NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D डेटा सेंटर ऑप्टिकल ट्रांसीवर तकनीकी समाधान

NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D डाटा सेंटर ऑप्टिकल ट्रांससीवर तकनीकी समाधान∙ रैक-टू-रैक और इंटर-फेसिलिटी लिंक में बैंडविड्थ और दूरी को संतुलित करना

1परियोजना पृष्ठभूमि और आवश्यकताओं का विश्लेषण

जैसे-जैसे डेटा सेंटर आर्किटेक्चर तेजी से मांग वाले एआई प्रशिक्षण, उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी), और उद्यम भंडारण कार्यभार का समर्थन करने के लिए विकसित होते हैं, सर्वरों के बीच भौतिक-स्तर इंटरकनेक्ट,स्विच, और भंडारण प्रणालियों को उच्च बैंडविड्थ और परिचालन लचीलापन दोनों प्रदान करना चाहिए।25G एक्सेस लेयर पर जहां अधिकांश सर्वर-टू-स्विच कनेक्शन होते हैं, नेटवर्क आर्किटेक्ट्स एक महत्वपूर्ण डिजाइन चुनौती का सामना करते हैं: ईथरनेट और इनफिनिबैंड प्रोटोकॉल दोनों का समर्थन करते हुए विभिन्न दूरी (5 मीटर से 100 मीटर तक) पर 25G कनेक्टिविटी कैसे प्रदान करें,ट्रांससीवर प्रकारों के प्रसार या संकेत अखंडता से समझौता किए बिनाप्रत्येक प्रोटोकॉल और दूरी स्तर के लिए अलग-अलग ट्रांससीवर एसकेयू बनाए रखने का पारंपरिक दृष्टिकोण महत्वपूर्ण परिचालन ओवरहेड पेश करता है,क्योंकि ईथरनेट और InfiniBand कपड़े अलग योग्यता चक्र की आवश्यकता होती है, और लघु और लंबी दूरी के मॉड्यूल में अलग-अलग लागत संरचनाएं होती हैं।

इस चुनौती को दो समवर्ती उद्योग के रुझानों से बढ़ाया गया है। the growing adoption of mixed-fabric architectures in AI clusters — where Ethernet serves storage and management traffic while InfiniBand handles GPU-to-GPU communication — demands optical transceivers that can seamlessly operate across both protocol environmentsदूसरी बात, सततता के जनादेश प्रति बंदरगाह बिजली की खपत में कमी लाने में मदद कर रहे हैं।क्योंकि 48 या 64 SFP28 बंदरगाहों के साथ उच्च घनत्व स्विच महत्वपूर्ण शक्ति का उपभोग कर सकते हैं यदि ट्रांसीवर दक्षता के लिए अनुकूलित नहीं हैंएक संरचित तकनीकी समाधान की आवश्यकता है जो एक एकल, अच्छी तरह से वर्णित 25G SFP28 ट्रांसीवर पर दोहरी प्रोटोकॉल क्षमता, स्पष्ट दूरी-नियोजन दिशानिर्देशों के साथ मानकीकृत करता है।लिंक बजट सत्यापन प्रक्रियाएं, और ईथरनेट और इन्फिनीबैंड दोनों कपड़े में सक्रिय स्वास्थ्य निगरानी।

2समग्र नेटवर्क/सिस्टम आर्किटेक्चर डिजाइन

प्रस्तावित आर्किटेक्चर एक दो-स्तरीय रीढ़-पत्ती टोपोलॉजी को अपनाता है जिसमें 25G SFP28 पोर्ट सभी कंप्यूटिंग, स्टोरेज और GPU नोड्स के लिए एक्सेस लेयर के रूप में कार्य करते हैं। प्रत्येक पत्ती स्विच,आम तौर पर 48 या 64 SFP28 बंदरगाहों से सुसज्जित, 25G लिंक के माध्यम से सर्वर और स्टोरेज नियंत्रकों 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।आर्किटेक्चर एक ही भौतिक परत डिजाइन के भीतर ईथरनेट (स्टोरेज और प्रबंधन के लिए) और इनफिनिबैंड (जीपीयू-टू-जीपीयू और एचपीसी कपड़े के लिए) दोनों का समर्थन करता है, प्रोटोकॉल की परवाह किए बिना सभी 25G एक्सेस लिंक के लिए एक सुसंगत ऑप्टिकल ट्रांससीवर SKU का उपयोग करना।

इस वास्तुकला के लिए,NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150DOM4 फाइबर पर 100 मीटर और OM3 फाइबर पर 70 मीटर तक के सभी एक्सेस-लेयर लिंक के लिए एकमात्र 25G ऑप्टिकल ट्रांससीवर के रूप में चुना गया है।MMAIB00-B150D ऑप्टिकल ट्रांससीवर850nm VCSEL तकनीक का उपयोग करके डुप्लेक्स मल्टीमोड फाइबर पर काम करता है, फर्मवेयर रीकॉन्फिगरेशन के बिना 25GBASE-SR ईथरनेट और 25G InfiniBand HDR प्रोटोकॉल दोनों का समर्थन करता है।दोहरे प्रोटोकॉल की क्षमता वास्तुकला की एकीकृत एसकेयू रणनीति के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकिNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150DहैMMAIB00-B150D संगतएनवीआईडीआईए स्पेक्ट्रम ईथरनेट स्विच और एनवीआईडीआईए क्वांटम इन्फिनिबैंड स्विच, साथ ही कनेक्टएक्स सीरीज एडाप्टर और ब्लूफील्ड डीपीयू दोनों के साथ।

वास्तुकला में सभी नई प्रतिष्ठानों के लिए डुप्लेक्स एलसी कनेक्टर और ओएम4 मल्टीमोड फाइबर का उपयोग करते हुए एक मानकीकृत फाइबर संयंत्र डिजाइन भी शामिल है।कम लिंक के लिए मौजूदा OM3 बुनियादी ढांचे के पुनः उपयोग के प्रावधानों के साथ जहां लिंक मार्जिन अनुमति देता हैयह डिज़ाइन यह सुनिश्चित करता है कि किसी भी SFP28 पोर्ट को 100 मीटर की पहुंच सीमा के भीतर किसी भी एंडपॉइंट से क्रॉस-कनेक्ट किया जा सकता है, जिससे क्षमता पुनर्वित्त और हार्डवेयर रिफ्रेश चक्र के लिए अधिकतम लचीलापन प्रदान होता है।डिजाइन गाइड में संदर्भित हैMMAIB00-B150D 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।

3समाधान में NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D की भूमिका और प्रमुख विशेषताएं

इस वास्तुकला के भीतर,MMAIB00-B150D ऑप्टिकल ट्रांससीवरएक मानकीकृत ऑप्टिकल इंटरफेस के रूप में कार्य करता है जो स्विच/एडेप्टर के विद्युत क्षेत्र को ऑप्टिकल फाइबर बुनियादी ढांचे के साथ जोड़ता है,दोनों ईथरनेट और InfiniBand कपड़े में सुसंगत प्रदर्शन प्रदान करनाइसकी प्रमुख तकनीकी विशेषताएं एकल-एसकेयू रणनीति की सफलता के लिए महत्वपूर्ण हैंः

• दोहरे प्रोटोकॉल का संचालन:ऑटो-डिटेक्शन के साथ 25GBASE-SR ईथरनेट और 25G InfiniBand HDR दोनों का समर्थन करता है, जो विषम कपड़े में एक एकीकृत ट्रांससीवर इन्वेंट्री को सक्षम करता है।
• 850 एनएम वीसीएसईएल ट्रांसमीटर:कम सापेक्ष तीव्रता शोर (RIN) के साथ विश्वसनीय ऑप्टिकल आउटपुट शक्ति (-4 से +4 dBm) प्रदान करता है, 25.78 Gbps NRZ सिग्नलिंग पर मल्टीमोड फाइबर पर स्वच्छ आंख आरेखों का समर्थन करता है।
• उच्च संवेदनशीलता वाला पिन रिसीवर:-8.5 डीबीएम की विशिष्ट संवेदनशीलता, 100 मीटर पर ओएम4 पर कम से कम 3.0 डीबी और 70 मीटर पर ओएम4 पर 5.0 डीबी 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 प्रबंधन इंटरफ़ेस के माध्यम से Tx शक्ति, Rx शक्ति, तापमान, वोल्टेज और पूर्वाग्रह वर्तमान की वास्तविक समय रिपोर्टिंग, दोनों प्रोटोकॉल वातावरणों में सक्रिय गलती का पता लगाने में सक्षम है।
• 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।
• ईथरनेट और इन्फिनिबैंड दोनों के लिए कारखाना योग्यताःयह अलग-अलग प्रोटोकॉल-विशिष्ट योग्यता चक्रों की आवश्यकता को समाप्त करता है, तैनाती के समय और जोखिम को कम करता है।

इन विशेषताओं का व्यापक रूप से दस्तावेज किया गया हैMMAIB00-B150D डेटाशीट, जिसमें कैबिनेट लेआउट टूल्स में एकीकरण के लिए नेत्र-आरेख मुखौटे, झटके सहिष्णुता वक्र और यांत्रिक चित्र शामिल हैं। The datasheet also provides detailed link budget tables that are referenced during the architectural planning phase to validate that each link's total insertion loss remains within the module's optical budget.

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,प्रोटोकॉल के बावजूदनिम्नलिखित विशिष्ट टोपोलॉजी का उपयोग 48-पोर्ट लीफ स्विच के लिए किया जाता है जो छह कैबिनेटों में 48 सर्वर (8 सर्वर प्रति कैबिनेट) की सेवा करता है, जिसमें कैबिनेटों के बीच की दूरी 5 से 90 मीटर तक होती हैः

• ज़ोन ए (इंटर-रैक, 2-5 मीटर):लीफ स्विच से सर्वर तक सीधे डुप्लेक्स एलसी पैच कॉर्ड। 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, 8 ¢ 25 मीटर):मध्यवर्ती पैच पैनलों के साथ ओवरहेड फाइबर ट्रे के माध्यम से संरचित OM4 केबलिंग। कुल कनेक्टर की संख्याः प्रति लिंक 2 जोड़े। लिंक मार्जिनः 4.5 ∼ 5.0 डीबी, मॉड्यूल के 3.0 डीबी न्यूनतम के भीतर।
• ज़ोन सी (क्रॉस-आइल/इंटर-रॉइज़, 30×70 मीटर):पूर्व-समाप्त OM4 ट्रंक, फैक्ट्री-पॉलिश कनेक्टर के साथ, ऊंची मंजिलों के नीचे रूट किए गए। लिंक मार्जिनः 3.5 ∼ 4.0 डीबीएल, अभी भी आरामदायक है, यहां तक कि 5 वर्षों में 0.5 डीबीएल तक की उम्र बढ़ने के लिए भी।
• ज़ोन डी (इंटर-हॉल/कैम्पस, 70×100 मीटर):केवल कम परिसर कनेक्शन के लिए प्रयोग किया जाता है जहां OM4 बुनियादी ढांचा मौजूद है। 100 मीटर पर लिंक मार्जिन लगभग 3.0 डीबी है, सावधानीपूर्वक कनेक्टर सफाई की आवश्यकता है, मोड़ त्रिज्या अनुपालन,और कमीशन के दौरान शक्ति मार्जिन सत्यापन.

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।MMAIB00-B150D ऑप्टिकल ट्रांससीवर समाधानदो-प्रोटोकॉल क्षमता के साथ एक एकल एसकेयू का उपयोग करता है, विस्तार के लिए प्रोटोकॉल या दूरी के अनुसार ट्रांससीवर प्रकारों का पूर्वानुमान करने की आवश्यकता नहीं होती 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 तुलनाMMAIB00-B150D 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

MMAIB00-B150D आधारित ऑप्टिकल बुनियादी ढांचे के परिचालन जीवनचक्र में निगरानी और दोष प्रबंधन के लिए एक व्यवस्थित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है,दोनों ईथरनेट और InfiniBand कपड़े में मॉड्यूल के डीडीएम क्षमताओं का लाभ उठानेहम SFP मॉड्यूल के लिए मानक SFF-8472 MIB का उपयोग करके I2C प्रबंधन इंटरफ़ेस को केंद्रीय नेटवर्क प्रबंधन प्रणाली (NMS) में एकीकृत करने की सलाह देते हैं।सक्रिय अलर्ट के लिए कॉन्फ़िगर करने के लिए प्रमुख सीमाओं में शामिल हैं:

• Tx शक्ति क्षरणःयदि आउटपुट पावर नाममात्र से 2.0 dB से अधिक गिर जाती है, तो चेतावनी दी जाती है, जो संभावित वीसीएसईएल उम्र बढ़ने या ट्रांसमिट पक्ष पर कनेक्टर दूषित होने का संकेत देती है।
• Rx पावर मार्जिनःचेतावनी यदि प्राप्त शक्ति -8.0 dBm (8.5 dBm पर संवेदनशीलता के साथ) के करीब आती है, जो अत्यधिक लिंक हानि, केबल क्षति या खराब कनेक्टर संरेखण 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 धारा में परिवर्तन की निगरानी करें; नाममात्र के 30% से अधिक की निरंतर वृद्धि VCSEL के 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. दोष को अलग करने के लिए डीडीएम रीडिंग की जांच करें MMAIB00-B150D विनिर्देशऔर पुष्टि करें कि क्या समस्या ईथरनेट और InfiniBand दोनों कपड़े या केवल एक प्रोटोकॉल को प्रभावित करती है.
2. दोहरे एलसी कनेक्टरों को दोनों छोरों पर एक अंत-सामग्री माइक्रोस्कोप का उपयोग करके जांचें; 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-अच्छे MMAIB00-B150D ट्रांससीवर के साथ लिंक का परीक्षण करें।
4. यदि समस्या बनी रहती है, तो किसी भी फाइबर ब्रेक, अत्यधिक मोड़ या संरचित केबलिंग पथ में स्प्लिट विफलताओं का पता लगाने के लिए OTDR परीक्षण करें।
5. प्रोटोकॉल-विशिष्ट मुद्दों के लिए, सत्यापित करें कि स्विच/एंडपॉइंट कॉन्फ़िगरेशन ट्रांससीवर के ऑटो-डिटेक्ट प्रोटोकॉल मोड से मेल खाता है; हालांकि MMAIB00-B150D ऑटो-डिटेक्शन का समर्थन करता है,कुछ पुराने प्लेटफार्मों के लिए मैनुअल प्रोटोकॉल कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता हो सकती है.

अनुकूलन के अवसरों में कम से कम मोड़ त्रिज्या अनुपालन सुनिश्चित करने और यह सत्यापित करने के लिए आवधिक केबल प्रबंधन ऑडिट शामिल हैं कि फाइबर बंडल संपीड़ित या अत्यधिक तनाव के अधीन नहीं हैं।अतिरिक्त, क्योंकिMMAIB00-B150D कीमतअन्य योग्य 25G SR मॉड्यूल के साथ प्रतिस्पर्धी है जबकि दोहरी प्रोटोकॉल क्षमता प्रदान करता 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 स्वास्थ्य डैशबोर्ड को लागू करने पर विचार करें जो ईथरनेट और इनफिनिबैंड दोनों कपड़े में सभी लिंक में डीडीएम डेटा एकत्र करते हैं,पूर्वानुमान रखरखाव और क्षमता नियोजन को सक्षम करना.

6. सारांश और मूल्य निर्धारण

दNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D-आधारित तकनीकी समाधान 25G डेटा सेंटर एक्सेस नेटवर्क में बैंडविड्थ, दूरी और प्रोटोकॉल लचीलापन को संतुलित करने के लिए एक व्यावहारिक, क्षेत्र-प्रमाणित पद्धति प्रदान करता है।एक ही मानक पर मानकीकरण करके, आईईईई-अनुरूप एसएफपी 28 ट्रांससीवरMMAIB00-B150D ऑप्टिकल ट्रांससीवरवास्तुकला विभिन्न प्रोटोकॉल और दूरी के स्तरों के लिए कई एसकेयू के प्रबंधन की जटिलता को समाप्त करती है, स्पेयर पार्ट्स इन्वेंट्री को कम करती है, और तैनाती योजना को सरल बनाती है।मॉड्यूल की 850 एनएम वीसीएसईएल तकनीक, एक उच्च संवेदनशीलता पिन रिसीवर के साथ संयुक्त, 100 मीटर तक OM3 और OM4 मल्टीमोड फाइबर पर विश्वसनीय प्रदर्शन प्रदान करता है,ईथरनेट और इन्फिनिबैंड दोनों कपड़े का समर्थन करते हुए डेटा-सेंटर और परिसर के भीतर के लिंक का विशाल बहुमत कवर करना.

तुलनात्मक तैनाती से प्रमुख मूल्य मेट्रिक्स में शामिल हैंः

• स्टॉक में कमी:एक एकल ट्रांससीवर एसकेयू दो प्रोटोकॉल-विशिष्ट और दो दूरी-विशिष्ट भाग संख्याओं की जगह लेता है, जिससे लॉजिस्टिक्स ओवरहेड 60 से 70% तक कम हो जाता है।
• ऊर्जा दक्षताः< 1.5W प्रति मॉड्यूल पर, MMAIB00-B150D कम शीतलन लागत और बेहतर PUE में योगदान देता है।
• परिचालन विश्वसनीयताःडीडीएम-सक्षम सक्रिय निगरानी दोनों प्रकार के कपड़े में ऑप्टिकल परत दोषों के लिए एमटीटीआर को 60% तक कम करती है।
• लागत अनुकूलन:दMMAIB00-B150D कीमतयह अन्य योग्य 25G SR मॉड्यूल के साथ प्रतिस्पर्धी है, जबकि इसकी दोहरी प्रोटोकॉल क्षमता और व्यापक संगतता अतिरिक्त योग्यता लागतों को समाप्त करती है और प्रशिक्षण ओवरहेड को कम करती है।

नेटवर्क आर्किटेक्ट्स और इंजीनियरिंग लीड के लिए MMAIB00-B150D एक "फिट-एंड-भूल" ऑप्टिकल इंटरफेस प्रदान करता है जो तापमान परिवर्तन, यांत्रिक तनाव,और प्रोटोकॉल वातावरणयह समाधान विशेष रूप से ग्रीनफील्ड AI डेटा सेंटरों के लिए अनुशंसित है जो मिश्रित ईथरनेट और InfiniBand कपड़े के साथ मानकीकृत 25G एक्सेस नेटवर्क की योजना बना रहे हैं।साथ ही मौजूदा मल्टीमोड फाइबर इन्फ्रास्ट्रक्चर का पुनः उपयोग करते हुए 10जी से 25जी में अपग्रेड करने वाले ब्राउनफील्ड वातावरणजैसा कि 25G ईथरनेट और 25G इन्फिनिबैंड एआई, एचपीसी और एंटरप्राइज़ स्टोरेज वातावरण के लिए एक्सेस-लेयर फाउंडेशन के रूप में कार्य करना जारी रखते हैं, एमएमएआईबी00-बी 150 डी-आधारित ऑप्टिकल आर्किटेक्चर एक मजबूत,स्केलेबल नींव 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।