Datasheets de módulos ópticos: los seis números que deciden un enlace

Un receptor, cinco números publicados

Tres cotizaciones de la misma referencia llegan la misma tarde: 400GBASE-DR4, 500 m, MPO-12. La sensibilidad del receptor marca −5,9 dBm en la primera, −4,4 dBm en la segunda y −3,9 dBm en la tercera. Ordenadas por esa columna, gana la primera y el comprador ahorra unos dólares por puerto.

Ninguna de las tres miente. Simplemente no miden lo mismo, y los 2 dB que las separan son una definición, no una capacidad.

Una datasheet de transceptor es un documento de ventas con unidades de ingeniería atornilladas. Seis números deciden si un enlace sigue limpio en el tercer año: potencia de emisión, TDECQ, sensibilidad con el BER correcto, overload, la ventana de longitud de onda y la temperatura de carcasa. El resto es decoración, y parte es una trampa. Aquí van los seis, en el orden en que muerden — más la aritmética que desenmascara una tabla arreglada para presumir.

El mismo receptor 400G DR4 puede describirse de cinco maneras, todas conformes a la misma cláusula del IEEE 802.3bs.

Ponga −5,9 y −3,9 lado a lado en una hoja de cálculo y acaba de inventar 2 dB de margen que no existen. Ese es todo el problema de comparar cotizaciones por una sola columna: el módulo que parece más barato suele ser el del proveedor que eligió la definición más amable.

Mi regla después de demasiados casos: si una cifra de sensibilidad llega sin tasa de error, sin temperatura y sin calificador («OMA», «average», «with SECQ»), no es una especificación — es un número que está en la página por casualidad.

La potencia de emisión es el número más débil de la página

La mayoría de las tablas abren con Tx mínimo y máximo de potencia media, porque esas dos celdas son fáciles de medir y comparar. También son las menos informativas. El propio IEEE 802.3bs marca la fila de potencia mínima como informativa — una advertencia explícita de que la potencia sola dice poco de la calidad de la señal.

Lo que porta la señal es la OMA — la amplitud de modulación óptica, la distancia entre los niveles PAM4 exteriores que el receptor decide realmente. Para la 400GBASE-DR4, la ventana OMA outer va de −0,8 a +4,2 dBm, y la norma la acota además con un límite combinado: potencia de emisión en OMA menos TDECQ debe mantenerse por encima de −2,2 dBm. Esa condición merece una segunda lectura: el emisor no puede comprar cierre de ojo con amplitud — lo que recupere el ecualizador, los dos números deben sostenerlo juntos.

La relación de extinción sigue apareciendo con un mínimo de 3,5 dB, bajo junto a los 6 dB de los componentes 10G NRZ. A propósito: PAM4 apila tres ojos en una sola excursión, y la razón entre nivel alto y bajo dice mucho menos del ojo central que en un sistema de dos niveles. ER sobrevive como comprobación de la polarización del láser, no como métrica de calidad.

Si una datasheet solo da potencia media de emisión, pida OMA outer y TDECQ. Un módulo puede estar cómodamente dentro de un límite medio de +4 dBm mientras su ojo exterior se cierra — la columna de potencia media nunca lo mostrará.

Una sensibilidad sin BER es un número sin sujeto

Los componentes de 10G se cifran a 10⁻¹² y los de 400G a 2,4 × 10⁻⁴. Ambos objetivos distan seis decibelios en la relación señal/ruido requerida — Q de 7,03 frente a 3,49, es decir, 16,9 dB frente a 10,9 dB de SNR eléctrico.

Eso explica una conversación que tengo cada mes. Un ingeniero acostumbrado a receptores de −15,5 dBm ve una 400G DR4 cifrada en −4,4 dBm y concluye que la óptica de alta velocidad es frágil. No lo es; la promesa cambió. A 400G, el módulo ya no tiene que entregar bits sin error: entrega una tasa de error bruta que el decodificador KP4 limpia — RS(544,514), treinta símbolos de paridad por bloque, quince correcciones, salida a 10⁻¹². El umbral de 2,4 × 10⁻⁴ es el apetito del decodificador, no el límite del receptor.

Una cifra de sensibilidad solo significa algo cuando se sabe de qué lado del decodificador habla. Dos proveedores pueden escribir «sensibilidad −6 dBm, 400G» y describir receptores separados por un dB entero — uno medido en el umbral FEC con emisor ideal y otro en condiciones forzadas.

El TDECQ es el número que sustituyó a la vieja máscara de ojo. Nadie dibuja ya un polígono sobre un ojo PAM4: antes del ecualizador los ojos están cerrados y todos los módulos fallarían. En su lugar, el emisor se mide contra un receptor de referencia con ecualizador real, se añade ruido hasta que la tasa de error de símbolo alcanza 4,8 × 10⁻⁴ — el doble de la tasa de bits, porque la codificación Gray convierte la mayoría de errores de símbolo en un solo bit — y el ruido añadido en dB es la penalización. El techo está en 3,4 dB en la mayoría de alcances 400G/800G y en 3,9 dB en los de largo alcance; la enmienda 1.6T estrecha ambos.

Un proveedor que entrega a 3,0 dB no es generoso. Gasta la diferencia en el año en que un conector se ensucia y nadie se entera.

El techo que nadie comprueba

Todos los presupuestos de enlace que veo se construyen desde abajo: potencia de emisión menos pérdidas debe superar la sensibilidad. Casi ninguno lleva un límite superior — y los enlaces 400G/800G caen por arriba más de lo que se espera.

La 400GBASE-DR4 tolera +4,0 dBm de potencia media recibida, con umbral de daño en +5. El emisor puede emitir +4,0. Ponga esos dos datos en un latiguillo de tres metros, 0,5 dB de pérdida y un par de ferrules APC recién sacados del bolsillo: el receptor trabaja a medio decibelio de la saturación. El enlace levanta. En la semana seis, por la tarde, los dos puertos con los cables más cortos empiezan a contar errores. El módulo se cambia dos veces — el cable, nunca.

La reflectancia lo empeora. La norma pide −26 dB de reflectancia en emisor y receptor y tolera 21,4 dB de return loss. Un ferrule APC rayado, o un UPC acoplado por error a un APC, rompe eso en silencio: la penalización llega como jitter y no como pérdida, así que la lectura de potencia sigue sana.

La corrección cuesta casi nada: en cualquier enlace 400G/800G de menos de unos 20 m, compare la potencia recibida contra la columna de overload, no contra la sensibilidad. A menos de 2 dB del techo, añada un atenuador fijo. Cinco dólares frente a un desplazamiento.

La telemetría DDM le entrega potencia recibida y temperatura de carcasa cada cinco segundos — la comprobación se vuelve trivial, siempre que el panel trace también la línea de overload.

Dos columnas eligen la SKU: longitud de onda y temperatura de carcasa

La longitud de onda se lee como un color. Es una ventana, y lo que importa es su anchura.

400GBASE-FR4 y LR4 mueven cuatro carriles CWDM en una rejilla de 20 nm de 1271 a 1331 nm, con ±6,5 nm de deriva por carril. La 400GBASE-DR4 está en 1311 nm con una ventana de 13 nm, 1304,5 a 1317,5. Por eso «1310 nm» no es una especificación sobre la que diseñar un cableado: un carril DR4 y uno FR4 son ambos «alrededor de 1310» y no son intercambiables en el mismo mux. Pedir por descripción en vez de por plan de carriles es cómo un tramo de 2 km acaba con cuatro módulos que todos encienden y ninguno pasa tráfico.

La temperatura de carcasa es la otra trampa silenciosa. La ventana comercial vale 0–70 °C en la carcasa, no en el pasillo frío, y una carcasa va muy por encima del aire de entrada cuando un chasis 1U carga 32 jaulas. Las versiones extendidas reclaman −40 a 85 °C; la pregunta honesta es si los números ópticos allí son los mismos o un conjunto degradado medido en las esquinas. Pida los datos de esquina. Una potencia de emisión idéntica en un rango de 125 °C es una declaración de diseño, no una fila de tabla.

Así se leen nuestras propias columnas — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — del modo en que un comprador debería leerlas.

La fila DR4 es el artículo entero en una línea. Producir un número puede cualquiera. Producir un número que sobreviva a una resta contra una fila medida igual es la disciplina más dura — y la que merece la pena exigir a los proveedores.

Nada de esto llega a un pedido si usted no lo pide: valores de peor caso garantizados en todo el rango de temperatura de carcasa y fin de vida, la magnitud detrás de cada cifra de sensibilidad, OMA y TDECQ en lugar de solo potencia media, umbrales de overload y de daño, y un informe de lote en vez de una muestra dorada. Un proveedor que responde las cinco en un solo documento le está contando algo de su línea de producción y no de su folleto — que es lo último que sigue mereciendo la pena aprender de una datasheet de módulo óptico.

FAQ

¿Por qué dos proveedores cifran distintas sensibilidades de receptor para la misma 400G DR4?

Porque al menos cuatro magnitudes se llaman «sensibilidad»: potencia media recibida, OMA outer, sensibilidad forzada con cierre de ojo y a veces un típico a temperatura ambiente. En las tablas de la norma, la 400GBASE-DR4 las sitúa en −5,9, −4,4 y −1,9 dBm. Compare solo iguales con iguales.

¿Una sensibilidad menos negativa significa un módulo peor?

No necesariamente — puede ser una definición más estricta. Un módulo anunciado a −3,9 dBm con condición forzada puede superar uno anunciado a −5,9 dBm sin condición. La cifra solo compara dentro de la misma definición y del mismo objetivo de BER.

¿Qué TDECQ debo aceptar: el techo de 3,4 dB o algo más estricto?

3,4 dB es el techo de conformidad de la mayoría de los alcances 400G/800G, no un objetivo. Los grandes cloud escriben 1,4 dB en sus propias especificaciones por algo: el margen en el emisor es el margen en la puesta en servicio, cuando la instalación está más sucia que el plano. Para puertos de AI fabric que no toleran caídas, 2 dB o mejor es una exigencia razonable.

Mi enlace 400G muestra +2 dBm recibidos y aun así cuenta errores. ¿Cómo?

Probablemente cerca del techo de overload, no de la sensibilidad. A 400G, +2 dBm puede estar a menos de 2 dB de un límite de +4 dBm, y un conector marginal añade jitter que nunca aparece como pérdida. Compruebe overload, reflectancia y estado de los ferrules antes de cambiar módulos.

¿Puedo usar un CWDM4 donde el diseño dice 1310 nm?

Solo si el plan de carriles coincide. CWDM4 y LR4 emiten cuatro carriles entre 1271 y 1331 nm; la DR4 emite uno entre 1304,5 y 1317,5 nm. Son interfaces ópticas distintas que ambos describen como «alrededor de 1310 nm» — mezcladas a través de un mux o un breakout dan enlaces que encienden y no pasan tráfico.

¿Qué números debo exigir en un RFQ para comparar proveedores con justicia?

Potencia de emisión de peor caso en OMA con el límite TDECQ indicado, sensibilidad en la misma magnitud a 2,4 × 10⁻⁴, sensibilidad forzada, umbrales de overload y de daño, ventana de longitud de onda por carril y rango de temperatura de carcasa — más una distribución TDECQ por lote. Con esas siete celdas puede reconstruir el presupuesto de cualquier proveedor, que también es la forma más rápida de encontrar la tabla que no cuadra.