کتاب سفید فنی NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS Data Center Optical Transceiver

NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS مرکز داده گیرنده نوری کتاب سفید فنی ♪ تعادل پهنای باند و فاصله برای بین راک و لینک های بین دانشگاه

1. پیش زمینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازهای

مراکز داده مدرن در حال ارتقاء ساختاری از 10G به اتصال سطح دسترسی 25G هستند. ذخیره سازی توزیع شده، خوشه های آموزش هوش مصنوعی،و معماری های خدمات کوچک تقاضای بی سابقه ای در پهنای باند ترافیک شرق-غرب دارند، در حالی که محدودیت های زیرساخت های فیزیکی ◄ کارخانه های فیبر چند حالت موجود، محدودیت های تراکم قفسه و بودجه های خنک کننده ◄ محدودیت های سختی در محدوده نوری را اعمال می کنند.معماران شبکه باید به طور همزمان دو مورد استفاده متمایز اما مرتبط با یکدیگر را در نظر بگیرند.: ارتباطات میان ریک کوتاه مدت (معمولاً 5×20 متر) که نیاز به حداکثر سرعت برای ارتباطات کامپیوتر به ذخیره سازی دارند،و اتصال های متوسطه بین دانشگاه (50 ٪ 100 متر) که باید نرخ خط 25G را در مورد فیبر OM3 / OM4 با چندین پنل پچ و از دست دادن کانکتور حفظ کند.

درNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASبه عنوان یک فرستنده نوری 25G SFP28 که در 850nm از طریق فیبر چند حالت کار می کند،در حالی که محدودیت های فیزیکی زیرساخت های نصب شده را رعایت می کند، پهنای باند مورد نیاز را ارائه می دهد.این کتاب سفید یک رویکرد فنی جامع برای استفاده ازفرستنده نوری MMA2P00-AS 25G SFP28در هر دو سناریوی بین رک و بین دانشگاه، شامل طراحی معماری، ویژگی های فنی کلیدی، بهترین شیوه های پیاده سازی و استراتژی های نظارت عملیاتی.

2طراحی معماری شبکه و سیستم

معماری پیشنهادی از یک توپولوژی دو طبقه برگ-مستقیم با اتصال نوری به صورت زیر پیروی می کند:

• لایه برگ (اسویچ های ToR):هر راک دارای یک یا دو سوئیچ بالا از راک مجهز به 48 پورت SFP28 است. اتصال سرور از کابل های DAC برای پیوندهای درون راک (تا 5 متر) استفاده می کند ، در حالی که پیوندهای بالا به ستون فقرات بهMMA2P00-ASاز طریق فیبر چند حالت
• لایه ستون فقرات (سوئیچ های جمع بندی):برای لینک های بین ریک در عرض 30 متر،MMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850nmفرستنده در هر دو طرف پخش شده.
• ارتباط هسته ای (بین دانشگاه ها):برای اتصالات 50-100 متر بین ساختمان ها، همانMMA2P00-ASماژول استفاده می شود، با استفاده از فیبر رزر OM4 موجود با حسابداری دقیق بودجه پیوند.

این طراحی لایه نوری یکپارچه صرفه جویی را ساده می کند و گسترش SKU را کاهش می دهد. یک نوع گیرنده واحد تمام نیازهای چند حالت 25G را برآورده می کند. معماری همچنین از مهاجرت تدریجی پشتیبانی می کند:پورت های 10G SFP+ موجودMMA2P00-ASدر حالت 10G (خودکار مذاکره شده) ، اجازه می دهد تا به روزرسانی های مرحله ای بدون اختلال در خدمات در حال اجرا.

3نقش و ویژگی های کلیدی NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS در راه حل

درNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASبه عنوان پایه نوری برای کل بافت چند حالت 25G عمل می کند. ویژگی های کلیدی فنی آن که به طور مستقیم به تعادل پهنای باند و فاصله می پردازند عبارتند از:

در هرورق اطلاعات MMA2P00-AS، ماژول دارای محدوده قدرت نوری فرستنده از -7.0 تا +2.0 دبیلم و حساسیت گیرنده از -11.1 دبیلم (در 25G) است.این امر حاشیه بودجه لینک (معمولاً 3-5 دی بی) را برای لینک های داخل دانشگاه فراهم می کند.، حتی پس از حساب کردن از دست دادن کانکتورها و پیری فیبر.مشخصات MMA2P00-ASهمچنین عملکرد را در عرض 0 ̊70 °C تضمین می کند، که هم سالن های مرکز داده های کنترل شده و هم محیط های گرمتری را پوشش می دهد.

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

برای نتایج مطلوب، ما توصیه می کنیم که شیوه های پیاده سازی زیر را در هنگام پیاده سازیMMA2P00-AS 25G SFP28 راه حل گیرنده نوری:

• بین قفسه ها (در همان ردیف / ردیف های مجاور):پخشMMA2P00-ASدر هر دو پورت برگ و ستون فقرات استفاده کنید. از فیبر OM4 با کانکتورهای LC-LC استفاده کنید. طول کل را کمتر از 30 متر نگه دارید تا حداکثر حاشیه سیگنال را حفظ کنید. برای توپولوژی هایی که دارای بیش از دو پانل پچ هستند،انجام یک آزمایش از دست دادن پیوند از انتهای به انتهای قبل از قطع.
• بین دانشگاه ها (از ساختمان به ساختمان):انجام یک ویژگی فیبر کامل، اندازه گیری ضخامت کل، بازتاب و پراکندگی.MMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850nmمی تواند تا 100 متر را در OM4 پشتیبانی کند؛ ما یک محدودیت طراحی 80 متر محافظه کارانه با ≤ 2.5dB از دست دادن کل را پیشنهاد می کنیم. از کاست های MPO به LC فقط در صورت لزوم استفاده کنید، زیرا هر اتصال اضافی 0.3 ٪ اضافه می کند.از دست دادن 5dB.
• نسبت یابی بیش از حد در میان نخاع:برای یک پارچه معمولی ۴ ستون فقرات و ۴۸ برگ، چهار پیوند 25G را در هر برگ (با استفاده از چهارMMA2P00-ASماژول ها در هر سوئیچ) ، این باعث می شود که نسبت اشتراک بیش از حد 4: 1 در سطح ستون فقرات برای اکثر بارهای کار عمومی کافی باشد در حالی که در بودجه حرارتی سوئیچ باقی می ماند.

توصیف توپولوژی معمولی:یک پاد سرور 1000 با 25 ریک (40 سرور در هر ریک) از 25 سوئیچ ToR استفاده می کند، هر کدام با 4 پیوند بالا به 4 سوئیچ ستون فقرات.MMA2P00-ASماژول ها (25 برگ × 4 پیوند بالا) ، در حالی که اتصال بین دانشگاه به یک پاد ثانویه از 2 ماژول اضافی (یک در هر انتهای) از طریق فیبر رزر OM4 اختصاصی استفاده می کند.سازگاری با MMA2P00-ASبا سری NVIDIA Mellanox Spectrum SN3700 و با سوئیچ های 25G شخص ثالث از OEM های اصلی تأیید شده است.

برای مقیاس پذیری، این راه حل از یک مدل "پرداخت در حال رشد" پشتیبانی می کند:MMA2P00-ASماژول ها می توانند با افزایش تعداد قفسه ها خریداری شوند، باMMA2P00-AS برای فروشاز طریق توزیع کنندگان متعدد جهانی. هیچ کنترلر یا ارتقاء مجوز مورد نیاز نیست. ماژول ها پس از برنامه نویسی EEPROM (در حال حاضر در کارخانه پیکربندی شده) پلگ و پلی هستند.

5نظارت بر عملیات، رفع مشکل و بهینه سازی

نظارت موثر برای حفظ تعادل پهنای باند و فاصله در طول زمان ضروری است. ما شیوه های عملیاتی زیر را توصیه می کنیم:

• نظارت بر آستانه DDM:پیکربندی SNMP تله برای Tx قدرت، قدرت Rx، و دمای آستانه بر اساسمشخصات MMA2P00-AS- تنظیم آستانه های هشدار در ± 2.5dB از قدرت نامی Rx برای تشخیص زودهنگام تخریب فیبر یا آلودگی کانکتور.
• تست BER لینک:آزمایشات خطا بیتی PRBS-31 در 25G انجام دهید. BER > 1e-12 نشان دهنده فرسایش بالقوه حاشیه پیوند است؛ قبل از جایگزینی دستگاه با OTDR تحقیق کنید.MMA2P00-ASگیرنده (ماژول به ندرت علت اصلی است).
• بررسی فرمت و نسخه EEPROM:NVIDIA Mellanox به طور دوره ای پروفایل های EEPROM به روز شده را برای افزایش قابلیت همکاری با نرم افزار جدید سوئیچ منتشر می کند.ورق اطلاعات MMA2P00-ASیادداشت های تجدید نظر برای توصیه های خاص نسخه.
• پروتکل تمیز کردن فیبر:ایجاد یک روش نظافت و بازرسی اجباری برای هر فیبر جفت گیری، به ویژه برای پیوندهای بین محوطه دانشگاهی که از پانل های پچ عبور می کنند.کاهش 5dB از دست دادن از یک تمیز کردن واحد می تواند عمر مفید یک پیوند حاشیه ای را افزایش دهد.

برای رفع مشکلات رایج:

• با 25 گيگابايت وصل ميشه اما با 10 گيگابايت کار ميکنهاین معمولا نشان دهنده بودجه لینک ناکافی است.MMA2P00-ASRx قدرت از طریق DDM اگر کمتر از -10 dBm، اتصال پاک یا کوتاه کردن مسیر فیبر.قیمت MMA2P00-ASدر مقایسه با هزینه های کابلی کردن، هزینه های کابلی کردن را ترجیح می دهد، به OM4 ارتقا دهید یا نقطه جمع آوری را نزدیک تر کنید.
• فلپ های اتصال متناوب:بررسی مقادیر دما از DDM ماژول. اگر دمای بیش از 65°C باشد، اضافه کردن سینی های فن یا فاصله گذاری سوئیچ ها را برای بهبود جریان هوا در نظر بگیرید.MMA2P00-ASدرجه حرارت 70 درجه سانتیگراد باقی می ماند اما عملکرد در نزدیکی حد بالا کاهش می یابد.

6خلاصه و ارزیابی ارزش

درNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASیک لایه نوری یکپارچه و مقرون به صرفه را برای پارچه های مرکز داده 25G فراهم می کند که باید پهنای باند را در برابر فاصله در هر دو لینک بین ریک و بین دانشگاه متعادل کند.با استفاده از یک نوع فرستنده واحدفرستنده نوری MMA2P00-AS 25G SFP28طراحی 850nm VCSEL ماژول، همراه با مطابقت قوی DDM و MSA،عملکرد قابل پیش بینی را در محدوده 0-100m ارائه می دهد در حالی که مصرف انرژی پایین و قابلیت همکاری بالا را حفظ می کند.

از منظر کل هزینه مالکیت،MMA2P00-ASاین راه حل از هزینه های سرمایه ای برای گسترش مجدد فیبر تک حالت و هزینه های عملیاتی مدیریت اکوسیستم های نوری مخلوط جلوگیری می کند.MMA2P00-AS برای فروشاز طریق کانال های استاندارد و مستندات جامع (از جملهورق اطلاعات MMA2P00-ASومشخصات MMA2P00-AS) به راحتی در دسترس است، این رویکرد فنی یک مسیر روشن و مقیاس پذیر برای اپراتورهای مرکز داده را برای ارتقا به اتصال چند حالت 25G ارائه می دهد