NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS مرکز داده گیرنده نوری در عمل

گیرنده نوری مرکز داده NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS در عمل | متعادل کردن پهنای باند و فاصله در رک ها و پیوندهای بین دانشگاهی

پیشینه و چالش: معاوضه پهنای باند-فاصله در اتصال مرکز داده مدرن

از آنجایی که معماری مرکز داده به سمت دسترسی به سرور 25G و پیوندهای بالای 100G/400G تکامل می‌یابد، معماران شبکه با یک معضل لایه فیزیکی دائمی روبرو هستند: چگونه پهنای باند کافی را در فواصل مختلف بدون تکثیر انواع فرستنده گیرنده یا به خطر انداختن یکپارچگی سیگنال ارائه کنند. این چالش به ویژه در دو سناریو رایج حاد است: اتصالات بین رک در یک ردیف (معمولاً 5 تا 15 متر) و پیوندهای بین ساختمانی یا بین دانشگاهی که 50 تا 100 متر را پوشانده اند. در حالی که فرستنده‌های نوری 25G SFP28 نرخ داده مورد نیاز را ارائه می‌دهند، همه ماژول‌ها در رابطه با بودجه پیوند، بهره‌وری انرژی و سازگاری با زیرساخت فیبر چند حالته نصب شده یکسان ایجاد نمی‌شوند.

در یک مرکز داده معمولی براون‌فیلد، بسیاری از اپراتورها همچنان از فرستنده‌های 10G SR بر روی کابل‌کشی OM3/OM4 استفاده می‌کنند، اما ارتقاء به 25G تحمل‌های نوری سخت‌تری را ایجاد می‌کند. راNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASدقیقاً برای رسیدگی به این انتقال توسعه داده شد: یک فرستنده و گیرنده نوری 25G SFP28 که عملکرد VCSEL 850 نانومتری قوی را روی فیبر چند حالته ارائه می‌کند و در عین حال سازگاری با قفس‌های SFP+ و کارخانه‌های فیبر موجود را حفظ می‌کند. با این حال، انتخاب فرستنده گیرنده مناسب برای هر ردیف فاصله - و اجتناب از صرف بیش از حد ماژول‌های دوربرد برای پیوندهای کوتاه‌مدت - یک تصمیم حیاتی در طراحی باقی می‌ماند که مستقیماً بر هزینه سرمایه و قابلیت اطمینان عملیاتی تأثیر می‌گذارد.

راه حل و استقرار: یک رویکرد لایه ای برای اتصال نوری 25G

برای رسیدگی به تعادل پهنای باند-فاصله، اخیراً یک ارائه‌دهنده خدمات ابری پیشرو، شبکه دسترسی 25G خود را با استفاده از یک استراتژی نوری طبقه‌بندی شده استاندارد کرده است. برای اتصالات داخل قفسه و رک مجاور (تا 30 متر)، تیم مستقر شدNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASفرستنده های گیرنده با OM4 MMF جفت شده اند. اینMMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850 ​​نانومتراین پیکربندی دسترسی 100 متری را در OM4 و 70 متری را در OM3 فراهم می کند - فضای سر کافی برای بیشتر استقرار در سطح ردیف در حالی که نرخ داده استاندارد 25.78 گیگابیت بر ثانیه را با مصرف برق معمولی زیر 1.5 وات در هر پورت ارائه می دهد.

برای پیوندهای بین قفسه ای که 30 تا 70 متر را پوشانده اند، به همین ترتیبMMA2P00-ASفرستنده‌های گیرنده به کار گرفته شدند، زیرا توان خروجی نوری ماژول (معمولاً 4- تا 4+ dBm) و حساسیت گیرنده (معمولاً 8.5-dBm) حاشیه پیوند حداقل 3.0 دسی بل را در OM4 در 70 متر تضمین می‌کند. این حاشیه مربوط به تلفات اتصال، تلفات اتصال، و اثرات پیری است و قابلیت اطمینان طولانی مدت را بدون نیاز به فرستنده و گیرنده با دسترسی طولانی ارائه می دهد. تصمیم به استفاده از یک فرستنده گیرنده SKU در فواصل کوتاه و متوسط، مدیریت موجودی را ساده کرد، زیراMMA2P00-ASاستسازگار با MMA2P00-ASبا تمام سوئیچ های طیف NVIDIA و آداپتورهای ConnectX، و همچنین میزبان های شخص ثالث SFP28 که از 25GBASE-SR پشتیبانی می کنند.

این استقرار شامل سه منطقه کابل کشی مجزا بود:

• منطقه A (داخل قفسه):سوئیچ ToR به سرور - 2 تا 5 متر با استفاده از کابل های پچ OM4 با MMA2P00-AS در هر دو انتها.
• منطقه B (قفسه های مجاور):سوئیچ برگ در Rack 1 به سرور در Rack 3 — 15-25 متر با استفاده از کابل کشی ساخت یافته OM4، که دوباره با فرستنده گیرنده MMA2P00-AS خاتمه می یابد.
• منطقه C (بین ردیف / کابینت متقابل):تغییر برگ به خوشه ذخیره‌سازی که در یک راهروی جداگانه قرار دارد - 45 تا 60 متر از طریق تنه‌های OM4 از پیش پایان‌داده‌شده، همچنان در محدوده 70 متری OM3 / 100 متری OM4 MMA2P00-AS.

این استراتژی یکنواخت فرستنده گیرنده در یک راهنمای طراحی داخلی که به آن ارجاع می دهد، مستند شده استبرگه داده MMA2P00-AS، که محاسبات بودجه پیوند و دستورالعمل های شعاع خمشی لازم برای کیفیت نصب ثابت را ارائه می دهد. این تیم همچنین از قابلیت‌های مانیتورینگ تشخیصی دیجیتال (DDM) ماژول بهره می‌برد که امکان تأیید بلادرنگ حاشیه‌های توان نوری در طول راه‌اندازی را فراهم می‌کند.

نتایج و مزایا: سود قابل اندازه گیری در هزینه، سادگی و قابلیت اطمینان

تجزیه و تحلیل پس از استقرار در 1200 پورت به هم پیوسته چندین مزیت قابل سنجش را نشان داد. اول، با استانداردسازی درمحلول گیرنده نوری MMA2P00-AS 25G SFP28، این سازمان نیاز به SKUهای فرستنده گیرنده کوتاه و متوسط ​​دسترسی جداگانه را حذف کرد، موجودی قطعات یدکی را تا 40٪ کاهش داد و فرآیندهای سفارش را ساده کرد. راقیمت MMA2P00-ASهنگامی که در مقایسه با ماژول‌های دسترسی گسترده مورد ارزیابی قرار گرفت، 35% صرفه‌جویی در هزینه به ازای هر پیوند برای مسافت‌های زیر 70 متر ارائه کرد، زیرا هیچ حق بیمه‌ای برای قابلیت‌هایی که مورد نیاز نبود پرداخت نمی‌شد.

دوم، میزان شکست عملیاتی در طول شش ماه اول به طور قابل‌توجهی کمتر از استقرار 10G قبلی بود که تا حد زیادی به هم‌ترازی نوری بهینه‌سازی شده کارخانه و کنترل کیفیت دقیق MMA2P00-AS مربوط می‌شود. تنها سه تعویض فرستنده گیرنده از 1200 واحد مورد نیاز بود - میزان خرابی 0.25٪ - و همه خرابی ها به جای نقص ماژول در آلودگی کانکتور ردیابی شدند، که اهمیت روش های تمیز کردن مناسب را همانطور که در دستورالعمل توصیه می شود تقویت می کند.مشخصات MMA2P00-AS.

سوم، بهره وری قدرت ازNVIDIA Mellanox MMA2P00-AS- مصرف کمتر از 1.5 وات در هر ماژول - به صرفه جویی قابل اندازه گیری در سرمایش کمک کرد. در کل ناوگان مستقر، 1200 فرستنده گیرنده تقریباً 1.8 کیلو وات مصرف می کردند، در مقایسه با 2.4 کیلووات تخمین زده می شود اگر ماژول های جایگزین با مصرف توان بالاتر انتخاب شده بودند. این کاهش 25 درصدی توان، همراه با کاهش پیچیدگی موجودی، به طور مستقیم متریک اثربخشی مصرف برق (PUE) تاسیسات را با تخمینی 0.02 امتیاز بهبود بخشید.

از دیدگاه مهندسی، رابط DDM در طول عیب‌یابی بسیار ارزشمند بود. در یک نمونه، کاهش تدریجی توان نوری دریافتی از طریق نظارت پیشگیرانه تشخیص داده شد، که به تیم عملیات اجازه داد تا تمیز کردن کانکتور را در طول پنجره تعمیر و نگهداری به جای واکنش به افت غیرمنتظره لینک، برنامه ریزی کنند. این رویکرد پیشگیرانه میانگین زمان تا تعمیر (MTTR) را تا 60 درصد برای حوادث لایه نوری کاهش داد.

خلاصه و چشم انداز: طرحی برای معماری نوری متعادل 25G

تجربه استقرار باNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASدر سراسر مناطق کابل‌کشی چندگانه به وضوح نشان می‌دهد که یک فرستنده و گیرنده نوری 25G SFP28 به خوبی انتخاب شده می‌تواند به‌طور مؤثری به تبادل پهنای باند-فاصله در مراکز داده مدرن بپردازد - مشروط بر اینکه مشخصات آن به دقت با کارخانه فیبر نصب‌شده و الزامات فاصله مطابقت داشته باشد. با استفاده از برد 100 متریMMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850 ​​نانومترفرستنده گیرنده، معماران می توانند از هزینه و پیچیدگی SKUهای نوری متعدد اجتناب کنند و در عین حال یکپارچگی سیگنال و سادگی عملیاتی را در پیوندهای درون رک، بین رک و حتی بین ردیف حفظ کنند.

با نگاهی به آینده، همانطور که اترنت 25G همچنان در خوشه‌های آموزشی هوش مصنوعی، محیط‌های محاسباتی لبه‌ای و شبکه‌های حمل و نقل 5G جذابیت بیشتری پیدا می‌کند، تقاضا برای فرستنده‌های نوری قابل اعتماد و مقرون‌به‌صرفه فقط افزایش خواهد یافت. MMA2P00-AS برای این مسیر موقعیت خوبی دارد، زیرا سازگاری آن با زیرساخت‌های OM3 موجود و فیبر نسل بعدی OM5 (چند حالتی باند پهن) انعطاف‌پذیری آینده‌نگر را تضمین می‌کند. برای سازمان‌هایی که برنامه‌ریزی مهاجرت‌های 10G به 25G مشابه دارند، رویکرد لایه‌ای تأیید شده در این استقرار یک نقشه راه عملی ارائه می‌دهد: استاندارد کردن MMA2P00-AS برای همه پیوندهای کوتاه و متوسط، ماژول‌های دسترسی گسترده (مانند LR یا نسخه‌های BiDi) که از چارچوب‌های مانیتورینگ بیش از 10 برای پیوندها فراتر می‌رود، و حفظ کردن یک چارچوب غیرقابل کنترل داده های DDM برای مدیریت پیشگیرانه سلامت نوری.

برای جزئیات دقیق الگوهای بودجه پیوند، چک لیست های نصب و پروتکل های تمیز کردن، به بخش مراجعه کنیدبرگه داده MMA2P00-ASو یادداشت های کاربردی نوری NVIDIA Mellanox.