Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E เอกสารทางเทคนิค กระดาษขาว การเชื่อมต่อความเร็วสูงระยะสั้นและสายเคเบิล

เอกสารไวท์เปเปอร์ทางเทคนิคนี้มีไว้สำหรับสถาปนิกเครือข่าย วิศวกรฝ่ายขายล่วงหน้า และผู้จัดการฝ่ายปฏิบัติการ โดยเน้นที่ MFS1S50-H010E สายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟ (AOC) เป็นส่วนประกอบหลัก โดยจะกล่าวถึงวิธีการบรรลุการส่งข้อมูลความเร็วสูง 200G เป็น 2×100G และการทำให้สถาปัตยกรรมการเดินสายง่ายขึ้นในสถานการณ์ระหว่างแร็คระยะสั้นอย่างเป็นระบบ ด้วยการวิเคราะห์คุณสมบัติหลัก วิธีการติดตั้ง และระบบปฏิบัติการของ NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E เอกสารนี้จึงเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ใช้งานได้จริงสำหรับการออกแบบการเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง

ศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่และคลัสเตอร์การประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) เผชิญกับความท้าทายร่วมกัน: แร็คที่อยู่ติดกันต้องการลิงก์แบนด์วิดท์สูงและมีความหน่วงต่ำ แต่สายเคเบิลทองแดงแบบพาสซีฟแบบต่อตรง (DAC) แบบดั้งเดิมประสบปัญหาการเสื่อมสภาพของสัญญาณเกิน 3 เมตร สำหรับระยะห่างระหว่างแร็ค 3–7 เมตร สายเคเบิลทองแดงยังก่อให้เกิดปัญหา เช่น น้ำหนักมาก ความยืดหยุ่นต่ำ และความไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) นอกจากนี้ สถานการณ์การแยกสาย (breakout) ซึ่งเป็นการแยกพอร์ต 200G หนึ่งพอร์ตออกเป็นการเชื่อมต่อ 100G อิสระสองรายการ โดยทั่วไปแล้วจะต้องใช้อะแดปเตอร์โมดูลหรือแผงแพตช์เพิ่มเติม ซึ่งจะเพิ่มทั้งต้นทุนและจุดที่เกิดความล้มเหลว ดังนั้น ข้อกำหนดหลักคือ:

• การส่งข้อมูล 200G ที่เชื่อถือได้ในระยะทาง 3–10 เมตร
• การรองรับการแยกสาย 200G เป็น 2×100G โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม
• ลดปริมาณสายเคเบิลและปรับปรุงการไหลเวียนของอากาศในถาดจัดการสายเคเบิล
• ความเข้ากันได้เต็มรูปแบบกับพอร์ตสวิตช์ QSFP56 ที่มีอยู่
• ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโซลูชันตัวรับส่งสัญญาณออปติคัลแบบโมดูลาร์

สถาปัตยกรรมที่นำเสนอใช้โทโพโลยีแบบ spine-leaf ซึ่งเป็นที่นิยมทั้งในศูนย์ข้อมูลคลาวด์และคลัสเตอร์ HPC สวิตช์ Leaf ภายในแต่ละแร็คเชื่อมต่อกับสวิตช์ Spine ในแร็คที่อยู่ติดกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานพอร์ตและทำให้การเดินสายง่ายขึ้น การเชื่อมต่อแบบ Uplink 200G ของ Leaf แต่ละรายการจะถูกแยกออกเป็นการเชื่อมต่อ 100G สองรายการไปยังสวิตช์ Spine สองรายการที่แยกจากกัน การออกแบบนี้ต้องการการเชื่อมต่อทางกายภาพที่สามารถทำงานแยกสายได้ในระดับสายเคเบิล ซึ่งเป็นสิ่งที่โซลูชัน MFS1S50-H010E 200Gb/s ถึง 2x100Gb/s QSFP56 ถึง 2xQSFP56 นำเสนอ สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดการใช้โมดูลแยกสายโดยเฉพาะ ลดจำนวนสายเคเบิลทางกายภาพลง 50% เมื่อเทียบกับการออกแบบที่ใช้ตัวรับส่งสัญญาณแบบแยกส่วน และยังคงรักษาความซ้ำซ้อนของแบนด์วิดท์เต็มรูปแบบ

ภายในสถาปัตยกรรมนี้ MFS1S50-H010E ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบชั้นกายภาพพื้นฐาน เป็นสายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟ (AOC) ที่มีฟอร์มแฟกเตอร์ QSFP56 ที่ปลายทั้งสองด้าน แต่มีความแตกต่างที่สำคัญคือเป็นสายเคเบิลแบบแยกสาย ด้านหนึ่งมีขั้วต่อ QSFP56 200G หนึ่งตัว ในขณะที่อีกด้านหนึ่งแยกออกเป็นขั้วต่อ QSFP56 100G อิสระสองตัว การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยให้พอร์ตสวิตช์ Leaf หนึ่งพอร์ตสามารถจ่ายไฟให้กับพอร์ตสวิตช์ Spine สองพอร์ตได้โดยไม่ต้องใช้ออปติกหรือสายแพตช์ตัวกลางใดๆ ตาม เอกสารข้อมูล MFS1S50-H010E สายเคเบิลรองรับการทำงานแบบ Full Duplex ที่อัตรา 200Gb/s รวม (หรือ 2×100Gb/s) โดยมีการใช้พลังงานโดยทั่วไปต่ำกว่า 3.5W ต่อด้าน ข้อมูลจำเพาะหลักจาก ข้อมูลจำเพาะ MFS1S50-H010E รวมถึงความยาวสูงสุด 50 เมตร (ปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานระหว่างแร็ค 3–10 เมตร) BER ดีกว่า 1E-15 และอุณหภูมิเคสการทำงานตั้งแต่ 0°C ถึง 70°C ความเข้ากันได้ของ MFS1S50-H010E เข้ากันได้ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานร่วมกันกับพอร์ต QSFP56 มาตรฐานทั้งหมดที่สอดคล้องกับข้อกำหนด IEEE 802.3cd และ QSFP56 MSA

การติดตั้งเป็นกระบวนการที่ตรงไปตรงมา สายเคเบิล MFS1S50-H010E 200G QSFP56 breakout AOC cable แต่ละเส้นเชื่อมต่อพอร์ต 200G ต้นทาง (เช่น บนสวิตช์ Leaf) กับพอร์ต 100G ปลายทางสองพอร์ต (เช่น บนสวิตช์ Spine) ปลายด้านที่แยกสายใช้บูตตัวแยกที่แยกขา 100G สองขา แต่ละขาเป็นขั้วต่อ QSFP56 มาตรฐานและสามารถเดินสายได้อย่างอิสระไปยังสวิตช์ Spine ที่แตกต่างกัน สำหรับการปรับขนาด คลัสเตอร์ 8 แร็คจะต้องใช้สายเคเบิลดังกล่าวเพียง 16 เส้นเพื่อเชื่อมต่อ Leaf กับ Spine แบบเต็มรูปแบบที่อัตราส่วน 2:1 เมื่อเทียบกับการใช้ DAC 200G บวกกับตัวรับส่งสัญญาณแยกสายแยกต่างหาก โซลูชันสายเคเบิล MFS1S50-H010E 200G QSFP56 breakout AOC cable ช่วยลดจำนวนสายเคเบิลลง 50% น้ำหนักลดลงประมาณ 70% และลดจำนวนขั้วต่อออปติคัลลงสองตัวต่อลิงก์ ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวม เมื่อวางแผนสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ สถาปนิกควรปรึกษาแนวโน้ม ราคา MFS1S50-H010E (โดยทั่วไปส่วนลดปริมาณจะมีผลเมื่อสั่งซื้อมากกว่า 100 หน่วย) และตรวจสอบว่ารายการ MFS1S50-H010E สำหรับขาย จากผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาตตรงกับความยาวและทิศทางการแยกสายที่ต้องการ

คำอธิบายโทโพโลยีทั่วไป: ในการติดตั้งสองแร็ค Rack A มีสวิตช์ Leaf L1 และ L2 Rack B มีสวิตช์ Spine S1 และ S2 สายเคเบิล NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E เชื่อมต่อพอร์ต 200G ของ L1 กับพอร์ต 100G ของ S1 (ขา 1) และพอร์ต 100G ของ S2 (ขา 2) สายเคเบิลอีกเส้นเชื่อมต่อ L2 ในลักษณะเดียวกัน สิ่งนี้สร้างการเชื่อมต่อแบบ Uplink 2×100G แบบไม่บล็อกจาก Leaf แต่ละรายการไปยัง Spine ทั้งสอง โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม โครงสร้าง AOC ที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นช่วยให้เดินสายได้ง่ายผ่านตัวจัดการสายเคเบิลแนวตั้งโดยไม่กีดขวางพัดลม

สำหรับการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง MFS1S50-H010E รองรับการตรวจสอบการวินิจฉัยดิจิทัล (DDM) ผ่านอินเทอร์เฟซ I2C ตัวชี้วัดสำคัญที่ต้องตรวจสอบ ได้แก่:

• กำลังรับสัญญาณออปติคัล (ต่อเลน): ควรอยู่ในช่วงที่กำหนด (โดยทั่วไป -6.0 dBm ถึง +3.0 dBm)
• แรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของแหล่งจ่ายไฟ: การเบี่ยงเบนอาจบ่งชี้ถึงความเสียหายของสายเคเบิลหรือปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม
• ตัวนับข้อผิดพลาดของลิงก์: การเพิ่มขึ้นของข้อผิดพลาด FEC ที่แก้ไขได้หรือแก้ไขไม่ได้บ่งชี้ถึงปัญหาที่ชั้นกายภาพ

การแก้ไขปัญหาทั่วไป: หากขาหนึ่งของสายเคเบิลแยกสายล้มเหลว แต่ขาอื่นทำงานได้ ให้ตรวจสอบขั้วต่อ QSFP56 แต่ละตัวว่ามีสิ่งสกปรกหรือความเสียหายหรือไม่ เสียบใหม่หรือทำความสะอาดโดยใช้เครื่องทำความสะอาดตลับที่ได้รับอนุมัติ หากขาทั้งสองล้มเหลว ให้ตรวจสอบว่าพอร์ต 200G ต้นทางได้รับการกำหนดค่าสำหรับโหมดแยกสาย (เช่น "split 1x200G to 2x100G" ใน CLI ของสวิตช์) สำหรับปัญหาที่ยังคงอยู่ โปรดดู เอกสารข้อมูล MFS1S50-H010E สำหรับข้อมูล Pinout และ Timing เคล็ดลับการปรับปรุงประสิทธิภาพ ได้แก่ การจัดกลุ่มขาแยกสายไปยังคู่สวิตช์ Spine เดียวกันเพื่อการจัดการสายเคเบิลที่ง่ายขึ้น การติดป้ายกำกับทั้งสองด้านอย่างชัดเจน และหลีกเลี่ยงรัศมีการโค้งงอที่เล็กกว่า 30 มม. เพื่อป้องกันการลดทอนสัญญาณออปติคัล

迈络思(NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E นำเสนอโซลูชันที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับความท้าทายในการเชื่อมต่อความเร็วสูงระหว่างแร็คระยะสั้น ด้วยการรวมฟังก์ชันการแยกสายเข้ากับ AOC โดยตรง จึงช่วยลดอะแดปเตอร์ภายนอก ลดความยุ่งเหยิงของสายเคเบิล และทำให้ทั้งการติดตั้งและการบำรุงรักษาง่ายขึ้น ประโยชน์เชิงปริมาณที่ได้รับการตรวจสอบในการติดตั้งจริง ได้แก่:

• ลดจำนวนสายเคเบิลทางกายภาพลง 50% สำหรับโทโพโลยี 200G เป็น 2×100G
• ประหยัดน้ำหนักต่อลิงก์ประมาณ 70% เมื่อเทียบกับ DAC ทองแดง
• ไม่ต้องใช้ออปติคัลโมดูลหรือแผงแพตช์เพิ่มเติม
• เข้ากันได้เต็มรูปแบบกับพอร์ตสวิตช์ QSFP56 มาตรฐาน

สำหรับองค์กรที่ประเมินตัวเลือกการเชื่อมต่อ โซลูชันสายเคเบิล MFS1S50-H010E 200G QSFP56 breakout AOC cable นำเสนอข้อได้เปรียบด้าน TCO ที่น่าสนใจ สถาปนิกเครือข่ายสามารถระบุสายเคเบิลนี้ได้อย่างมั่นใจ โดยทราบว่าการออกแบบที่ MFS1S50-H010E เข้ากันได้ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานร่วมกัน ในขณะที่ทีมปฏิบัติการได้รับประโยชน์จากการจัดการสายเคเบิลที่ง่ายขึ้นและการวินิจฉัยในตัว สำหรับราคาหรือค้นหาผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาตที่เสนอ MFS1S50-H010E สำหรับขาย โปรดติดต่อตัวแทน NVIDIA Mellanox ในพื้นที่ของคุณ