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

این راهکار فنی برای معماران شبکه، مهندسان پیش‌فروش و مدیران عملیات طراحی شده است. این راهکار بر ماژول نوری مرکز داده NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS تمرکز دارد و به چالش واقعی متعادل کردن پهنای باند بالا با برد محدود در لینک‌های فیبر چند حالته درون رک و بین پردیس‌ها می‌پردازد. بخش‌های زیر به طراحی معماری، فناوری‌های کلیدی، مدل‌های استقرار و بهترین شیوه‌های عملیاتی می‌پردازند.خوشه‌های مدرن آموزش هوش مصنوعی و محیط‌های HPC ترافیک شرق-غرب بی‌سابقه‌ای را تولید می‌کنند. یک پاد هوش مصنوعی متوسط معمولی ممکن است به اتصال 800G بین سرورهای GPU در همان رک نیاز داشته باشد، در حالی که همزمان به لینک‌های تجمیع 400G به یک جزیره ذخیره‌سازی واقع در فاصله 200 تا 300 متری در ساختمان یا سالن داده‌ای دیگر نیاز دارد. تضاد اصلی از محدودیت‌های لایه فیزیکی ناشی می‌شود: فیبر چند حالته استاندارد OM4 از 800G (از طریق 8×100G PAM4) فقط تا حدود 50 تا 70 متر پشتیبانی می‌کند که بسیار کمتر از نیازمندی‌های بین پردیس‌ها است. جایگزینی زیرساخت چند حالته موجود با فیبر تک حالته اغلب از نظر هزینه غیرممکن و از نظر عملیاتی مختل‌کننده است.

نیازمندی‌های کلیدی شناسایی شده توسط اکثر معماران شامل موارد زیر است: (الف) حفظ پهنای باند 800G برای اتصالات GPU به سوئیچ با برد کوتاه، (ب) افزایش برد تا 200+ متر با استفاده از فیبر OM4 موجود برای لینک‌های بین پردیس‌ها، (ج) به حداقل رساندن انواع ماژول برای کاهش پیچیدگی قطعات یدکی، و (د) ارائه مدیریت و تشخیص یکپارچه. ماژول MMA4Z00-NS مستقیماً به هر چهار نیازمندی از طریق قابلیت دو حالته خود پاسخ می‌دهد.

2. طراحی معماری کلی شبکه و سیستم

معماری پیشنهادی از توپولوژی دو لایه برگ-اسپاین با طراحی لایه فیزیکی هیبریدی پیروی می‌کند. در هر رک، گره‌های محاسباتی GPU با استفاده از فرستنده-گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 در حالت کامل 800G بر روی فیبر OM4 (≤50 متر) به سوئیچ‌های برگ متصل می‌شوند. برای لینک‌های بین پردیس‌ها بین سوئیچ‌های برگ در ساختمان A و سوئیچ‌های اسپاین/ذخیره‌سازی در ساختمان B (با فاصله 200 تا 300 متر)، از همان ماژول‌های NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS در حالت تفکیک شده MMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand/Ethernet مجدداً پیکربندی می‌شوند. این امر به یک فیبر MPO-16 واحد اجازه می‌دهد تا دو سیگنال 400G مستقل را حمل کند و به طور موثر برد را دو برابر کند در حالی که پهنای باند هر لینک را حفظ می‌کند.دامنه بین پردیس‌ها: حالت تفکیک شده 2×400G، هر کانال 400G با پراکندگی مدال تعدیل شده عمل می‌کند و برد مؤثر را تا 200-300 متر بر روی OM4 افزایش می‌دهد.

فابریک یکپارچه: هم InfiniBand (برای خوشه‌های GPU) و هم اترنت (برای ذخیره‌سازی/مدیریت) بدون تغییر سخت‌افزار پشتیبانی می‌شوند.

این معماری نیاز به ماژول‌های دوربرد جداگانه یا تبدیل فیبر تک حالته را از بین می‌برد. یک نوع ماژول واحد برای هر دو رژیم فاصله خدمت می‌کند و موجودی و قطعات یدکی را ساده می‌کند.3. نقش و ویژگی‌های کلیدی NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSماژول MMA4Z00-NS به عنوان پل نوری بین دامنه‌های 800G برد کوتاه و 2×400G برد بلند عمل می‌کند. طبق مشخصات MMA4Z00-NS، اپتیک موازی مبتنی بر VCSEL و DSP پیشرفته آن قابلیت‌های حیاتی را ارائه می‌دهند:بودجه لینک بهبود یافته: هنگام کار در 400G در هر کانال، حساسیت گیرنده تقریباً 3dB نسبت به حالت 800G بهبود می‌یابد که مستقیماً به برد طولانی‌تر بر روی همان فیبر OM4 ترجمه می‌شود.عدم وابستگی به پروتکل: پشتیبانی کامل از هر دو InfiniBand و اترنت، تأیید شده با سوئیچ‌های NVIDIA Quantum-2 و Spectrum-4.تله‌متری تشخیصی: نظارت بلادرنگ بر توان نوری، دما، ولتاژ و حاشیه لینک از طریق رابط‌های مدیریت استاندارد OSFP.

• برای معمارانی که برگه داده MMA4Z00-NS را بررسی می‌کنند، نکته کلیدی این است که این ماژول واحد جایگزین دو نوع محصول متمایز (800G SR8 + ماژول‌های 400G FR4 یا دوطرفه) می‌شود و هزینه‌های سرمایه‌ای و عملیاتی را کاهش می‌دهد.4. توصیه‌های استقرار و مقیاس‌پذیری (با توپولوژی معمول)
• توضیح توپولوژی معمول: دو سالن داده (A و B) که با 250 متر فیبر چند حالته OM4 تار جدا شده‌اند. سالن A میزبان 16 رک GPU است که هر کدام دارای 8 گره محاسباتی و 2 سوئیچ برگ هستند. سالن B میزبان آرایه‌های ذخیره‌سازی و سوئیچ‌های اسپاین است. هر سوئیچ برگ در سالن A مجهز به ماژول‌های MMA4Z00-NS است: پورت‌های 1-8 به عنوان 800G SR8 برای اتصالات درون رک پیکربندی شده‌اند؛ پورت‌های 9-12 به عنوان تفکیک 2×400G برای لینک‌های بالادستی بین پردیس‌ها به سالن B پیکربندی شده‌اند. از همان نوع ماژول در هر دو انتها استفاده می‌شود.مراحل استقرار: مرحله 1: وضعیت سازگاری MMA4Z00-NS را با سوئیچ‌های موجود (نسخه میان‌افزار و پشتیبانی از قفسه OSFP) تأیید کنید. مرحله 2: ماژول‌ها و کابل‌های trunk MPO-16 را از نظر فیزیکی نصب کنید. برای حالت تفکیک شده نیازی به تغییر قطبیت نیست. مرحله 3: سرعت و حالت پورت را از طریق CLI سوئیچ یا رابط کاربری گرافیکی مدیریت پیکربندی کنید - پورت‌های برد کوتاه را روی 800G SR8 و پورت‌های بین پردیس‌ها را روی تفکیک 2×400G تنظیم کنید. مرحله 4: تأیید بودجه لینک نوری را با استفاده از ابزارهای تشخیصی داخلی اجرا کنید. راهکار فرستنده-گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 توان Rx در هر خط و نرخ خطای بیت (BER) قبل از FEC را ارائه می‌دهد.
• مقیاس‌پذیری: با رشد خوشه هوش مصنوعی، ماژول‌های اضافی به صورت موازی اضافه می‌شوند. از آنجایی که MMA4Z00-NS یکسان برای هر دو نقش کار می‌کند، مقیاس‌پذیری نیازی به پیش‌بینی ترکیب لینک‌های کوتاه در مقابل بلند ندارد - هر ماژولی را می‌توان در زمان استقرار به هر نقشی اختصاص داد.سناریوی استقرار | حالت ماژول | حداکثر فاصله (OM4) | مورد استفاده

درون رک / ردیف مشابه | 800G SR8 | 50 متر (70 متر با OM4 ممتاز) | GPU به سوئیچ برگ

بین پردیس‌ها / بین ساختمان‌ها | تفکیک 2×400G | 200-300 متر | سوئیچ برگ به اسپاین / ذخیره‌سازی

نظارت بر سلامت لینک: توان نوری Tx/Rx در هر خط، جریان بایاس و دما را از طریق SNMP یا Redfish نظرسنجی کنید. توان Rx اسمی باید بین -4dBm و +2dBm برای حالت 800G و تا -7dBm برای حالت 2×400G به دلیل حساسیت تعدیل شده باشد.پیگیری FEC و BER: ماژول نرخ خطای بیت قبل از FEC را گزارش می‌دهد. برای لینک‌های طولانی 2×400G، نرخ خطای بیت قبل از FEC 1e-8 یا کمتر سالم تلقی می‌شود.عیب‌یابی رایج: اگر یک لینک بین پردیس‌ها برای برقراری ارتباط آموزش نبیند، تأیید کنید که هر دو انتها برای حالت تفکیک شده پیکربندی شده‌اند (نه 800G). از راهنمای قطبیت برگه داده MMA4Z00-NS برای کابل‌کشی MPO-16 استفاده کنید - برخی از انواع قطبیت (مانند نوع B) نیاز به جفت‌سازی خاص دارند.

• نکته بهینه‌سازی: برای لینک‌هایی که به 300 متر نزدیک می‌شوند، دمای محیط نزدیک قفسه‌های فرستنده-گیرنده را کاهش دهید تا نسبت سیگنال به نویز بهبود یابد. هر کاهش 10 درجه سانتی‌گراد می‌تواند راندمان VCSEL را تقریباً 5% بهبود بخشد.برای تدارکات و مدیریت چرخه عمر، تیم‌ها باید روند قیمت MMA4Z00-NS را پیگیری کرده و نسبت قطعات یدکی 1:20 (یک قطعه یدکی به ازای هر 20 قطعه مستقر شده) را ذخیره کنند. با توجه به انعطاف‌پذیری دو حالته ماژول، همان قطعه یدکی می‌تواند جایگزین واحد معیوب در موقعیت‌های برد کوتاه یا بلند شود.
• 6. خلاصه و ارزیابی ارزشماژول NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS ارزش منحصر به فردی را ارائه می‌دهد: یک ماژول نوری که هم لینک‌های برد کوتاه با پهنای باند بالا و هم لینک‌های پردیس با برد طولانی را بدون نیاز به تغییرات در زیرساخت فیبر پوشش می‌دهد. برای معماران و مدیران IT که MMA4Z00-NS را برای فروش ارزیابی می‌کنند یا نمونه درخواست می‌کنند، نکات کلیدی عبارتند از:
• کاهش CapEx: حذف ماژول‌های 400G دوربرد جداگانه، هزینه‌های نوری را در طرح‌های با فواصل مختلط 30-40% کاهش می‌دهد.ساده‌سازی OpEx: یک SKU واحد برای موجودی قطعات یدکی، تشخیص یکپارچه و کابل‌کشی سازگار.
• آماده‌سازی برای آینده: راهکار فرستنده-گیرنده MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 هم از خوشه‌های 800G امروزی و هم از فابریک‌های 2×400G آینده پشتیبانی می‌کند.انعطاف‌پذیری عملیاتی: حالت‌های قابل انتخاب نرم‌افزاری امکان متعادل‌سازی مجدد پهنای باند در مقابل فاصله را بدون تعویض سخت‌افزار فراهم می‌کنند.