Solution technique d'émetteur-récepteur optique pour centre de données NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS

NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS Centre de données Transcepteur optique Solution technique.

1. Analyse des antécédents et des besoins du projet

Alors que 25G Ethernet consolide sa position de vitesse par défaut de la couche d'accès pour les centres de données d'entreprise et hyperscale, les architectes de réseau sont confrontés à un défi récurrent de conception de la couche physique: 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 typesL'approche traditionnelle consistant à sélectionner des modules optiques distincts pour chaque niveau de distance (par exemple, SR pour la courte portée,LR pour longue portée) introduit une complexité opérationnelle et augmente le risque de mauvaise, lorsqu'un module à portée courte est déployé par inadvertance sur une liaison plus longue, ce qui entraîne des taux d'erreur de bits imprévisibles (BER).

Ce défi est aggravé par trois tendances concurrentes de l'industrie. Premièrement, l'adoption généralisée des facteurs de forme 25G SFP28 à la fois sur les commutateurs et les NIC de serveur a créé une grande base installée,mais tous les émetteurs-récepteurs SFP28 ne fournissent pas des performances cohérentes sur la fibre multimode (MMF)Deuxièmement, les mandats de durabilité contribuent à réduire la consommation d'électricité par port,les commutateurs à haute densité avec 48 ou 64 ports peuvent consommer une puissance importante si les émetteurs-récepteurs ne sont pas optimisésTroisièmement, les équipes opérationnelles ont besoin de capacités de diagnostic uniformes dans toutes les liaisons optiques pour simplifier la surveillance et réduire le temps moyen de réparation (MTTR).Une solution technique structurée est nécessaire une solution qui standardise sur un seul, un émetteur-récepteur 25G SR bien caractérisé tout en fournissant des lignes directrices claires pour la planification à distance, la validation du budget de liaison et la gestion proactive de la santé.

2. Conception globale de l'architecture réseau / système

L'architecture proposée adopte une topologie à couches de feuilles de colonne vertébrale avec des ports 25G SFP28 servant de couche d'accès pour tous les nœuds de calcul et de stockage.généralement équipé de 48 ports SFP28, se connecte à ses serveurs via des liens 25G, tandis que plusieurs liens ascendants 100G ou 400G connectent la couche feuille à la couche colonne vertébrale pour le trafic inter-pod et d'interconnexion du centre de données (DCI).Le principe architectural clé est de maintenir une SKU d'émetteur-récepteur optique cohérente sur toutes les liaisons d'accès 25G, indépendamment de la distance entre l'interrupteur et le point final, à condition que cette distance reste dans la portée du module choisi.

Pour cette architecture, leNVIDIA Mellanox MMA2P00-AS est une plateformeest sélectionné comme seul émetteur-récepteur optique 25G pour toutes les liaisons de couche d'accès jusqu'à 100 mètres.MMA2P00-AS 25GBASE-SR MMF à 850 nml'émetteur-récepteur fonctionne sur fibre multimode duplex (OM3 ou OM4) avec une portée de 70 mètres sur OM3 et de 100 mètres sur OM4,couvrant la grande majorité des liaisons intra-datacenter depuis les câbles de patch intra-rack jusqu'aux câbles structurés transversaux et même les connexions courtes entre les bâtiments d'un campusL'utilisation d'un seul récepteur SKU simplifie la documentation de l'architecture, car leNVIDIA Mellanox MMA2P00-AS est une plateformeestCompatible avec le MMA2P00-ASavec tous les commutateurs NVIDIA Spectrum, les adaptateurs ConnectX et les DPU BlueField, ainsi que les hôtes SFP28 tiers conformes aux spécifications SFF-8431 et SFF-8472.

L'architecture intègre également une conception standardisée d'usine de fibres.Cette conception garantit que n'importe quel port serveur peut être croisé à n'importe quel port de commutation dans la limite de portée de 100 mètres, offrant une flexibilité maximale pour les cycles de rééquilibrage de la capacité et de mise à jour du matériel.Les spécifications MMA2P00-ASpour le rayon de courbure (minimum 30 mm dynamique), la propreté des connecteurs (selon la norme IEC 61300-3-35) et les budgets de perte d'insertion (total maximum de 2,5 dB pour la liaison complète, y compris les connecteurs et les splices).

3. Rôle et caractéristiques clés du NVIDIA Mellanox MMA2P00-AS dans la solution

Au sein de cette architecture, leTranscepteur optique MMA2P00-AS 25G SFP28fonctionne comme l'interface optique normalisée qui relie le domaine électrique du commutateur/adaptateur à l'infrastructure de fibres optiques.Ses caractéristiques techniques clés sont essentielles au succès de la stratégie de l'UTS unique:

• Conformité IEEE 802.3by 25GBASE-SR:Assure l'interopérabilité avec tout port Ethernet 25G standard, éliminant les cycles de qualification spécifiques au fournisseur.
• Émetteur VCSEL de 850 nm:Fournit une puissance de sortie optique fiable (-4 à +4 dBm) avec un bruit d'intensité relative faible (RIN), prenant en charge les diagrammes d'œil propre sur la fibre multimode.
• Récepteur PIN à haute sensibilité:Une sensibilité typique de -8,5 dBm à 25,78 Gbps, offrant une marge de liaison d'au moins 3,0 dB sur OM4 à 100 mètres, compte tenu des pertes de connecteurs et du vieillissement.
• Efficacité énergétique:Consommation typique inférieure à 1,5 W, permettant des configurations de port denses sans dépasser les budgets thermiques.
• Surveillance numérique de diagnostic intégrée (DDM):Rapport en temps réel de la puissance Tx, de la puissance Rx, de la température, de la tension et du courant de biais via l'interface I2C standard, permettant une détection proactive des défauts.
• Large plage de température de fonctionnement:La température de l'enveloppe est comprise entre 0°C et 70°C, ce qui garantit un fonctionnement fiable dans des environnements de rack à forte densité et à chaleur ambiante élevée.

Ces caractéristiques sont largement documentées dans leLa feuille de données MMA2P00-AS, qui comprend des masques de diagrammes oculaires, des courbes de tolérance aux vibrations et des dessins mécaniques pour l'intégration dans les outils de disposition des armoires.La feuille de données fournit également des tableaux détaillés du budget des liaisons qui sont référencés pendant la phase de planification architecturale pour valider que la perte totale d'insertion de chaque liaison (y compris l'atténuation de la fibre), les pertes de connecteurs et les pertes d'épissure) restent dans le budget optique du module.

4Recommandations de déploiement et de mise à l'échelle (avec description de la topologie typique)

Pour le déploiement initial, nous recommandons une approche de zonage structurée qui correspond aux niveaux de distance aux types de câblage standardisés et garantit une marge de liaison cohérente sur toutes les connexions.La topologie typique suivante est utilisée pour un commutateur à feuille à 48 ports desservant 48 serveurs répartis sur six cabinets (8 serveurs par cabinet), avec des distances entre les cabinets allant de 5 à 25 mètres:

• Zone A (dans la voie ferrée, à 2°5 m):Les câbles de patch OM4 sont directement connectés aux serveurs à partir de l'interrupteur de feuille (dans le même boîtier).
• Zone B (armoires adjacentes, 8 ̊15 mètres):Cablage structuré via des plateaux de fibres aériennes avec des panneaux de patch intermédiaires. Nombre total de connecteurs: 2 paires appariées par liaison. Marge de liaison: 4?? 5 dB, bien dans le minimum de 3,0 dB du module.
• Zone C (cross-ais / entre les rangées, 20 à 50 mètres):Les troncs OM4 pré-terminés avec des connecteurs polies en usine, acheminés sous des planchers surélevés.
• Zone D (entre les bâtiments du campus, 70 ‰ 100 mètres):Utilisé uniquement pour les connexions courtes dans les campus où l'infrastructure OM4 existe.nécessitant un nettoyage méticuleux des connecteurs et une conformité au rayon de courbure spécifié dans leLes spécifications MMA2P00-AS.

La mise à l'échelle au-delà d'une seule capsule suit les mêmes principes de zonage, avec l'ajout de commutateurs d'agrégation intermédiaires qui terminent les liens d'accès 25G à partir de plusieurs capsules.MMA2P00-AS 25G SFP28 solution de récepteur optiqueutilise un seul SKU, l'expansion ne nécessite pas de prévision des types d'émetteurs-récepteurs par distanceCela simplifie la logistique et permet à l'équipe opérationnelle de maintenir un petit stock tampon d'émetteurs-récepteurs de rechange (généralement 5% des unités déployées) pour un remplacement rapide lors d'événements de maintenance.

Pour la planification des distances, le tableau suivant fournit des lignes directrices pour une portée maximale basée sur le type de fibre et le budget de liaison:

Lors du déploiement à des distances proches de la portée maximale, nous conseillons de réaliser une mesure de puissance optique lors de la mise en service à l'aide d'une source lumineuse et d'un compteur de puissance,La Commission a examiné les résultats de l'analyse deLa feuille de données MMA2P00-ASCette étape de validation permet de détecter tout défaut de câblage ou contamination avant la mise en production de la liaison.

5Opérations et maintenance: surveillance, dépannage et optimisation

Le cycle de vie opérationnel de l'infrastructure optique basée sur MMA2P00-AS nécessite une approche systématique de la surveillance et de la gestion des pannes, en tirant parti des capacités DDM du module.Nous recommandons d'intégrer l'interface de gestion I2C dans le système central de gestion du réseau (NMS) en utilisant la norme SFF-8472 MIB ou des extensions spécifiques au fournisseurLes seuils clés à configurer pour les alertes proactives comprennent:

• Tx dégradation de la puissance:Alerte si la puissance de sortie diminue de plus de 2,0 dB par rapport à la puissance nominale, indiquant un vieillissement du laser ou une contamination du connecteur du côté de la transmission.
• Marge de puissance Rx:Avertissement si la puissance reçue s'approche de -8,0 dBm (avec une sensibilité de -8,5 dBm), indiquant une perte excessive de liaison ou des dommages au câble.
• Excursions de température:Alerte si la température du boîtier dépasse 65°C, ce qui suggère une obstruction du flux d'air, une panne de ventilateur ou une augmentation de la température ambiante.
• Dérive de courant de biais:Surveiller les changements de courant de déviation du laser au fil du temps; une augmentation soutenue au-delà de 30% du nominal peut indiquer une dégradation du laser.

En cas de dégradation ou de défaillance de la liaison, un protocole de dépannage structuré doit être suivi:

1. Vérifier les lectures DDM pour éliminer les anomalies de puissance optique; comparer les valeurs Tx et Rx avec les plages attendues de laLes spécifications MMA2P00-AS.
2. Inspecter les connecteurs QSFP/SFP28 aux deux extrémités à l'aide d'un microscope de face; nettoyer si une contamination est détectée selon les normes IEC 61300-3-35.
3. Testez la liaison avec un émetteur-récepteur MMA2P00-AS connu pour confirmer si le défaut réside dans le module ou dans l'usine de fibres.
4. Si le problème persiste, effectuez un test par réflectomètre optique à domaine temporel (OTDR) pour localiser les ruptures de fibres, les courbures excessives ou les défaillances d'épissage.

Les possibilités d'optimisation comprennent des audits périodiques de la gestion des câbles pour assurer la conformité au rayon de courbure minimum et pour vérifier que les faisceaux de câbles ne sont pas comprimés ou soumis à une tension excessive.En plus, parce que lePrix du MMA2P00-ASest compétitif par rapport aux autres modules 25G SR qualifiés,Nous recommandons de maintenir un petit stock d'émetteurs-récepteurs de rechange (environ 5% du total des unités déployées) pour permettre un remplacement rapide et minimiser le MTTRPour les déploiements à grande échelle, envisagez de mettre en œuvre des tableaux de bord de santé optique automatisés qui regroupent les données DDM sur tous les liens, permettant une maintenance prédictive et une planification de la capacité.

6. Résumé et évaluation de la valeur

LeNVIDIA Mellanox MMA2P00-AS est une plateforme- une solution technique basée sur la technologie fournit une méthodologie pragmatique et validée sur le terrain pour équilibrer la bande passante et la distance entre les réseaux d'accès au centre de données 25G.Transcepteur SFP28 SR conforme à l'IEEETranscepteur optique MMA2P00-AS 25G SFP28L'architecture élimine la complexité de la gestion de plusieurs SKU pour différents niveaux de distance, réduit les stocks de pièces de rechange et simplifie la planification du déploiement.La technologie VCSEL de 850 nm du module, combiné à un récepteur PIN de haute sensibilité, offre des performances fiables sur les MMF OM3 et OM4 jusqu'à 100 mètres, couvrant la grande majorité des liaisons intra-data-center et sur le campus.

Les indicateurs de valeur clés provenant de déploiements comparables comprennent:

• Réduction des stocks:Un seul récepteur-récepteur remplace deux ou trois numéros de pièces spécifiques à la distance, réduisant les frais généraux de logistique de 40 à 50%.
• Efficacité énergétique:À < 1,5 W par module, le MMA2P00-AS contribue à réduire les coûts de refroidissement et à améliorer l'efficacité PUE.
• Fiabilité opérationnelle:La surveillance proactive activée par le DDM réduit le MTTR jusqu'à 60% pour les défauts de la couche optique.
• Optimisation des coûts:LePrix du MMA2P00-ASIl est compétitif par rapport à d'autres modules 25G SR qualifiés, tandis que sa large compatibilité élimine les coûts de qualification supplémentaires.

Pour les architectes de réseau et les ingénieurs, le MMA2P00-AS offre une interface optique "fit-and-forget" qui maintient des performances constantes malgré les variations de température et les contraintes mécaniques.La solution est particulièrement recommandée pour les centres de données de terrain vert qui planifient des réseaux d'accès 25G standardisés., ainsi que les environnements de terrain brun qui passent de 10G à 25G tout en réutilisant l'infrastructure de fibre multimode existante.et environnements de stockage d'entreprise, l'architecture de câblage basée sur MMA2P00-AS fournit une base solide et évolutive qui s'aligne à la fois sur les contraintes opérationnelles actuelles et sur les feuilles de route de capacité à long terme.

Pour les directives détaillées d'intégration, les données de simulation thermique et les paquets de certification de conformité, veuillez consulter la documentation officielle du produit.