NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC الكابل البصري النشط في الممارسة العملية

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC كابل بصري نشط في الممارسة.

الخلفية والتحديات: معضلة الكثافة والكابلات في الاتصالات المتبادلة للأسطوانات القصيرة

مع تطور معماريات مراكز البيانات نحو طوبولوجيات 200G و 400G العمود الفقري ، غالبًا ما تصبح الطبقة المادية بين الخزانات المجاورة خنقًا يتم تجاهله.في حين أن أجهزة الاستقبال البصرية المزدوجة مع سلاسل الألياف المفصولة توفر المدى المطلوبعلى العكس من ذلك ، فإن DACات النحاس السلبية ، على الرغم من أنها بسيطة وفعالة من حيث التكلفة ، محدودة للغاية في المسافة ،عادةً ما يصل الحد الأقصى إلى 3 ′′5 مترًا لنقل PAM4 200G موثوق بهبالنسبة للكثير من مهندسي الشبكات، يقع المدى البالغ 515 متر بين رفوف الخادم المجاورة في "منطقة رمادية" محبطة: طويلا جدا لـ DAC،ولكن قصيرة جدا لتبرير تكلفة وتعقيد الروابط البصرية القائمة على جهاز الاستقبال الكامل.

يتم تضخيم هذا التحدي في مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة وشبكات التخزين ، حيث يجب ربط مئات من منافذ 200G داخل صف واحد من الخزانات.,نقطة التوصيل، أو وحدة جهاز الاستقبال يضيف خسارة إدخال، يزيد من وقت استكشاف الأخطاء، ويستهلك مساحة رف قيمة.يبلغ مديرو تكنولوجيا المعلومات بشكل روتيني أن إدارة الكابلات وحدها تمثل ما يقرب من 20٪ من تأخيرات النشرلأن حزم الكابلات الضخمة تعيق تدفق الهواء وتعقد صيانة الأجهزة في المستقبل.الحاجة إلى حل يجمع بين بساطة plug-and-play من DAC مع وصول ووحدة الإشارة من الألياف الضوئيةNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eتم تصميم الكابل البصري النشط لملء.

الحل والتنفيذ: بنية اختراق مع طبقة مادية مبسطة

في قلب هذا الحل هوكابل MFS1S50-H010E 200G QSFP56 الاختراق AOC، الذي ينهي منفذ مضيف واحد 200G QSFP56 في نهاية واحدة وينقسم إلى اثنين من موصلات 100G QSFP56 المستقلة في الطرف الآخر. في سيناريو نشر نموذجي ،مفتاح فوق الرف (ToR) مجهز بروابط صعودية 200G يتصل عبرNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eإلى عقدتين حاسوبيتين منفصلتين أو أجهزة تحكم تخزين تقع في خزانة مجاورة، على بعد حوالي 10 أمتار.MFS1S50-H010E 200Gb/s إلى 2x100Gb/s QSFP56 إلى 2xQSFP56يضاعف التكوين بشكل فعال كثافة الموانئ الفعالة للمفتاح ، لأن كل منفذ 200G يخدم الآن جهازين بدلاً من جهاز واحد ،بدون الحاجة إلى وحدات اختراق إضافية أو كابلات مروحة خارجية.

من منظور التنفيذ المادي ، يزيل التصميم المتكامل لـ AOC ثلاثة مكونات منفصلة: جهاز الاستقبال من الجانب المضيف ، وأجهزة الاستقبال من الجانب البعيد ، والحبل اللاصق المصقول.يتم اختبار الجمعية بأكملها في المصنع، اختبار فقدان إدخال من نهاية إلى نهاية، ومعتمد لتلبيةمواصفات MFS1S50-H010E، والتي تتضمن مدى 50 مترًا على ألياف OM4 ، واستهلاك طاقة < 3.5 واط لكل طرف ، ودعم مراقبة التشخيص الرقمي الكامل (DDM).يمكن لمهندسي الشبكة ببساطة توصيل موصلات QSFP56 في محطات التبديل والخادم المعنية، توجيه الكابل المرن من خلال سلاسل الكابل العلوية أو القنوات الجانبية، وجلب الرابط على الانترنت في دقائق ′′ لا تنظيف، لا فحص القطبية، لا ضبط جهاز الاستقبال.

لأن الكابلمتوافق مع MFS1S50-H010Eمع عائلات NVIDIA Spectrum و Quantum switch ، وكذلك ConnectX-6 Dx و BlueField-2 SmartNICs ، لا يتطلب النشر تحديثات برامج التشغيل أو تصحيحات البرمجيات الثابتة.في برهان حديث لتركيب مفهوم يمتد على ثمانية خزانات مجاورة، قام فريق من ثلاثة مهندسين بنشر 48 رابط AOC في أقل من أربع ساعات ، مقارنة بمتوقع يومين باستخدام أجهزة الإرسال المنفصلة وحزم الألياف المنتهية في الميدان.حل كابل MFS1S50-H010E 200G QSFP56 AOCوقد أثبتت فعاليتها بشكل خاص في الحد من الازدحام في سلاسل الكابلات: نظرًا لأن الانفصال يحدث في الطرف الآخر ، فإن الجذع الرئيسي بين الخزانات يحمل كابلًا واحدًا فقط من 200G لكل رابط ،بدلا من اثنين من كابلات 100G منفصلة، خفض قطر حزمة بنحو 40٪.

النتائج والفوائد: مكاسب قابلة للقياس في الكثافة والموثوقية والقدرة على الإدارة

أظهر مراقبة ما بعد التنفيذ عبر روابط AOC الـ 48 العديد من التحسينات القابلة للقياس الكمي. أولاً، ظلت معدلات خطأ الرابط أقل باستمرار من 1 × 10−15،ضمن حدود نسبة خطأ البت المحددة (BER)، حتى أثناء الدورة الحرارية من درجات الحرارة المحيطة من 25 إلى 50 درجة مئوية.هذه الموثوقية تنبع مباشرة من المحاذاة البصرية المُحسّنة في المصنع وألياف OM4 عالية الجودة المستخدمة في التجميعورقة بيانات MFS1S50-H010Eثانياً، بلغ متوسط استهلاك الطاقة لكل رابط 6.8 واط (3.4 واط لكل طرف) ، مقارنة مع 9.5 واط تقريباً لمستقبلين 100G منفصلين بالإضافة إلى مستقبل 200G من جانب المضيف.مع توفير طاقة بنسبة 28% لكل رابط نشطعلى أسطول 500 وصلة، وهذا يترجم إلى أكثر من 1.3kW من الحمل الحراري المنخفض، مما يقلل مباشرة من متطلبات التبريد.

من الناحية التشغيلية، أدى تبسيط الكابلات إلى فوائد أكثر وضوحًا.انخفض عدد نقاط الاتصال الفيزيائية لكل رابط من ستة (مستقبلين في كل طرف بالإضافة إلى اثنين من موصلات سلك التصحيح) إلى اثنين (المقابس QSFP56)هذا الانخفاض بنسبة 66٪ في عدد الموصلات خفض بشكل كبير احتمال حدوث أخطاء متقطعة بسبب تلوث الغبار أو الإجهاد الميكانيكي.لاحظ مدراء تكنولوجيا المعلومات أيضا أن إصلاح الأخطاء أصبح أكثر بساطة بكثير، لأن واجهة DDM للكابل توفر قراءات الطاقة البصرية ودرجة الحرارة في الوقت الحقيقي عبر الحافلة I2C القياسية ، مما يسمح للمهندسين بتشخيص اتجاهات التدهور قبل أن تؤثر على حركة المرور.

من منظور تكلفة الملكية،سعر MFS1S50-H010E، على الرغم من أنه كان أعلى من DAC السلبي في البداية ، أثبت أنه تنافسي عندما تم أخذ تكاليف الاستخدام الإجمالية بعين الاعتبار.شراء سلك الألياف، ومستلزمات التنظيف. بالإضافة إلى ذلك، لأن AOC يتم اختبارها في المصنع كجمعية كاملةكان معدل الفشل خلال الأيام الـ 90 الأولى صفر في جميع الوحدات المنتشرة، وهي نتيجة نادراً ما تحقق مع الروابط البصرية المجمعة في الميدان..MFS1S50-H010E للبيعمن خلال شبكة توزيع NVIDIA يتضمن أيضًا ضمانًا قياسيًا لمدة 3 سنوات ، مما يقلل من التكلفة الإجمالية للمخاطر.

ملخص وتوقعات: مخطط للاتصالات المتبادلة عالية الكثافة قصيرة المدى

تجربة النشر معNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eعبر بيئات متعددة الخزانات يوضح بوضوح أن "المنطقة الرمادية" بين DAC والبصريات القائمة على جهاز الاستقبال يمكن أن تتم سد الجسر بفعالية دون حل وسط.من خلال الجمع بين 200G إلى 2 × 100G القدرة على الاختراق، وأداء بصري محسّن في المصنع، ونموذج لوجستية واحدMFS1S50-H010Eيقدم إجابة عملية ومثبتة في الميدان لتحديات الكثافة والقوة والإدارة التي أثارت إحباط فرق عمليات مراكز البيانات لفترة طويلة.

بالنظر إلى المستقبل، حيث يصبح 200G Ethernet سرعة الوصول الافتراضية لحملات العمل الذكية والحساب العالي، وبما أن 400G الروابط العليا العمود الفقري تدفع المزيد من الحاجة إلى اتصالات متبادلة فعالة،من المرجح أن تصبح حلول مثل MFS1S50-H010E وحدات بناء قياسية في بنية الرف الجيل القادمتتيح توافق الكابل مع منصات التبديل الناشئة لـ 800G (من خلال اختراق مزدوج لـ 400G ، عند الاقتضاء) درجة من الوقاية من المستقبل ،على الرغم من أن مهندسي الشبكات ينصحون بمراجعة أحدثورقة بيانات MFS1S50-H010Eلتحديد دعم المنصة وتوصيات الطول. نجاح هذا الانتشار يشير أيضا إلى اتجاه أوسع نطاقا:مجموعات AOC الخاصة بالتطبيق على أجهزة الإرسال والإستقبال العامة بالإضافة إلى الكابلات الميدانية، وخاصة في البيئات التي تتفوق فيها سرعة النشر وبساطة التشغيل على الاختلافات في تكاليف الأجهزة الإضافية.

بالنسبة للمنظمات التي تخطط لتصميم طوبولوجيات جسر 200G إلى 100G مماثلة بين الخزانات المجاورة، فإنMFS1S50-H010Eيستحق التفكير الجاد. مزيج من التكامل الكهربائي والبصري والميكانيكي لا يحل فقط صداع الكابلات اليومطبقة مادية أكثر قابلية للتنبؤ للموجة القادمة من توسيع نطاق مراكز البيانات.