NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS डाटा सेंटर ऑप्टिकल ट्रांससीवर तकनीकी समाधान

NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS डाटा सेंटर ऑप्टिकल ट्रांससीवर तकनीकी समाधान∙ रैक-टू-रैक और इंटर-फैसिलिटी लिंक में बैंडविड्थ और दूरी को संतुलित करना

1परियोजना पृष्ठभूमि और आवश्यकताओं का विश्लेषण

जैसा कि 25G ईथरनेट उद्यम और हाइपरस्केल डेटा केंद्रों के लिए डिफ़ॉल्ट एक्सेस-लेयर स्पीड के रूप में अपनी स्थिति को मजबूत करता है, नेटवर्क आर्किटेक्ट्स को भौतिक-लेयर डिजाइन चुनौती का सामना करना पड़ता हैः how to provision 25G connectivity across varying distances — from adjacent racks within the same row (5–15 meters) to cross-aisle links (30–60 meters) and even inter-building campus connections (up to 100 meters) — without proliferating transceiver typesपारंपरिक दृष्टिकोण प्रत्येक दूरी स्तर के लिए अलग ऑप्टिकल मॉड्यूल का चयन (उदाहरण के लिए, छोटी दूरी के लिए एसआर,LR के लिए लंबी पहुंच) परिचालन जटिलता का परिचय देता है और गलत प्रावधान के जोखिम को बढ़ाता है, जहां एक शॉर्ट-रेंज मॉड्यूल अनजाने में एक लंबे लिंक पर तैनात किया जाता है, जिससे अप्रत्याशित बिट-त्रुटि दर (बीईआर) होती है।

इस चुनौती को तीन समवर्ती उद्योग प्रवृत्तियों द्वारा बढ़ाया गया है। सबसे पहले, स्विच और सर्वर एनआईसी दोनों में 25 जी एसएफपी 28 फॉर्म फैक्टर्स की व्यापक स्वीकृति ने एक बड़ा स्थापित आधार बनाया है,लेकिन सभी SFP28 ट्रांससीवर मल्टीमोड फाइबर (MMF) पर लगातार प्रदर्शन नहीं देते हैंदूसरी बात, सततता के जनादेश प्रति बंदरगाह बिजली की खपत में कमी लाने में मदद कर रहे हैं।क्योंकि 48 या 64 बंदरगाहों के साथ उच्च घनत्व स्विच महत्वपूर्ण शक्ति का उपभोग कर सकते हैं यदि ट्रांससीवर अनुकूलित नहीं हैंतीसरा, परिचालन टीमों को निगरानी को सरल बनाने और औसत समय-से-मरम्मत (एमटीटीआर) को कम करने के लिए सभी ऑप्टिकल लिंक में समान नैदानिक क्षमताओं की आवश्यकता होती है।एक संरचित तकनीकी समाधान की आवश्यकता है जो एक एकल आधार पर मानकीकृत हो।, एक अच्छी तरह से विशेषता 25G एसआर ट्रांससीवर जबकि दूरी की योजना, लिंक बजट सत्यापन और सक्रिय स्वास्थ्य प्रबंधन के लिए स्पष्ट दिशानिर्देश प्रदान करता है।

2समग्र नेटवर्क/सिस्टम आर्किटेक्चर डिजाइन

प्रस्तावित आर्किटेक्चर 25G SFP28 पोर्ट के साथ एक स्तरीय रीढ़-पत्ती टोपोलॉजी को अपनाता है जो सभी कंप्यूटिंग और स्टोरेज नोड्स के लिए एक्सेस लेयर के रूप में कार्य करता है। प्रत्येक ToR (टॉप-ऑफ-रैक) पत्ती स्विच,आम तौर पर 48 SFP28 बंदरगाहों से सुसज्जित, 25G लिंक के माध्यम से अपने सर्वर से जुड़ता है, जबकि कई 100G या 400G अपलिंक इंटर-पॉड और डेटा सेंटर इंटरकनेक्ट (DCI) ट्रैफ़िक के लिए पत्ती परत को रीढ़ की परत से जोड़ते हैं।मुख्य वास्तुकला सिद्धांत सभी 25G एक्सेस लिंक में एक सुसंगत ऑप्टिकल ट्रांससीवर एसकेयू बनाए रखना है, स्विच और अंत बिंदु के बीच की दूरी के बावजूद, बशर्ते कि दूरी चयनित मॉड्यूल की पहुंच क्षमताओं के भीतर बनी रहे।

इस वास्तुकला के लिए,NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS100 मीटर तक के सभी एक्सेस-लेयर लिंक के लिए एकमात्र 25G ऑप्टिकल ट्रांससीवर के रूप में चुना गया है।MMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF 850nmट्रांससीवर दोहरी मल्टीमोड फाइबर (OM3 या OM4) पर काम करता है, OM3 पर 70 मीटर और OM4 पर 100 मीटर की पहुंच के साथ,डेटा-सेंटर के भीतर के अधिकांश लिंक को कवर करने के लिए ¥ रैक के भीतर पैच कॉर्ड से लेकर क्रॉस-आइल स्ट्रक्चर्ड केबलिंग और यहां तक कि एक परिसर के भीतर छोटी इमारतों के बीच कनेक्शन तक. एक एकल ट्रांससीवर SKU का उपयोग वास्तुकला प्रलेखन को सरल बनाता है, क्योंकिNVIDIA Mellanox MMA2P00-ASहैMMA2P00-AS संगतसभी NVIDIA स्पेक्ट्रम स्विच, कनेक्टएक्स एडाप्टर और ब्लूफील्ड डीपीयू के साथ-साथ एसएफएफ-8431 और एसएफएफ-8472 विनिर्देशों के अनुरूप तृतीय-पक्ष एसएफपी28 मेजबानों के साथ।

वास्तुकला में एक मानकीकृत फाइबर संयंत्र डिजाइन भी शामिल है। सभी 25 जी एक्सेस लिंक दोहरे एलसी कनेक्टर के साथ ओएम 4 एमएमएफ का उपयोग करते हैं, दोनों छोरों पर संरचित केबलिंग पैनलों में समाप्त होते हैं।यह डिजाइन यह सुनिश्चित करता है कि किसी भी सर्वर पोर्ट 100 मीटर पहुंच सीमा के भीतर किसी भी स्विच पोर्ट के लिए क्रॉस कनेक्ट किया जा सकता है, क्षमता पुनर्व्यवस्थित करने और हार्डवेयर अद्यतन चक्रों के लिए अधिकतम लचीलापन प्रदान करता है।MMA2P00-AS विनिर्देशमोड़ त्रिज्या (कम से कम 30 मिमी गतिशील), कनेक्टर की स्वच्छता (आईईसी 61300-3-35 के अनुसार) और सम्मिलन हानि बजट (कनेक्टरों और स्प्लाईस सहित पूर्ण लिंक के लिए अधिकतम 2.5 डीबी कुल) के लिए।

3. समाधान में NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS की भूमिका और प्रमुख विशेषताएं

इस वास्तुकला के भीतर,MMA2P00-AS 25G SFP28 ऑप्टिकल ट्रांससीवरमानक ऑप्टिकल इंटरफेस के रूप में कार्य करता है जो स्विच/एडाप्टर के विद्युत क्षेत्र को ऑप्टिकल फाइबर बुनियादी ढांचे के साथ जोड़ता है।इसकी प्रमुख तकनीकी विशेषताएं एकल-एसकेयू रणनीति की सफलता के लिए महत्वपूर्ण हैं:

• IEEE 802.3by 25GBASE-SR अनुपालन:किसी भी मानक 25G ईथरनेट पोर्ट के साथ सहकार्यता सुनिश्चित करता है, विक्रेता-विशिष्ट योग्यता चक्रों को समाप्त करता है।
• 850 एनएम वीसीएसईएल ट्रांसमीटर:कम सापेक्ष तीव्रता शोर (आरआईएन) के साथ विश्वसनीय ऑप्टिकल आउटपुट शक्ति (-4 से +4 डीबीएम) प्रदान करता है, मल्टीमोड फाइबर पर स्वच्छ आंख आरेखों का समर्थन करता है।
• उच्च संवेदनशीलता वाला पिन रिसीवर:25.78 Gbps पर -8.5 dBm की विशिष्ट संवेदनशीलता, 100 मीटर पर OM4 पर कम से कम 3.0 dB का लिंक मार्जिन प्रदान करती है, जो कनेक्टर के नुकसान और उम्र बढ़ने के लिए जिम्मेदार है।
• ऊर्जा दक्षताः1.5W से कम की विशिष्ट खपत, थर्मल बजट को पार किए बिना घने पोर्ट कॉन्फ़िगरेशन को सक्षम करती है।
• एकीकृत डिजिटल डायग्नोस्टिक मॉनिटरिंग (डीडीएम):मानक I2C इंटरफेस के माध्यम से Tx शक्ति, Rx शक्ति, तापमान, वोल्टेज और पूर्वाग्रह वर्तमान की वास्तविक समय रिपोर्टिंग, सक्रिय गलती का पता लगाने में सक्षम।
• व्यापक परिचालन तापमान सीमाः0°C से 70°C तक के केस तापमान, उच्च घनत्व वाले रैक वातावरण में उच्च परिवेश की गर्मी के साथ विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करता है।

इन विशेषताओं का व्यापक रूप से दस्तावेज किया गया हैMMA2P00-AS डेटाशीट, जिसमें कैबिनेट लेआउट टूल्स में एकीकरण के लिए नेत्र-आरेख मुखौटे, झटके सहिष्णुता वक्र और यांत्रिक चित्र शामिल हैं।डेटाशीट में विस्तृत लिंक बजट तालिकाएं भी दी गई हैं, जिनका संदर्भ वास्तुशिल्प योजना चरण के दौरान प्रत्येक लिंक के कुल सम्मिलन हानि (फाइबर क्षीणन सहित) को मान्य करने के लिए किया जाता है।, कनेक्टर हानि, और स्प्लिस हानि) मॉड्यूल के ऑप्टिकल बजट के भीतर रहता है।

4. तैनाती और स्केलिंग सिफारिशें (सामान्य टोपोलॉजी विवरण के साथ)

प्रारंभिक तैनाती के लिए, हम एक संरचित ज़ोनिंग दृष्टिकोण की सिफारिश करते हैं जो दूरी के स्तरों को मानकीकृत केबलिंग प्रकारों के लिए मैप करता है और सभी कनेक्शनों में सुसंगत लिंक मार्जिन सुनिश्चित करता है।निम्नलिखित विशिष्ट टोपोलॉजी का उपयोग 48-पोर्ट पत्ती स्विच के लिए किया जाता है जो छह कैबिनेट में 48 सर्वर (8 सर्वर प्रति कैबिनेट) की सेवा करता है, कैबिनेट के बीच की दूरी 5 से 25 मीटर तक होती हैः

• ज़ोन ए (इंटर-रैक, 2-5 मीटर):लीफ स्विच (एक ही कैबिनेट में) से सीधे सर्वर पर OM4 पैच कॉर्ड कनेक्ट करें। लिंक मार्जिन 6 डीबी से अधिक है, जो कनेक्टर के मामूली गिरावट के साथ भी मजबूत संचालन सुनिश्चित करता है।
• ज़ोन बी (समीप वाली अलमारियाँ, 815 मीटर):मध्यवर्ती पैच पैनलों के साथ ऊपरी फाइबर ट्रे के माध्यम से संरचित केबलिंग। कुल कनेक्टर की संख्याः प्रति लिंक 2 जोड़े। लिंक मार्जिनः 4 ¢ 5 डीबी, मॉड्यूल के 3.0 डीबी न्यूनतम के भीतर अच्छी तरह से।
• क्षेत्र C (क्रॉस-आइल/इंटर-रॉई, 20×50 मीटर):पूर्व-समाप्त OM4 ट्रंक, फैक्ट्री-पॉलिश कनेक्टर के साथ, ऊंची मंजिलों के नीचे रूट किए जाते हैं। लिंक मार्जिनः 3.0 × 4.0 डीबीएल, 5 वर्षों में उम्र बढ़ने के 0.5 डीबीएल तक के लिए भी अभी भी आरामदायक।
• क्षेत्र डी (इंटर-बिल्डिंग कैंपस, 70×100 मीटर):इसका प्रयोग केवल संक्षिप्त परिसर कनेक्शन के लिए किया जाता है जहां OM4 बुनियादी ढांचा मौजूद है। 100 मीटर पर लिंक मार्जिन लगभग 3.0 डीबी है,कनेक्टरों की सावधानीपूर्वक सफाई और मोड़ त्रिज्या के अनुपालन की आवश्यकता होती है जैसा किMMA2P00-AS विनिर्देश.

एकल पॉड से परे स्केलिंग एक ही ज़ोनिंग सिद्धांतों का पालन करती है, जिसमें मध्यवर्ती एग्रीगेशन स्विच जो कई पॉड से 25G एक्सेस लिंक को समाप्त करते हैं।MMA2P00-AS 25G SFP28 ऑप्टिकल ट्रांससीवर समाधानएक एकल एसकेयू का उपयोग करता है, विस्तार के लिए प्रति दूरी ट्रांससीवर प्रकारों का पूर्वानुमान करने की आवश्यकता नहीं है। सभी लिंक समान रूप से प्रदान किए जाते हैं।यह रसद को सरल बनाता है और परिचालन टीम को रखरखाव की घटनाओं के दौरान तेजी से प्रतिस्थापन के लिए स्पेयर ट्रांससीवर (आमतौर पर तैनात इकाइयों का 5%) का एक छोटा बफर स्टॉक बनाए रखने की अनुमति देता है.

दूरी नियोजन के लिए, निम्नलिखित तालिका फाइबर प्रकार और लिंक बजट के आधार पर अधिकतम पहुंच के लिए दिशानिर्देश प्रदान करती हैः

अधिकतम पहुंच के निकट दूरी पर तैनात होने पर हम प्रकाश स्रोत और शक्ति मीटर का उपयोग करके कमीशन के दौरान एक ऑप्टिकल शक्ति माप करने की सलाह देते हैं,मापी गई हानि की तुलनाMMA2P00-AS डेटाशीटयह सत्यापन चरण यह सुनिश्चित करता है कि किसी भी केबलिंग दोष या संदूषण का पता लगाने से पहले लिंक को उत्पादन में रखा जाता है।

5संचालन और रखरखावः निगरानी, समस्या निवारण और अनुकूलन

एमएमए2पी00-एएस आधारित ऑप्टिकल बुनियादी ढांचे के परिचालन जीवनचक्र में मॉड्यूल की डीडीएम क्षमताओं का लाभ उठाते हुए निगरानी और दोष प्रबंधन के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है।हम मानक SFF-8472 MIB या विक्रेता-विशिष्ट एक्सटेंशन का उपयोग करके I2C प्रबंधन इंटरफ़ेस को केंद्रीय नेटवर्क प्रबंधन प्रणाली (NMS) में एकीकृत करने की सलाह देते हैंसक्रिय अलर्ट के लिए कॉन्फ़िगर करने के लिए प्रमुख सीमाओं में शामिल हैंः

• Tx शक्ति क्षरणःअलर्ट यदि आउटपुट पावर नामित से 2.0 dB से अधिक गिर जाती है, जो संभावित लेजर उम्र बढ़ने या ट्रांसमिट पक्ष पर कनेक्टर की संदूषण का संकेत देती है।
• Rx पावर मार्जिनःयदि प्राप्त शक्ति -8.0 dBm (संवेदनशीलता -8.5 dBm) के करीब आती है, तो चेतावनी दी जाती है, जो अत्यधिक लिंक हानि या केबल क्षति का संकेत देती है।
• तापमान यात्राएंःयदि केस का तापमान 65°C से अधिक हो, तो हवा के प्रवाह में बाधा, पंखे की विफलता या परिवेश के तापमान में वृद्धि का संकेत दें।
• पूर्वाग्रह धारा बहावःसमय के साथ लेजर पूर्वाग्रह वर्तमान में परिवर्तन की निगरानी करें; नाममात्र के 30% से अधिक की निरंतर वृद्धि लेजर क्षरण का संकेत दे सकती है।

लिंक की गिरावट या विफलता के मामले में एक संरचित समस्या निवारण प्रोटोकॉल का पालन किया जाना चाहिए:

1. ऑप्टिकल पावर असामान्यताओं को बाहर करने के लिए डीडीएम रीडिंग की जांच करें; अपेक्षित सीमाओं के साथ Tx और Rx मूल्यों की तुलना करेंMMA2P00-AS विनिर्देश.
2. QSFP/SFP28 कनेक्टर्स को दोनों छोरों पर एक एंड-फेस माइक्रोस्कोप का उपयोग करके निरीक्षण करें; यदि IEC 61300-3-35 मानकों के अनुसार प्रदूषण का पता चलता है तो साफ करें।
3. यह पुष्टि करने के लिए कि दोष मॉड्यूल या फाइबर संयंत्र में है या नहीं, एक ज्ञात-अच्छा MMA2P00-AS ट्रांससीवर के साथ लिंक का परीक्षण करें।
4. यदि समस्या बनी रहती है, तो किसी भी फाइबर ब्रेक, अत्यधिक झुकने या स्प्लिट विफलताओं का पता लगाने के लिए ऑप्टिकल टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर (OTDR) परीक्षण करें।

अनुकूलन के अवसरों में न्यूनतम मोड़ त्रिज्या अनुपालन सुनिश्चित करने और यह सत्यापित करने के लिए आवधिक केबल प्रबंधन ऑडिट शामिल हैं कि केबल बंडल संपीड़ित या अत्यधिक तनाव के अधीन नहीं हैं।अतिरिक्त, क्योंकिMMA2P00-AS कीमतअन्य योग्य 25G SR मॉड्यूल के साथ प्रतिस्पर्धी है,हम तेजी से प्रतिस्थापन और MTTR को कम करने के लिए तैनात कुल इकाइयों के लगभग 5% के लिए स्पेयर ट्रांससीवर का एक छोटा सा स्टॉक बनाए रखने की सलाह देते हैंबड़े पैमाने पर तैनाती के लिए, स्वचालित ऑप्टिकल हेल्थ डैशबोर्ड को लागू करने पर विचार करें जो सभी लिंक में डीडीएम डेटा को एकत्र करते हैं, जिससे भविष्यवाणी करने योग्य रखरखाव और क्षमता योजना संभव होती है।

6. सारांश और मूल्य निर्धारण

दNVIDIA Mellanox MMA2P00-AS-आधारित तकनीकी समाधान 25G डेटा सेंटर एक्सेस नेटवर्क में बैंडविड्थ और दूरी को संतुलित करने के लिए एक व्यावहारिक, क्षेत्र-प्रमाणित पद्धति प्रदान करता है।आईईईई-अनुरूप एसएफपी 28 एसआर ट्रांससीवरMMA2P00-AS 25G SFP28 ऑप्टिकल ट्रांससीवरयह वास्तुकला विभिन्न दूरी के स्तरों के लिए कई एसकेयू के प्रबंधन की जटिलता को समाप्त करती है, स्पेयर पार्ट्स की सूची को कम करती है और तैनाती की योजना को सरल बनाती है।मॉड्यूल की 850 एनएम वीसीएसईएल तकनीक, उच्च संवेदनशीलता वाले पिन रिसीवर के साथ संयुक्त, 100 मीटर तक के OM3 और OM4 MMF पर विश्वसनीय प्रदर्शन प्रदान करता है, जो अधिकांश डेटा-सेंटर और परिसर लिंक को कवर करता है।

तुलनात्मक तैनाती से प्रमुख मूल्य मेट्रिक्स में शामिल हैंः

• स्टॉक में कमी:एक एकल ट्रांससीवर एसकेयू दो या तीन दूरी-विशिष्ट भाग संख्याओं की जगह लेता है, जिससे लॉजिस्टिक्स ओवरहेड में 40-50% की कमी आती है।
• ऊर्जा दक्षताः< 1.5W प्रति मॉड्यूल पर, एमएमए2पी00-एएस कम शीतलन लागत और बेहतर पीयूई में योगदान देता है।
• परिचालन विश्वसनीयताःडीडीएम-सक्षम सक्रिय निगरानी ऑप्टिकल परत दोषों के लिए एमटीटीआर को 60% तक कम करती है।
• लागत अनुकूलन:दMMA2P00-AS कीमतअन्य योग्य 25G SR मॉड्यूल के साथ प्रतिस्पर्धी है, जबकि इसकी व्यापक संगतता अतिरिक्त योग्यता लागतों को समाप्त करती है।

नेटवर्क आर्किटेक्ट्स और इंजीनियरिंग लीड के लिए, एमएमए2पी00-एएस एक "फिट-एंड-भूल" ऑप्टिकल इंटरफ़ेस प्रदान करता है जो तापमान परिवर्तन और यांत्रिक तनावों के बावजूद लगातार प्रदर्शन बनाए रखता है।समाधान विशेष रूप से ग्रीनफील्ड डेटा सेंटरों के लिए अनुशंसित है जो मानकीकृत 25G एक्सेस नेटवर्क की योजना बना रहे हैं।, साथ ही मौजूदा मल्टीमोड फाइबर बुनियादी ढांचे का पुनः उपयोग करते हुए 10 जी से 25 जी में अपग्रेड करने वाले ब्राउनफील्ड वातावरण।और उद्यम भंडारण वातावरण, MMA2P00-AS आधारित केबलिंग आर्किटेक्चर एक मजबूत, स्केलेबल आधार प्रदान करता है जो वर्तमान परिचालन बाधाओं और दीर्घकालिक क्षमता रोडमैप दोनों के अनुरूप है।

विस्तृत एकीकरण दिशानिर्देशों, थर्मल सिमुलेशन डेटा और अनुपालन प्रमाणन पैकेज के लिए, कृपया आधिकारिक उत्पाद प्रलेखन देखें।