NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC Active Optical Cable ในทางปฏิบัติ

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC แอคทีฟ ออฟติก คาเบิ้ลในปฏิบัติการ

สถานการณ์และความท้าทาย: ความหนาแน่นและปัญหาการเชื่อมต่อสายไฟฟ้าในสายเชื่อมต่อรากระยะสั้น

ในขณะที่สถาปัตยกรรมศูนย์ข้อมูลพัฒนาไปสู่ทอปโลยีกระดูกสันหลัง 200G และ 400G ชั้นทางกายภาพระหว่างตู้ที่อยู่ใกล้เคียงมักกลายเป็นข้อขัดขวางที่มองข้ามขณะที่เครื่องรับสัญญาณทางออปติกส์ที่คู่กับสายไฟเบอร์แยกแยก ให้ความกว้างที่ต้องการ, พวกเขานําจุดเชื่อมต่อหลายๆจุด แต่ละจุดเป็นแหล่งความล้มเหลวที่เป็นไปได้โดยทั่วไปสูงสุด 3 ̊5 เมตรสําหรับการส่ง 200G PAM4 ที่น่าเชื่อถือสําหรับสถาปนิกเครือข่ายหลายคน ระยะเวลา 5 ̊15 เมตรระหว่างเรคเซอร์ที่อยู่ใกล้เคียงตกอยู่ใน "บริเวณสีเทา" ที่น่าประทับใจ: ยาวเกินไปสําหรับ DACแต่ยังสั้นเกินไปที่จะอ้างอิงค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนของสายเชื่อม optik ที่ใช้เครื่องรับสัญญาณเต็ม.

ความท้าทายนี้เพิ่มขึ้นในกลุ่มการฝึกอบรม AI ความหนาแน่นสูงและเครือข่ายการเก็บข้อมูล,สปลิสพอยท์ หรือโมดูลตัวรับสัญญาณเพิ่มการสูญเสียการใส่ เพิ่มเวลาแก้ปัญหา และใช้พื้นที่ราคที่คุ้มค่าผู้บริหารไอทีรายงานเป็นประจําว่า การบริหารสายเคเบิลเพียงลําพังเป็นสาเหตุของการล่าช้าในการใช้งานเกือบ 20%เนื่องจากสายไฟที่ใหญ่หลวงจะขัดขวางการไหลของอากาศ และทําให้การบํารุงรักษาอุปกรณ์ในอนาคตยากความต้องการที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข สําหรับการแก้ไขที่รวมการ plug-and-play ความเรียบง่ายของ DAC กับความกว้างและความสมบูรณ์แบบสัญญาณของไฟเบอร์ออฟติกNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eสายไฟฟ้าออฟติกแอคทีฟถูกออกแบบมาเพื่อเติม

การแก้ไขและการจัดจําหน่าย: อาร์คิเทคชัน Breakout ด้วยชั้นทางกายภาพที่เรียบง่าย

ใจกลางของทางออกนี้คือMFS1S50-H010E 200G QSFP56 สายเคเบิล AOC, ซึ่งสิ้นสุดการใช้งานโฮสต์โพร์ท 200G QSFP56 ในด้านหนึ่งและแยกออกเป็นตัวเชื่อม 100G QSFP56 ที่เป็นอิสระสองด้านในด้านอื่นเครื่องสวิทช์ด้านบนของราค (ToR) ที่พร้อมกับ 200G uplinks เชื่อมต่อผ่านNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eไปยังสองโน้ดคอมพิวเตอร์หรือตัวควบคุมการเก็บข้อมูลที่แยกแยก ตั้งอยู่ในตู้ที่อยู่ใกล้เคียงกัน ประมาณ 10 เมตรMFS1S50-H010E 200Gb/s ถึง 2x100Gb/s QSFP56 ถึง 2xQSFP56การปรับแต่งจะเพิ่มความหนาแน่นของพอร์ตของสวิตช์เป็นสองเท่า เพราะทุกพอร์ต 200G จะใช้งานสองอุปกรณ์แทนหนึ่งโดยไม่ต้องการโมดูลบุกเพิ่มเติมหรือสายไฟฟันนอก.

จากมุมมองการใช้งานทางกายภาพ การออกแบบบูรณาการของ AOC ได้กําจัดองค์ประกอบที่แยกออก 3 ส่วน คือ เครื่องรับสัญญาณทางด้านเจ้าภาพ เครื่องรับสัญญาณทางด้านไกล และสายพับไฟเบอร์.การประกอบทั้งหมดถูกปิดโรงงาน ทดสอบสําหรับการสูญเสียการใส่ปลายไปปลาย และได้รับการรับรองข้อมูล MFS1S50-H010E, ซึ่งรวมถึงความกว้าง 50 เมตรผ่านไฟเบอร์ OM4, การบริโภคพลังงาน < 3.5W ต่อปลาย และการสนับสนุนการติดตามการวินิจฉัยดิจิตอล (DDM) อย่างเต็มที่วิศวกรเครือข่ายสามารถปุ่ม QSFP56 เพียงแค่ในสวิตช์ที่เกี่ยวข้องและพอร์ตเซอร์เวอร์, นําสายพานยืดหยุ่นผ่านแผ่นสายพานชั้นบนหรือช่องทางด้าน และนําสายเชื่อมต่อเข้าสู่ระบบภายในไม่กี่นาที ✅ ไม่มีการทําความสะอาด ไม่มีการตรวจสอบขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้ว

เพราะสายไฟคือรองรับ MFS1S50-H010Eกับ NVIDIA Spectrum และ Quantum switch ครอบครัว, เช่นเดียวกับ ConnectX-6 Dx และ BlueField-2 SmartNICs, การจัดจําหน่ายไม่จําเป็นต้องมีการอัพเดท Driver หรือฟอร์มแวร์ในการติดตั้งการพิสูจน์แนวคิดล่าสุด ที่กว้างไปถึง 8 ตู้ที่อยู่ใกล้ๆกัน, ทีมวิศวกรสามคนได้จัดตั้ง 48 ลิงค์ AOC ภายในเวลาไม่ถึงสี่ชั่วโมง เมื่อเทียบกับประมาณสองวันที่ใช้เครื่องรับเสียงแยกแยกและสายใยที่สิ้นสุดในสนามMFS1S50-H010E 200G QSFP56 การแก้ไขเคเบิล AOCพบว่ามีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการลดความจุกจุกของเทรย์เคเบิล: เนื่องจากการแตกออกเกิดขึ้นที่ปลายทาง, กระเป๋าหลักระหว่างตู้ขนส่งเพียงสายเคเบิล 200G ต่อเชื่อมต่อแทนที่จะใช้สายไฟฟ้า 100G ที่แยกกันสองสาย, ลดเส้นผ่าตัดของผังโดยเกือบ 40%.

ผล & ประโยชน์: การเพิ่มความหนาแน่น, ความน่าเชื่อถือ, และความสามารถในการจัดการ

การติดตามหลังการจัดจําหน่ายทั่ว 48 ลิงค์ AOC พบว่ามีการปรับปรุงหลายอย่างที่สามารถปรับปริมาณได้ภายในขอบเขตของอัตราความผิดพลาดบิตที่กําหนดไว้ (BER), แม้กระทั่งในช่วงการหมุนเวียนความร้อนจากอุณหภูมิ 25 °C ถึง 50 °Cความน่าเชื่อถือนี้มาจากการปรับปรุงการจัดตั้งแสงที่อัตราต่อเนื่องจากโรงงานและเส้นใย OM4 คุณภาพสูงที่ใช้ในการประกอบใบข้อมูล MFS1S50-H010Eอันดับสอง การบริโภคพลังงานต่อลิงค์โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 6.8W (3.4W ต่อปลาย) เมื่อเทียบกับประมาณ 9.5W สําหรับตัวรับ 100G ที่แยกกันสองตัว บวกกับตัวรับ 200G ทางด้านเจ้าภาพส่งผลให้ประหยัดพลังงาน 28% ต่อสายเชื่อมที่ใช้งานมากกว่า 500 สายพานเรือ, นี้แปลว่ามากกว่า 1.3kW ของการลดภาระความร้อน, โดยตรงการลดความต้องการในการเย็น.

จากทางการดําเนินงาน การปรับความเรียบง่ายของสายไฟฟ้าได้นําผลประโยชน์ที่ชัดเจนมากขึ้นจํานวนจุดเชื่อมต่อทางกายภาพต่อลิ้งลดลงจาก 6 จุด (เครื่องรับสัญญาณสองตัวในแต่ละปลายบวกกับเครื่องเชื่อมสายพับสองตัว) เป็น 2 จุด (เครื่องเชื่อม QSFP56)การลดจํานวนเครื่องเชื่อมที่ 66% นี้ทําให้ความน่าจะเป็นของความผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการติดฝุ่นหรือความเครียดทางเครื่องยนต์ลดลงอย่างมากผู้บริหารไอทียังสังเกตว่าการแก้ปัญหาได้ง่ายขึ้นมากเนื่องจากอินเตอร์เฟซ DDM ของสายไฟฟ้าจะให้การอ่านพลังงานและอุณหภูมิทางออนไลน์ในเวลาจริง ผ่านบัส I2C มาตรฐาน ทําให้นักวิศวกรสามารถวินิจฉัยแนวโน้มการเสื่อมเสื่อมก่อนที่จะส่งผลต่อการจราจร

จากมุมมองค่าบริหารราคา MFS1S50-H010Eการออกแบบที่บูรณาการกําจัดความจําเป็นในการจัดเก็บรายการตัวรับและส่งแยกการจัดซื้อสายไฟเบอร์พลาชนอกจากนี้ เนื่องจาก AOC ถูกทดสอบในโรงงานเป็นชุดที่สมบูรณ์อัตราความล้มเหลวในช่วง 90 วันแรกเป็นศูนย์ในหน่วยทั้งหมดที่ใช้.MFS1S50-H010E สําหรับขายผ่านเครือข่ายการจําหน่ายของ NVIDIA ยังมีการรับประกันมาตรฐาน 3 ปี ซึ่งยังลดต้นทุนทั้งหมดของความเสี่ยง

สรุปและมุมมอง: แผนผังการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง

ประสบการณ์การใช้งานกับNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eทั่วสภาพแวดล้อมหลายคับแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า "บริเวณสีเทา" ระหว่าง DAC และออฟติกส์ที่ใช้ตัวรับสัญญาณสามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเสี่ยงโดยการรวมความสามารถ 200G-to-2×100G, ผลงานออตติกที่ปรับปรุงให้กับโรงงาน และรุ่น logistics SKU เดี่ยวMFS1S50-H010Eให้คําตอบที่เป็นจริง และผ่านการพิสูจน์ในสนามต่อปัญหาความหนาแน่น พลังงาน และความสามารถในการจัดการ ที่ทําให้ทีมงานปฏิบัติการศูนย์ข้อมูลผิดหวังมานาน

มองไปข้างหน้า, เมื่อ 200G Ethernet กลายเป็นความเร็วการเข้าถึงแบบตั้งค่าสําหรับภาระงาน AI และ HPC, และเมื่อ 400G spine uplinks ขยับความต้องการต่อการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพโซลูชั่นอย่าง MFS1S50-H010E อาจกลายเป็นก้อนสร้างมาตรฐานในสถาปัตยกรรม rack รุ่นใหม่ความสอดคล้องของสายเคเบิลกับแพลตฟอร์มสวิตช์ 800G ที่กําลังเกิดขึ้น (ผ่านการหลุด 400G แบบสองแบบ หากมี) รับประกันความพร้อมในอนาคตแม้ว่าสถาปนิกเครือข่ายจะแนะนําให้ปรึกษาใบข้อมูล MFS1S50-H010Eสําหรับการสนับสนุนพื้นที่และความยาวที่แนะนําโดยเฉพาะเจาะจง ความสําเร็จของการใช้งานนี้ยังชี้ให้เห็นถึงแนวโน้มที่กว้างกว่ารวม AOC สําหรับการใช้งานเฉพาะเจาะจง ผ่านเครื่องรับและส่งทั่วไปบวกกับสายไฟสนาม, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ความเร็วในการจัดจําหน่ายและความเรียบง่ายในการดําเนินงาน กว่าความแตกต่างในราคาฮาร์ดแวร์เพิ่มขึ้น

สําหรับองค์กรที่วางแผนการใช้ทอปโลยีสะพาน 200G ถึง 100G ที่คล้ายกันระหว่างตู้ที่อยู่ใกล้เคียงกันMFS1S50-H010Eการรวมกันของไฟฟ้า, optical และการบูรณาการกลไม่เพียงแค่แก้ไขปวดศีรษะการเชื่อมต่อสายไฟฟ้าในปัจจุบัน แต่ยังสร้างความสะอาดชั้นทางกายภาพที่สามารถคาดเดาได้มากขึ้น สําหรับการปรับขนาดศูนย์ข้อมูลในช่วงคลื่นต่อไป.