الحل الفني للوحدة الضوئية لمركز البيانات Mellanox (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NS

هذا المستند مخصص لمهندسي الشبكات ومهندسي ما قبل البيع ومديري العمليات. فهو يوفر حلاً تقنيًا شاملاً يتمحور حولميلانوكس (إنفيديا ميلانوكس) MMA4Z00-NSالوحدة الضوئية لمركز البيانات، والتي تعالج بشكل خاص التحدي المتمثل في موازنة عرض النطاق الترددي والمسافة لعمليات نشر الوصلات بين الرفوف وعبر الغرف.

1. تحليل خلفية المشروع ومتطلباته

تتطلب مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي الحديثة وأنسجة الحوسبة عالية الأداء (HPC) نطاقًا تردديًا إجماليًا يبلغ 800 جيجابت/ثانية لكل منفذ محول. ومع ذلك، تختلف المسافات المادية داخل مراكز البيانات بشكل كبير: الرفوف المتجاورة (15-30 مترًا)، ووصلات نهاية الصف (40-50 مترًا)، والوصلات عبر الممرات (60-80 مترًا)، والمناطق المتقاطعة أو المناطق المجاورة (حتى 120 مترًا). تتطلب الأساليب التقليدية الاحتفاظ بمخزونات منفصلة من أجهزة الإرسال والاستقبال SR8 (قصيرة المدى، ≥50 مترًا عبر الأوضاع المتعددة) وأجهزة الإرسال والاستقبال FR4/DR8 (بعيدة المدى وبتكلفة أعلى). يؤدي هذا إلى خلق احتكاك تشغيلي، وزيادة التكاليف، وتعقيد تخطيط الارتباط.

تشمل المتطلبات الرئيسية التي حددتها فرق البنية التحتية ما يلي: نوع وحدة بصرية واحدة قادرة على تغطية المدى القصير والمتوسط؛ التراجع السلس من وضع الاختراق الأصلي 800G إلى وضع الاختراق 2x400G لمسافة ممتدة؛ التوافق الكامل مع مصانع الألياف المتعددة الوسائط الموجودة؛ والقياس عن بعد الشامل لإدارة الارتباط الاستباقية.

2. التصميم العام لبنية الشبكة

تتبنى البنية المقترحة طوبولوجيا الورقة الشوكية مع محولات NVIDIA Quantum-2 أو Spectrum-4 في كلا المستويين. يتصل كل مفتاح طرفي بعقد الحوسبة/التخزين عبر منافذ 800G OSFP. الاستفادة من الروابط بين الرفوف والغرف المتقاطعةMMA4Z00-NSوحدات في كلا الطرفين، مع تصنيف مصنع الألياف إلى ثلاث مناطق:

تتخلص البنية من استخدام الألياف أحادية الوضع للوصلات متوسطة المدى، وتعتمد بشكل كامل على البنية التحتية متعددة الأوضاع. يؤدي هذا إلى تقليل تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال لكل منفذ مع الحفاظ على مسار ترقية واضح: يمكن للوحدة نفسها الانتقال من اختراق 800G الأصلي إلى 2x400G دون تغييرات في الأجهزة.

3. الدور والخصائص الرئيسية لـ Mellanox (NVIDIA Mellanox) MMA4Z00-NS

النفيديا ميلانوكس MMA4Z00-NSيعمل كواجهة بصرية موحدة عبر جميع الوصلات بين الأرفف والغرف المتقاطعة. تعالج خصائصه الرئيسية بشكل مباشر توازن مسافة النطاق الترددي:

• عملية الوضع المزدوج:وظائف باعتبارها مواطنجهاز الإرسال والاستقبال MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8للروابط ≥50m، أو كماMMA4Z00-NS 2x400G إنفينيباند/إيثرنتالاختراق لفترة أطول يصل (60-100 م). يتم التفاوض على الوضع تلقائيًا عبر تدريب الارتباط.
• ممرات 8x100G PAM4:يعمل كل حارة بسرعة 106.25 جيجابت/ثانية (مع RS-FEC)، بما يتوافق مع مواصفات 800G SR8 لكلورقة بيانات MMA4Z00-NS.
• كفاءة الطاقة:يبلغ استهلاك الطاقة النموذجي 9.5 وات (الوضع الأصلي) و8.5 وات (وضع الاختراق)، مما يتيح التعبئة الكثيفة دون خفض الحرارة.
• القياس الشامل عن بعد:يمكن الوصول إلى طاقة TX/RX في الوقت الفعلي لكل حارة، والجهد، ودرجة الحرارة، وBER قبل FEC، عبر CMIS 5.0 عبر I²C.
• توافق واسع:تم التحقق منه بشكل كاملمتوافق مع MMA4Z00-NSمع محولات NVIDIA والعديد من منصات OSFP الخارجية التي تلتزم بمعايير CMIS.

وفقا لمواصفات MMA4Z00-NS، تدعم الوحدة ألياف OM4 حتى 50 مترًا في وضع 800 جيجا و100 مترًا في وضع 2x400 جيجا (120 مترًا في وضع OM5). الحد الأدنى للميزانية الضوئية هو 2.9 ديسيبل، وهو ما يكفي لما يصل إلى اثنين من اتصالات لوحة التصحيح MPO في مسارات مركز البيانات النموذجية.

4. توصيات النشر والقياس

بالنسبة للنشر المرحلي، يوصى باتباع النهج التالي:

المرحلة 1 - الرف المجاور (800 جرام الأصلي):نشرجهاز الإرسال والاستقبال MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8وحدات في وصلات من الورقة إلى الورقة أو من الورقة إلى العمود الفقري في حدود 50 مترًا. استخدم صناديق OM4 MPO-12 APC عالية الجودة مع قطبية من النوع B (مستقيم). تحقق من هوامش الارتباط باستخدام عداد الطاقة الضوئية قبل القطع.

المرحلة الثانية - الغرف المشتركة (اختراق 2 × 400 جيجا):بالنسبة للروابط التي يتجاوز طولها 50 مترًا، قم بتكوين منافذ التبديل لوضع الاختراق 2x400G. الMMA4Z00-NSيتكيف تلقائيا؛ يعمل كل ممر فرعي كواجهة مستقلة 400G. استخدم MPO المكون من 8 ألياف (ممران لكل زوج من الألياف) - يمكن إعادة استخدام جذوع الألياف الموجودة المكونة من 12 ليفًا عن طريق ترك 4 ألياف داكنة.

المرحلة 3 - التوسع إلى الكبسولة الكاملة:عند إضافة رفوف جديدة، حافظ على نفس وحدة SKU. بالنسبة للمسافات التي تتراوح بين 50 إلى 100 متر، قم بالتوحيد القياسي على وضع الاختراق 2x400G لتجنب إعادة الكابلات. بالنسبة للمسافات التي تقل عن 50 مترًا، يوفر وضع 800G الأصلي إنتاجية أعلى لكل منفذ. يمكن اتخاذ القرار لكل رابط بناءً على طول الألياف المقاسة.

يمكن للهيكل النموذجي للعمود الفقري مع منافذ 48 × 800 جيجا لكل محول أن يربط ما يصل إلى 24 حاملًا متجاورًا (الوضع الأصلي) بالإضافة إلى 12 رابطًا عبر الغرف (وضع الاختراق) باستخدام نوع وحدة نمطية واحدة. لسعر MMA4Z00-NSوMMA4Z00-NS للبيعللاستفسارات، تتوفر خصومات كبيرة من خلال موزعي NVIDIA المعتمدين.

5. مراقبة العمليات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتحسين

الحل جهاز الإرسال والاستقبال MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8يتكامل مع مكدس القياس عن بعد الخاص بـ NVIDIA وأدوات CMIS القياسية. المبادئ التوجيهية التشغيلية الرئيسية:

يراقب:تمكين إنذارات طاقة RX لكل حارة (الحدود: تحذير عند -6 ديسيبل ميلي واط، حرج عند -8 ديسيبل ميلي واط). تتبع اتجاهات ما قبل FEC BER - غالبًا ما تشير الزيادات المفاجئة إلى تلوث الألياف. توفر الوحدة قراءات لدرجة الحرارة؛ قد يتطلب التشغيل المستمر فوق 75 درجة مئوية مراجعة تدفق الهواء.

سيناريوهات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة:

• وصلة ترفرف عند 800 جيجا ولكنها مستقرة عند 2x400 جيجا:من المحتمل أن يتجاوز فقدان الألياف 3 ديسيبل. تحقق من اتصالات لوحة التصحيح وواجهات MPO النظيفة. فكر في تحويل الرابط إلى وضع الاختراق بشكل دائم.
• ارتفاع معدل خطأ الرمز في حارة معينة:تحقق من وجود ألياف منحنية أو تالفة على هذا المسار الفعلي - قد تكون قطبية MPO أو تعيين الألياف غير متطابقة.
• الوحدة لا تتفاوض على وضع 800G:تأكد من أن كلا منفذي المحول يدعمان 800G SR8. قد تدعم بعض منصات الطرف الثالث اختراق 2x400G فقط؛ الرجوع إلىمتوافق مع MMA4Z00-NSالقوائم.

نصائح التحسين:بالنسبة لعمليات النشر في الحقول الخضراء، قم بتثبيت ألياف OM5 (نطاق عريض 850 نانومتر) لتوسيع الوضع الأصلي 800 جيجا إلى 75 مترًا ووضع 2x400 جيجا إلى 120 مترًا. استخدم الاسترجاعات الضوئية للاختبار الذاتي أثناء نوافذ الصيانة. حافظ على الوحدات الاحتياطية بنسبة 5% من العدد المنشور - تعمل وحدة SKU الموحدة على تبسيط عملية توفير الوحدات بشكل كبير مقارنةً بمخزونات SR/FR المختلطة.

6. ملخص وتقييم القيمة

الميلانوكس (إنفيديا ميلانوكس) MMA4Z00-NSيوفر إجابة متماسكة تقنيًا لمشكلة موازنة عرض النطاق الترددي والمسافة في مراكز البيانات الحديثة. من خلال الجمع بين 800G SR8 الأصلي و2x400G في عامل شكل OSFP واحد، فإنه يلغي الحاجة إلى أنواع أجهزة إرسال واستقبال منفصلة عبر المدى القصير والمتوسط ​​(15-100 متر). مقاييس القيمة الرئيسية:

• تخفيض المخزون:يحل SKU واحد محل ثلاثة أنواع تقليدية (SR8، FR4، AOC).
• كفاءة التكلفة:تعتبر الألياف متعددة الأوضاع أقل تكلفة بنسبة 60-70% من الألياف ذات الوضع الواحد للوصول المكافئ، كما أن تكلفة الألياف متعددة الأوضاع أقل بنسبة 60-70% من الألياف ذات الوضع الواحد للوصول المكافئسعر MMA4Z00-NSقادرة على المنافسة مع الوحدات الفردية قصيرة المدى.
• البساطة التشغيلية:عتبات التشخيص الموحدة، والمجموعة الاحتياطية، ومتطلبات التدريب.
• جاهز للمستقبل:ومع زيادة كثافة منافذ المحول، تتوسع نفس الوحدة من الأنظمة البيئية ذات 400 جيجا بايت إلى 800 جيجا بايت.

بالنسبة للمهندسين المعماريين الذين يخططون لترقيات نسيج الذكاء الاصطناعي أو دمج المخزون البصري غير المتجانس، فإنMMA4Z00-NSتوفر قيمة فنية واقتصادية قابلة للقياس. المواصفات التفصيلية متوفرة فيورقة بيانات MMA4Z00-NSويمكن الحصول على الدعم الهندسي للنشر من خلال مهندسي حلول NVIDIA Mellanox.