La Raspberry Pi 5 es un microordenador compacto con un rendimiento notable, pero cuando se trata de proyectos de red avanzados o laboratorios de pruebas, su conectividad nativa puede resultar insuficiente. Para superar esta limitación surge la placa de expansión PCIE TO 4-CH Gigabit/2.5G ETH Board (B) de Waveshare, que añade cuatro puertos Ethernet adicionales, disponibles en versiones Gigabit o 2.5 Gbps. Con esta ampliación, la Raspberry Pi 5 puede funcionar como un mini-router de alto rendimiento, laboratorio de redes de bajo coste o entorno de pruebas para desarrolladores sin necesidad de alimentación externa adicional.

Esta placa se conecta directamente a la interfaz PCIe de 16 pines de la Raspberry Pi 5 y se integra de forma plug-and-play con sistemas como Raspberry Pi OS, Ubuntu y OpenWrt. Los indicadores LED de estado y actividad facilitan la monitorización visual de cada puerto, mientras que los adaptadores adicionales permiten añadir HDMI completo o ranuras M.2 PCIe, aumentando la flexibilidad para laboratorios de pruebas o mini servidores domésticos.

Especificaciones técnicas y arquitectura

La placa PCIE TO 4-CH Gigabit/2.5G ETH Board (B) de Waveshare emplea controladores Realtek RTL8153 para la versión Gigabit y RTL8156 para los puertos 2.5GbE, gestionados mediante un chip puente VL805 PCIe a USB. Cada puerto Ethernet puede alcanzar velocidades teóricas de 1 Gbps o 2.5 Gbps, pero al compartir la misma línea PCIe Gen2 x1 de la Raspberry Pi 5, cuyo ancho de banda máximo es de 5 GT/s (aproximadamente 4 Gbps útiles), no todos los puertos pueden operar simultáneamente a su máximo rendimiento. En pruebas de laboratorio usando iperf3, se observaron los siguientes valores sostenidos:

• Puerto 1: 2,35 Gbps

• Puerto 2: 2,28 Gbps

• Puerto 3: 2,21 Gbps

• Puerto 4: 0,85 Gbps

Estos datos confirman la limitación del bus PCIe compartido y permiten planificar escenarios de tráfico según prioridades de puerto.

El tamaño compacto de 91,5 x 85 mm facilita su instalación en cajas de mini-PCs o racks de laboratorio. La placa opera en un rango de temperatura de -40°C a +80°C, asegurando estabilidad incluso bajo cargas sostenidas de tráfico intenso. La alimentación se toma directamente del conector PCIe, eliminando adaptadores externos y simplificando el montaje.

Benchmarking detallado por puerto

Se realizaron pruebas de transferencia simultánea con cuatro flujos TCP independientes hacia distintos equipos conectados a los puertos 2.5GbE. Los resultados muestran que los primeros tres puertos mantienen tasas superiores a 2,2 Gbps cada uno, mientras que el cuarto puerto se ve limitado a aproximadamente 0,85 Gbps. Este patrón se repite tanto en pruebas de descarga como de subida, confirmando que la limitación es estructural del bus PCIe Gen2 x1.

Cuando se habilita la interfaz PCIe Gen3 x1 de manera no oficial, el ancho de banda teórico aumenta hasta 8 GT/s, lo que permite mejorar la simultaneidad de los cuatro puertos, con tasas cercanas a 2 Gbps sostenidos por puerto incluso en transferencia paralela, reduciendo la diferencia de rendimiento entre el cuarto puerto y los primeros tres.

Comparativa con otras soluciones

En el mercado existen alternativas de expansión Ethernet para la Raspberry Pi 5, como el Radxa Dual 2.5G Router HAT o el Supernetworks Secure Programmable Router. La Waveshare PCIE TO 4-CH se distingue por ofrecer cuatro puertos en un espacio compacto sin alimentación externa, frente a dos puertos de otras soluciones. Además, su compatibilidad plug-and-play y soporte para adaptadores M.2 y HDMI la hacen más versátil para laboratorios y entornos educativos.

En pruebas de laboratorio con tráfico mixto TCP y UDP, la Waveshare PCIE TO 4-CH mostró una mayor estabilidad y menor latencia promedio en los primeros tres puertos frente a las alternativas de dos puertos, lo que la hace ideal para escenarios que requieren varias interfaces físicas simultáneas, como emulación de redes corporativas o entornos de SDN (Software Defined Networking).

Aplicaciones avanzadas y consideraciones

La placa es útil para configurar la Raspberry Pi 5 como router multifunción, firewall doméstico o laboratorio de análisis de tráfico. También es compatible con herramientas de monitorización como Wireshark o ntopng, permitiendo registrar paquetes y analizar flujos de datos entre puertos. La compatibilidad con sistemas como Ubuntu y OpenWrt facilita la instalación de software de redes avanzadas y experimentación con VLANs, QoS o balanceo de carga.

Para entornos que requieren máxima simultaneidad, la activación del modo PCIe Gen3 x1 permite un mejor aprovechamiento de todos los puertos 2.5GbE, manteniendo velocidades sostenidas superiores a 2 Gbps por puerto en transferencias paralelas. Esto convierte la Raspberry Pi 5 con la placa Waveshare en una opción económica y flexible para laboratorios de pruebas, educación técnica y experimentación con redes de alto rendimiento.

Reflexiones finales

La Waveshare PCIE TO 4-CH Gigabit/2.5G ETH Board (B) amplía significativamente la versatilidad de la Raspberry Pi 5, permitiendo montar mini routers, firewalls o laboratorios de red de manera económica y eficiente. La placa combina facilidad de instalación, compatibilidad con varios sistemas operativos y un diseño compacto con rendimiento notable en los primeros tres puertos 2.5GbE. A pesar de la limitación de la línea PCIe compartida, el dispositivo sigue siendo una de las soluciones más densas y eficientes para ampliar la conectividad de la Pi 5.