulo, es posible que sea necesario comparar la potencia óptica recibida en un enlace corto con el límite de sobrecarga del receptor. En algunas implementaciones ópticas de largo alcance, es posible que se requiera un atenuador óptico para mantener la potencia recibida dentro del rango aceptable.

Por esta razón, durante el diseño del enlace se deben verificar tanto la sensibilidad mínima del receptor como la potencia de entrada máxima del mismo.

Por lo tanto, elegir un módulo de mayor alcance “sólo para estar seguro” puede agregar costos e introducir consideraciones innecesarias de potencia óptica.

LR4 o ER4: ¿Cómo elegir?

Para un nuevo enlace de 100G, comience con la ruta de fibra real en lugar del nombre del transceptor.

Si el enlace se encuentra cómodamente dentro de los 10 km y la pérdida óptica calculada se ajusta al presupuesto de energía de LR4, 100GBASE-LR4 suele ser la opción más sencilla.

Para enlaces que se extienden más allá de los 10 km, es posible que se requiera una solución ER4 o ER4-Lite. En ese caso, verifique la distancia exacta admitida, las especificaciones de potencia óptica, los requisitos FEC y la compatibilidad de la plataforma host del transceptor seleccionado.

Un proceso de selección práctico se ve así:

Hasta 10 km → Comprobar primero LR4

Más allá de 10 km → Evaluar las especificaciones del ER4 o ER4-Lite

Enlaces más largos o con mayor pérdida → Calcule el presupuesto total de energía óptica antes de la implementación

También debería confirmarse la infraestructura física de fibra. Tanto las implementaciones LR4 como las ER4 comunes de cuatro longitudes de onda utilizan fibra monomodo, pero la condición del conector, la calidad de la fibra y los puntos de conexión intermedios pueden afectar el rendimiento del enlace final.

Elegir la óptica de largo alcance de 100G adecuada

LR4 y ER4 abordan el mismo requisito básico (Ethernet 100G sobre fibra monomodo dúplex), pero están diseñados para requisitos de alcance diferentes.

Para enlaces dentro de 10 km, 100GBASE-LR4 proporciona una solución ampliamente utilizada sin necesidad de FEC del lado del host. Cuando la red se extiende más allá de ese rango, la óptica de clase ER4 proporciona un alcance adicional, pero el presupuesto de potencia óptica, los requisitos FEC y la especificación exacta del transceptor se vuelven cada vez más importantes.

Por lo tanto, la mejor elección no es simplemente el módulo con la distancia anunciada más larga. Es el transceptor cuyas características ópticas coinciden con la ruta de fibra real, la pérdida de enlace y el equipo de red.