Τεχνική Λευκή Βίβλος Οπτικού Δέκτη-Εκπομπού Κέντρου Δεδομένων NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D Τεχνικό Λευκό Βιβλίο Οπτικού Πιστολήπτη Κέντρου Δεδομένων: Εξισορρόπηση του εύρους ζώνης και της απόστασης για συνδέσεις εντός ράκ και μεταξύ κτιρίων

Το παρόν τεχνικό white paper απευθύνεται σε αρχιτέκτονες δικτύων, μηχανικούς προ πωλήσεων και διευθυντές λειτουργιών.NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D400G πολυτρόπος οπτικός δέκτης-αποδέκτη,περιγράφει λεπτομερώς μια ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική λύσης που αντιμετωπίζει την επίμονη πρόκληση της εξισορρόπησης του υψηλού εύρους ζώνης με την εκτεταμένη εμβέλεια σε συνδέσεις κέντρων δεδομένων εντός των ράκ και μεταξύ κτιρίωνΤο έγγραφο καλύπτει αρχές σχεδιασμού, βασικές τεχνολογίες, στρατηγικές ανάπτυξης και επιχειρησιακές βέλτιστες πρακτικές που προέρχονται από πραγματικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.

1. Ανάλυση του ιστορικού και των αναγκών του έργου

Οι σύγχρονες συστάδες κατάρτισης τεχνητής νοημοσύνης και τα περιβάλλοντα υπολογιστών υψηλών επιδόσεων (HPC) χαρακτηρίζονται από δύο διακριτά μοτίβα κυκλοφορίας: κυκλοφορία ανατολής-δυτικής από ένα μόνο ράφιο ή από παρακείμενα ράφια,που απαιτεί εξαιρετικά χαμηλή καθυστέρηση και τεράστια απόδοσηΗ διαδρομή μεταξύ κτιρίων ή ορόφων είναι συχνά μεγαλύτερη από τη διαδρομή μεταξύ κτιρίων ή ορόφων.Οι δύο αυτές περιπτώσεις χρήσης απαιτούσαν ξεχωριστές οικογένειες οπτικών δέκτη-αποδέκτες ̇ πολυμέθοδος μικρής εμβέλειας για την πρώτη και μονομέθοδος μεγάλης εμβέλειας για την τελευταία ̇ γεγονός που οδήγησε σε αυξημένη πολυπλοκότητα αποθεμάτων., υψηλότερα κόστη και λειτουργικές τριβές.

Οι βασικές απαιτήσεις που προσδιορίζονται από τους αρχιτέκτονες δικτύων περιλαμβάνουν:

• Ενιαία οπτική SKU:Ένας ενιαίος τύπος δέκτη που μπορεί να καλύψει αποστάσεις από 2 μέτρα έως 150 μέτρα μέσω υφιστάμενης πολυμέτωπης ινών, εξαλείφοντας την ανάγκη για πολλαπλούς αριθμούς εξαρτημάτων.
• Απόδοση ενέργειας:Υπο-9W ανά θύρα για υποστήριξη των διακόπτες 400G υψηλής πυκνότητας χωρίς να υπερβαίνουν τους θερμικούς προϋπολογισμούς.
• Ακεραιότητα σήματος:Αξιοπιστία εξισορρόπησης βάσει DSP για την αντιστάθμιση της διασκορπισμού και της απώλειας ενσωμάτωσης των μοντέλων στην παλαιότερη καλωδίωση OM3/OM4.
• Διαλειτουργικότητα:Συμφωνία με τις πλατφόρμες NVIDIA Spectrum, Quantum και 400G.
• Προβλεψιμότητα του κόστους:Ανταγωνιστική οικονομία ανά λιμένα με διαφανή μοντέλα συνολικού κόστους ιδιοκτησίας (TCO).

ΗΔελτίο ΕΚΑΧ αριθ.Η εταιρεία επιλέχθηκε ως η μόνη λύση οπτικού δέκτη μετά από αυστηρή αξιολόγηση βάσει αυτών των κριτηρίων, με την προκαταρκτικήΔελτίο δεδομένων MMAIB00-B150Dεπιβεβαιώνει την υποστήριξη εμβέλειας 100 μέτρων πάνω από το OM4 και εμβέλειας 150 μέτρων πάνω από το OM5, επαρκής για πάνω από το 95% των συνδέσεων σε κλίμακα πανεπιστημιούπολης χωρίς να καταφεύγουν σε οπτική μονής λειτουργίας ή ενεργά καλώδια.

2Συνολικό σχεδιασμό αρχιτεκτονικής δικτύου / συστήματος

Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική υιοθετεί μια τοπολογία δύο επιπέδων φύλλου-αστέρας για συστάδες υπολογιστών, με ένα πρόσθετο στρώμα super-αστέρας για τη συνδεσιμότητα μεταξύ των κτιρίων.NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150DΟπτικός δέκτης, δημιουργώντας ένα ομοιογενές οπτικό στρώμα σε όλη την πανεπιστημιούπολη του κέντρου δεδομένων.

Αυτή η ενοποιημένη αρχιτεκτονική μειώνει τον αριθμό των οπτικών SKU από έξι σε ένα, απλοποιεί την τεκμηρίωση του εργοστασίου καλωδίων και επιτρέπει σε οποιαδήποτεMMAIB00-B150D προς πώλησησε απογραφή που θα αναπτυχθεί σε οποιοδήποτε ράφι ή κτίριο χωρίς ελέγχους συμβατότητας.

3Ο ρόλος και τα βασικά χαρακτηριστικά του NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D

ΗNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150DΗ διαμόρφωση της οπτικής στρώσης είναι βασική για την κατασκευή της οπτικής στρώσης.

• Ο συντελεστής φόρμας QSFP-DD:Ενεργοποιεί 36 θύρες ανά διακόπτη 1U, μεγιστοποιώντας την πυκνότητα του μπροστινού πάνελ διατηρώντας την επαρκή ροή αέρα.
• 8x50G PAM4 διαμόρφωση:Παρέχει συνολικό εύρος ζώνης 400 Gb / s χρησιμοποιώντας ώριμες ηλεκτρικές διεπαφές 50G, εξισορροπώντας την απόδοση με την ακεραιότητα του σήματος.
• Ενσωματωμένος κινητήρας DSP:Παρέχει προσαρμοστική εξισορρόπηση και ανάκτηση δεδομένων ρολογιού (CDR) που αντισταθμίζει ενεργά τις δυσλειτουργίες του καναλιού,Συμπεριλαμβανομένης της χρωματικής διασποράς και των αντανακλαστικών συνδέσμων, κρίσιμη για την επέκταση της εμβέλειας των παραδοσιακών εργοστασίων πολυτρόπων ινών.
• Ελέγχου ψηφιακής διάγνωσης (DDM):Αναφέρει σε πραγματικό χρόνο παραμέτρους όπως θερμοκρασία, τάση τροφοδότησης, ισχύ TX/RX και ρεύμα παρακλίσεων μέσω της διεπαφής I2C, επιτρέποντας την προληπτική παρακολούθηση της κατάστασης της σύνδεσης.
• Ευρεία διαλειτουργικότητα:ΗΣυμβατό με το MMAIB00-B150DΗ οπτική έχει επικυρωθεί έναντι των NVIDIA Spectrum-4, Quantum-2 και των μεγάλων διακόπτες τρίτων (Cisco, Arista, Juniper) χρησιμοποιώντας τις προδιαγραφές οπτικής διεπαφής 400G-SR8.

Σύμφωνα με τον αξιωματούχοΠροδιαγραφές MMAIB00-B150D, η μονάδα λειτουργεί σε εύρος θερμοκρασίας από 0°C έως 70°C και καταναλώνει τυπικά 8,5W με πλήρες φορτίο,πολύ κάτω από το κατώτατο όριο των 9 W που διαφορετικά θα απαιτούσε ενεργητική ψύξη ή μείωση της θερμοκρασίας σε πυκνό πλαίσιο.

4Συστάσεις ανάπτυξης και επέκτασης (με τυπική τοπολογία)

Για νέες αναπτύξεις greenfield, συνιστάται η ακόλουθη τοπολογία:

• Επίπεδο ράφου:Κάθε υπολογιστικό ράκ είναι εξοπλισμένο με ένα ζευγάρι διακόπτες 400G ToR. Κάθε διακομιστής συνδέεται μέσω 400G OSFP / QSFP-DD NICs, και οι Uplinks ToR χρησιμοποιούν το στρώμα φύλλουΔελτίο ΕΚΑΧ αριθ.Πληροφοριακοί δέκτες μέσω καλωδίων σύνδεσης OM5 (2-5 μέτρα).
• Επίπεδο γραμμής / αίθουσας:Οι διακόπτες φύλλου χρησιμοποιούνται ανά σειρά ή ανά αίθουσα, συγκεντρώνοντας 32 ̇ 64 ανωτέρω συνδέσεις ToR. Οι συνδέσεις φύλλου προς σπονδυλική στήλη μέσω καλωδίων OM4 (έως 80 μέτρα) χρησιμοποιούν την ίδιαΟπτικός δέκτης μεταφοράς MMAIB00-B150D, επωφελούμενη από την εξισορρόπηση DSP για την αντιμετώπιση της διασκορπισμού των μοντέλων στις παλαιότερες ίνες.
• Πανεπιστημιούπολη / επίπεδο κτιρίου:Οι διακόπτες σπονδυλικής στήλης διασυνδέονται μέσω ενός στρώματος υπερ-σπονδυλικής στήλης χρησιμοποιώντας συνδέσεις OM5 έως 150 μέτρα.Οι συνδέσεις OM4 έως 100 μέτρα υποστηρίζονται πλήρως. Αυτό καλύπτει πάνω από το 90% των σενάριων μεταξύ κτιρίων χωρίς να απαιτούνται πομπόι ενιαίας λειτουργίας ή εξοπλισμός πολλαπλασιασμού με διαίρεση μήκους κύματος (WDM).

Για την επέκταση, οι φορείς εκμετάλλευσης μπορούν απλά να προσθέσουν νέα ράφια και να τα συνδέσουν με υπάρχοντες διακόπτες φύλλου/αστέρα χρησιμοποιώντας την ίδια οπτική SKU.MMAIB00-B150D λύση οπτικού δέκτηυποστηρίζει την ανταλλαγή σε θερμό ρυθμό, επιτρέποντας την αναβάθμιση της ικανότητας χωρίς διακοπή της παροχής υπηρεσιών.καθώς οι διπλές συνδέσεις 400G μπορούν να συνδεθούν μέσω πρωτοκόλλων συγκέντρωσης συνδέσεων (LAG) ή ισορροπίας φορτίου.

Κατά την αξιολόγησηΑξία MMAIB00-B150Dέναντι εναλλακτικών λύσεων, θεωρούν ότι η ενιαία προσέγγιση SKU μειώνει το απόθεμα ανταλλακτικών κατά 80~90%, μειώνει το γενικό κόστος κατάρτισης,και εξαλείφει τον κίνδυνο ανάπτυξης του λάθος τύπου οπτικής σε δεδομένη απόσταση.

5. Παρακολούθηση των λειτουργιών, αντιμετώπιση προβλημάτων και βελτιστοποίηση

Αποτελεσματική διαχείριση τωνMMAIB00-B150D Δίκτυο οπτικών κέντρων δεδομένων MellanoxΤο περιβάλλον απαιτεί συνδυασμό προληπτικής παρακολούθησης και συστηματικών διαδικασιών αντιμετώπισης προβλημάτων.

Παρακολούθηση βέλτιστων πρακτικών:

• Ενεργοποιήστε τη δημοσκόπηση DDM μέσω SNMP ή τηλεμετρίας ροής (π.χ. gNMI) για την παρακολούθηση των τάσεων οπτικής ισχύος, θερμοκρασίας και τάσης..
• Η διόρθωση του αριθμού των bit μπορεί να υποδηλώνει υποβάθμιση των ινών, βρώμικες συνδέσεις ή υπερβολική απώλεια κάμψης.
• Χρησιμοποιήστε την ενσωματωμένη δυνατότητα επαναπροσδιορισμού της ενότητας (όπου υποστηρίζεται από την πλατφόρμα διακόπτη) για την επικύρωση σύνδεσης κατά παραγγελία κατά τη διάρκεια των παραθύρων συντήρησης.

Επεξεργασία κοινών προβλημάτων:

• Επικοινωνία προς τα κάτω ή υψηλό BER σε μεγάλες διαδρομές:Βεβαιώνεται ότι ο τύπος ινών αντιστοιχεί στην αναμενόμενη εμβέλεια· η OM4 περιορίζεται στα 100 m· η OM5 επεκτείνεται στα 150 m. Καθαρίζουν όλες τις συνδέσεις LC με πεδίο επιθεώρησης της τελικής όψης·Ακόμη και μικροσκοπική μόλυνση μπορεί να προκαλέσει σημαντική απώλεια σήματος σε 400G.
• Η υποβάθμιση των επιδόσεων που σχετίζεται με τη θερμοκρασία:Πρέπει να εξασφαλίζεται επαρκής ροή αέρα από μπροστά προς πίσω και να μην τοποθετείται η μονάδα δίπλα σε οπτικές υψηλής ισχύος (π.χ. μονάδες ZR) χωρίς επαρκή απόσταση.
• Θέματα διαλειτουργικότητας:Επιβεβαιώστε ότι το firmware του διακόπτη υποστηρίζει την τελευταία αναθεώρηση τουΣυμβατό με το MMAIB00-B150DΗ NVIDIA διατηρεί μια πιστοποιημένη μήτρα συμβατότητας που ενημερώνεται τριμηνιαίως.

Συμβουλές βελτιστοποίησης:

• Για συνδέσμους που πλησιάζουν στο μέγιστο εύρος (100 m στο OM4), εξετάστε τη χρήση ινών υψηλότερης ποιότητας OM5 κατά τις προγραμματισμένες αναβαθμίσεις για την αποκατάσταση του περιθωρίου συνδέσμου.
• Προσαρμόστε τις ρυθμίσεις FEC (π.χ., RS ((544,514) έναντι RS ((272,258))) με βάση τις συστάσεις του κατασκευαστή του διακόπτη για να εξισορροπήσετε την καθυστέρηση έναντι της ικανότητας διόρθωσης σφαλμάτων.
• Εκτελείται περιοδική πιστοποίηση εγκαταστάσεων καλωδίων με τη χρήση OTDR ή οπτικού μετρητή ισχύος για τον εντοπισμό μικροκυμάνσεων ή απωλειών σύνδεσης πριν επηρεάσουν την κυκλοφορία παραγωγής.

Ανατρέξτε στις λεπτομέρειεςΔελτίο δεδομένων MMAIB00-B150Dγια τον πλήρη χάρτη μητρώου, ορισμούς διαγνωστικών κατώτατων ορίων και συνιστώμενες συνθήκες λειτουργίας.

6Σύνοψη και αξιολόγηση της αξίας

ΗNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dπαρέχει μια αξιόπιστη πρόταση αξίας για τους φορείς εκμετάλλευσης κέντρων δεδομένων που επιδιώκουν να εξορθολογίσουν την οπτική υποδομή τους, ανταποκρινόμενοι παράλληλα στο εύρος ζώνης και στις απαιτήσεις των σύγχρονων φορτίων εργασίας AI/HPC.Με την ενοποίηση των συνδέσεων μικρής και μεσαίας εμβέλειας σε ένα ενιαίο δίκτυο, υψηλής απόδοσης QSFP-DD δέκτη, οι οργανισμοί μπορούν να επιτύχουν:

• Απλούστευση της λειτουργίας:Μια SKU για όλες τις συνδέσεις 400G, από τα καλώδια επικάλυψης εντός των ράκ μέχρι τα κεντρικά κτίρια της πανεπιστημιούπολης, μειώνοντας το κόστος αποθέματος και μειώνοντας το ανθρώπινο λάθος.
• Προστασία επενδύσεων:Τα παραδοσιακά εργοστάσια ινών OM4 είναι πλήρως επαναχρησιμοποιήσιμα, ενώ το OM5 παρέχει σαφή πορεία αναβάθμισης για μελλοντικές επεκτάσεις εμβέλειας.
• Δυνατότητα κλιμάκωσης:Η ίδια οπτική λύση υποστηρίζει τόσο τις τρέχουσες αναπτύξεις 400G όσο και τις μελλοντικές συνδεδεμένες διαμορφώσεις 800G, αποφεύγοντας τα απομονωμένα περιουσιακά στοιχεία.
• Αποδεδειγμένη διαλειτουργικότηταΕπικαιροποιήθηκε εκτενώς σε κορυφαίες πλατφόρμες διακόπτη, εξασφαλίζοντας την άνευ ανησυχίας ενσωμάτωση σε περιβάλλοντα καφέ πεδίου.

Για τους αρχιτέκτονες δικτύων και τους διαχειριστές πληροφορικής που αξιολογούν το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας, τοMMAIB00-B150D λύση οπτικού δέκτηΗ προώθηση της τεχνολογίας της τεχνολογίας της τεχνολογίας της τεχνολογίας της αγοράςΟι πληροφορίες για τις τιμές και τις εκπτώσεις όγκου μπορούν να ληφθούν μέσω των εξουσιοδοτημένων καναλιών διανομής της NVIDIAMMAIB00-B150D προς πώλησηνα εντοπίσει έναν περιφερειακό εταίρο ή να συμβουλευτεί τον υπάλληλοΔελτίο δεδομένων MMAIB00-B150Dγια τις τελικές προδιαγραφές παραγωγής και τα πιστοποιητικά συμμόρφωσης.