NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E راه حل فنی AOC

راه حل فنی NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC – اتصال کوتاه به رک با سرعت بالا و ساده سازی کابل

1. پیشینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازمندیها

معماری‌های مرکز داده مدرن به سرعت به سمت سرعت‌های فابریک 200G و 400G در حال انتقال هستند و تقاضاهای بی‌سابقه‌ای را برای اتصال بین رک ایجاد می‌کنند. خوشه‌های آموزشی هوش مصنوعی، سیستم‌های ذخیره‌سازی توزیع‌شده و پلت‌فرم‌های معاملاتی با فرکانس بالا، همگی به تأخیر زیر 100 ثانیه و پهنای باند عظیم نیاز دارند، با این حال کابل‌های مسی غیرفعال سنتی برای حفظ یکپارچگی سیگنال بیش از 3 تا 5 متر تلاش می‌کنند. راه‌حل‌های نوری فعال که به فرستنده‌های گیرنده جداگانه و کابل‌های بسته قطعی متکی هستند، نقاط خرابی اضافی را معرفی می‌کنند، مصرف برق را افزایش می‌دهند و مدیریت کابل را پیچیده می‌کنند. معماران شبکه و مهندسان پیش فروش دائماً درخواست یک کابل واحد و یکپارچه می‌کنند که بتواند 200G به 2×100G را بدون جداکننده‌های خارجی ارائه دهد، در حالی که سازگاری سوئیچ داخلی را حفظ کرده و عملیات لایه فیزیکی را ساده‌تر می‌کند - این دقیقاً همان شکافی است کهNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eبرای پر کردن مهندسی شده است.

2. طراحی کلی شبکه / سیستم معماری

در این معماری مرجع،کابل خروجی AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56به عنوان پل لایه فیزیکی بین لایه ستون فقرات (پورت های 200G) و ردیف برگ (دو پورت 100G) در یک توپولوژی استاندارد برگ-خاره عمل می کند. این طراحی نیاز به ماژول‌های برش‌آوت اختصاصی یا مجموعه‌های فن‌آوت مسی فعال را حذف می‌کند و تعداد اجزای فیزیکی در هر پیوند را از پنج (فرستنده گیرنده + تقسیم‌کننده + سه سیم پچ) به تنها یک AOC یکپارچه کاهش می‌دهد. این یکپارچه‌سازی مستقیماً جریان هوا را در سینی‌های کابل بهبود می‌بخشد، مجموع توان مصرفی در هر پیوند را کاهش می‌دهد (حدود 3.5 وات در هر انتها اندازه‌گیری می‌شود)، و زمان استقرار را در مقایسه با راه‌حل‌های چند جزیی سنتی بیش از 60 درصد کاهش می‌دهد.

معماری به صورت خطی مقیاس می شود: هر سوئیچ ستونی مجهز به پورت های 32×200G می تواند تا 64 سوئیچ برگ را با استفاده از آن به هم متصل کند.MFS1S50-H010E 200Gb/s تا 2x100Gb/s QSFP56 تا 2xQSFP56کابل ها، به طور موثر تراکم پورت لایه تجمع را دو برابر می کند. برای فواصل رک به قفسه 5 تا 15 متری (به خوبی در محدوده 50 متری OM4 کابل)، پیوند نوری عملکرد ثابت و بدون خطا را در تغییرات دما و ارتعاش ارائه می‌کند و آن را هم برای استقرار میدان سبز و هم برای مقاوم‌سازی میدان قهوه‌ای ایده‌آل می‌کند.

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

راNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eنقش دوگانه ای ایفا می کند: به عنوان یک وسیله حمل و نقل با سرعت بالا و به عنوان یک نقطه پایانی تشخیصی هوشمند. ویژگی های کلیدی آن عبارتند از:

• منطق شکست یکپارچه:این کابل به صورت داخلی 200G-to-2×100G دملتپلکسینگ را انجام می دهد و دو رابط الکتریکی مستقل 100G QSFP56 را به سوئیچ های برگ ارائه می دهد. این امر نیاز به retimer یا گیربکس خارجی را از بین می برد و تأخیر هر پیوند را به زیر 100 ثانیه کاهش می دهد.
• تشخیص دیجیتال پیشرفته (DDM):نظارت بر زمان واقعی توان TX/RX، جریان بایاس، دما و ولتاژ از طریق رابط‌های استاندارد I²C قابل دسترسی است. اپراتورها می توانند پرس و جو کنندبرگه داده MFS1S50-H010Eبرای آستانه هشدار و هشدار، امکان بررسی پیشگیرانه سلامت پیوند.
• سازگاری بومی:کابل استسازگار با MFS1S50-H010Eبا تمام سوئیچ‌های اصلی NVIDIA Spectrum و Quantum، و همچنین پلتفرم‌های شخص ثالث که به QSFP56 MSA پایبند هستند. این امر ارائه بدون لمس را تضمین می کند و از عیب یابی پرهزینه قابلیت همکاری جلوگیری می کند.
• طراحی فیزیکی قوی:فیبر حساس به خم شدن و یک بوت کششی مقاوم امکان نصب را در سینی‌های سربار محکم یا کانال‌های زیرزمینی بدون خطر از دست دادن خمیدگی میکرو می‌دهد.

برای معمارانی که هزینه را ارزیابی می کنند،قیمت MFS1S50-H010Eدر مقایسه با هزینه ترکیبی یک فرستنده گیرنده 200G، یک ماژول شکست و دو سیم پچ 100G - در حالی که قابلیت اطمینان بهتر و ردپای فیزیکی کمتری را ارائه می دهد. جزئیات دقیق پارامترهای الکتریکی و نوری به طور کامل در سند ثبت شده استمشخصات MFS1S50-H010E، ارائه داده های لازم برای محاسبات بودجه پیوند و شبیه سازی یکپارچگی سیگنال.

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

برای نصب‌های جدید، یک گردش کار استقرار ساختاریافته را توصیه می‌کنیم:

• فاز 1 - پیش تهیه رک:سوئیچ های برگ و سوئیچ ستون فقرات را در قفسه های مجاور (یا همان ردیف) باMFS1S50-H010Eکابل هایی که از قبل در امتداد بازوهای مدیریت کابل اختصاص داده شده اند.
• فاز 2 - اتصال شکست:تک سر QSFP56 را به درگاه ستون فقرات و دو انتهای QSFP56 را به درگاه های برگ وصل کنید. اطمینان از قطبیت مناسب؛ کابل برای جلوگیری از وارد کردن نادرست کلید شده است.
• فاز 3 - ایجاد پیوند:وضعیت پیوند را از طریق سوئیچ CLI یا نرم افزار مدیریت بررسی کنید. EEPROM کابل به طور خودکار قابلیت های آن را تبلیغ می کند و پارامترهای FEC در هر پورت مذاکره می شود.

برای گسترش، معماری از مدل «پرداخت به اندازه رشد» پشتیبانی می کند - اضافیMFS1S50-H010E برای فروشواحدها را می توان بدون هیچ گونه پیکربندی مجدد نرم افزاری سفارش داد و مستقر کرد، زیرا کابل کاملاً قابل تعویض است. در یک استقرار معمولی در بالای رک، یک سوئیچ ستونی منفرد می‌تواند تا 16 جفت رک را با استفاده از این AOC برش‌کن ارائه دهد، که در مجموع 3.2 ترابایت بر ثانیه پهنای باند پایین‌دستی را با حداقل درهم‌کاری کابل ارائه می‌کند.

یک توپولوژی فیزیکی توصیه شده، طراحی "خط در وسط" است، که در آن شاسی ستون فقرات در یک قفسه مرکزی قرار می گیرد و قفسه های برگ در هر دو طرف با استفاده ازمحلول کابل خروجی AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56. این امر طول کابل را تا کمتر از 10 متر به حداقل می‌رساند و از بودجه برق نوری کابل به طور کامل استفاده می‌کند و در عین حال تأخیر را متقارن نگه می‌دارد.

5. نظارت بر عملیات، عیب یابی و بهینه سازی

تعالی عملیاتی یک رکن کلیدی این راه حل است. راNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eداده های تله متری غنی را فراهم می کند که می تواند در پشته های نظارت شبکه موجود (مثلاً Prometheus + Grafana یا NMS اختصاصی) ادغام شود. توصیه می کنیم هشدارها را برای:

• کاهش توان TX/RX:افت بیش از 2dB از مقادیر اسمی ممکن است نشان دهنده کثیف بودن کانکتورها یا خم شدن فیبر باشد - یک برنامه تمیز کردن فعال را آغاز می کند.
• گشت و گذارهای دما:در حالی که کابل برای 0-70 درجه سانتیگراد درجه بندی شده است، عملکرد پایدار بالای 55 درجه سانتیگراد می تواند پیری را تسریع کند. در صورت نیاز جریان هوا یا مسیر کابل را تنظیم کنید.
• خطاهای غیر قابل اصلاح FEC:شمارنده های تصحیح شده/تصحیح نشده FEC را نظارت کنید. یک افزایش ناگهانی اغلب به یک مشکل لایه فیزیکی اشاره دارد که می تواند به یک پورت یا کابل خاص جدا شود.

برای عیب یابی،برگه داده MFS1S50-H010Eنقشه های ثبت دقیق و دستورات تشخیصی را ارائه می دهد. مشکلات رایج (مثلاً بالا نیامدن لینک، خطاهای بیت بیش از حد) را می توان با بررسی قطبیت، اطمینان از پیکربندی پورت های سوئیچ برای حالت شکست و تأیید به روز بودن سیستم عامل کابل حل کرد. علاوه بر این، کابل استمشخصات MFS1S50-H010Eشامل مجموعه ای کامل از ماسک های نمودار چشم و محدودیت های تحمل لرزش است که می تواند برای تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال پیشرفته در طول بررسی های ریشه ای استفاده شود.

6. خلاصه و ارزشیابی

راMFS1S50-H010Eپیشنهاد ارزش قانع‌کننده‌ای را برای معماران شبکه و مدیران فناوری اطلاعات ارائه می‌دهد که به دنبال ساده‌سازی کابل‌کشی درون رک خود هستند و در عین حال به معماری‌های شکست 200G می‌رسند. با ادغام موتور نوری، منطق شکست و عیب‌یابی در یک AOC واحد، چندین مؤلفه مستعد خرابی را حذف می‌کند، مصرف برق در هر لینک را تا 50 درصد کاهش می‌دهد و زمان استقرار را از ساعت به دقیقه کاهش می‌دهد. راه حل برای آینده مطمئن است: همانطور که ASIC های سوئیچ برای پشتیبانی از تراکم پورت های بالاتر تکامل می یابند، لایه فیزیکی کابل یک بلوک ساختمانی پایدار و با مشخصه های خوب باقی می ماند.

به طور خلاصه،NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eاتصال بین رک به طور سنتی نامرتب را به یک زیر سیستم تمیز، قابل مدیریت و با کارایی بالا تبدیل می کند. برای سازمان‌هایی که نسل بعدی پارچه‌های مرکز داده خود را ارزیابی می‌کنند، این AOC نشان‌دهنده یک مؤلفه آزمایش‌شده و میدانی است که شکاف بین ظرفیت ستون فقرات 200G و دسترسی به برگ 100G را پر می‌کند - با سادگی، قابلیت اطمینان و کارایی هزینه در هسته آن. ما معماران را تشویق می کنیم که به بررسی آن بپردازندبرگه داده MFS1S50-H010Eومشخصات MFS1S50-H010Eبرای جزئیات فنی کامل، و تعامل با معماران راه حل NVIDIA برای طرح های استقرار سفارشی.