โซลูชันทางเทคนิคสายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟ NVIDIA Mellanox MFA1A00-C015

เอกสาร White Paper ทางเทคนิคนี้มีไว้สำหรับสถาปนิกเครือข่าย วิศวกรฝ่ายขายล่วงหน้า และผู้นำฝ่ายปฏิบัติการ โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีที่สายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟ (AOC) MFA1A00-C015 จาก NVIDIA Mellanox สามารถแก้ไขปัญหาความท้าทายที่สำคัญของความหนาแน่นของการเชื่อมต่อระยะสั้น 100G การลดปริมาณสายเคเบิล และความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานในโครงสร้างเครือข่ายศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่

โครงสร้างเครือข่าย Spine-Leaf และโครงสร้างเครือข่ายจัดเก็บข้อมูลแบบกระจายสมัยใหม่ต้องการการเชื่อมต่อ 100G หลายร้อยหรือหลายพันรายการระหว่างสวิตช์ Top-of-Rack (ToR) และสวิตช์ End-of-Row (EoR)/Spine ระยะทางโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 5 ถึง 15 เมตร ซึ่งไกลเกินไปสำหรับ DAC แบบพาสซีฟ (จำกัดที่ ≤5 เมตร ที่ 100G) และมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงสำหรับตัวรับส่งสัญญาณแบบแยกพร้อมสายไฟเบอร์จัมเปอร์ ข้อกำหนดหลักที่สถาปนิกกำหนด ได้แก่: ความหน่วงต่ำที่คาดการณ์ได้ อัตราความล้มเหลวของลิงก์น้อยที่สุด การจัดการสายเคเบิลที่ง่ายขึ้นเพื่อรักษาการไหลเวียนของอากาศ และการลดสินค้าคงคลังอะไหล่ NVIDIA Mellanox MFA1A00-C015 ตอบสนองความต้องการเหล่านี้โดยตรงในฐานะสายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟที่สิ้นสุดจากโรงงานและปิดผนึก

สถาปัตยกรรมที่แนะนำคือโครงสร้างแบบสองชั้น Spine-Leaf ที่มีการเชื่อมต่อขาขึ้น 100G สวิตช์ Leaf แต่ละตัวเชื่อมต่อกับสวิตช์ Spine สองตัวขึ้นไปโดยใช้ สายเคเบิล AOC MFA1A00-C015 100G QSFP28 การออกแบบนี้รับประกันความซ้ำซ้อนแบบหลายเส้นทางผ่าน ECMP สายเคเบิล AOC เชื่อมต่อระยะทางได้ถึง 15 เมตรระหว่างแร็ค โดยไม่จำเป็นต้องใช้แผงแพตช์กลาง สำหรับพ็อดทั่วไปที่มีแร็คคอมพิวเตอร์ 48 ตัวและแร็ค Spine 4 ตัว โซลูชันนี้จะแทนที่คู่ตัวรับส่งสัญญาณแบบแยก 192 คู่และสายไฟเบอร์ที่เกี่ยวข้อง ลดจุดเชื่อมต่อทางกายภาพลงกว่า 60%

ในโซลูชันนี้ สายเคเบิลออปติคัลแบบแอคทีฟ MFA1A00-C015 100GbE ทำหน้าที่เป็นทั้งสื่อกลางทางกายภาพและอินเทอร์เฟซออปติคัล โดยฝังตัวรับส่งสัญญาณไว้ในชุดประกอบที่ถาวรและเข้าคู่กันได้อย่างมีประสิทธิภาพ การมีส่วนร่วมทางเทคนิคที่สำคัญ ได้แก่:

• ความน่าเชื่อถือแบบบูรณาการ: ขั้วต่อที่ไม่มีการทำความสะอาดภาคสนามหมายถึงอัตราข้อผิดพลาดของลิงก์ที่ลดลงอย่างมาก
• การใช้พลังงานและสภาพแวดล้อมความร้อนต่ำ: แต่ละปลายใช้พลังงานน้อยกว่า 1.8W ช่วยลดภาระการระบายความร้อน
• ความเรียบง่ายทางกล: แจ็คเก็ตที่บางและน้ำหนักเบาช่วยลดน้ำหนักของรางสายเคเบิลได้ถึง 70% เมื่อเทียบกับ DAC
• ประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้: การทดสอบ skew และการสูญเสียการแทรกที่ผ่านการทดสอบล่วงหน้า รับประกันการทำงาน 100GbE ที่ปราศจากข้อผิดพลาด

สถาปนิกที่ปรึกษา เอกสารข้อมูล MFA1A00-C015 จะพบว่าสอดคล้องกับ QSFP28 MSA และข้อกำหนด IEEE 802.3bj 100GBASE-SR4 อย่างสมบูรณ์ ข้อมูลจำเพาะ MFA1A00-C015 ยังรวมถึงขอบเขต EMI ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งมีความสำคัญต่อสภาพแวดล้อมที่มีพอร์ตหนาแน่น

การปรับใช้ทั่วไปเป็นไปตามแนวทางระดับแร็คที่มีโครงสร้าง:

• ขั้นตอนที่ 1 – เลเยอร์ Leaf: ติดตั้งสวิตช์ Leaf ในแต่ละแร็คคอมพิวเตอร์ ใช้ โซลูชันสายเคเบิล AOC MFA1A00-C015 100G QSFP28 เพื่อเชื่อมต่อพอร์ตขาขึ้นของ Leaf แต่ละตัวกับสวิตช์ Spine ที่อยู่ในแร็ค Spine เฉพาะ โดยมีระยะทางสูงสุด 15 เมตร
• ขั้นตอนที่ 2 – เลเยอร์ Spine: ในแต่ละแร็ค Spine ให้ติดตั้งสวิตช์ Spine ด้วยพอร์ต QSFP28 เชื่อมต่อพอร์ตขาลงโดยตรงกับสวิตช์ Leaf ที่สอดคล้องกันโดยใช้โมเดล AOC เดียวกัน
• ขั้นตอนที่ 3 – การปรับขนาด: หากต้องการเพิ่มความจุ ให้เพิ่มแร็ค Leaf และใช้สาย AOC ใหม่ไปยังสวิตช์ Spine ที่มีอยู่ เนื่องจาก MFA1A00-C015 เข้ากันได้ รายการรวมถึงพอร์ต QSFP28 มาตรฐานทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงผู้จำหน่ายสวิตช์ในอนาคตไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสายเคเบิล

โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดทั่วไปนั้นตรงไปตรงมา: Leaf (พอร์ต 1/1/1) — AOC (15 ม.) — Spine (พอร์ต 1/1/1) สำหรับสถาปนิกที่กำลังมองหา MFA1A00-C015 สำหรับขาย ขอแนะนำให้สั่งซื้ออะไหล่ 5-10% สำหรับการเปลี่ยนแก้ไขด่วน เนื่องจากไม่สามารถซ่อมแซมภาคสนามได้หรือจำเป็น

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการดำเนินงานสำหรับ NVIDIA Mellanox MFA1A00-C015 ได้แก่:

• การตรวจสอบ: ใช้การวินิจฉัย QSFP28 มาตรฐาน (DOM) เพื่อติดตามอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไบอัส ออปติกภายในถูกปิดผนึก แต่เกณฑ์การตรวจสอบช่วยคาดการณ์อายุการใช้งานของสายเคเบิล
• การแก้ไขปัญหา: หากเกิดข้อผิดพลาดของลิงก์ ให้ถอด AOC ออกและเสียบใหม่ที่ปลายทั้งสองข้าง หากปัญหายังคงอยู่ ให้เปลี่ยนด้วยอะไหล่ — สายเคเบิล AOC ที่สิ้นสุดจากโรงงานมีอัตราความล้มเหลวภายในที่ต่ำมาก (~0.1% ในช่วง 5 ปี)
• การปรับปรุงประสิทธิภาพ: รวมสาย AOC โดยใช้ท่อร้อยสายแบบแนวตั้งโดยไม่บีบอัด หลีกเลี่ยงรัศมีการโค้งงอต่ำกว่า 30 มม. ติดป้ายสายเคเบิลแต่ละเส้นด้วยแหล่งที่มา/ปลายทางเพื่อการระบุตัวตนที่รวดเร็ว

เมื่อเปรียบเทียบ ราคา MFA1A00-C015 กับการประหยัดในการดำเนินงาน ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของโดยทั่วไปจะต่ำกว่าโซลูชันตัวรับส่งสัญญาณแบบแยก 30-40% ในช่วงระยะเวลา 3 ปี โดยส่วนใหญ่มาจากการลดภาระงานในการแก้ไขปัญหาและค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดออปติคัลเป็นศูนย์

MFA1A00-C015 นำเสนอโซลูชันที่ปรับให้เหมาะสมอย่างมีเอกลักษณ์สำหรับการเชื่อมต่อ 100G ระหว่าง 5 ถึง 15 เมตร ช่วยขจัดน้ำหนักและความไม่ยืดหยุ่นของ DAC ในขณะเดียวกันก็ขจัดความซับซ้อนและโหมดความล้มเหลวของตัวรับส่งสัญญาณแบบแยกพร้อมไฟเบอร์ สำหรับสถาปนิกเครือข่าย ข้อเสนอคุณค่าหลัก ได้แก่: ประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้ การจัดการสายเคเบิลที่ง่ายขึ้น ต้นทุนอะไหล่ที่ต่ำลง และความเข้ากันได้ที่ราบรื่นกับโครงสร้างพื้นฐาน QSFP28 ที่มีอยู่ ทีมที่ประเมินตัวเลือก 100G ระยะสั้นควรพิจารณา สายเคเบิล AOC MFA1A00-C015 100G QSFP28 เป็นส่วนประกอบมาตรฐานสำหรับพ็อดศูนย์ข้อมูลใหม่และการปรับปรุงใหม่เหมือนกัน