เอกสารทางเทคนิค: ตัวรับส่งสัญญาณออปติคัลสำหรับศูนย์ข้อมูล NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D Data Center Optical Transceiver กระดาษขาวทางเทคนิค: การสมดุลความกว้างแบนด์และระยะทางสําหรับ Intra-Rack และ Inter-Building Links

หนังสือขาวทางเทคนิคนี้มีเป้าหมายสําหรับสถาปนิกเครือข่าย วิศวกรก่อนการขาย และผู้จัดการปฏิบัติการNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dเครื่องรับสัญญาณออฟติกส์มูลติโมด 400Gรายละเอียดสถาปัตยกรรมการแก้ไขที่ครบวงจรที่ตอบโจทย์ที่ต่อเนื่องของการสมดุลความกว้างขวางแบนด์ความกว้างขวางในระหว่างการเชื่อมโยงภายในราคและระหว่างอาคารเอกสารนี้ครอบคลุมหลักการการออกแบบ เทคโนโลยีหลัก กลยุทธ์การใช้งาน และแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดจากการดําเนินงานจากโลกจริง

1การวิเคราะห์พื้นฐานและความต้องการของโครงการ

คลัสเตอร์การฝึกอบรม AI และสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์ความสามารถสูง (HPC) ที่ทันสมัย มีลักษณะโดยรูปแบบการจราจรที่แตกต่างกันสองรูปแบบ: การจราจรจากตะวันออกไปตะวันตก ภายในราคเดียวหรือราคที่อยู่ติดกันซึ่งต้องการความช้าที่ต่ําสุดและการผ่านขนาดใหญ่; และการจราจรทางทิศเหนือ-ใต้ หรือกระดูกสันหลังไปสู่กระดูกสันหลังที่มักข้ามเส้นใยไฟเบอร์ที่ยาวนานระหว่างอาคารหรือชั้นกรณีการใช้งานสองครั้งนี้จําเป็นต้องแยกครอบครัวเครื่องรับสัญญาณออปติกส์แยกกัน ช่องทางหลายแบบในระยะสั้นสําหรับครั้งแรก และช่องทางเดียวในระยะยาวสําหรับครั้งสุดท้ายค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น และความขัดแย้งในการดําเนินงาน

ความต้องการหลักที่ระบุโดยสถาปนิกเครือข่ายรวมถึง:

• SKU ออปติกส์รวม:ชนิดตัวรับสัญญาณเดียวที่สามารถครอบคลุมระยะห่างจาก 2 เมตรถึง 150 เมตรผ่านไฟเบอร์มัลติโมดที่มีอยู่ โดยกําจัดความจําเป็นของจํานวนชิ้นหลายชิ้น
• ประสิทธิภาพพลังงาน:Sub-9W ต่อท่าเรือ เพื่อรองรับสวิตช์ 400G ความหนาแน่นสูง โดยไม่เกินงบประมาณการใช้พลังงานอุณหภูมิ
• ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ:การปรับปรุงความมั่นคงที่ใช้ DSP เพื่อชดเชยการกระจายทางและการสูญเสียการใส่บนสายไฟ OM3 / OM4 ที่เก่า
• ความสามารถในการทํางานร่วมกัน:ความสอดคล้องได้อย่างต่อเนื่องกับ NVIDIA Spectrum, Quantum และแพลตฟอร์มสวิตช์ 400G ของผู้บริหารฝ่ายที่สาม
• การคาดการณ์ค่าใช้จ่าย:ธนาคารต่อการแข่งขันต่อท่าเรือ ด้วยรูปแบบค่าบริการรวม (TCO) ที่โปร่งใส

รายการMMAIB00-B150Dได้ถูกเลือกเป็นทางออกเฉพาะทางของเครื่องรับสัญญาณแสง หลังจากการประเมินอย่างละเอียดตามเกณฑ์เหล่านี้ใบข้อมูล MMAIB00-B150Dยืนยันการสนับสนุนความกว้าง 100 เมตรเหนือ OM4 และ 150 เมตรเหนือ OM5

2. การออกแบบระบบอาร์คิเทคชันเครือข่าย / ระบบโดยรวม

สถาปัตยกรรมที่เสนอใช้ท็อปโลจีกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานกระดานNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dเครื่องรับสัญญาณออทคติก สร้างชั้นออทคติกที่เหมือนกัน ทั่วคัมพัสของศูนย์ข้อมูลทั้งหมด

สถาปัตยกรรมที่รวมกันนี้ลดจํานวนของ SKU optical จากหกเป็นหนึ่ง, ยืดหยุ่นเอกสารโรงงานสายเคเบิลและสามารถMMAIB00-B150D สําหรับขายในคลังสินค้าที่จะนําไปใช้ในเรคหรืออาคารใด ๆ โดยไม่ต้องตรวจสอบความสอดคล้อง

3บทบาทและคุณสมบัติสําคัญของ NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

รายการNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dเป็นก้อนก่อสร้างพื้นฐานของชั้นออปติกทั้งหมด

• ปัจจัยรูปแบบ QSFP-DD:ทําให้สามารถใช้ได้ 36 ท่าทางต่อสวิทช์ 1U ทําให้ความหนาแน่นของแผ่นหน้าสูงสุด
• การปรับปรุง 8x50G PAM4:ส่งความกว้างแบนด์ 400 Gb/s โดยใช้อินเตอร์เฟซไฟฟ้า 50G ที่มีความวัยรุ่น เพื่อให้ความสามารถในการทํางานได้สมดุลกับความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ
• เครื่องยนต์ DSP ที่บูรณาการ:ให้บริการการปรับปรุงความเท่าเทียมและการฟื้นฟูข้อมูลนาฬิกา (CDR) ที่ชําระค่าตอบแทนให้กับการบกพร่องของช่องทางรวมถึงการกระจายสีและการสะท้อนของสายเชื่อม.
• การติดตามการวินิจฉัยดิจิตอล (DDM):รายงานปารามิเตอร์ในเวลาจริง เช่น อุณหภูมิ, ความดันไฟฟ้า, พลังงาน TX / RX และกระแสปัดแยกผ่านอินเตอร์เฟซ I2C ทําให้สามารถติดตามสภาพของลิงค์ได้อย่างระวัง
• ความสามารถในการใช้งานร่วมกันได้อย่างกว้างขวางรายการรองรับ MMAIB00-B150Dออฟติกถูกรับรองกับ NVIDIA Spectrum-4, Quantum-2, และสวิตช์จากบริษัทที่สามหลัก (Cisco, Arista, Juniper) โดยใช้มาตรฐาน 400G-SR8 ออฟติก อินเตอร์เฟซ

ตามเจ้าหน้าที่รายละเอียด MMAIB00-B150D, โมดูลทํางานภายในช่วงอุณหภูมิของกรอบ 0 °C ถึง 70 °C และบริโภคเฉพาะอย่างยิ่ง 8.5W ในภาระเต็มต่ํากว่าขั้นต่ํา 9W ซึ่งถ้าไม่เช่นนั้น จะต้องใช้การเย็นแบบมีกิจกรรม หรือการลดความร้อนในชาสซี่ที่หนาแน่น.

4. แนะนําการจัดจําหน่ายและการขยาย (มีทอปโลยีทั่วไป)

สําหรับการใช้งานในกรีนฟิลด์ใหม่ แนะนําให้ใช้ทอปโลจีต่อไปนี้:

• ระดับ rack:แต่ละเรคคอมพิวเตอร์พร้อมกับคู่สวิตช์ 400G ToR แต่ละเซอร์เวอร์เชื่อมต่อผ่าน 400G OSFP / QSFP-DD NICs และการเชื่อมต่อ ToR ขึ้นไปยังการใช้ชั้นใบMMAIB00-B150Dเครื่องรับสัญญาณผ่านสายพัดปลาช์ OM5 (2-5 เมตร)
• ระดับแถว / ห้อง:สวิทช์ใบถูกจัดจําหน่ายต่อแถวหรือต่อห้อง, รวม 32 ٪ 64 ToR uplinks. การเชื่อมต่อใบต่อกระดูกสันหลังผ่านสาย OM4 (สูงสุด 80 เมตร) ใช้MMAIB00-B150D เครื่องรับสัญญาณแสง, ได้รับประโยชน์จาก DSP การกําจัดการกระจายตัวแบบในเส้นใยที่เหลือ
• โรงเรียน / ระดับอาคาร:สวิทช์กระดูกสันหลังเชื่อมต่อกันผ่านชั้นกระดูกสันหลังสูงสุด โดยใช้ OM5 ลิงค์สูงสุด 150 เมตรการสนับสนุน OM4 ลิงค์สูงถึง 100 เมตรเต็มที่ คุ้มครองมากกว่า 90% ของกรณีระหว่างอาคาร โดยไม่ต้องการเครื่องรับแบบเดียวหรืออุปกรณ์การแบ่งคลื่นหลายแบบ (WDM).

สําหรับการขยายตัว ผู้ประกอบการสามารถ เพียงแค่เพิ่ม racks ใหม่และเชื่อมต่อกับสวิทช์ใบ / กระดูกสันหลังที่มีอยู่MMAIB00-B150D โซลูชั่นเครื่องรับแสงสนับสนุนการแลกเปลี่ยนแบบร้อน ทําให้สามารถปรับปรุงความจุได้โดยไม่ต้องหยุดการให้บริการ เมื่อวางแผนการย้าย 800G ในอนาคต อุปกรณ์พื้นฐาน MMF ที่มีอยู่ยังคงสามารถนําไปใช้ใหม่ได้เนื่องจากการเชื่อมโยง 400G สองแบบสามารถเชื่อมโยงกันได้ ผ่านการรวมเชื่อมโยง (LAG) หรือโปรโตคอลการสมดุลภาระ.

เมื่อประเมินราคา MMAIB00-B150Dเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นๆ พิจารณาว่า แนวทาง SKU ที่รวมกันจะลดคลังอะไหล่ลง 80~90% และลดค่าฝึกอบรมและกําจัดความเสี่ยงของการใช้ชนิดแสงที่ผิดพลาดในระยะทางหนึ่ง.

5. การติดตามการดําเนินงาน การแก้ไขปัญหา และการปรับปรุง

การจัดการที่มีประสิทธิภาพMMAIB00-B150D เครือข่ายศูนย์ข้อมูลออปติก Mellanoxสิ่งแวดล้อมต้องการการผสมผสานระหว่างการติดตามอย่างระวังและวิธีแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบ

การติดตามแนวปฏิบัติที่ดีที่สุด

• สามารถทําการสํารวจ DDM ผ่าน SNMP หรือการวัดทางไกลแบบสตรีม (เช่น gNMI) เพื่อติดตามแนวโน้มของพลังงานออทคติก, อุณหภูมิและความแรงดัน. กําหนดการเตือนสําหรับความเบี่ยงเบนพลังงาน TX มากกว่า ± 2 dB และอุณหภูมิที่เกิน 65 ° C.
• ติดตามการแก้ไขความผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC) จํานวนบิตที่แก้ไขได้ การเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันอาจชี้ให้เห็นถึงการทําลายเส้นใย, เครื่องเชื่อมสกปรก, หรือการสูญเสียการบิดมากเกินไป
• ใช้สมรรถนะลุปแบ็คที่สร้างขึ้นในโมดูล (เมื่อสนับสนุนโดยแพลตฟอร์มสวิตช์) สําหรับการรับรองการเชื่อมต่อตามความต้องการระหว่างหน้าต่างการบํารุงรักษา

การแก้ไขปัญหาทั่วไป:

• ลิงค์ล่างหรือ BER สูงในการทํางานไกล:ยืนยันว่าชนิดเส้นใยตรงกับความกว้างที่คาดหมาย อะโม 4 จํากัด 100 เมตร; โอเอ็ม 5 ขยายไปถึง 150 เมตร ทําความสะอาดเชื่อมต่อ LC ทั้งหมดด้วยวงกว้างการตรวจสอบด้านท้ายแม้กระทั่งการปนเปื้อนแบบไมโครสโกปิค ก็สามารถทําให้เกิดการสูญเสียสัญญาณที่สําคัญในระดับ 400G.
• การลดลงของประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ:ให้แน่ใจว่ามีการไหลของอากาศที่เหมาะสมจากด้านหน้าไปด้านหลัง และโมดูลจะไม่ติดตั้งติดกับออฟติกส์พลังงานสูง (เช่นโมดูล ZR) โดยไม่มีระยะทางที่เพียงพอ
• ประเด็นความสามารถในการทํางานร่วมกันยืนยันว่า แฟร์มแวร์สวิตช์รองรับการแก้ไขล่าสุดของรองรับ MMAIB00-B150DNVIDIA มีเมทริกซ์ความสอดคล้องที่ได้รับการรับรอง ซึ่งมีการอัพเดททุกไตรมาส

คําแนะนําในการปรับปรุง:

• สําหรับสายเชื่อมที่เข้าใกล้ความกว้างสูงสุด (100 m บน OM4) พิจารณาใช้เส้นใย OM5 เกรดสูงกว่าในระหว่างการปรับปรุงที่วางแผนเพื่อฟื้นฟูขอบสายเชื่อม
• ปรับการตั้งค่า FEC (ตัวอย่างเช่น RS ((544,514) VS RS ((272,258))) ตามคําแนะนําของผู้ผลิตสวิตช์เพื่อสมดุลความช้ากับความสามารถในการแก้ไขความผิดพลาด
• จัดการรับรองโรงงานสายเคเบิลระยะเวลา โดยใช้ OTDR หรือเครื่องวัดพลังงานทางออนไลน์ เพื่อระบุการบิดขนาดเล็กหรือการสูญเสียการสับสน ก่อนที่จะส่งผลกระทบต่อการจราจรการผลิต

ดูรายละเอียดใบข้อมูล MMAIB00-B150Dสําหรับแผนที่ทะเบียนครบวงจร การกําหนดขั้นต่ําการวินิจฉัย และสภาพการทํางานที่แนะนํา

6สรุปและการประเมินค่า

รายการNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dส่งข้อเสนอมูลค่าที่น่าเชื่อถือสําหรับผู้ประกอบการศูนย์ข้อมูลที่ต้องการปรับปรุงพื้นฐานทางออปติกส์ของพวกเขาโดยตอบสนองความกว้างแบนด์วิดและบรรลุความต้องการของภาระงาน AI / HPC ที่ทันสมัยโดยการรวมเชื่อมต่อระยะสั้นและระยะกลาง, เครื่องรับสัญญาณ QSFP-DD ที่มีประสิทธิภาพสูง, องค์กรสามารถบรรลุได้:

• การทํางานง่าย:SKU หนึ่งสําหรับทุกเส้นเชื่อม 400G จากสายพับในราคจนถึงกระดานระหว่างอาคารในคัมพัส ลดค่าสินค้าและลดความผิดพลาดของมนุษย์
• การคุ้มครองการลงทุนโรงงานเส้นใย OM4 ที่เก่าสมัยสามารถนําไปใช้ใหม่ได้อย่างเต็มที่ ขณะที่ OM5 ให้ช่องทางการปรับปรุงที่ชัดเจนสําหรับการขยายความกว้างในอนาคต
• ความสามารถในการปรับขนาดโซลูชั่นออปติกส์เดียวกันรองรับทั้งการจัดจําหน่าย 400G ปัจจุบันและการจัดจําหน่าย 800G ในอนาคต โดยหลีกเลี่ยงทรัพย์สินที่ติดอยู่
• การทํางานร่วมกันที่พิสูจน์ได้:ได้รับการรับรองอย่างกว้างขวางในแพลตฟอร์มสวิตช์ชั้นนํา เพื่อรับประกันการบูรณาการที่ไม่ต้องกังวลกับสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการใช้งาน

สําหรับสถาปนิกเครือข่ายและผู้บริหาร IT การประเมินค่าบริการรวมMMAIB00-B150D โซลูชั่นเครื่องรับแสงเป็นทางเลือกที่สมดุลและพร้อมในอนาคต ที่กําจัดการซื้อขายแบบดั้งเดิมระหว่างความกว้างของแบนด์บิดและระยะทางรายละเอียดและปริมาณส่วนลดสามารถได้รับผ่านช่องทางการจําหน่ายที่ได้รับอนุญาตของ NVIDIAMMAIB00-B150D สําหรับขายเพื่อหาพันธมิตรภูมิภาค หรือปรึกษาเจ้าหน้าที่ใบข้อมูล MMAIB00-B150Dสําหรับรายละเอียดการผลิตสุดท้ายและการรับรองความเป็นมา