NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC ενεργό οπτικό καλώδιο στην πράξη

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC ενεργό οπτικό καλώδιο στην πράξη.

Προηγούμενο & Πρόκληση: Το δίλημμα της πυκνότητας και της καλωδίωσης στις διασύνδεσεις ράκ μικρής απόστασης

Καθώς οι αρχιτεκτονικές κέντρων δεδομένων εξελίσσονται προς τις τοπολογίες 200G και 400G, το φυσικό στρώμα μεταξύ των γειτονικών ντουλαπιών συχνά γίνεται ένα παραμελημένο μπουκάλιο.Ενώ οι οπτικοί δέκτες που συνδυάζονται με ξεχωριστά καλώδια δέσμης ινών παρέχουν το απαιτούμενο εύροςΑντίθετα, οι παθητικοί DAC χαλκού, αν και απλοί και οικονομικά αποδοτικοί, περιορίζονται σοβαρά στην απόσταση,συνήθως με ανώτατο όριο στα 3-5 μέτρα για αξιόπιστη μετάδοση 200G PAM4Για πολλούς αρχιτέκτονες δικτύων, το διάστημα των 515 μέτρων μεταξύ των γειτονικών συρτάρων διακομιστών πέφτει σε μια απογοητευτική "γκρίζα ζώνη": πολύ μεγάλο για το DAC,Ωστόσο, είναι πολύ σύντομο για να δικαιολογήσει το κόστος και την πολυπλοκότητα των οπτικών συνδέσεων που βασίζονται σε πλήρη πομπός δέκτη.

Αυτή η πρόκληση ενισχύεται σε συστάδες εκπαίδευσης υψηλής πυκνότητας τεχνητής νοημοσύνης και δίκτυα αποθήκευσης, όπου εκατοντάδες θύρες 200G πρέπει να διασυνδέονται σε μία μόνο σειρά θυρών.,το σημείο σύνδεσης, ή η μονάδα δέκτη προσθέτει απώλεια εισαγωγής, αυξάνει το χρόνο αντιμετώπισης προβλημάτων, και καταναλώνει πολύτιμο χώρο ράφους.Οι διαχειριστές πληροφορικής αναφέρουν συστηματικά ότι η διαχείριση καλωδίων από μόνη της αντιπροσωπεύει σχεδόν το 20% των καθυστερήσεων εγκατάστασηςΟι μεγάλες δέσμες καλωδίων εμποδίζουν την ροή του αέρα και περιπλέκουν τη μελλοντική συντήρηση του υλικού.∆εν έχει αντιμετωπισθεί η ανάγκη για μια λύση που συνδυάζει την απλότητα plug-and-play του DAC με την εμβέλεια και την ακεραιότητα του σήματος της οπτικής ινώνNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010EΤο ενεργό οπτικό καλώδιο σχεδιάστηκε για να γεμίζει.

Λύση & Εφαρμογή: Αρχιτεκτονική Breakout με απλοποιημένο φυσικό στρώμα

Στο επίκεντρο αυτής της λύσης βρίσκεται ηΚαλώδιο AOC διακοπής MFS1S50-H010E 200G QSFP56, η οποία τερματίζει μια ενιαία θύρα 200G QSFP56 στο ένα άκρο και χωρίζεται σε δύο ανεξάρτητες συνδέσεις 100G QSFP56 στο άλλο.ένας διακόπτης top-of-rack (ToR) εξοπλισμένος με 200G uplinks συνδέεται μέσω τουNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eσε δύο ξεχωριστούς κόμβους υπολογισμού ή ελεγκτές αποθήκευσης που βρίσκονται σε ένα γειτονικό ντουλάπι, περίπου 10 μέτρα μακριά.MFS1S50-H010E 200Gb/s έως 2x100Gb/s QSFP56 έως 2xQSFP56η διαμόρφωση διπλασιάζει αποτελεσματικά την αποτελεσματική πυκνότητα θύρας του διακόπτη, επειδή κάθε θύρα 200G εξυπηρετεί τώρα δύο συσκευές αντί για μία,χωρίς να απαιτούνται πρόσθετες μονάδες διακοπής ή εξωτερικά καλώδια εξαγωγής ανεμιστήρων.

Από την άποψη της φυσικής ανάπτυξης, ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός του AOC εξαλείφει τρία ξεχωριστά συστατικά: τον πομπό υποδοχής, τους πομπούς απομακρυσμένης πλευράς και το ενδιάμεσο καλώδιο δέσμης ινών..Το σύνολο της συναρμολόγησης έχει ολοκληρωθεί στο εργοστάσιο, έχει δοκιμαστεί για απώλεια εισαγωγής από άκρο σε άκρο και έχει πιστοποιηθεί ότι πληροί τις προδιαγραφές που ορίζονται στο παράρτημα II.Προδιαγραφές MFS1S50-H010E, τα οποία περιλαμβάνουν εμβέλεια 50 μέτρων πάνω από ίνες OM4, κατανάλωση ισχύος < 3,5W ανά άκρο και πλήρη υποστήριξη ψηφιακής διαγνωστικής παρακολούθησης (DDM).Οι μηχανικοί δικτύου μπορούν απλά να συνδέσουν τους συνδετήρες QSFP56 στις αντίστοιχες θύρες διακόπτη και διακομιστή, να διανύσει το εύκαμπτο καλώδιο μέσω των κεφαλικών καλωδιακών δίσκων ή των πλευρικών καναλιών, και να φέρει τη σύνδεση σε λειτουργία σε λίγα λεπτά ∙ χωρίς καθαρισμό, χωρίς έλεγχο πολικότητας, χωρίς ρύθμιση του δέκτη.

Επειδή το καλώδιο είναιΣυμβατό με το MFS1S50-H010Eμε τις οικογένειες NVIDIA Spectrum και Quantum switch, καθώς και ConnectX-6 Dx και BlueField-2 SmartNIC, η ανάπτυξη δεν απαιτεί ενημερώσεις οδηγών ή ενημερώσεις firmware.Σε μια πρόσφατη εγκατάσταση απόδειξης της έννοιας που εκτείνεται σε οκτώ γειτονικά ντουλάπια, μια ομάδα τριών μηχανικών ανέπτυξε 48 συνδέσμους AOC σε λιγότερο από τέσσερις ώρες, σε σύγκριση με εκτιμώμενες δύο ημέρες με τη χρήση διακριτών δέκτες δέκτη και δέσμων ινών που τερματίζονται στο πεδίο.MFS1S50-H010E 200G QSFP56 λύση καλωδίου AOC διακοπήςαποδεικνύεται ιδιαίτερα αποτελεσματική στη μείωση της συμφόρησης των καλωδιακών δοχείων: επειδή η διακοπή συμβαίνει στο μακρινό άκρο, η κύρια θήκη μεταξύ των ντουλάπιων μεταφέρει μόνο ένα καλώδιο 200G ανά σύνδεση,αντί για δύο ξεχωριστά καλώδια 100G, μειώνοντας τη διάμετρο της δέσμης κατά σχεδόν 40%.

Αποτελέσματα και οφέλη: Μετρήσιμα κέρδη στην πυκνότητα, την αξιοπιστία και τη διαχειρίσιμη ικανότητα

Η παρακολούθηση μετά την εγκατάσταση σε όλες τις 48 συνδέσεις AOC αποκάλυψε αρκετές ποσοτικοποιήσιμες βελτιώσεις.πολύ εντός των ορίων της καθορισμένης αναλογίας σφάλματος bits (BER), ακόμη και κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου από 25°C έως 50°C.Αυτή η αξιοπιστία οφείλεται άμεσα στην βελτιστοποιημένη οπτική ευθυγράμμιση και την υψηλής ποιότητας ίνα OM4 που χρησιμοποιείται στην συναρμολόγηση.Πίνακας δεδομένων MFS1S50-H010EΔεύτερον, η κατανάλωση ενέργειας ανά σύνδεση ήταν κατά μέσο όρο 6,8 W (3,4 W ανά άκρο), σε σύγκριση με περίπου 9,5 W για δύο ξεχωριστούς δέκτες 100G συν τον δέκτη 200G,που παρέχει εξοικονόμηση ενέργειας 28% ανά ενεργό σύνδεσμοΣε ένα στόλο 500 συνδέσμων, αυτό μεταφράζεται σε πάνω από 1,3 kW μειωμένου θερμικού φορτίου, μειώνοντας άμεσα τις ανάγκες ψύξης.

Από επιχειρησιακή άποψη, η απλούστευση των καλωδίων έφερε ακόμη πιο έντονα οφέλη.ο αριθμός των σημείων φυσικής σύνδεσης ανά σύνδεση μειώθηκε από έξι (δύο δέκτες μεταφοράς σε κάθε άκρο συν δύο συνδέσμους καλωδίου επικάλυψης) σε δύο (οι δύο πρίζες QSFP56)Αυτή η μείωση κατά 66% του αριθμού των συνδέσμων μείωσε δραματικά την πιθανότητα διασταυρούμενων βλαβών που προκαλούνται από μόλυνση από σκόνη ή μηχανική πίεση.Οι διαχειριστές πληροφορικής σημείωσαν επίσης ότι η αντιμετώπιση προβλημάτων έγινε σημαντικά πιο απλή, διότι η διεπαφή DDM του καλωδίου παρέχει σε πραγματικό χρόνο οπτικές ενδείξεις ισχύος και θερμοκρασίας μέσω της τυποποιημένης λεωφορείας I2C, επιτρέποντας στους μηχανικούς να διαγνώσουν τις τάσεις υποβάθμισης πριν επηρεάσουν την κυκλοφορία.

Από την άποψη του κόστους ιδιοκτησίας, τοτιμή MFS1S50-H010EΤο ολοκληρωμένο σχεδιασμό εξαλείφει την ανάγκη για ξεχωριστό αποθεματικό δέκτη,Προμήθεια καλωδίων για ίνεςΕπιπλέον, επειδή το AOC δοκιμάζεται στο εργοστάσιο ως πλήρης συναρμολόγηση,το ποσοστό αποτυχίας κατά τις πρώτες 90 ημέρες ήταν μηδενικό σε όλες τις μονάδες που αναπτύχθηκαν, ένα αποτέλεσμα που σπάνια επιτυγχάνεται με οπτικούς συνδέσμους που συναρμολογούνται στο πεδίο. τοMFS1S50-H010E προς πώλησηΗ NVIDIA παρέχει επίσης τυπική εγγύηση 3 ετών μέσω του δικτύου διανομής της, μειώνοντας περαιτέρω το συνολικό κόστος κινδύνου.

Σύνοψη και προοπτικές: Σχέδιο διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας και μικρής εμβέλειας

Η εμπειρία ανάπτυξης με τηνNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010EΗ μελέτη αυτή, η οποία πραγματοποιήθηκε από το Πανεπιστήμιο της Ελβετίας και το Πανεπιστήμιο της Ελβετίας, δείχνει σαφώς ότι η "γκρίζα ζώνη" μεταξύ DAC και οπτικής που βασίζεται σε δέκτη μπορεί να γεφυρωθεί αποτελεσματικά χωρίς συμβιβασμούς.Με συνδυασμό δυνατότητας διάρρηξης 200G έως 2×100G, βελτιστοποιημένες οπτικές επιδόσεις εργοστασίου, και ένα μοντέλο εφοδιασμού με ένα μόνο SKU, τοMFS1S50-H010Eπροσφέρει μια ρεαλιστική, δοκιμασμένη στην πράξη απάντηση στις προκλήσεις πυκνότητας, ισχύος και διαχειρίσιμης ικανότητας που έχουν απογοητεύσει τις ομάδες λειτουργίας κέντρων δεδομένων.

Κοιτάζοντας προς το μέλλον, καθώς το 200G Ethernet γίνεται η προεπιλεγμένη ταχύτητα πρόσβασης για φορτία εργασίας AI και HPC, και καθώς οι 400G uplinks οδήγησαν περαιτέρω την ανάγκη για αποτελεσματικές διασύνδεσεις διακοπής,λύσεις όπως το MFS1S50-H010E είναι πιθανό να γίνουν τα τυποποιημένα δομικά στοιχεία στη νέα γενιά αρχιτεκτονικής ράκινγκΗ συμβατότητα του καλωδίου με τις αναδυόμενες πλατφόρμες μετατροπής 800G (μέσω διπλής διακοπής 400G, όπου ισχύει) εξασφαλίζει ένα βαθμό ασφαλείας για το μέλλον,Παρόλο που οι αρχιτέκτονες δικτύων συμβουλεύονται να συμβουλεύονται τα τελευταίαΠίνακας δεδομένων MFS1S50-H010EΗ επιτυχία αυτής της ανάπτυξης υποδηλώνει επίσης μια ευρύτερη τάση: την αυξανόμενη προτίμηση για προετοιμασμένες,Συγκροτήματα AOC ειδικών εφαρμογών πάνω σε γενικούς δέκτες και καλωδίωση πεδίου, ιδιαίτερα σε περιβάλλοντα όπου η ταχύτητα ανάπτυξης και η λειτουργική απλότητα υπερισχύουν των διαφορών κόστους hardware.

Για τους οργανισμούς που σχεδιάζουν παρόμοιες τοπολογίες γέφυρας 200G έως 100G μεταξύ γειτονικών ντουλάπιων, ηMFS1S50-H010EΟ συνδυασμός της ηλεκτρικής, οπτικής και μηχανικής ολοκλήρωσης όχι μόνο λύνει τα σημερινά προβλήματα καλωδίωσης αλλά δημιουργεί επίσης ένα καθαρότερο,πιο προβλέψιμο φυσικό στρώμα για το επόμενο κύμα κλίμακας κέντρου δεδομένων.