NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS مركز البيانات المرسل البصري الحل التقني

NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS مركز البيانات المرسل البصري الحل الفني الموازنة بين عرض النطاق الترددي والمسافة في روابط داخل الرف والغرف

1خلفية المشروع وتحليل المتطلبات

كما تجمعات التدريب الذكاء الاصطناعي نطاق من الآلاف إلى عشرات الآلاف من GPUs،تواجه شبكات مراكز البيانات تحديات غير مسبوقة في كثافة النطاق الترددي والمسافة المادية في وقت واحدأخذ مركز الحوسبة الذكية كمثاليتم توزيع عقدات حسابات GPU على عدة رفوف على نفس الطابق وكذلك على غرفتين للآلات الأساسية على الطوابق المجاورةمتطلبات الشبكة صارمة: توفير عرض النطاق الترددي الكامل للخط 800G بين جميع عقد الحوسبة،دعم كل من InfiniBand (للمسيرات المباشرة مع GPU) و Ethernet (للمسارات التخزينية والإدارية)، وتغطي مسافات الروابط تتراوح من 5 أمتار (داخل الرف) إلى 80 مترا (بين الغرفة) دون إدخال اختناقات ترجمة البروتوكول.

تعتمد نهج التصميم التقليدية عادةً على مزيج من أنواع المستقبلات المختلفة: 800G SR8 للروابط الداخلية للأسطوانة قصيرة المدى (حتى 50 مترًا فوق OM4) ،و 800G DR8 / FR8 حلول الوضع الواحد للاتصالات الأطول بين الغرفومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجية متعددة SKU تخلق نفقات تشغيلية كبيرة في إدارة المخزون واختبار المؤهلات وتوفير قطع الغيار.ارتفاع تكلفة واستهلاك الطاقة من البصريات أحادية الوضع تجعلها غير مثالية للقيام بها على نطاق واسع، والتنفيذات عالية الكثافة.NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSتم تقييمها كحل محتمل لمنصة واحدة قادرة على توحيد كل من مجالات المسافة مع الحفاظ على مرونة البروتوكول وكفاءة التكلفة.

2تصميم بنية الشبكة/النظام بشكل عام

تعتمد الهندسة المعمارية المقترحة توبولوجيا العمود الفقري مع عقدة حسابات GPU متصلة بمفاتيح الورق عبر منافذ 800G OSFP ،ومفاتيح الأوراق المرتبطة بمفاتيح العمود الفقري باستخدام نفس نوع جهاز الاستقبال للحفاظ على الاتساقكان القرار المعماري الرئيسي هو توحيد نموذج واحد من أجهزة الإرسال البصريNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSعبر جميع أجزاء الروابط، من داخل الرف إلى بين الغرف، والاستفادة من DSP المحسنة وميزانية الطاقة البصرية لتوسيع المدى الفعلي إلى ما وراء المواصفات القياسية 50 متر.

لتحقيق أقصى قدر من سلامة الإشارة على مسافات طويلة، تتضمن الهندسة المعمارية العديد من مبادئ التصميم:

• تحسين مصنع الألياف:استخدام ألياف OM4 متعددة الأوضاع عالية الجودة (أقل عرض نطاق نطاق موادي فعال ≥ 4700 MHz · km) لجميع الروابط ، مع موصلات MPO-12 APC لتقليل فقدان الإدراج والانعكاس الخلفي.تم تصميم مسارات الكابلات المهيكلة لتجنب الانحناءات الضيقة والقفزات المفرطة في لوحة التصحيح.
• الاحتياطي المالي:يتم الحفاظ على ميزانية الخسارة المعمارية أقل من 3.0 ديسيبل لجميع الروابط، مما يضمن هامش كافٍMMA4Z00-NSللعمل بدون أخطاء حتى على بعد 80 مترًا ، ويتم تحقيق ذلك عن طريق الحد من عدد أزواج الاتصالات المتزاوجة إلى أربعة على الأكثر لكل رابط.
• إرسال غير معروف بالبروتوكول:يتم تكوين مفاتيح الورق (NVIDIA Spectrum-4 لـ Ethernet و Quantum-2 لـ InfiniBand) للتعرف علىMMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand / Ethernetالوضع التشغيلي، الذي يسمح بتعيين بروتوكول ديناميكي لكل منفذ دون تغييرات في الأجهزة.

وتدعم الهندسة المعمارية كل من التنفيذات أحادية الرف والمتعددة الرف ، معMMA4Z00-NSبمثابة الطبقة المادية العالمية التي تمكن من جميع نطاقات المسافات.

3دور NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS وميزاته الرئيسية

في قلب هذا الحل،NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSتعمل كجسر طبقة مادية موحدة ، مما يلغي الحاجة إلى أنواع متعددة من أجهزة الاستقبال. وتشمل خصائصها التقنية الرئيسية ذات الصلة بهذه الهندسة المعمارية:

التفاصيلورقة بيانات MMA4Z00-NSيقدم مواصفات بصرية وكهربائية شاملة، بما في ذلك خصائص جهاز الإرسال والمتلقي،والتي استخدمت للتحقق من صحة حسابات ميزانية الرابط لجميع أجزاء هذا النشر.مواصفات MMA4Z00-NSتأكيد قوة إرسال نموذجية من -2.5 dBm إلى 4.0 dBm وحساسية المستقبل من -6.5 dBm (BER 5E-8) ، مما يوفر المساحة الضوئية اللازمة للهدف 80 مترًا.

من الناحية الوظيفيةMMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 جهاز الاستقباليعمل عن طريق تجميع ثمانية خطوط من الإشارات الكهربائية 100G PAM4 من المحول ASIC ، وتحويلها إلى إشارات بصرية ، ونقلها عبر الألياف المتوازية متعددة الأوضاع عبر واجهة MPO-12.على الجانب المتلقي، يقوم DSP المتكامل بتسجيل الساعة واسترداد البيانات والمساواة وإزالة التعددية مرة أخرى إلى المجال الكهربائي.هذا خط أنابيب المعالجة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الإشارة على مسافات طويلة حيث التشتت الطريقي والتخفيف من شأنه أن يضعف الأداء.

4توصيات النشر والتوسيع (مع الطوبولوجيا النموذجية)

من أجل الاستخدام الأمثلNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS، يوصى بتقديم المبادئ التوجيهية التابعة للتوبولوجيا والكابلات:

الطوبولوجيا النموذجية ‬ التوسع ثلاثي المستويات:

• المستوى 1 (داخل الرف، ≤15m):سلاسل تثبيت MPO-12 المباشرة بين عقدة الحوسبة GPU ومفاتيح TOR.MMA4Z00-NSيتم تثبيتها على الطرفين لا حاجة إلى تكييف إضافي
• المستوى الثاني (المرفق المتقاطع ، 15 45m):الكابلات الجذعية MPO المنتهية مسبقًا التي تمر عبر الصناديق العلوية ، والتي تربط مفاتيح TOR بمفاتيح تجميع الأوراق. يسمح بثنائي ألواح التصحيح.
• الطابق الثالث (غرفة بين غرف، 4580 متر):الكابلات المهيكلة مع جذوع MPO المعززة ، باستخدام موصلات البولندية الزاوية والحد الأدنى من التوصيل. يتم اختبار كل رابط لفقدان الإدراج والانعكاس قبل التشغيل.

قائمة التحقق من النشر:

• التحقق من صحة جميع روابط الألياف باستخدام عداد انعكاس المجال الزمني البصري (OTDR) ومقياس الطاقة لتأكيد الخسارة أقل من 3.0 ديسيبل.
• تكوين منافذ التبديل إلى البروتوكول المطلوب (InfiniBand أو Ethernet) وتحقق من أنMMA4Z00-NSتتفاوض تلقائيًا على وضع التشغيل الصحيح حسبورقة بيانات MMA4Z00-NS.
• بالنسبة للبيئات المختلطة 400G / 800G ، قم بتشغيل وضع 2 × 400G المنقسم على المنافذ المحددة ، مما يسمحMMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand / Ethernetالقدرة على دعم اتصالين 400G من جهاز استقبال واحد.
• تنفيذها بطريقة تدريجية: تبدأ مع رف واحد، والتحقق من BER ومقاييس التأخير، ثم توسيع إلى وصلات عبر رف والغرف.

وبالنسبة للتوسع على نطاق واسع إلى ما وراء 80 متراً، توصي الهندسة المعمارية بوضع الكابلات البصرية النشطة (AOC) أو الحلول ذات الوضع الواحد فقط لأطول روابط العمود الفقري، مع الحفاظ علىMMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 حل جهاز الاستقبالبالنسبة للغالبية العظمى من اتصالات الورقة إلى العمود الفقري والحوسبة إلى الورقة.

5العمليات، المراقبة، حل المشاكل وتحسين

الـMMA4Z00-NSتم تصميمه لتبسيط التشغيل ، مع دعم شامل لمراقبة التشخيص الرقمي (DDM) عبر واجهة I2C. تشمل الممارسات التشغيلية الرئيسية:

• مراقبة في الوقت الحقيقي:درجة حرارة المسار، وجهد الإمداد، والقدرة البصرية للإرسال/الاستقبال، وتيار تحيز الليزر. منصات إدارة الشبكة من NVIDIA يمكن أن تنشئ تنبيهات عند اقتراب الحدود،تمكين الصيانة الاستباقية.
• هامش الرابط:استخدام قدرات ضبط DSP لإجراء اختبارات هامش الرابط أثناء التثبيت وكجزء من الفحوصات الصحية الفصلية.MMA4Z00-NSيدعم تعديلات الموازنة حسب الطلب عبر البرمجيات الثابتة ، والتي يمكن أن تعوض عن الشيخوخة التدريجية للألياف أو تدهور الموصلات.
• عزل الخطأ:إذا تعرضت وصلة إلى BER عالية أو حوادث فقدان الإشارة ، فيجب مقارنة بيانات DDM من كلا طرفي الرابط.أنماط الفشل الشائعة تشمل موصلات MPO القذرة / الملوثة (تنظيفها باستخدام منظفات على غرار الخرطوشة)، فقدان المنحنى المفرط (فحص التوجيه المادي) ، أو تدهور جهاز الإرسال (فحص اتجاهات التشويش في التيار والطاقة البصرية).
• تحديثات البرمجيات الثابتة:تقوم شركة NVIDIA بإصدار تحديثات برامج التشغيل بشكل دوري يمكن أن تحسن خوارزميات المساواة وتعزز التوافق.MMA4Z00-NSالوحدات على أحدث إصدار من البرمجيات الثابتة وفقا لتوصيات الشركة المصنعة.

من أجل تحسين الأداء، توصي الهندسة المعمارية بإجراء مسح أساسي لجميع الروابط في 800G وفي أوضاع 2 × 400G، وتسجيل الطاقة البصرية وإحصاءات BER.هذا الخط الأساسي بمثابة مرجع لاستكشاف الأخطاء والتخطيط للقدرات في المستقبلبالإضافة إلى ذلك،MMA4Z00-NS للبيعالتوافر من خلال التوزيع العالمي الموحد يضمن أن الوحدات الاحتياطية يمكن الحصول عليها بسرعة ، مما يقلل من وقت التوقف في حالة فشل.

6ملخص وتقييم القيمة

الـNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSيوفر حلًا بصريًا موحدًا مقنعًا لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الحديثة التي يجب أن توازن بين عرض النطاق الترددي العالي والمسافات المادية المتغيرة.من خلال التوحيد على نوع واحد من جهاز الاستقبال عبر كل من وصلات داخل الرف والغرفة، الهندسة المعمارية تقلل من تعقيد المخزون، وتبسيط عمليات التأهيل وتبسيط الصيانة،مع الاستفادة من DSP المتقدمة والقدرات البصرية للوحدة لتوسيع نطاقها إلى ما وراء حدود SR8 التقليدية.

نتائج القيمة الرئيسية:

• تبسيط المخزون:تحل SKU واحدة محل أنواع متعددة من أجهزة الاستقبال والإرسال ، مما يقلل من تكاليف الاحتفاظ بالقطع الغيارية بنسبة 60٪ تقريبًا.
• كفاءة التكلفة:البنية التحتية لألياف الألياف متعددة الوسائط أقل تكلفة بكثير من محطات الوسائط الواحدة،سعر MMA4Z00-NSفي كل ميناء أقل بكثير من البدائل DR8 / FR8 المكافئة.
• المرونة المستقبلية:يوفر وضع 2 × 400G المنقسم منحدرًا للبيئات التي ليست جاهزة تمامًا لـ 800G ، في حين يدعم وضع 800G مجموعات GPU من الجيل التالي اليوم.
• مرونة العمليات:تضمن DDM القوية ، والتنبيه الاستباقي ، ومعلمات DSP القابلة للتعديل في الميدان أن تبقى الروابط ضمن المواصفات طوال حياتها التشغيلية.

بالنسبة لمهندسي شبكة، ومهندسي الحلول، وفرق العمليات،MMA4Z00-NSيمثل حجر الزاوية العملي، عالية الأداء، وفعالة من حيث التكلفة لبناء شبكات الذكاء الاصطناعي قابلة للتوسع التي يمكن أن تمتد على رفوف وغرف دون تعسف.ورقة بيانات MMA4Z00-NSوتتوفر الوثائق التقنية الداعمة لتسهيل تخطيط التكامل والتحقق من صحة النشر.