NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS مركز البيانات المرسل البصري الكاتب الأبيض التقني

المستند التقني التقني لجهاز الإرسال والاستقبال البصري لمركز البيانات NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS | موازنة عرض النطاق الترددي والمسافة للروابط بين الرفوف وعبر الحرم الجامعي

1. تحليل خلفية المشروع ومتطلباته

تشهد مراكز البيانات الحديثة ترقية هيكلية من اتصال طبقة الوصول 10G إلى 25G. يضع التخزين الموزع، ومجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي، وهندسة الخدمات الصغيرة متطلبات غير مسبوقة على عرض النطاق الترددي لحركة المرور بين الشرق والغرب، في حين أن قيود البنية التحتية المادية - مثل مصانع الألياف متعددة الأوضاع الحالية، وحدود كثافة الحامل، وميزانيات التبريد - تفرض حدودًا صارمة على الوصول البصري. يجب على مهندسي الشبكات معالجة حالتي استخدام مختلفتين لكن مترابطتين في الوقت نفسه: الوصلات قصيرة المدى بين الحامل (عادةً 5-20 مترًا) والتي تتطلب الحد الأقصى من الإنتاجية لاتصالات الحوسبة إلى التخزين، والاتصالات متوسطة المدى عبر الحرم الجامعي (50-100 متر) التي يجب أن تحافظ على معدلات خط 25 جيجا عبر ألياف OM3/OM4 القديمة مع لوحات التصحيح المتعددة وفقدان الموصل.

النفيديا ميلانوكس MMA2P00-ASيظهر كحل مصمم خصيصًا لهذا التحدي المحدد. باعتباره جهاز إرسال واستقبال بصري 25G SFP28 يعمل بسرعة 850 نانومتر عبر ألياف متعددة الأوضاع، فإنه يوفر عرض النطاق الترددي المطلوب مع احترام الحدود المادية للبنية التحتية المثبتة. توضح هذه الوثيقة التقنية نهجًا تقنيًا شاملاً لنشرMMA2P00-AS 25G SFP28 جهاز الإرسال والاستقبال البصريفي كل من السيناريوهات بين الأرفف وعبر الحرم الجامعي، والتي تغطي التصميم المعماري والميزات التقنية الرئيسية وأفضل ممارسات النشر واستراتيجيات المراقبة التشغيلية.

2. التصميم الشامل لهندسة الشبكات والأنظمة

تتبع البنية المقترحة طوبولوجيا العمود الفقري للورقة ذات المستويين مع طبقات التوصيل البصري على النحو التالي:

• طبقة الأوراق (مفاتيح ToR):يحتوي كل حامل على واحد أو اثنين من المفاتيح الموجودة أعلى الحامل والمجهزة بـ 48 منفذًا SFP28. تستخدم اتصالات الخادم كبلات DAC للوصلات داخل الحامل (حتى 5 أمتار)، بينما تعتمد الوصلات الصاعدة من الورقة إلى العمود الفقري علىMMA2P00-ASعبر الألياف المتعددة الوسائط.
• طبقة العمود الفقري (مفاتيح التجميع):يقوم العمود الفقري بتبديل الوصلات الصاعدة للأوراق المجمعة داخل نفس الصف أو الصفوف المجاورة. بالنسبة للوصلات بين الرفوف في نطاق 30 مترًا، فإنMMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850 ​​نانومتريتم نشر جهاز الإرسال والاستقبال في كلا الطرفين.
• الربط الأساسي (عبر الحرم الجامعي):بالنسبة للتوصيلات التي تمتد من 50 إلى 100 متر بين المباني، نفس الشيءMMA2P00-ASيتم استخدام الوحدة، مع الاستفادة من الألياف الصاعدة OM4 الموجودة مع حساب دقيق لميزانية الارتباط.

يعمل تصميم الطبقة الضوئية الموحد هذا على تبسيط عملية توفير SKU وتقليل انتشارها - حيث يخدم نوع جهاز إرسال واستقبال واحد جميع احتياجات 25G متعددة الأوضاع. تدعم البنية أيضًا الترحيل التدريجي: تقبل منافذ 10G SFP+ الحاليةMMA2P00-ASفي وضع 10G (يتم التفاوض عليه تلقائيًا)، مما يسمح بالترقيات المرحلية دون تعطيل الخدمات قيد التشغيل.

3. الدور والخصائص الرئيسية لـ NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS في الحل

النفيديا ميلانوكس MMA2P00-ASبمثابة الأساس البصري للنسيج متعدد الأوضاع 25G بأكمله. سماتها التقنية الرئيسية التي تعالج بشكل مباشر توازن مسافة النطاق الترددي هي:

لكلورقة بيانات MMA2P00-AS، تحافظ الوحدة على نطاق طاقة ضوئية للإرسال يتراوح من -7.0 إلى +2.0 ديسيبل وات وحساسية جهاز الاستقبال تبلغ -11.1 ديسيبل وات (عند 25 جيجا). يوفر هذا هامشًا واسعًا لميزانية الارتباط (عادةً 3-5 ديسيبل) للوصلات داخل الحرم الجامعي، حتى بعد حساب خسائر الموصلات وتقادم الألياف. المواصفات MMA2P00-ASكما يضمن التشغيل في درجة حرارة تتراوح من 0 إلى 70 درجة مئوية، مما يغطي كلاً من قاعات مراكز البيانات التي يتم التحكم فيها وبيئات النشر الطرفية الأكثر دفئًا.

4. توصيات النشر والقياس (مع الهيكليات النموذجية)

للحصول على أفضل النتائج، نوصي بممارسات النشر التالية عند تنفيذMMA2P00-AS 25G SFP28 حل جهاز الإرسال والاستقبال البصري:

• بين الرفوف (نفس الصف / الصفوف المجاورة):نشرMMA2P00-ASعلى كل من منافذ الأوراق والعمود الفقري. استخدم ألياف OM4 مع موصلات LC-LC. حافظ على الطول الإجمالي أقل من 30 مترًا للحفاظ على الحد الأقصى لهامش الإشارة. بالنسبة للطوبولوجيات التي تحتوي على أكثر من لوحتي تصحيح، قم بإجراء اختبار فقدان الارتباط من طرف إلى طرف قبل الاستبدال.
• عبر الحرم الجامعي (من مبنى إلى مبنى):إجراء توصيف شامل للألياف - قياس التوهين الكلي والانعكاس والتشتت. الMMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850 ​​نانومتريمكنه دعم ما يصل إلى 100 متر على OM4؛ نقترح حدًا متحفظًا للتصميم يبلغ 80 مترًا مع خسارة إجمالية قدرها 2.5 ديسيبل. استخدم أشرطة الاختراق MPO-to-LC فقط إذا لزم الأمر، حيث يضيف كل اتصال إضافي خسارة قدرها 0.3–0.5 ديسيبل.
• نسبة الاكتتاب الزائد في العمود الفقري:بالنسبة للنسيج النموذجي المكون من 4 أعمدة و48 ورقة، قم بنشر أربعة وصلات صاعدة بسرعة 25 جيجا لكل ورقة (باستخدام أربعة وصلاتMMA2P00-ASوحدات لكل محول). وينتج عن ذلك نسبة اشتراك زائد تبلغ 4:1 عند مستوى العمود الفقري — وهي كافية لمعظم أحمال العمل ذات الأغراض العامة مع البقاء ضمن الميزانية الحرارية للمحول.

وصف الطوبولوجيا النموذجية:تستخدم حجرة تحتوي على 1000 خادم مع 25 حاملًا (40 خادمًا لكل حامل) 25 محول ToR، يحتوي كل منها على 4 وصلات صاعدة إلى 4 محولات عمود فقري. تستخدم الروابط بين الرفوف 100MMA2P00-ASوحدات (25 ورقة × 4 وصلات صاعدة)، بينما يستخدم الاتصال عبر الحرم الجامعي بالجراب الثانوي وحدتين إضافيتين (واحدة لكل طرف) عبر الألياف الصاعدة OM4 المخصصة. جميع الوحدات مؤهلة كمتوافق مع MMA2P00-ASمع سلسلة NVIDIA Mellanox Spectrum SN3700 وتم التحقق منها باستخدام محولات 25G تابعة لجهات خارجية من كبار مصنعي المعدات الأصلية.

بالنسبة للتوسع، يدعم الحل نموذج "الدفع عند النمو": إضافيMMA2P00-ASيمكن شراء الوحدات مع زيادة عدد الرفوفMMA2P00-AS للبيعمن خلال العديد من الموزعين العالميين. ليست هناك حاجة إلى ترقيات لوحدة التحكم أو الترخيص — فالوحدات النمطية يتم توصيلها وتشغيلها بعد برمجة EEPROM (تم تكوينها في المصنع بالفعل).

5. مراقبة العمليات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتحسين

تعد المراقبة الفعالة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على توازن مسافة النطاق الترددي مع مرور الوقت. نوصي بالممارسات التشغيلية التالية:

• مراقبة عتبة DDM:قم بتكوين مصائد SNMP لطاقة Tx وطاقة Rx وعتبات درجة الحرارة بناءً علىمواصفات MMA2P00-AS. قم بتعيين عتبات التحذير عند ± 2.5 ديسيبل من طاقة Rx الاسمية لاكتشاف تدهور الألياف أو تلوث الموصل مبكرًا.
• رابط اختبار BER:قم بإجراء اختبارات معدل الخطأ في البتات PRBS-31 نصف السنوية عند 25G. يشير A BER > 1e-12 إلى احتمال تآكل هامش الارتباط؛ تحقق مع OTDR قبل استبدالMMA2P00-ASجهاز الإرسال والاستقبال (نادرًا ما تكون الوحدة هي السبب الجذري).
• فحص إصدار البرامج الثابتة وEEPROM:تقوم NVIDIA Mellanox بإصدار ملفات تعريف EEPROM محدثة بشكل دوري لتعزيز إمكانية التشغيل التفاعلي مع البرامج الثابتة الجديدة للمحولات. استشرورقة بيانات MMA2P00-ASملاحظات المراجعة للتوصيات الخاصة بالإصدار.
• بروتوكول تنظيف الألياف:قم بإنشاء إجراء إلزامي لفحص وتنظيف الوجه النهائي لكل تزاوج من الألياف - خاصة للوصلات عبر الحرم الجامعي التي تجتاز لوحات التصحيح. يمكن أن يؤدي تقليل الخسارة بمقدار 0.5 ديسيبل من عملية تنظيف واحدة إلى إطالة العمر الإنتاجي للارتباط الهامشي.

لاستكشاف المشكلات الشائعة وإصلاحها:

• الارتباط بسرعة 25 جيجا ولكنه يعمل بسرعة 10 جيجا:يشير هذا عادةً إلى عدم كفاية ميزانية الارتباط. يفحصMMA2P00-ASطاقة Rx عبر DDM - إذا كانت أقل من -10 ديسيبل مللي واط، قم بتنظيف الموصلات أو تقصير مسار الألياف. إذاسعر MMA2P00-ASمقابل تكلفة إعادة الكابلات تفضل إعادة الكابلات، فكر في الترقية إلى OM4 أو تقريب نقطة التجميع.
• اللوحات الارتباط المتقطع:مراقبة قراءات درجة الحرارة من DDM للوحدة. إذا تجاوزت درجة الحرارة 65 درجة مئوية، فكر في إضافة صواني المروحة أو المباعدة بين المفاتيح لتحسين تدفق الهواءMMA2P00-ASيبقى تصنيفه عند 70 درجة مئوية ولكن الأداء يتدهور بالقرب من الحد الأعلى.

6. ملخص وتقييم القيمة

النفيديا ميلانوكس MMA2P00-ASيوفر طبقة بصرية موحدة وفعالة من حيث التكلفة لأنسجة مركز البيانات 25G والتي يجب أن توازن عرض النطاق الترددي مع المسافة عبر كل من الروابط بين الحامل وعبر الحرم الجامعي. من خلال الاستفادة من نوع جهاز إرسال واستقبال واحد -MMA2P00-AS 25G SFP28 جهاز الإرسال والاستقبال البصري- يزيل المهندسون المعماريون تعقيد إدارة وحدات SKU المنفصلة للاتصالات متعددة الأوضاع قصيرة المدى ومتوسطة المدى. يوفر تصميم VCSEL 850 نانومتر للوحدة، جنبًا إلى جنب مع التوافق القوي مع DDM وMSA، أداءً يمكن التنبؤ به عبر نطاق 0-100 متر مع الحفاظ على استهلاك منخفض للطاقة وقابلية تشغيل تفاعلي عالية.

من منظور التكلفة الإجمالية للملكية، فإنMMA2P00-ASيتجنب هذا الحل النفقات الرأسمالية لإعادة نشر الألياف أحادية الوضع والنفقات التشغيلية لإدارة الأنظمة البيئية الضوئية المختلطة. معMMA2P00-AS للبيعمن خلال القنوات القياسية والوثائق الشاملة (بما في ذلكورقة بيانات MMA2P00-ASومواصفات MMA2P00-AS) متاح بسهولة، يوفر هذا النهج الفني مسارًا واضحًا وقابلاً للتطوير لمشغلي مراكز البيانات الذين يقومون بالترقية إلى اتصال متعدد الأوضاع 25 جيجا - دون المساس بالإنتاجية أو الوصول.