Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E Rozwiązanie techniczne aktywnego kabla optycznego AOC

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E Rozwiązanie techniczne aktywnego kabla optycznego AOC | Szybkie połączenia między szafami o krótkim zasięgu i uproszczenie okablowania

Analiza tła projektu i wymagań

Na etapie współistnienia w centrach danych szybkości mieszanych 200G i 100G, połączenia międzysystemowe w szafach napotykają strukturalną sprzeczność: przełączniki warstwy dostępu są obecnie powszechnie wyposażone w porty 200G QSFP56, podczas gdy wiele serwerów, węzłów pamięci masowej i urządzeń wnioskowujących GPU w dalszym ciągu opiera się głównie na interfejsach 100G. Jeśli każdy punkt końcowy 100G zajmuje dedykowany port 200G, wykorzystanie portu zmniejsza się o połowę, a koszt podłączonego punktu końcowego gwałtownie rośnie. W przypadku zastosowania tradycyjnego rozwiązania polegającego na rozłożeniu „modułu optycznego 200G plus zewnętrzna skrzynka rozdzielcza i kable krosowe”, tył szafy szybko zostaje przytłoczony dodatkowymi komponentami i okablowaniem.

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E to 10-metrowy aktywny kabel optyczny zaprojektowany w celu rozwiązania tej sprzeczności za pomocą jednego zintegrowanego zespołu. Konwertuje jeden port QSFP56 200 Gb/s na dwa łącza QSFP56 100 Gb/s, zachowując pełną przepustowość 100 G na każdej ścieżce, jednocześnie eliminując zewnętrzny sprzęt typu breakout. Dla architektów sieci, inżynierów ds. przedsprzedaży i menedżerów operacyjnych oznacza to wyższą wydajność portów, prostsze okablowanie i mniej komponentów, które mogą ulec awarii.

Analiza wymagań dla tego typu wdrożeń zazwyczaj obejmuje cztery wymiary:

• Wydajność portu: obsługa dwóch punktów końcowych 100G z jednego portu przełącznika 200G bez dodawania warstw przełączników.
• Integralność sygnału: utrzymanie stabilnych łączy 100 Gb/s na obu rozdzielonych ścieżkach na dystansie 10 metrów.
• Okablowanie i przepływ powietrza: zastąpienie wielu komponentów jednym cienkim kablem w celu zmniejszenia zatorów.
• Operacje: mniej numerów części, prostsze oszczędzanie i zintegrowana diagnostyka do proaktywnego monitorowania.

Ogólny projekt architektury sieci i systemu

Typowa struktura o mieszanej szybkości do wnioskowania AI, wirtualizacji lub obliczeń ogólnego przeznaczenia wykorzystuje dwuwarstwową topologię typu „liść grzbietu”. Przełączniki typu Leaf w każdej szafie zapewniają łącza w górę o szybkości 200 Gb do przełączników typu Spine, natomiast łącza w dół do serwerów mogą mieć prędkość 100 G lub 200 G w zależności od możliwości węzła. Kabel AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56 w naturalny sposób pasuje do warstwy liścia, gdzie pojedynczy port 200G musi obsługiwać dwa urządzenia dostępowe 100G.

W tej architekturze warstwę fizyczną można zaplanować w oparciu o dwie standardowe opcje: łącza 200G do 200G przy użyciu standardowego AOC i łącza 200G do 2x100G przy użyciu przerywanego AOC. Zmniejsza to niejednoznaczność projektu i sprawia, że ​​alokacja portów jest przewidywalna. Dla zespołów oceniających platformy kompatybilne z MFS1S50-H010E najważniejsze sprawdzenie dotyczy tego, czy port przełącznika obsługuje konfigurację typu breakout i czy wdrożony protokół pasuje do sieci szkieletowej, niezależnie od tego, czy jest to InfiniBand, czy Ethernet.

Model MFS1S50-H010E 200 Gb/s do 2x100 Gb/s QSFP56 do 2xQSFP56 można wdrożyć w kilku typowych pozycjach:

• Porty przełączników listwowych montowane na górze szafy zasilające dwa serwery 100G w tej samej lub sąsiedniej szafie.
• Pary serwerów GPU w klastrach wnioskowania AI, w których węzły zachowują interfejsy 100G.
• Węzły pamięci masowej z łącznością 100G w wysokowydajnych strukturach pamięci masowej.
• Sieci szkieletowe o mieszanej przepustowości, w których łącza nadrzędne 200 G muszą obsługiwać urządzenia dostępowe 100 G.

Rola i kluczowe cechy MFS1S50-H010E w rozwiązaniu

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E służy jako zintegrowane łącze typu breakout w tej architekturze. Jego rolą jest zapewnienie fabrycznie zakończonego zespołu, który wykonuje zarówno konwersję optyczną, jak i dzielenie portów, eliminując potrzebę stosowania oddzielnego modułu i skrzynki rozdzielczej. Ponieważ silnik optyczny i logika rozłączania są zintegrowane, nie ma konieczności wstawiania modułu, zewnętrznego sprzętu do rozwierania ani dodatkowego łączenia kabla krosowego.

Kluczowe parametry techniczne istotne dla architektury i wdrożenia obejmują:

• Podział portów od 200 Gb/s do 2x100 Gb/s w obudowach QSFP56, obsługujący konfiguracje typu breakout.
• Stała długość 10 metrów, obejmująca większość wzorców połączeń od góry szafy do serwera.
• koniec 200G z czterema liniami 50Gb/s PAM4; każdy koniec 100G wykorzystuje dwie linie 50Gb/s PAM4.
• Zintegrowana pamięć EEPROM na obu końcach dla zasilania optycznego, prądu polaryzacji, napięcia zasilania i odczytu temperatury.
• Pobór mocy około 4,5 W, mniej niż w przypadku kombinacji modułu dyskretnego i skrzynki rozdzielczej.
• Kurtka LSZH o minimalnym promieniu gięcia 30 mm, odpowiednia do prowadzenia szafek o dużej liczbie osób.

Aby poznać szczegółowe parametry elektryczne, optyczne i środowiskowe, należy zapoznać się z arkuszem danych MFS1S50-H010E oraz specyfikacjami MFS1S50-H010E, aby potwierdzić zakres temperatur roboczych, obsługę interfejsu zarządzania i zgodność z protokołem. Parametry te bezpośrednio wpływają na decyzje dotyczące trasy i projektu szafy i powinny być sprawdzane w odniesieniu do rzeczywistego środowiska instalacyjnego.

Zalecenia dotyczące wdrażania i rozbudowy

Wdrożenie należy rozpocząć od audytu portów, który określi, które porty przełącznika 200G będą działać w trybie przerwania i które serwery 100G będą się z nimi łączyć. To mapowanie określa ilość kabli i ścieżki trasowania przed rozpoczęciem instalacji. Sprawdzenie najpierw konfiguracji przerwania po stronie przełącznika zapobiega typowemu problemowi polegającemu na tym, że jedna lub obie ścieżki 100G nie są trenowane przy pierwszym włączeniu zasilania.

Typowy opis topologii dla instalacji w szafie jest następujący. Port przełącznika listwowego umieszczony na górze szafy jest skonfigurowany do rozłączania 200G do 2x100G. Końcówkę 200G urządzenia MFS1S50-H010E podłącza się do przełącznika, natomiast dwie końcówki 100G łączą się z dwoma serwerami w tej samej szafie lub bezpośrednio sąsiadującej. Ten sam wzór powtarza się w całym rzędzie, tworząc jednolitą warstwę wyłamującą. Łącza wysyłające od liścia do kręgosłupa w dalszym ciągu korzystają ze standardowego AOC 200G, gdzie oba końce działają z szybkością 200G.

Zalecenia dotyczące rozszerzenia obejmują:

• Ustandaryzuj model MFS1S50-H010E dla wszystkich ogniw rozdzielających w zasięgu 10 metrów, aby uprościć oszczędzanie.
• Przechowuj znane, dobre jednostki zapasowe na miejscu, aby umożliwić szybką wymianę bez opóźnień w zakupie.
• Oznacz obie gałęzie 100G po stronie serwera podczas instalacji, aby przyspieszyć przyszłe zmiany.
• Przed skalowaniem do wdrożenia pełnego rzędu potwierdź zgodność oprogramowania sprzętowego i adaptera.

W przypadku zespołów porównujących cenę MFS1S50-H010E i MFS1S50-H010E pod kątem opcji sprzedaży całkowity koszt posiadania powinien uwzględniać zmniejszoną liczbę komponentów, mniejszą ilość pracy związanej z instalacją i uproszczoną inwentaryzację, a nie sam koszt jednostkowy. Rozwiązanie kabla AOC z rozdzielaczem MFS1S50-H010E 200G QSFP56 często równoważy wyższą cenę jednostkową dzięki niższym narzutom operacyjnym.

Operacje, monitorowanie, rozwiązywanie problemów i optymalizacja

Po wdrożeniu MFS1S50-H010E uczestniczy w standardowym monitorowaniu sieci szkieletowej poprzez zintegrowaną pamięć EEPROM. Porty przełączników i adapterów udostępniają stan łącza, liczniki błędów i dane telemetryczne parametrów optycznych, jeśli są obsługiwane. Zespoły operacyjne powinny ustalić wartości bazowe po uruchomieniu i śledzić odchylenia w czasie, aby wykryć pogorszenie, zanim wpłynie to na usługi.

Typowe kroki rozwiązywania problemów z przerwami w łączach AOC obejmują:

• Sprawdź, czy konfiguracja podziału portu przełącznika jest zgodna z konfiguracją kabla i serwera.
• Sprawdź, czy koniec 200G i oba końce 100G są całkowicie osadzone i zatrzaśnięte.
• Sprawdź, czy na ścieżce trasowania nie występują naruszenia promienia zagięcia.
• Zamień kabel na znany, dobry zamiennik, aby odizolować kabel od portu lub problemów z konfiguracją.
• Przejrzyj telemetrię optyczną i liczniki błędów łącza na obu ścieżkach 100G przed i po zmianach.

Praktyki optymalizacyjne obejmują utrzymywanie spójnego prowadzenia powyżej minimalnego promienia zgięcia, unikanie ciasnych opasek kablowych, które ściskają zespół, oraz przechowywanie zapasowych kabli w oryginalnym opakowaniu w celu ochrony powierzchni czołowych. Ponieważ MFS1S50-H010E jest fabrycznie zakończony, nie ma wymogu czyszczenia na miejscu, ale końcówki złączy powinny być nadal chronione podczas przechowywania i obsługi.

Podsumowanie i ocena wartości

Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E zapewnia ukierunkowaną techniczną odpowiedź na interkonekty montowane w szafie o mieszanej szybkości. Integrując silnik optyczny i funkcję rozdzielania w jednym 10-metrowym zestawie, poprawia wydajność portu, eliminuje zewnętrzny sprzęt do wentylatora i upraszcza zarówno instalację, jak i inwentaryzację. Dla architektów sieci i inżynierów ds. przedsprzedaży stanowi on standaryzowany element składowy warstwy fizycznej dla łączy typu breakout od 200G do 2x100G.

Ocena wartości powinna uwzględniać korzyści w zakresie wykorzystania portów, redukcję gęstości okablowania, oszczędność energii i prostotę obsługi, a także koszt jednostkowy. We wdrożeniach, w których wiele punktów końcowych 100G musi być podłączonych do portów przełącznika 200G, standaryzacja kabla AOC MFS1S50-H010E 200G QSFP56 może obniżyć całkowity koszt posiadania dzięki zmniejszonej liczbie komponentów, szybszemu uruchomieniu i mniejszej liczbie cykli rozwiązywania problemów. Dalsze szczegóły techniczne, wskazówki dotyczące kompatybilności i dostępności.