راه حل فنی ماژول نوری مرکز داده ملانوکس (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NS

این سند برای معماران شبکه، مهندسان پیش فروش و مدیران عملیات در نظر گرفته شده است. این یک راه حل فنی جامع با محوریت ارائه می دهدملانوکس (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NSماژول نوری مرکز داده، به طور خاص به چالش تعادل پهنای باند و فاصله برای استقرار پیوندهای بین رک و اتاق متقابل می پردازد.

1. پیشینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازمندیها

کلاسترهای آموزشی هوش مصنوعی مدرن و پارچه‌های محاسباتی با کارایی بالا (HPC) به پهنای باند مجموع 800 گیگابیت بر ثانیه در هر پورت سوئیچ نیاز دارند. با این حال، فواصل فیزیکی در مراکز داده به طور قابل توجهی متفاوت است: قفسه های مجاور (15 تا 30 متر)، اتصالات انتهای ردیف (40 تا 50 متر)، پیوندهای راهروی متقابل (60 تا 80 متر)، و مناطق متقابل یا مجاور (تا 120 متر). روش‌های سنتی مستلزم نگهداری موجودی‌های جداگانه از فرستنده‌های SR8 (با دسترسی کوتاه، ≤50 متر در حالت چند حالته) و FR4/DR8 (دسترسی بیشتر، هزینه بالاتر) هستند. این باعث ایجاد اصطکاک عملیاتی می شود، هزینه های صرفه جویی را افزایش می دهد و برنامه ریزی پیوند را پیچیده می کند.

الزامات کلیدی شناسایی شده توسط تیم های زیرساخت عبارتند از: یک نوع ماژول نوری منفرد که قادر به پوشش کوتاه و متوسط ​​باشد. بازگشت بدون درز از 800G بومی به حالت شکست 2x400G برای مسافت طولانی. سازگاری کامل با کارخانه های فیبر چند حالته موجود؛ و تله متری جامع برای مدیریت لینک پیشگیرانه.

2. طراحی کلی معماری شبکه

معماری پیشنهادی از توپولوژی برگ ستون فقرات با سوئیچ های NVIDIA Quantum-2 یا Spectrum-4 در هر دو سطح استفاده می کند. هر سوئیچ برگ از طریق درگاه های OSFP 800G به گره های محاسباتی/ذخیره ای متصل می شود. از پیوندهای بین قفسه ای و اتاق متقابل استفاده می شودMMA4Z00-NSماژول ها در دو انتها، با کارخانه فیبر به سه منطقه طبقه بندی می شوند:

این معماری، فیبر تک حالته را برای پیوندهای با دسترسی متوسط ​​حذف می‌کند و کاملاً به زیرساخت چند حالته متکی است. این هزینه فرستنده گیرنده را برای هر پورت کاهش می‌دهد و در عین حال مسیر ارتقای واضحی را حفظ می‌کند: همان ماژول می‌تواند بدون تغییرات سخت‌افزاری از 800G به 2x400G تبدیل شود.

3. نقش و ویژگی های کلیدی Mellanox (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NS

راNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSبه عنوان رابط نوری یکپارچه در تمام پیوندهای بین رک و کراس اتاق عمل می کند. ویژگی های کلیدی آن به طور مستقیم به تعادل پهنای باند-فاصله می پردازد:

• عملکرد دو حالته:به عنوان یک بومی عمل می کندفرستنده گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8برای پیوندهای ≤50 متر یا به عنوانMMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand/Ethernetشکست برای رسیدن طولانی تر (60-100 متر). حالت مذاکره به صورت خودکار از طریق آموزش پیوند انجام می شود.
• خطوط PAM4 8x100G:هر خط با سرعت 106.25 گیگابیت بر ثانیه (با RS-FEC)، مطابق با مشخصات 800G SR8 در هربرگه داده MMA4Z00-NS.
• راندمان برق:مصرف برق معمولی 9.5 وات (حالت بومی) و 8.5 وات (حالت شکست) که امکان بسته بندی متراکم را بدون کاهش حرارتی فراهم می کند.
• تله متری جامع:توان، ولتاژ، دما و Pre-FEC BER TX/RX در هر خط، در زمان واقعی، از طریق CMIS 5.0 روی I²C قابل دسترسی است.
• سازگاری گسترده:به طور کامل تأیید شدسازگار با MMA4Z00-NSبا سوئیچ های NVIDIA و بسیاری از پلتفرم های OSFP شخص ثالث که به استانداردهای CMIS پایبند هستند.

با توجه بهمشخصات MMA4Z00-NS، این ماژول از فیبر OM4 تا 50 متر در حالت 800G و 100 متر در حالت 2x400G (120 متر در OM5) پشتیبانی می کند. بودجه نوری حداقل 2.9dB است که برای حداکثر دو اتصال پچ پنل MPO در مسیرهای معمولی مرکز داده کافی است.

4. استقرار و مقیاس بندی توصیه ها

برای استقرار مرحله ای، روش زیر توصیه می شود:

فاز 1 - رک مجاور (بومی 800G):مستقر کنیدفرستنده گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8ماژول ها در پیوندهای برگ به برگ یا برگ به ستون فقرات در فاصله 50 متری. از تنه های APC OM4 MPO-12 با کیفیت بالا با قطبیت نوع B (مستقیم) استفاده کنید. قبل از قطع شدن، حاشیه پیوند را با قدرت سنج نوری بررسی کنید.

فاز 2 - اتاق متقابل (2x400G شکست):برای پیوندهای بیش از 50 متر، پورت های سوئیچ را برای حالت شکست 2x400G پیکربندی کنید. راMMA4Z00-NSبه طور خودکار سازگار می شود. هر خط شکست به عنوان یک رابط مستقل 400G عمل می کند. از MPO 8 فیبر (2 خط در هر جفت فیبر) استفاده کنید - تنه های 12 فیبر موجود را می توان با تاریک گذاشتن 4 فیبر تغییر کاربری داد.

مرحله 3 - مقیاس بندی تا غلاف کامل:با اضافه شدن قفسه های جدید، همان SKU ماژول را حفظ کنید. برای فواصل بین 50 تا 100 متر، برای جلوگیری از کابل کشی مجدد، حالت شکست 2x400G را استاندارد کنید. برای فواصل کمتر از 50 متر، حالت بومی 800G توان عملیاتی بالاتری را در هر پورت فراهم می کند. تصمیم را می توان در هر پیوند بر اساس طول فیبر اندازه گیری شده اتخاذ کرد.

یک توپولوژی معمولی با پورت های 48x800G در هر سوئیچ می تواند تا 24 رک مجاور (حالت بومی) به اضافه 12 لینک متقابل اتاق (حالت شکست) را با استفاده از یک نوع ماژول به هم متصل کند. برایقیمت MMA4Z00-NSوMMA4Z00-NS برای فروشدرخواست ها، تخفیف های حجمی از طریق توزیع کنندگان مجاز NVIDIA در دسترس است.

5. نظارت بر عملیات، عیب یابی و بهینه سازی

راراه حل فرستنده گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8با پشته تله متری NVIDIA و ابزارهای استاندارد CMIS ادغام می شود. دستورالعمل های عملیاتی کلیدی:

نظارت:هشدارهای برق RX در هر خط را فعال کنید (آستانه: هشدار در -6dBm، بحرانی در -8dBm). روندهای پیش از FEC BER را دنبال کنید - افزایش ناگهانی اغلب نشان دهنده آلودگی فیبر است. ماژول خوانش دما را فراهم می کند. عملکرد پایدار بالای 75 درجه سانتیگراد ممکن است نیاز به بررسی جریان هوا داشته باشد.

سناریوهای رایج عیب یابی:

• اتصال پیوند در 800G اما پایدار در 2x400G:احتمال از دست دادن فیبر بیش از 3dB است. اتصالات پچ پنل را بررسی کنید و سطوح انتهایی MPO را تمیز کنید. تبدیل پیوند به حالت شکست دائمی را در نظر بگیرید.
• میزان خطای نماد بالا در خط خاص:فیبر خم شده یا آسیب دیده را در آن خط فیزیکی بررسی کنید - قطبیت MPO یا نقشه فیبر ممکن است با هم مطابقت نداشته باشد.
• ماژول بدون مذاکره حالت 800G:تأیید کنید که هر دو درگاه سوئیچ از 800G SR8 پشتیبانی می کنند. برخی از پلتفرم‌های شخص ثالث ممکن است فقط از 2x400G پشتیبانی کنند. رجوع شودسازگار با MMA4Z00-NSلیست ها

نکات بهینه سازی:برای استقرار Greenfield، فیبر OM5 (باند پهن 850 نانومتری) را نصب کنید تا حالت بومی 800G را تا 75 متر و حالت 2x400G را تا 120 متر افزایش دهید. از حلقه های نوری برای خودآزمایی در طول پنجره های تعمیر و نگهداری استفاده کنید. ماژول‌های یدکی را در 5 درصد تعداد مستقر نگه دارید - SKU یکپارچه در مقایسه با موجودی‌های مختلط SR/FR، صرفه‌جویی را به طور قابل توجهی ساده می‌کند.

6. خلاصه و ارزشیابی

راملانوکس (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NSاز لحاظ فنی پاسخی منسجم به مشکل تعادل پهنای باند-فاصله در مراکز داده مدرن ارائه می دهد. با ترکیب 800G SR8 بومی و شکست 2x400G در یک فرم فاکتور OSFP، نیاز به انواع فرستنده گیرنده جداگانه در دسترسی های کوتاه و متوسط ​​(15 تا 100 متر) را از بین می برد. معیارهای ارزش کلیدی:

• کاهش موجودی:یک SKU جایگزین سه نوع سنتی (SR8، FR4، AOC) می شود.
• کارایی هزینه:فیبر چند حالته 60 تا 70 درصد هزینه کمتری نسبت به حالت تک حالته برای دسترسی معادل دارد وقیمت MMA4Z00-NSقابل رقابت با ماژول های کوتاه مدت فردی است.
• سادگی عملیاتی:آستانه های تشخیصی یکنواخت، استخر یدکی، و الزامات آموزشی.
• آماده آینده:با افزایش تراکم پورت سوئیچ، همان ماژول از 400G به 800G اکوسیستم تغییر می کند.

برای معمارانی که قصد ارتقای پارچه هوش مصنوعی یا تجمیع موجودی‌های نوری ناهمگن را دارند،MMA4Z00-NSارزش فنی و اقتصادی قابل اندازه گیری را ارائه می دهد. مشخصات دقیق در دسترس استبرگه داده MMA4Z00-NSو پشتیبانی مهندسی استقرار را می توان از طریق معماران راه حل NVIDIA Mellanox به دست آورد.