راه حل فنی گیرنده نوری مرکز داده NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

July 9, 2026

راه حل فنی گیرنده نوری مرکز داده NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

راه حل فنی گیرنده نوری مرکز داده NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D | متعادل کردن پهنای باند و فاصله در میان پیوندهای Rack-to-Rack و Inter-Facility

1. پیشینه پروژه و تجزیه و تحلیل نیازمندیها

همانطور که معماری مرکز داده برای پشتیبانی از آموزش های AI، محاسبات با عملکرد بالا (HPC) و بارهای کاری ذخیره سازی سازمانی تکامل می یابد، اتصال لایه فیزیکی بین سرورها، سوئیچ ها و سیستم های ذخیره سازی باید هم پهنای باند بالا و هم انعطاف پذیری عملیاتی را ارائه دهد. در لایه دسترسی 25G - جایی که اکثر اتصالات سرور به سوئیچ انجام می شود - معماران شبکه با یک چالش طراحی حیاتی روبرو هستند: نحوه ارائه اتصال 25G در فواصل مختلف (از 5 متر تا 100 متر) در حالی که از پروتکل های اترنت و InfiniBand پشتیبانی می کنند، بدون اینکه انواع سیگنال های فرستنده گیرنده یا یکپارچگی افزایش یابد. رویکرد سنتی حفظ SKU های فرستنده گیرنده جداگانه برای هر پروتکل و ردیف فاصله، سربار عملیاتی قابل توجهی را معرفی می کند، زیرا پارچه های اترنت و InfiniBand به چرخه های صلاحیت متفاوتی نیاز دارند و ماژول های کوتاه و دوردست دارای ساختارهای هزینه متمایز هستند.

این چالش با دو روند همزمان صنعت تقویت می شود. اول، پذیرش رو به رشد معماری‌های ترکیبی در خوشه‌های هوش مصنوعی - جایی که اترنت به ذخیره‌سازی و ترافیک مدیریت می‌پردازد در حالی که InfiniBand ارتباطات GPU به GPU را مدیریت می‌کند - به فرستنده‌های نوری نیاز دارد که بتوانند به طور یکپارچه در هر دو محیط پروتکل کار کنند. دوم، الزامات پایداری باعث کاهش مصرف برق در هر پورت می شود، زیرا سوئیچ های با چگالی بالا با 48 یا 64 پورت SFP28 می توانند انرژی قابل توجهی مصرف کنند اگر فرستنده و گیرنده برای کارایی بهینه نشده باشند. یک راه‌حل فنی ساختاریافته مورد نیاز است - راه‌حلی که بر روی یک فرستنده و گیرنده 25G SFP28 با ویژگی‌های خوب با قابلیت پروتکل دوگانه، دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی فاصله واضح، رویه‌های اعتبارسنجی بودجه پیوند، و نظارت پیشگیرانه سلامت در هر دو پارچه اترنت و InfiniBand استاندارد شود.

2. طراحی کلی شبکه / سیستم معماری

معماری پیشنهادی از یک توپولوژی دو لایه ستون فقرات با پورت‌های 25G SFP28 استفاده می‌کند که به عنوان لایه دسترسی برای تمام گره‌های محاسباتی، ذخیره‌سازی و GPU عمل می‌کند. هر سوئیچ برگ که معمولاً به 48 یا 64 پورت SFP28 مجهز است، از طریق پیوندهای 25G به سرورها و کنترل‌کننده‌های ذخیره‌سازی متصل می‌شود، در حالی که چندین لینک بالا 100G یا 400G برای ترافیک بین پاد و مرکز داده (DCI) به لایه ستون فقرات متصل می‌شوند. این معماری از اترنت (برای ذخیره سازی و مدیریت) و InfiniBand (برای پارچه های GPU به GPU و HPC) در یک طرح لایه فیزیکی یکسان پشتیبانی می کند، با استفاده از یک SKU فرستنده گیرنده نوری ثابت برای همه پیوندهای دسترسی 25G بدون در نظر گرفتن پروتکل.

برای این معماری،NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dبه عنوان تنها فرستنده و گیرنده نوری 25G برای همه پیوندهای لایه دسترسی تا 100 متر در فیبر OM4 و 70 متر در فیبر OM3 انتخاب شده است. اینگیرنده نوری MMAIB00-B150Dروی فیبر چند حالته دوطرفه با استفاده از فناوری 850 نانومتری VCSEL کار می‌کند و از پروتکل‌های اترنت 25GBASE-SR و 25G InfiniBand HDR بدون پیکربندی مجدد سیستم‌افزار پشتیبانی می‌کند. قابلیت پروتکل دوگانه برای استراتژی یکپارچه SKU معماری بسیار مهم است، زیراNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dاستسازگار با MMAIB00-B150Dبا هر دو سوئیچ NVIDIA Spectrum Ethernet و سوئیچ NVIDIA Quantum InfiniBand، و همچنین آداپتورهای سری ConnectX و DPUهای BlueField.

این معماری همچنین دارای یک طراحی کارخانه فیبر استاندارد شده با استفاده از اتصالات LC دوبلکس و فیبر چند حالته OM4 برای همه تاسیسات جدید است، با مقرراتی برای استفاده مجدد از زیرساخت OM3 موجود برای پیوندهای کوتاه‌تر در جایی که حاشیه پیوند اجازه می‌دهد. این طراحی تضمین می‌کند که هر پورت SFP28 می‌تواند به هر نقطه پایانی در محدوده دسترسی 100 متری متصل شود و حداکثر انعطاف‌پذیری را برای تعادل مجدد ظرفیت و چرخه‌های به‌روزرسانی سخت‌افزار فراهم می‌کند. راهنمای طراحی بهمشخصات MMAIB00-B150Dبرای شعاع خم (حداقل 30 میلی متر دینامیک)، تمیزی کانکتور (بر اساس IEC 61300-3-35)، و بودجه تلفات درج (حداکثر 2.5 دسی بل برای پیوند کامل، از جمله اتصالات و اتصالات).

3. نقش و ویژگی های کلیدی NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D در راه حل

در این معماری،گیرنده نوری MMAIB00-B150Dبه عنوان رابط نوری استاندارد شده ای عمل می کند که دامنه الکتریکی سوئیچ/آداپتور را با زیرساخت فیبر نوری پل می کند و عملکرد ثابتی را در هر دو پارچه اترنت و InfiniBand ارائه می دهد. ویژگی های فنی کلیدی آن برای موفقیت استراتژی تک SKU حیاتی است:

  • عملیات دو پروتکل:از هر دو اترنت 25GBASE-SR و 25G InfiniBand HDR با تشخیص خودکار پشتیبانی می کند و موجودی فرستنده گیرنده یکپارچه را در پارچه های ناهمگن امکان پذیر می کند.
  • فرستنده 850 نانومتری VCSEL:توان خروجی نوری قابل اعتماد (4- تا 4+ dBm) را با نویز با شدت نسبی کم (RIN) ارائه می‌کند و از نمودارهای چشمی تمیز روی فیبر چند حالته در سیگنال‌دهی 25.78 گیگابیت بر ثانیه NRZ پشتیبانی می‌کند.
  • گیرنده پین ​​با حساسیت بالا:حساسیت معمولی -8.5 dBm، ارائه حاشیه پیوند حداقل 3.0 dB در OM4 در 100 متر و 5.0 dB در OM4 در 70 متر، که عامل تلفات اتصال و پیری است.
  • راندمان برق:مصرف معمولی زیر 1.5 وات، امکان پیکربندی پورت متراکم را بدون بیش از بودجه حرارتی فراهم می کند.
  • مانیتورینگ تشخیصی دیجیتال یکپارچه (DDM):گزارش بلادرنگ توان Tx، توان Rx، دما، ولتاژ، و جریان بایاس از طریق رابط مدیریت استاندارد I²C، امکان تشخیص پیشگیرانه خطا در هر دو محیط پروتکل را فراهم می کند.
  • محدوده دمای عملیاتی گسترده:دمای بدنه 0 تا 70 درجه سانتیگراد، تضمین عملکرد قابل اعتماد در محیط های رک با چگالی بالا با گرمای محیطی بالا.
  • شرایط کارخانه برای اترنت و InfiniBand:نیاز به چرخه های صلاحیت پروتکل جداگانه را حذف می کند و زمان استقرار و خطر را کاهش می دهد.

این ویژگی ها به طور جامع در مستند شده استبرگه داده MMAIB00-B150Dکه شامل ماسک‌های نمودار چشم، منحنی‌های تحمل لرزش، و نقشه‌های مکانیکی برای ادغام در ابزارهای چیدمان کابینت است. دیتاشیت همچنین جداول بودجه پیوند مفصلی را ارائه می دهد که در مرحله برنامه ریزی معماری به آنها ارجاع داده می شود تا تأیید کند که مجموع تلفات درج هر پیوند در بودجه نوری ماژول باقی می ماند.

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

برای استقرار اولیه، ما یک رویکرد منطقه‌بندی ساختاریافته را توصیه می‌کنیم که ردیف‌های فاصله را با انواع کابل‌کشی استاندارد ترسیم می‌کند و از حاشیه پیوند ثابت در همه اتصالات، بدون توجه به پروتکل، اطمینان می‌دهد. توپولوژی معمولی زیر برای یک سوئیچ برگ 48 پورت استفاده می شود که به 48 سرور در شش کابینت (8 سرور در هر کابینت) با فواصل بین کابینت بین 5 تا 90 متر استفاده می شود:

  • منطقه A (داخل قفسه، 2 تا 5 متر):پچ کوردهای LC دوبلکس مستقیم از سوئیچ برگ به سرورها. حاشیه پیوند بیش از 6 دسی بل است و عملکرد قوی را حتی با تخریب متوسط ​​کانکتور تضمین می کند.
  • منطقه B (کابینت های مجاور، 8 تا 25 متر):کابل کشی ساختار یافته OM4 از طریق سینی های فیبر بالای سر با پچ پانل های میانی. تعداد کل کانکتورها: 2 جفت جفت شده در هر پیوند. حاشیه پیوند: 4.5-5.0 dB، به خوبی در حداقل 3.0 dB ماژول.
  • منطقه C (راهروی متقابل / بین ردیف، 30 تا 70 متر):تنه های OM4 از پیش پایانه شده با اتصالات صیقل داده شده در کارخانه، که در زیر طبقات مرتفع قرار گرفته اند. حاشیه پیوند: 3.5 تا 4.0 دسی بل، حتی با 0.5 دسی بل پیری در طول 5 سال هنوز راحت است.
  • منطقه D (بین سالن / پردیس، 70 تا 100 متر):فقط برای اتصالات پردیس کوتاه که زیرساخت OM4 وجود دارد استفاده می شود. حاشیه پیوند در 100 متر تقریباً 3.0 دسی بل است که به تمیز کردن دقیق کانکتور، انطباق با شعاع خمشی و تأیید حاشیه برق در طول راه اندازی نیاز دارد.

مقیاس گذاری فراتر از یک غلاف منفرد از اصول منطقه بندی یکسانی پیروی می کند، با افزودن سوئیچ های تجمع متوسط ​​که پیوندهای دسترسی 25G را از چندین غلاف خاتمه می دهند. از آنجا کهراه حل گیرنده نوری MMAIB00-B150Dاز یک SKU با قابلیت پروتکل دوگانه استفاده می کند، توسعه نیازی به پیش بینی انواع فرستنده گیرنده در پروتکل یا فاصله ندارد - همه پیوندها به طور یکسان ارائه می شوند. این امر لجستیک را ساده می کند و به تیم عملیات اجازه می دهد تا ذخیره بافر کوچکی از فرستنده گیرنده های یدکی (معمولاً 5٪ از واحدهای مستقر) را برای جایگزینی سریع در طول رویدادهای تعمیر و نگهداری نگهداری کند.

برای برنامه ریزی فاصله، جدول زیر دستورالعمل هایی را برای حداکثر دسترسی بر اساس نوع فیبر و بودجه پیوند ارائه می دهد:

نوع فیبر حداکثر رسیدن حاشیه پیوند معمولی مورد استفاده توصیه شده
OM3 (2000 مگاهرتز·کیلومتر) 70 متر ~ 3.5 دسی بل داخل ردیف، هم راهرو
OM4 (4700 مگاهرتز·کیلومتر) 100 متر ~ 3.0 دسی بل چهار راهرو، بین ردیف، پردیس کوتاه

هنگام استقرار در فواصل نزدیک به حداکثر دسترسی، توصیه می کنیم اندازه گیری توان نوری را در حین راه اندازی با استفاده از منبع نور و قدرت سنج انجام دهید و تلفات اندازه گیری شده را با بودجه محاسبه شده ازبرگه داده MMAIB00-B150D. این مرحله اعتبار سنجی تضمین می کند که هر گونه نقص کابل کشی یا آلودگی قبل از تولید لینک شناسایی می شود.

5. عملیات و نگهداری: نظارت، عیب یابی و بهینه سازی

چرخه عمر عملیاتی زیرساخت نوری مبتنی بر MMAIB00-B150D نیاز به یک رویکرد سیستماتیک برای نظارت و مدیریت خطا دارد که از قابلیت‌های DDM ماژول در هر دو پارچه اترنت و InfiniBand استفاده می‌کند. ما توصیه می کنیم رابط مدیریت I²C را با سیستم مدیریت شبکه مرکزی (NMS) با استفاده از استاندارد SFF-8472 MIB برای ماژول های SFP ادغام کنید. آستانه های کلیدی برای پیکربندی برای هشدارهای فعال عبارتند از:

  • کاهش توان Tx:اگر توان خروجی بیش از 2.0 دسی بل از مقدار اسمی کاهش یابد، هشدار دهید که نشان دهنده پیری احتمالی VCSEL یا آلودگی کانکتور در سمت انتقال است.
  • حاشیه توان Rx:هشدار در صورت نزدیک شدن به -8.0 dBm برق دریافتی (با حساسیت dBm 8.5-)، که نشان دهنده از بین رفتن بیش از حد لینک، آسیب کابل، یا تراز ضعیف کانکتور است.
  • گشت های دما:در صورتی که دمای کیس از 65 درجه سانتیگراد بیشتر شود، هشدار دهید، که حاکی از انسداد جریان هوا، خرابی فن یا افزایش دمای محیط است.
  • رانش جریان بایاس:نظارت بر تغییرات جریان بایاس لیزر در طول زمان؛ افزایش مداوم بیش از 30 درصد اسمی می تواند نشان دهنده تخریب VCSEL باشد.

در صورت تخریب یا خرابی لینک، یک پروتکل عیب یابی ساختاریافته باید دنبال شود:

  1. برای جداسازی خطا، قرائت‌های DDM را تأیید کنید - مقادیر Tx و Rx را با محدوده‌های مورد انتظار مقایسه کنیدمشخصات MMAIB00-B150Dو تأیید کنید که آیا این مشکل بر روی هر دو فابریک اترنت و InfiniBand یا فقط یک پروتکل تأثیر می گذارد.
  2. اتصالات LC دوبلکس را در دو انتها با استفاده از میکروسکوپ انتهایی بررسی کنید. اگر آلودگی طبق استانداردهای IEC 61300-3-35 تشخیص داده شود، تمیز شود.
  3. پیوند را با یک فرستنده گیرنده معروف MMAIB00-B150D تست کنید تا مطمئن شوید که خطا در ماژول است یا کارخانه فیبر.
  4. اگر مشکل همچنان ادامه داشت، آزمایش OTDR را برای یافتن هرگونه شکست فیبر، خمیدگی بیش از حد، یا خرابی اتصال در مسیر کابل کشی ساخت یافته انجام دهید.
  5. برای مسائل خاص پروتکل، بررسی کنید که پیکربندی سوئیچ/نقطه پایانی با حالت پروتکل شناسایی خودکار فرستنده گیرنده مطابقت دارد. اگرچه MMAIB00-B150D از تشخیص خودکار پشتیبانی می کند، برخی از سیستم عامل های قدیمی ممکن است به پیکربندی پروتکل دستی نیاز داشته باشند.

فرصت‌های بهینه‌سازی شامل ممیزی‌های دوره‌ای مدیریت کابل برای اطمینان از انطباق با حداقل شعاع خمشی و تأیید اینکه بسته‌های فیبر فشرده یا تحت کشش بیش از حد نیستند، می‌شود. علاوه بر این، به دلیلقیمت MMAIB00-B150Dقابل رقابت با سایر ماژول های 25G SR واجد شرایط در حالی که قابلیت پروتکل دوگانه را ارائه می دهد، توصیه می کنیم ذخیره کمی از فرستنده گیرنده های یدکی (تقریباً 5٪ از کل واحدهای مستقر شده) را برای جایگزینی سریع و به حداقل رساندن MTTR حفظ کنید. برای استقرار در مقیاس بزرگ، پیاده‌سازی داشبوردهای سلامت نوری خودکار را در نظر بگیرید که داده‌های DDM را در همه پیوندها در پارچه‌های اترنت و InfiniBand جمع‌آوری می‌کند و برنامه‌ریزی ظرفیت و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را ممکن می‌سازد.

6. خلاصه و ارزشیابی

راNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dراه حل فنی مبتنی بر یک روش عملی و معتبر میدانی برای متعادل کردن پهنای باند، فاصله و انعطاف پذیری پروتکل در سراسر شبکه های دسترسی به مرکز داده 25G ارائه می دهد. با استانداردسازی روی یک فرستنده و گیرنده SFP28 منطبق با IEEE - فرستندهگیرنده نوری MMAIB00-B150D- معماری پیچیدگی مدیریت SKU های متعدد را برای پروتکل ها و ردیف های فاصله مختلف حذف می کند، موجودی قطعات یدکی را کاهش می دهد و برنامه ریزی استقرار را ساده می کند. فناوری 850 نانومتری VCSEL ماژول، همراه با یک گیرنده پین ​​با حساسیت بالا، عملکرد قابل اعتمادی را در فیبر چند حالته OM3 و OM4 تا 100 متر ارائه می‌کند و اکثریت قریب به اتفاق پیوندهای درون مرکز داده و محوطه دانشگاه را پوشش می‌دهد و در عین حال از پارچه‌های اترنت و InfiniBand پشتیبانی می‌کند.

معیارهای ارزش کلیدی از استقرارهای قابل مقایسه عبارتند از:

  • کاهش موجودی:یک SKU فرستنده گیرنده منفرد جایگزین دو شماره قطعه خاص پروتکل و دو شماره قطعه خاص از راه دور می شود و هزینه های تدارکات را 60 تا 70 درصد کاهش می دهد.
  • راندمان برق:MMAIB00-B150D با کمتر از 1.5 وات در هر ماژول، به کاهش هزینه های خنک کننده و بهبود PUE کمک می کند.
  • قابلیت اطمینان عملیاتی:نظارت پیشگیرانه با قابلیت DDM MTTR را تا 60 درصد برای خطاهای لایه نوری در هر دو نوع پارچه کاهش می دهد.
  • بهینه سازی هزینه:راقیمت MMAIB00-B150Dقابل رقابت با سایر ماژول های 25G SR واجد شرایط است، در حالی که قابلیت پروتکل دوگانه و سازگاری گسترده آن هزینه های اضافی صلاحیت را حذف می کند و هزینه های آموزشی را کاهش می دهد.

برای معماران شبکه و سرنخ‌های مهندسی، MMAIB00-B150D یک رابط نوری "مناسب و فراموش" ارائه می‌کند که عملکرد ثابتی را در تغییرات دما، تنش‌های مکانیکی و محیط‌های پروتکل حفظ می‌کند. این راه حل به ویژه برای مراکز داده گرینفیلد AI توصیه می شود که شبکه های دسترسی استاندارد شده 25G را با پارچه های Ethernet و InfiniBand ترکیبی، و همچنین محیط های قهوه ای که از 10G به 25G ارتقا می یابند در حالی که از زیرساخت فیبر چند حالته موجود استفاده مجدد می کنند، توصیه می شود. از آنجایی که 25G اترنت و 25G InfiniBand همچنان به عنوان پایه لایه دسترسی برای هوش مصنوعی، HPC و محیط‌های ذخیره‌سازی سازمانی عمل می‌کنند، معماری نوری مبتنی بر MMAIB00-B150D پایه‌ای قوی و مقیاس‌پذیر را فراهم می‌کند که هم با محدودیت‌های عملیاتی فعلی و هم با نقشه‌های راه ظرفیت بلندمدت هماهنگ است.

برای دستورالعمل‌های ادغام دقیق، داده‌های شبیه‌سازی حرارتی، و بسته‌های گواهی انطباق، لطفاً به مستندات رسمی محصول مراجعه کنید.