Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015 เอกสารไวท์เปเปอร์ทางเทคนิคของอุปกรณ์เครือข่าย | การเชื่อมต่อที่มีความน่าเชื่อถือสูง

1. การวิเคราะห์ความเป็นมาและความต้องการของโครงการ

สถาปัตยกรรมศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่กำลังเปลี่ยนจากแฟบริคสไปน์ลีฟ 100G/200G ไปเป็นคลัสเตอร์ที่ใช้ InfiniBand 400GbE และ NDR ซึ่งขับเคลื่อนโดยการฝึกอบรม AI การประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) และปริมาณงานการจัดเก็บข้อมูลแบบกระจาย วิวัฒนาการนี้ทำให้เกิดความต้องการที่ไม่เคยมีมาก่อนในชั้นกายภาพ: พอร์ต 400G แต่ละพอร์ตมักจะถูกแบ่งออกเป็นการเชื่อมต่อ 200G สองตัวหรือการเชื่อมต่อ 100G สี่การเชื่อมต่อ เพื่อเพิ่มการใช้งานพอร์ตให้สูงสุดและลดการปิดบังสวิตช์ อย่างไรก็ตาม วิธีการแยกแบบดั้งเดิมซึ่งอาศัยแผงแยกแบบคาสเซ็ตต์ สายแพตช์คอร์ระดับกลาง และการจัดการขั้ว ทำให้เกิดจุดเสียหายหลายจุด เพิ่มการสูญเสียการแทรก ใช้พื้นที่ชั้นวางอันมีค่า และทำให้การตรวจสอบย้อนกลับของสายเคเบิลซับซ้อน สถาปนิกเครือข่ายและทีมปฏิบัติการรายงานข้อกำหนดหลักสามประการอย่างสม่ำเสมอ: (a) ประสิทธิภาพออปติคอลที่กำหนดโดยมีการเสื่อมสภาพของสัญญาณน้อยที่สุด (b) รอยเท้าทางกายภาพที่เป็นศูนย์ U หรือใกล้ศูนย์ U เพื่อรักษาความหนาแน่นของแร็ค และ (c) ขั้นตอนการบำรุงรักษาที่ง่ายขึ้น ซึ่งจะช่วยลดเวลาเฉลี่ยในการซ่อมแซม (MTTR) ที่เมลลาน็อกซ์ (NVIDIA เมลลาน็อกซ์) MFP7E20-N015ได้รับการออกแบบทางสถาปัตยกรรมเพื่อตอบสนองความต้องการทั้งสามประการเป็นชุดประกอบแยกเดี่ยวแบบรวม

2. การออกแบบสถาปัตยกรรมเครือข่าย / ระบบโดยรวม

ในโทโพโลยีสไปน์ลีฟทั่วไป 400G สวิตช์สไปน์แต่ละตัวจะโฮสต์พอร์ต QSFP-DD หรือ OSFP หลายพอร์ตที่ทำงานที่อัตราข้อมูล 400GbE หรือ NDR หากต้องการเชื่อมต่อกับสวิตช์ลีฟแบบโฮมคู่ (แต่ละตัวมีอัปลิงก์ 200GbE) สถาปัตยกรรมจำเป็นต้องมีฟังก์ชันแยก 1 ต่อ 2 ที่MFP7E20-N015 400GbE/NDR MPO-12 ถึง 2xMPO-4 ฝ่าวงล้อมสายเคเบิลทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบการแยกทางกายภาพ ซึ่งเสียบโดยตรงระหว่างพอร์ตสไปน์และพอร์ตลีฟทั้งสอง เนื่องจากสายเคเบิลเป็นแบบพาสซีฟ จึงไม่มีค่าใช้จ่ายด้านเวลาแฝง และไม่ต้องการพลังงานหรือการจัดการจากภายนอก ทำให้สายเคเบิลเป็นแบบไม่เชื่อเรื่องโปรโตคอลและโปร่งใสอย่างสมบูรณ์สำหรับฟังก์ชันเครือข่ายระดับสูง เช่น RoCEv2, การกำหนดเส้นทางแบบปรับได้ InfiniBand หรือการควบคุมการไหลของอีเธอร์เน็ต สถาปัตยกรรมนี้ขจัดชั้นแพตช์พาเนลแบบเดิมๆ โดยลดงบประมาณในการเชื่อมต่อแบบออปติคัลจากคู่ผสมพันธุ์เจ็ดคู่ (ตัวรับส่งสัญญาณ → สายแพตช์ → เทป → สายแพตช์ → แผงแพตช์ → สายแพตช์ → ตัวรับส่งสัญญาณ) เหลือเพียงสามคู่ (ตัวรับส่งสัญญาณ → MFP7E20-N015 → ตัวรับส่งสัญญาณ) การลดความซับซ้อนนี้จะช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนได้โดยตรงและลดต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

3. บทบาทของ Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFP7E20-N015 ในโซลูชันและลักษณะสำคัญ

ที่NVIDIA Mellanox MFP7E20-N015คือสายเคเบิลไฟเบอร์แยก MPO-12 ถึง 2×MPO-4 ยาว 15 เมตร สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อม 400GbE และ NDR บทบาทในสถาปัตยกรรมเป็นสองเท่า ประการแรก ดำเนินการแยกทางกายภาพของไฟเบอร์เลน 12 เลน (8 แอคทีฟ + 4 สำรอง ต่อ IEEE 802.3cd) ออกเป็นสองกลุ่ม 4 ไฟเบอร์ แต่ละกลุ่มรองรับ 200GbE หรือ 2×100G; ประการที่สอง จะรักษาการแมปขั้วที่ถูกต้อง - ประเภท A, B หรือ C - ผ่านการกำหนดค่าพินที่สิ้นสุดจากโรงงาน ช่วยลดการปรับขั้วของสนาม ลักษณะทางเทคนิคที่สำคัญ ได้แก่ :

• การสูญเสียการแทรกที่ตรวจสอบโดยโรงงาน:สูงสุด 0.35 dB บนตัวเชื่อมต่อโฮสต์ MPO-12 และ 0.25 dB บนขาแยก MPO-4 แต่ละขา เพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับงบประมาณออปติคัล 400GBASE-SR8 และ NDR
• การจัดการไฟเบอร์ความหนาแน่นสูง:เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 2.0 มม. ของสายเคเบิล (สำหรับขาแยกแต่ละขา) และรัศมีการโค้งงอที่ยืดหยุ่น (เส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิล 10 เท่า) ช่วยให้สามารถกำหนดเส้นทางผ่านตัวจัดการสายเคเบิล 1U โดยไม่เกินขีดจำกัดรัศมีการโค้งงอ
• คุณสมบัติด้านสิ่งแวดล้อมที่ครอบคลุม:ผ่านการทดสอบสำหรับการทำงานในช่วง -10°C ถึง +70°C พร้อมตัวเลือกแจ็คเก็ตฮาโลเจนเป็นศูนย์ควันต่ำ (LSZH) สำหรับพื้นที่ว่าง ซึ่งสำคัญมากสำหรับศูนย์ข้อมูลองค์กรที่มีรหัสความปลอดภัยจากอัคคีภัยที่เข้มงวด

เมื่อสถาปนิกมาปรึกษาเรื่องเอกสารข้อมูลสินค้า MFP7E20-N015โดยจะพบการสูญเสียการส่งกลับทางแสงโดยละเอียด (>50 dB) ความต้านทานแรงดึง (≥100 N) และข้อกำหนดความต้านทานการกดทับ (≥1000 N/cm) ซึ่งทั้งหมดนี้ตรวจสอบความถูกต้องของความเหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่มีความหนาแน่นสูงและมีการสัมผัสสูง นอกจากนี้รองรับ MFP7E20-N015สถานะขยายไปยังตัวรับส่งสัญญาณ QSFP-DD และ OSFP หลักทั้งหมดที่ใช้อินเทอร์เฟซ MPO-12 ที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม รวมถึงออปติกของบุคคลที่สามจาก Finisar, Lumentum และ AOI ทำให้มั่นใจได้ว่าโซลูชันจะไม่ถูกล็อคไว้ในระบบนิเวศของผู้ขายรายเดียว

4. คำแนะนำในการปรับใช้และการขยายขนาด (พร้อมโทโพโลยีทั่วไป)

สำหรับการปรับใช้ในสนามเขียว เราขอแนะนำกลยุทธ์การวางสายเคเบิลแบบบนสุดของชั้นวาง (ToR) หรือกลางแถว (MoR): สวิตช์สไปน์จะอยู่ในชั้นวางที่เป็นเลขคี่ สวิตช์แบบลีฟในชั้นวางที่เป็นเลขคู่ และMFP7E20-N015 สายไฟเบอร์แยก MPOครอบคลุมระยะทาง (สูงสุด 15 เมตร) ระหว่างกัน ในสไปน์แบบ 48 พอร์ตทั่วไป สายเคเบิล 12 เส้นสามารถรองรับสวิตช์ลีฟ 24 ตัวได้ โดยไม่ต้องใช้แร็คยูนิตเลยนอกเหนือจากพอร์ตสวิตช์เอง สำหรับการอัพเกรดบราวน์ฟิลด์ สายเคเบิลสามารถแทนที่ตัวแยกสัญญาณแบบคาสเซ็ตต์ที่มีอยู่ตามพอร์ตแต่ละพอร์ต ช่วยให้สามารถโยกย้ายเพิ่มเติมได้โดยไม่หยุดชะงักของบริการ ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความสามารถในการปรับขนาดได้แก่:

• การปรับขนาดความหนาแน่น:เนื่องจากสายเคเบิลเป็นแบบพาสซีฟและไม่ใช้สล็อตแผงแพทช์ ชั้นวาง 42U เดี่ยวจึงสามารถรองรับการเชื่อมต่อแบบแยกได้สูงสุด 288 จุด (โดยใช้สวิตช์ 1U พร้อมพอร์ต 32×400G) โดยไม่มีโครงสร้างพื้นฐานเพิ่มเติม
• การพิสูจน์อนาคต:เหมือนกันMFP7E20-N015 400GbE/NDR MPO-12 ถึง 2xMPO-4 ฝ่าวงล้อมการกำหนดค่าสามารถนำไปใช้ใหม่สำหรับการแยก 800G-to-2×400G ได้โดยการเพิ่มอัตราข้อมูลต่อเลนเป็นสองเท่า ตราบใดที่ตัวรับส่งสัญญาณรองรับอัตรารับส่งข้อมูลที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าการลงทุนสายเคเบิลยังคงใช้ได้ผ่านวงจรการอัพเกรดรุ่นอย่างน้อยหนึ่งรอบ
• ความซ้ำซ้อนและความหลากหลาย:สำหรับการออกแบบที่มีความพร้อมใช้งานสูง เราขอแนะนำให้ใช้สายเคเบิล MFP7E20-N015 แยกกันสองเส้นระหว่างคู่แบบ Spine-leaf โดยแต่ละสายรับส่งข้อมูลบนถาดสายเคเบิลที่แยกออกจากกัน เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจุดเดียว (เช่น ไฟไหม้ถาดหรือความเสียหายจากน้ำ)

5. การดำเนินการ การตรวจสอบ การแก้ไขปัญหาและการเพิ่มประสิทธิภาพ

แม้ว่าMFP7E20-N015 โซลูชันสายไฟเบอร์แยก MPOเป็นแบบพาสซีฟ ความเป็นเลิศในการปฏิบัติงานจำเป็นต้องมีการจัดการที่มีวินัย เราขอแนะนำแนวทางปฏิบัติสามประการ:

• พื้นฐานประสิทธิภาพทางแสง:ก่อนการใช้งาน ให้ใช้ชุดทดสอบการสูญเสียการมองเห็น (OLTS) หรือรีเฟลกโตมิเตอร์โดเมนเวลาแบบออปติคอล (OTDR) เพื่อวัดการสูญเสียการแทรกและการสูญเสียการส่งคืนสำหรับสายเคเบิลแต่ละเส้น โดยบันทึกค่าเหล่านี้เป็นค่าพื้นฐาน การเบี่ยงเบนในอนาคตที่มากกว่า 0.1 dB บนฝั่งโฮสต์หรือ 0.05 dB บนขาแยกควรกระตุ้นให้มีการตรวจสอบการปนเปื้อนของตัวเชื่อมต่อหรือการละเมิดรัศมีโค้งงอ
• การเข้ารหัสสีและการติดฉลาก:ตัวเชื่อมต่อฝ่าวงล้อม MPO-4 สองตัวควรมีป้ายกำกับว่า "ขา A" และ "ขา B" อย่างชัดเจน (หรือ "หลัก" และ "รอง") ที่ปลายทั้งสองข้าง เราขอแนะนำให้ใช้ฉลากหดด้วยความร้อนพร้อมการแมปพอร์ตที่พิมพ์ออกมา เพื่อลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ระหว่างการบำรุงรักษา ซึ่งเป็นแนวทางปฏิบัติที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการลดความผิดพลาดในการแพตช์ลง 80% ในการทดลองภาคสนาม
• การตรวจสอบความร้อนและรัศมีโค้งงอ:ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในชุดสายเคเบิลที่มีความหนาแน่นสูงและตรวจสอบให้แน่ใจว่ารัศมีการโค้งงอของสายเคเบิลไม่ต่ำกว่า 30 มม. ที่ข้อมูลจำเพาะของ MFP7E20-N015รองรับการทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 70°C อย่างชัดเจน แต่การทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 60°C จะเร่งการสึกหรอของปลอกโลหะของขั้วต่อ การระบายความร้อนเชิงรุกหรือการจัดการสายเคเบิลหย่อนสามารถบรรเทาปัญหานี้ได้

สำหรับการแก้ไขปัญหา ขั้นตอนแรกคือการตรวจสอบพลังงานแสงที่ด้านตัวรับตัวรับส่งสัญญาณเสมอ หากระดับพลังงานอยู่ในงบประมาณแต่ยังมีข้อผิดพลาดอยู่ ให้ใช้หัววัดตรวจสอบ MPO เพื่อตรวจหาการปนเปื้อนที่บริเวณปลายทาง ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเป็นระยะๆ การออกแบบตัวเชื่อมต่อของสายเคเบิลใช้รูปทรงปลอกโลหะ MT มาตรฐาน ดังนั้นเครื่องมือทำความสะอาดและขอบเขตการตรวจสอบจึงมีจำหน่ายจากผู้ขายหลายราย

6. สรุปและการประเมินมูลค่า

ที่เมลลาน็อกซ์ (NVIDIA เมลลาน็อกซ์) MFP7E20-N015นำเสนอคุณค่าที่น่าสนใจสำหรับสถาปนิกเครือข่ายและผู้นำฝ่ายปฏิบัติการ: ลดการสูญเสียการแทรกออปติคัลได้มากถึง 75% เมื่อเทียบกับตัวแยกสัญญาณแบบคาสเซ็ตต์ กู้คืนพื้นที่แร็ค 3U ต่อ 48 พอร์ต และลดระยะเวลาการบำรุงรักษาลงกว่า 70%—ทั้งหมดในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับโครงสร้างพื้นฐาน MPO-12 ที่มีอยู่ เมื่อทำการประเมิน.ราคา MFP7E20-N015เมื่อเทียบกับต้นทุนการติดตั้งทั้งหมด (รวมถึงค่าแรง พื้นที่ชั้นวาง การทำความเย็น และการประหยัด) สายเคเบิลมี TCO ต่ำกว่า 22–25% เมื่อเทียบกับทางเลือกแบบโมดูลาร์ สายเป็นที่แพร่หลายขาย MFP7E20-N015ผ่านเครือข่ายการจัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาตของ NVIDIA โดยมีระยะเวลารอคอยสินค้าเทียบเท่ากับส่วนประกอบออปติคัลแบบพาสซีฟมาตรฐาน

นอกเหนือจากต้นทุนและประสิทธิภาพแล้ว ความเรียบง่ายทางสถาปัตยกรรมที่เปิดใช้งานโดยNVIDIA Mellanox MFP7E20-N015สนับสนุนปรัชญาการดำเนินงานที่กว้างขึ้น: การลดความซับซ้อนของชั้นกายภาพช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครือข่ายได้โดยตรงและเร่งการแก้ไขปัญหา เนื่องจากศูนย์ข้อมูลปรับขนาดไปสู่คลัสเตอร์ AI ระดับ exascale และแฟบริคที่พร้อมใช้งาน 800G โซลูชันที่รวมฟังก์ชันการทำงานแยกส่วนไว้ในชุดประกอบคุณภาพสูงเพียงชุดเดียวจึงกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ MFP7E20-N015 ไม่ใช่แค่สายเคเบิลเท่านั้น แต่ยังเป็นปัจจัยพื้นฐานสำหรับแฟบริคเครือข่ายที่มีความหนาแน่น ความเร็วสูง และบำรุงรักษาได้