NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC راه حل فنی کابل نوری فعال

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC راه حل فنی کابل نوری فعال

1. پیش زمینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازهای

با انتقال معماری های مرکز داده به ستون فقرات 200G و 400G اترنت،لایه اتصال فیزیکی بین قفسه های تجهیزات مجاور به عنوان یک ابعاد طراحی حیاتی اما اغلب دست کم گرفته شده استمعماران شبکه به طور مداوم با "شکاف کوتاه مدت" مواجه می شوند: DAC های مس منفعل نمی توانند به طور قابل اعتماد مسافت های فراتر از 5 متر را با نرخ سیگنال 200G PAM4 پوشش دهند.در حالی که راه حل های کاملا نوری مبتنی بر فرستنده های جدایی یافته و فیبر به پایان میدان هزینه های بیش از حد را وارد می کنند، پیچیدگی و نقاط شکست.برای فاصله بین کابینت ها که بین 5 تا 30 متر می باشد، یک سناریوی رایج در سالن های داده های مدرن وجود ندارد، هیچ راه حل لایه فیزیکی ایده آل وجود ندارد که همزمان یکپارچگی سیگنال را ارائه دهد، سادگی عملیاتی و هزینه موثر.

این چالش توسط سه روند همزمان در صنعت تشدید می شود. اول، خوشه های آموزش هوش مصنوعی نیاز به اتصال 200G موازی گسترده بین گره های محاسباتی GPU و سیستم های ذخیره سازی دارند.با چگالی که اغلب بیش از ۴۸ پورت در هر قفسه استدوم، دستورات پایداری باعث کاهش مصرف برق در هر پیوند و هزینه های خنک کننده می شود. سوم،تیم های عملیاتی تحت فشار هستند تا زمان انتشار را کاهش دهند و مدیریت کابل را ساده کننداز آنجایی که کابل های هرج و مرج نه تنها مانع از جریان هوا می شوند بلکه زمان متوسط ترمیم (MTTR) را در حوادث تعمیرات طولانی می کنند.,طراحی نوری و مکانیکی برای رسیدگی به این محدودیت های چند بعدی بدون به خطر انداختن عملکرد یا مقیاس پذیری.

2طراحی معماری شبکه / سیستم

معماری پیشنهادی یک توپولوژی دو طبقه ای با پورت های 200G QSFP56 به عنوان رابط لایه دسترسی اصلی استفاده می کند. هر سوئیچ برگ ، مجهز به 32 یا 48 پورت QSFP56 ،متصل به سوئیچ های ستون فقرات بالا از طریق 400G یا 800G uplinksدر حالی که پورت های پایین جریان به گره های محاسباتی و ذخیره سازی توزیع شده در کابینت های متعدد اختصاص داده می شوند.معماری از پیکربندی های شکستن استفاده می کند.: یک پورت برگ 200G به دو اتصال مستقل 100G تقسیم می شود، هر کدام در یک سرور یا کنترلگر ذخیره سازی جداگانه پایان می یابد.این طراحی به طور موثر دو برابر تراکم بندر موثر لایه برگ، که به ویژه در محیط هایی که فضای قفسه ای در آن فوق العاده است، ارزشمند است.

کابل فیزیکی بین کابینت ها با استفاده ازNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eکابل نوری فعال، که به عنوان رسانه اتصال استاندارد برای تمام لینک های شکستن 200G به 2 × 100G عمل می کند. هر AOC سه جزء جداگانه را جایگزین می کند: یک گیرنده 200G در سمت سوئیچ،دو ترانسیور 100G در سمت سرور، و یک سیم پیچ فیبر چند حالت متمایز. تجمع کارخانه به پایان می رسد اطمینان حاصل می کند که تراز نوری، کیفیت پولیش کانکتور،و ضخامت فیبر به عنوان یک سیستم مهندسی واحد بهینه شده استاز بین بردن تغییرات میدان و کاهش زمان نصب حدود 70٪ در مقایسه با راه حل های جداگانه.معماری کامل در یک طراحی مرجع که شامل نمودارهای مسیر کابل است مستند است، دستورالعمل های شعاع خم و برنامه ریزی توزیع برق، اطمینان از یکپارچگی در تمام مراحل راه اندازی.

3نقش و ویژگی های کلیدی NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E در راه حل

در این معماری،NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eبه عنوان لنگر لایه فیزیکی عمل می کند و دامنه الکتریکی سوئیچ و سرور NIC را با یک دامنه نوری که یکپارچگی سیگنال را در مسافت های طولانی تضمین می کند، پیوند می دهد.مشخصات اصلی کابلMFS1S50-H010E 200Gb/s تا 2x100Gb/s QSFP56 تا 2xQSFP56این قابلیت برای حفظ کیفیت سیگنال بسیار مهم است.چون مدارهای مربوط به کابل در هر دو طرف، خسارت ورودی کانال و جتر را جبران می کنند.، تضمین بودجه پیوند در محدوده مشخصات IEEE 802.3cd برای عملیات 200GBASE-SR4 و 100GBASE-SR2 باقی می ماند.

ویژگی های فنی اصلیکابل AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56شامل:

• گزینه های مطلوب طول فیبر:50 متری استاندارد OM4، با طول سفارشی در دسترس در صورت درخواست، پوشش اکثریت قریب به اتفاق است.
• مصرف انرژی کم:< 3.5W در هر انتها، کاهش مصرف انرژی کلی تا 30٪ در مقایسه با راه حل های گیرنده جداگانه با پیوندهای فیبر جداگانه.
• نظارت دیجیتال تشخیصی (DDM):گزارش در زمان واقعی از قدرت خروجی نوری، قدرت دریافت شده، درجه حرارت و ولتاژ تغذیه از طریق رابط مدیریت استاندارد I2C، که امکان نظارت فعال بر وضعیت را فراهم می کند.
• طیف گسترده ای از دمای کار:درجه حرارت اتاق از 0°C تا 70°C، که عملکرد قابل اطمینان را در محیط های گرده ای و گرمای محیط بالا تضمین می کند.
• انطباق و قابلیت همکاری:کاملاًسازگاری با MFS1S50-H010Eبا سوئیچ های NVIDIA Spectrum-2، Spectrum-3، Quantum-2، و همچنین DPU های ConnectX-6 Dx و BlueField-2، حذف چرخه های صلاحیت فروشنده خاص.

این ویژگی ها درورق اطلاعات MFS1S50-H010E، که ماسک های جامع نمودار چشم، منحنی های میزان خطا بیت (BER) و ابعاد طراحی مکانیکی را برای ادغام در ابزارهای طرح ریزی قفسه مبتنی بر CAD فراهم می کند.صفحه اطلاعات همچنین محدوده حداقل شعاع خم کابل (30mm پویا، 15 میلی متر استاتیک) و محدودیت کشش کشش (حداکثر 100N) ، که برای طراحی مناسب مدیریت کابل ضروری است.

4توصیه های استقرار و مقیاس بندی (با توصیف توپولوژی معمولی)

برای استقرار اولیه، ما یک استراتژی توسعه ماژولار بر اساس معماری پوپ سطح ردیف را توصیه می کنیم. هر پوپ شامل شش کابینت مجاور است:دو کابینت سوئیچ برگ و چهار کابینت محاسبات / ذخیره سازی، با فاصله متوسط بین کابینت های 8 متر.راه حل کابل AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56به طور یکنواخت در تمام پورت های 200G استفاده می شود، و هر AOC از کابینت سوئیچ برگ به کابینت محاسبات هدف از طریق سینی های کابل های فوقانی اختصاصی یا کانال های زیر زمین هدایت می شود.برای حفظ قابلیت استفاده، ما توصیه می کنیم که کابل های AOC را در بسته های 12 با استفاده از کمربندهای قلاب و حلقه، با برچسب در هر دو سر نشان دهنده پورت هدف و شناسه دستگاه.

توپولوژی معمولی برای یک سوئیچ صفحه 48 پورت:

• پورت 1 ′′16: به 16 سرور در هر 2 × 100G متصل است (وضعیت شکستن) ، 32 گره محاسباتی را تامین می کند.
• پورت های 1732: به 16 کنترل کننده ذخیره سازی در هر 2 × 100G متصل شده و 32 پیوند دسترسی ذخیره سازی را فراهم می کند.
• پورتهای 33-48: برای لینک های بالا به سطح ستون فقرات (400G یا 800G) با استفاده از مجموعه های جداگانه AOC یا DAC اختصاص داده شده است.

در هنگام مقیاس گذاری فراتر از یک پاد تک، معماری با تکرار الگوی کابل سازی بدون معرفی انواع جدید کابل، ثبات را حفظ می کند. این یکپارچگی مدیریت قطعات یدکی را ساده می کند،چونMFS1S50-H010E برای فروشاز طریق کانال های توزیع مجاز یک SKU واحد را در تمام برنامه های Breakout به اشتراک می گذارد.ما توصیه می کنیم که به صورت بیش از حد به سینی های کابل با ظرفیت ۲۰ درصد اضافی برای پذیرش پیوندهای جدید بدون نیاز به تغییر مسیر بسته های موجود بپردازیم..

5عملیات و نگهداری: نظارت، رفع مشکل و بهینه سازی

چرخه عمر عملیاتی اتصال متقابل مبتنی بر MFS1S50-H010E نیاز به یک رویکرد سیستماتیک برای نظارت و مدیریت خطا دارد.ما توصیه می کنیم که یکپارچه سازی رابط مدیریت I2C در سیستم مدیریت شبکه مرکزی (NMS) با استفاده از MIB های استاندارد یا API های RESTfulمواردی که باید برای هشدار های پیشگیرانه تعیین شود عبارتند از:

• کاهش قدرت Tx:هشدار اگر قدرت خروجی بیش از 2dB از نامی کاهش یابد.
• حاشیه قدرت Rx:هشدار در صورت نزدیک شدن قدرت دریافت شده به حد حساسیت (-6dBm برای 200G SR4).
• سفرهای دمایی:هشدار اگر دمای کابین بیش از 65 درجه سانتیگراد باشد که نشان دهنده مانع شدن جریان هوا یا خرابی فن است.

در صورت خراب شدن یا شکست پیوند، استانداردمشخصات MFS1S50-H010Eیک پروتکل راه حل مشکلات ساختاری باید شامل مراحل زیر باشد:بررسی مقادیر DDM برای حذف ناهنجاری های قدرت نوریدوم، کنتاکتورهای QSFP56 را برای گرد و غبار یا آسیب با استفاده از میکروسکوپ انتهای صفحه بررسی کنید (معیار عبور/شکست بر اساس IEC 61300-3-35) ؛ سوم،آزمایش پیوند با یک AOC شناخته شده خوب برای تأیید اینکه آیا مشکل در کابل یا پورت میزبان است.چونMFS1S50-H010Eدر حالی که این دستگاه به عنوان یک مجموعه کامل در کارخانه آزمایش می شود، نرخ شکست در زمینه معمولاً در طول سه سال اول کمتر از 0.5٪ است، که باعث کاهش فرکانس این مداخلات می شود.

فرصت های بهینه سازی شامل بررسی های دوره ای مدیریت کابل برای اطمینان از رعایت حداقل شعاع خم، به ویژه پس از انتقال قفسه یا ارتقاء سخت افزار است.قیمت MFS1S50-H010Eبا راه حل های جداگانه در هنگام در نظر گرفتن هزینه های نصب و نگهداری رقابتی است.ما توصیه می کنیم که یک مخزن کوچک از کابل های جایگزین (تقریباً 5٪ از کل واحدهای مستقر شده) را برای امکان جایگزینی سریع و به حداقل رساندن MTTR حفظ کنیم..

6خلاصه و ارزیابی ارزش

درNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eراه حل فنی مبتنی بر یک رویکرد عملی و مورد تایید در زمینه ارتباط بین کابینت 200G تا 100G است که نیازهای متضاد یکپارچگی سیگنال را به هم متصل می کند.سرعت استفادهبا جایگزینی مجموعه های پیوند نوری چند قطعه ای با یک AOC بهینه سازی شده در کارخانه،معماری متغیرهای ساحلی را حذف می کند و لجستیک را ساده می کند، از خوشه های آموزش هوش مصنوعی تا پارچه های ذخیره سازی توزیع شده.

معیارهای ارزش کلیدی حاصل از پیاده سازی های دنیای واقعی عبارتند از:

• کاهش زمان تعبیه:۷۰ درصد سریعتر از دستگاه های مبتنی بر فرستنده.
• کاهش تعداد کانکتورها:از 6 نقطه اتصال در هر پیوند به 2، کاهش احتمال شکست با 66٪ تخمین زده شده است.
• صرفه جویی در انرژی:مصرف انرژی 28٪ کمتر در هر پیوند در مقایسه با راه حل های جداگانه.
• راه حل ساده مشکل:DDM یکپارچه و تشخیص استاندارد شده MTTR را 40 ٪ 50٪ کاهش می دهد.

برای معماران شبکه و مدیران مهندسی، MFS1S50-H010E یک لایه فیزیکی "set and forget" را ارائه می دهد که عملکرد ثابت را در میان تغییرات دمایی و فشارهای مکانیکی حفظ می کند.همانطور که درورق اطلاعات MFS1S50-H010Eاین راه حل به ویژه برای مراکز داده های سبز که برنامه ریزی پاد های استاندارد شده را انجام می دهند توصیه می شود.همچنین محیط های brownfield به دنبال ارتقاء از 100G به 200G در حالی که حفظ طرح های موجود راکاز آنجایی که اترنت 200G به استاندارد دسترسی واقعی برای زیرساخت های هوش مصنوعی و HPC نسل بعدی تبدیل می شود، معماری کابل سازی مبتنی بر MFS1S50-H010E یک راه حل قوی،پایه مقیاس پذیر که هم با محدودیت های عملیاتی فعلی و هم با نقشه های راه ظرفیت بلند مدت مطابقت دارد.

برای راهنمایی های دقیق ادغام، داده های شبیه سازی حرارتی و بسته های گواهینامه انطباق، لطفاً به مستندات رسمی محصول مراجعه کنید.