مقاله سفید فنی دستگاه شبکه ملانوکس (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015 | قابلیت اتصال با قابلیت اطمینان بالا

1. پیشینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازمندیها

معماری‌های مرکز داده مدرن در حال انتقال از پارچه‌های 100G/200G به کلاسترهای مبتنی بر 400GbE و NDR InfiniBand هستند که توسط آموزش هوش مصنوعی، محاسبات با کارایی بالا (HPC) و بارهای ذخیره‌سازی توزیع شده هدایت می‌شوند. این تکامل تقاضاهای بی‌سابقه‌ای را برای لایه فیزیکی ایجاد می‌کند: هر پورت 400G اغلب باید به دو اتصال 200G یا چهار 100G تقسیم شود تا استفاده از پورت به حداکثر برسد و سیلو کردن سوئیچ کاهش یابد. با این حال، روش‌های سنتی شکست - با تکیه بر پانل‌های تقسیم‌کننده مبتنی بر کاست، پچ‌کوردهای میانی و مدیریت قطبی - نقاط خرابی متعدد را معرفی می‌کنند، تلفات درج را افزایش می‌دهند، فضای رک با ارزش را مصرف می‌کنند و قابلیت ردیابی کابل را پیچیده می‌کنند. معماران شبکه و تیم‌های عملیاتی به طور مداوم سه نیاز اصلی را گزارش می‌کنند: (الف) عملکرد نوری قطعی با حداقل کاهش سیگنال، (ب) ردپای فیزیکی صفر یا نزدیک به صفر U برای حفظ تراکم رک و (ج) گردش کار تعمیر و نگهداری ساده که میانگین زمان تعمیر را کاهش می‌دهد (MTTR). راملانوکس (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015به گونه ای طراحی شده است که هر سه الزام را به عنوان یک مونتاژ برک آوت یکپارچه برطرف کند.

2. طراحی کلی شبکه / سیستم معماری

در یک توپولوژی معمولی 400G spine-leaf، هر سوئیچ ستون فقرات میزبان چندین پورت QSFP-DD یا OSFP است که با نرخ داده 400GbE یا NDR کار می کنند. برای اتصال به سوئیچ‌های برگه‌ای دوگانه (هر کدام با 200 گیگابیت لینک بالا)، معماری به یک عملکرد شکست 1 به 2 نیاز دارد. راشکست MFP7E20-N015 400GbE/NDR MPO-12 تا 2xMPO-4کابل به عنوان عنصر شکست فیزیکی عمل می کند که مستقیماً بین درگاه ستون فقرات و دو درگاه برگ قرار می گیرد. از آنجایی که کابل منفعل است، هیچ سربار تاخیری را تحمیل نمی‌کند و نیازی به برق یا مدیریت خارجی ندارد، که آن را برای عملکردهای شبکه لایه بالاتر مانند RoCEv2، مسیریابی تطبیقی ​​InfiniBand یا کنترل جریان اترنت کاملاً شفاف می‌کند. این معماری لایه سنتی پچ پنل را حذف می‌کند، و بودجه پیوند نوری را از هفت جفت جفت (فرستنده → پچ کورد → کاست → پچ کورد → پچ پنل → پچ کورد → فرستنده گیرنده) به تنها سه جفت (فرستنده → MFP7E20-N015 → فرستنده گیرنده) کاهش می‌دهد. این ساده سازی مستقیماً نسبت سیگنال به نویز را بهبود می بخشد و هزینه کل مالکیت را کاهش می دهد.

3. نقش Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015 در راه حل و ویژگی های کلیدی

راNVIDIA Mellanox MFP7E20-N015یک کابل فیبر 15 متری MPO-12 تا 2×MPO-4 است که برای محیط های 400GbE و NDR ساخته شده است. نقش آن در معماری دوگانه است: اول، تقسیم فیزیکی 12 خط فیبر (8 خط فعال + 4 یدکی، در هر IEEE 802.3cd) را به دو گروه 4 فیبری انجام می‌دهد که هر کدام از 200GbE یا 2×100G پشتیبانی می‌کنند. دوم، نگاشت صحیح قطبیت - نوع A، B، یا C - را از طریق پیکربندی پین های پایان یافته در کارخانه حفظ می کند و تنظیمات قطبیت میدان را حذف می کند. مشخصات فنی کلیدی عبارتند از:

• از دست دادن درج تأیید شده توسط کارخانه:حداکثر 0.35 دسی بل در کانکتور میزبان MPO-12 و 0.25 دسی بل در هر پایه خروجی MPO-4، که از انطباق با بودجه های نوری 400GBASE-SR8 و NDR اطمینان می دهد.
• مدیریت فیبر با چگالی بالا:قطر خارجی 2.0 میلی متری کابل (برای هر پایه خروجی) و شعاع خمش انعطاف پذیر (قطر کابل 10×) مسیریابی را از طریق مدیران کابل 1U بدون تجاوز از محدودیت های شعاع خمشی امکان پذیر می کند.
• صلاحیت جامع محیط زیست:تست شده برای عملکرد -10 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد، با گزینه های ژاکت کم دود بدون هالوژن (LSZH) برای فضاهای پلنوم - برای مراکز داده سازمانی با کدهای ایمنی دقیق در برابر آتش بسیار مهم است.

زمانی که معماران بابرگه داده MFP7E20-N015آنها مشخصات دقیق افت بازگشت نوری (> 50 دسی بل)، استحکام کششی (≥100 نیوتن)، و مقاومت در برابر خرد شدن (≥1000 نیوتن بر سانتی متر) را پیدا کردند که همگی مناسب بودن آن را برای محیط های استقرار با چگالی بالا و لمس بالا تایید می کنند. علاوه بر این،سازگار با MFP7E20-N015وضعیت به همه فرستنده‌های اصلی QSFP-DD و OSFP که از رابط استاندارد صنعتی MPO-12 استفاده می‌کنند، از جمله اپتیک‌های شخص ثالث Finisar، Lumentum و AOI گسترش می‌یابد، و تضمین می‌کند که راه‌حل در یک اکوسیستم فروشنده قفل نمی‌شود.

4. استقرار و توصیه های مقیاس پذیری (با توپولوژی معمولی)

برای استقرار گرین فیلد، ما یک استراتژی کابل کشی در بالای رک (ToR) یا وسط ردیف (MoR) را توصیه می کنیم: سوئیچ های ستون فقرات در قفسه های با شماره فرد، سوئیچ های برگ در قفسه های زوج قرار می گیرند وکابل فیبر اسپلیتر MFP7E20-N015 MPOفاصله بین آنها (تا 15 متر) را پوشش می دهد. در یک ستون معمولی 48 پورت، دوازده کابل می توانند 24 سوئیچ برگ را سرویس دهند و واحدهای رک صفر را فراتر از خود پورت های سوئیچ مصرف می کنند. برای ارتقاء فیلد قهوه‌ای، کابل می‌تواند جایگزین تقسیم‌کننده‌های مبتنی بر کاست موجود بر اساس هر پورت شود و امکان مهاجرت تدریجی را بدون اختلال در سرویس فراهم کند. ملاحظات مقیاس پذیری عبارتند از:

• مقیاس بندی چگالی:از آنجایی که کابل غیرفعال است و اسلات های پچ پنل را مصرف نمی کند، یک رک 42U می تواند تا 288 اتصال شکست (با استفاده از سوئیچ های 1U با پورت های 32×400G) را بدون زیرساخت اضافی در خود جای دهد.
• تصحیح آینده:همینطورشکست MFP7E20-N015 400GbE/NDR MPO-12 تا 2xMPO-4تا زمانی که فرستنده‌ها از نرخ باود بالاتر پشتیبانی می‌کنند، می‌توان پیکربندی را برای شکست 800G به 2×400G با دوبرابر کردن نرخ داده در هر خط تغییر داد - به این معنی که سرمایه‌گذاری کابل در حداقل یک چرخه ارتقاء نسلی معتبر باقی می‌ماند.
• افزونگی و تنوع:برای طراحی‌های با قابلیت دسترسی بالا، توصیه می‌کنیم دو کابل مستقل MFP7E20-N015 را بین جفت‌های ستون مهره‌ها قرار دهید، که هر کدام ترافیک را روی سینی‌های کابل مجزای فیزیکی حمل می‌کنند تا از نقاط خرابی منفرد جلوگیری شود (مانند آتش‌سوزی سینی یا آسیب آب).

5. عملیات، نظارت، عیب یابی و بهینه سازی

اگرچهمحلول فیبر اسپلیتر MPO MFP7E20-N015منفعل است، تعالی عملیاتی نیاز به مدیریت منظم دارد. ما سه تمرین را توصیه می کنیم:

• پایه عملکرد نوری:قبل از استقرار، از یک مجموعه تست تلفات نوری (OLTS) یا بازتاب سنج دامنه زمان نوری (OTDR) برای اندازه گیری تلفات ورودی و بازگشت برای هر کابل استفاده کنید و این مقادیر را به عنوان خط پایه ثبت کنید. هر گونه انحراف در آینده بیشتر از 0.1 دسی بل در سمت میزبان یا 0.05 دسی بل در پایه های شکست باید بازرسی برای آلودگی کانکتور یا نقض شعاع خمشی را آغاز کند.
• رنگ بندی و برچسب گذاری:دو کانکتور شکست MPO-4 باید به وضوح در هر دو انتها برچسب "Leg A" و "Leg B" (یا "Primary" و "Secondary") داشته باشند. ما پیشنهاد می‌کنیم از برچسب‌های هیت‌شرینک با نگاشت پورت‌های چاپی برای کاهش خطای انسانی در حین تعمیر و نگهداری استفاده کنید - روشی که در آزمایش‌های صحرایی در کاهش ۸۰٪ اشتباه وصله موثر بود.
• پایش حرارتی و شعاع خمشی:حسگرهای دما را در بسته‌های کابل با چگالی بالا نصب کنید و اطمینان حاصل کنید که شعاع خمیدگی کابل هرگز کمتر از 30 میلی‌متر نمی‌شود. رامشخصات MFP7E20-N015به صراحت از عملیات تا 70 درجه سانتیگراد پشتیبانی می کند، اما عملکرد پایدار بالای 60 درجه سانتیگراد سایش حلقه اتصال را تسریع می کند. خنک کننده فعال یا مدیریت شلی کابل می تواند این موضوع را کاهش دهد.

برای عیب یابی، اولین قدم همیشه تأیید توان نوری در سمت گیرنده گیرنده است. اگر سطوح توان در حد بودجه است، اما خطاها همچنان ادامه دارند، از یک کاوشگر بازرسی MPO برای بررسی آلودگی انتهایی استفاده کنید - یک منبع رایج خطاهای متناوب. طراحی رابط کابل از هندسه فرول استاندارد MT استفاده می کند، بنابراین ابزار تمیز کردن و محدوده بازرسی به راحتی از چندین فروشنده در دسترس است.

6. خلاصه و ارزشیابی

راملانوکس (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015پیشنهاد ارزش قانع‌کننده‌ای را برای معماران شبکه و رهبران عملیات ارائه می‌دهد: 75 درصد تلفات درج نوری را در مقایسه با تقسیم‌کننده‌های مبتنی بر کاست کاهش می‌دهد، 3U فضای رک را در هر 48 پورت بازیابی می‌کند، و مدت زمان پنجره تعمیر و نگهداری را تا بیش از 70 درصد کاهش می‌دهد - همگی در عین حفظ سازگاری کامل با زیرساخت MPO-12 موجود. هنگام ارزیابیقیمت MFP7E20-N015در برابر کل هزینه نصب شده (شامل نیروی کار، فضای قفسه، خنک کننده و صرفه جویی)، کابل 22 تا 25 درصد TCO کمتری نسبت به جایگزین های مدولار ارائه می دهد. کابل به طور گسترده ای استMFP7E20-N015 برای فروشاز طریق شبکه توزیع مجاز NVIDIA، با زمان‌های تحویل قابل مقایسه با اجزای نوری غیرفعال استاندارد.

فراتر از هزینه و عملکرد، سادگی معماری که توسطNVIDIA Mellanox MFP7E20-N015از یک فلسفه عملیاتی گسترده‌تر پشتیبانی می‌کند: کاهش پیچیدگی لایه فیزیکی به طور مستقیم قابلیت اطمینان شبکه را بهبود می‌بخشد و عیب‌یابی را تسریع می‌کند. از آنجایی که مراکز داده به سمت خوشه‌های هوش مصنوعی exascale و پارچه‌های آماده 800G مقیاس می‌شوند، راه‌حل‌هایی که عملکردهای شکسته را در یک مجموعه واحد و با کیفیت بالا ادغام می‌کنند، ضروری خواهند شد. MFP7E20-N015 صرفا یک کابل نیست، بلکه یک عامل اساسی برای پارچه های شبکه متراکم، پرسرعت و قابل نگهداری است.