مقاله سفید فنی NVIDIA Mellanox MFA1A00-C015 | اتصال کوتاه با سرعت بالا

1. پیشینه پروژه و تحلیل نیازهای

مراکز داده های مدرن در حال گذر از یک انتقال اساسی از 25G / 40G به پارچه های 100G اترنت هستند، که توسط رشد انفجاری حجم کار AI / ML، محاسبات با عملکرد بالا،و سیستم های ذخیره سازی توزیع شدهدر این تکامل، اتصال لایه فیزیکی بین قفسه ها، به ویژه در محدوده 5 تا 15 متر، به عنوان یک تنگنایی حیاتی ظاهر شده است. معماران شبکه باید یک تعادل بین یکپارچگی سیگنال،مصرف برق، پیچیدگی نصب و کل هزینه مالکیت هنگام انتخاب راه حل های اتصال برای این پیوندهای کوتاه مدت.

کابل های اتصال مستقیم (DAC) سنتی مس برای مسیرهای زیر 5 متر مقرون به صرفه هستند اما در سرعت 100G فراتر از این فاصله تخریب سیگنال قابل توجهی را نشان می دهند.منجر به افزایش نرخ خطا بیت (BER) و رویدادهای آموزش مجدد لینکدر انتهای دیگر طیف، فرستنده های نوری جداگانه که با سیم های فیبر بسته شده اند، دسترسی لازم را فراهم می کنند اما نقاط شکست متعدد (دو رابط نوری،دو کانکتور در هر انتها، و خود سیم پیچ) ، مصرف برق در هر پورت را افزایش می دهد و نیاز به روش های تمیز و بازرسی دقیق در طول نصب دارد.

چالش عملیاتی روشن است: تیم های مرکز داده نیاز به یک راه حل دارند که دسترسی به نوری را با سادگی یک مجموعه کابل از پیش به پایان می رساند،در حالی که بودجه های قدرت و تراکم سختگیرانه را حفظ می کنداین دقیقا شکاف است که迈络思 ((NVIDIA Mellanox) MFA1A00-C015آدرس ها

2طراحی معماری شبکه کلی

در یک معماری ستون فقرات معمولی، سوئیچ های ToR (Top-of-Rack) در قفسه های محاسباتی به سوئیچ های ستون فقرات در قفسه های جمع آوری متصل می شوند.جدایی فیزیکی بین این قفسه ها اغلب در محدوده ۱۰ تا ۱۵ متر قرار دارد که DAC ها نمی توانند به طور قابل اعتماد در 100GbE پشتیبانی کنند.معماری مرجع برای این راه حلNVIDIA Mellanox MFA1A00-C015به عنوان لایه فیزیکی اصلی برای این پیوندهای برگ به ستون فقرات.

معماری شامل اصول طراحی زیر است:

• دامنه ثابت:تمام اتصالات برگ به ستون فقرات از MFA1A00-C015 استفاده می کنند، اطمینان از یکپارچگی سیگنال یکسان در سراسر پارچه صرف نظر از جدایی دقیق قفسه.
• تراکم پنل جلویی:فاکتور فرم QSFP28 چگالی پورت سوئیچ را حفظ می کند، بدون نیاز به سینی یا کاست نوری اضافی.
• کارخانه کابل کشی ساده:هر پیوند شامل یک مجموعه کابل واحد است، بدون پانل های پچ، بدون کانکتورهای میانگین و بدون مدیریت قطب.
• نظارت فعال:هر کابل داده های نظارت تشخیصی دیجیتال (DDM) را در زمان واقعی فراهم می کند که از طریق رابط مدیریت سوئیچ میزبان قابل دسترسی است.

این طراحی پیچیدگی های مرتبط با زیرساخت های نوری را در دامنه کوتاه مدت از بین می برد و آنچه که به طور سنتی یک مجموعه چند قطعه ای بود را به یک واحد تبدیل می کند.عنصر اتصال قابل مدیریت.

3نقش و ویژگی های اصلی MFA1A00-C015 در راه حل

درکابل MFA1A00-C015 100G QSFP28 AOCبه عنوان سنگ بنای اساسی این معماری اتصال عمل می کند. موتور نوری فعال یکپارچه آن سیگنال های الکتریکی را به نوری در هر انتهای آن تبدیل می کند.انتقال داده ها از طریق فیبر مولتی مود که در مجموعه کابل جاسازی شده استاین تبدیل فعال چیزی است که باعث می شود کابل بتواند 15 متر را با کیفیت سیگنال که مس منفعل به سادگی نمی تواند در 100G ارائه دهد، به دست آورد.

ویژگی های فنی کلیدی که نقش آن را تعریف می کنند عبارتند از:

• نرخ داده:100GbE (چهار خط 25G NRZ) ، کاملا با مشخصات IEEE 802.3bj و QSFP28 MSA مطابقت دارد.
• محدوده:تا 15 متر، پوشش اکثریت قریب به اتفاق از اتصال های درون قفسه و قفسه های مجاور در طرح های مرکزی داده های معمولی.
• مصرف برق:مصرف انرژی بهینه شده در هر طرف که کمتر از دو گیرنده جداگانه در کنار هم است، باعث کاهش قدرت کل پارچه و بار حرارتی می شود.
• تشخیص دیجیتال:نظارت یکپارچه از دمای، ولتاژ تغذیه، جریان انحراف، و قدرت دریافت نوری، همانطور که در جزئیات درورق اطلاعات MFA1A00-C015.
• عدم حساسيت به خم شدن:ژاکت کابل از مسیریابی شعاع تنگ پشتیبانی می کند که برای مدیریت تمیز کابل در محیط های با تراکم بالا بسیار مهم است.

در هنگام ارزیابیمطابقت با MFA1A00-C015با توجه به اینکه این کابل در تمام پورتفولیوی سوئیچ و آداپتور NVIDIA Mellanox و همچنین با طیف گسترده ای از سیستم عامل های QSFP28 شخص ثالث تأیید شده است.مشخصات MFA1A00-C015تمام پارامترهای مکانیکی، الکتریکی و محیطی مورد نیاز برای ادغام در زیرساخت های موجود را مشخص کنید.

4توصیه های تعبیه و مقیاس بندی

استفاده ازNVIDIA Mellanox MFA1A00-C015در یک محیط تولید یک فرآیند ساده و قابل تکرار را دنبال می کند. جریان کار توصیه شده برای پیاده سازی شامل مراحل زیر است:

• اعتبارسنجی قبل از استفاده:بررسی طول کابل با حداکثر 15 متر. تایید سازگاری پورت های سوئیچ هدف باMFA1A00-C015 راه حل کابل AOC 100G QSFP28با استفاده از ماتریس سازگاری ارائه شده در صفحه اطلاعات.
• نصب فیزیکی:کانکتورهای QSFP28 را در پورت های تعیین شده در هر طرف وارد کنید. قفل کشش-تاب اطمینان از نشستن امن و ساده سازی در طول تعمیر و نگهداری را تضمین می کند. کابل های مسیر را از طریق مدیران کابل عمودی،حفظ دستورالعمل شعاع خم.
• بررسي پيوند:پس از نصب، وضعیت لینک را با استفاده از دستورات CLI سوئیچ بررسی کنید. کابل به طور خودکار سرعت 100G و پارامترهای لینک را مذاکره می کند. هیچ پیکربندی دستی مورد نیاز نیست.
• مدارک:شماره های سریال کابل و نقشه برداری پورت های مربوطه را برای نگهداری و عیب یابی آینده ثبت کنید.

توصیف توپولوژی معمولی:

در یک پیکربندی استاندارد برگ - ستون فقرات ، هر سوئیچ برگ (به عنوان مثال ، NVIDIA Mellanox Spectrum SN2700) به دو سوئیچ ستون فقرات برای افزوده شدن متصل می شود. با 48 پورت QSFP28 در هر سوئیچ ،یک ورق واحد می تواند تا 48 پیوند بالا را با استفاده از کابل های MFA1A00-C015 پشتیبانی کنداین توپولوژی به صورت خطی مقیاس پذیر می شود: به عنوان قفسه های اضافی گسترش می یابد، همان الگوی کابل سازی تکرار می شود،اطمینان از عملکرد ثابت و آشنایی عملیاتی.

برای مقیاس بندی فراتر از 15 متر، معماران باید در نظر بگیرند که به اپتیک های طولانی مدت (به عنوان مثال، فرستنده های 100G LR4) انتقال دهند، در حالی که MFA1A00-C015 را برای لایه برگ - ستون فقرات کوتاه مدت حفظ می کنند.این رویکرد ترکیبی هزینه و عملکرد را در دسته های مختلف فاصله پیوند بهینه می کند.

5نظارت بر عملیات، رفع مشکل و بهینه سازی

بعد از اعزام،MFA1A00-C015 کابل نوری فعال 100GbEقابلیت های نظارت جامع را از طریق تشخیص دیجیتالی یکپارچه خود فراهم می کند. تیم های عملیات شبکه می توانند از این ویژگی ها برای نگهداری فعال و جداسازی سریع خطا استفاده کنند.

نظارت بر بهترین شیوه ها:

• داده های DDM را در فواصل منظم (به عنوان مثال، هر 5 دقیقه) برای تعیین روند پایه برای قدرت و دمای دریافت نوری بررسی کنید.
• تنظیم هشدارهای آستانه برای پارامترهای مانند تخریب قدرت RX (که نشان دهنده آسیب احتمالی فیبر) یا سفر درجه حرارت (که نشان دهنده مانع از جریان هوا است).
• ارتباط سنجی سطح کابل با شمارنده های خطای پورت سوئیچ برای شناسایی مشکلات اتصال متناوب که ممکن است حوادث اتصال کامل را ایجاد نکند.

راه حل مشکلات سناریوهای رایج:

• پيوند نميرسه:بررسی کنید که هر دو طرف به طور ایمن نشسته اند. تنظیمات سرعت پورت را بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که پورت ها به 100G خود مذاکره یا ثابت 100G تنظیم شده اند.
• BER بالا:بررسی مسیر کابل برای پیچیدگی های بیش از حد یا استرس فیزیکی. اگر کابل تغییر مسیر داده شده است، اطمینان حاصل کنید که از حداقل مشخصات شعاع پیچیدگی تجاوز نکرده است (بهورق اطلاعات MFA1A00-C015برای محدودیت های مکانیکی دقیق).
• فلپ های اتصال متناوب:بررسی دی دی ام برای نوسانات قدرت نوری، که ممکن است نشان دهنده یک اتصال گسسته یا قطعه کابل آسیب دیده باشد.

توصیه های بهینه سازی:

برای محیط هایی که دارای تراکم بسیار بالایی از پورت هستند، استفاده از طول کابل ها را که دقیقاً با فاصله قفسه ها مطابقت دارند، در نظر بگیرید تا حلقه های خدمات را به حداقل برسانید و جریان هوا را بهبود ببخشید.MFA1A00-C015 در طول استاندارد متعدد در دسترس است، به معماران اجازه می دهد کوتاه ترین کابل مناسب را برای هر پیوند انتخاب کنند، کاهش حجم کابل و بهبود عملکرد حرارتی.

6خلاصه و ارزیابی ارزش

درکابل MFA1A00-C015 100G QSFP28 AOCیک راه حل بالغ و تولید شده برای چالش اتصال کوتاه مدت است. با ترکیب دسترسی نوری، سادگی یک مجموعه کابل،و قابلیت های نظارت بر اجزای فعال، به نقاط درد عملیاتی که معماران شبکه و مدیران فناوری اطلاعات هنگام مقیاس بندی پارچه های 100G با آن مواجه هستند، می پردازد.

عوامل کلیدی ارزش شامل:

• تدارکات ساده:یک عدد قطعه جایگزین ترکیب گیرنده ها، سیم های پچ و کانکتورها می شود.MFA1A00-C015 برای فروشکانال ها از طریق شبکه توزیع جهانی NVIDIA ایجاد می شوند، در نتیجه دسترسی مداوم تضمین می شود.
• کاهش خطر استفاده:مجموعه های از پیش تکمیل شده و آزمایش شده در کارخانه، خطاهای پایان دادن به میدان را از بین می برند و زمان نصب را تا 60٪ در مقایسه با راه حل های نوری جداگانه کاهش می دهند.
• هزینه های عملیاتی پایین تر:تشخیص دیجیتال امکان نگهداری پیشگیرانه را فراهم می کند و میانگین زمان ترمیم (MTTR) برای حوادث مرتبط با پیوند را کاهش می دهد.
• معماری مقیاس پذیر:همان رویکرد کابل کشی را می توان در تمام قفسه ها در یک مرکز داده تکرار کرد، ارائه عملکرد قابل پیش بینی و مدل سازی هزینه.

برای سازمان هایی که برنامه ریزی برای استقرار 100G یا گسترش پارچه های موجود را دارند،NVIDIA Mellanox MFA1A00-C015ارائه می دهد یک پیشنهاد ارزش قانع کننده. مشخصات فنی آن، تضمین سازگاری و مزایای عملیاتی آن را به یک عنصر پایه ای برای شبکه های مدرن و فشرده مرکز داده تبدیل می کند.از معماران خواسته می شود که بهورق اطلاعات MFA1A00-C015برای پارامترهای دقیق مکانیکی و نوری و برای مراجعه بهقیمت MFA1A00-C015و اطلاعات در دسترس بودن از طریق شرکای توزیع مجاز در هنگام برنامه ریزی بودجه و جدول زمانی تدارکات.