メラノックス (NVIDIA メラノックス) MFS1S50-H010E 技術白書 短距離高速接続&ケーブル

このテクニカルホワイトペーパーは、ネットワークアーキテクト、プリセールスエンジニア、および運用マネージャーを対象としています。短距離ラック間シナリオにおける200Gから2x100Gへの高速伝送とケーブリングアーキテクチャの簡素化を体系的に実現する方法に焦点を当て、コアコンポーネントとして「MFS1S50-H010E」アクティブ光ケーブル（AOC）を取り上げます。「NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E」の主要な機能、展開方法、および運用システムを分析することにより、高密度データセンター相互接続設計の実用的なリファレンスを提供します。

最新のデータセンターおよび高性能コンピューティング（HPC）クラスターは、共通の課題に直面しています。隣接するラックには高帯域幅、低遅延のリンクが必要ですが、従来のパッシブ銅製ダイレクトアタッチケーブル（DAC）は、3メートルを超えると信号劣化に悩まされます。3〜7メートルのラック間距離では、銅線ケーブルは過度の重量、柔軟性の低下、電磁干渉（EMI）の影響を受けやすいといった問題も引き起こします。さらに、ブレークアウトシナリオ（単一の200Gポートを2つの独立した100G接続に分割する）では、通常、追加のアダプターモジュールまたはパッチパネルが必要となり、コストと障害点が増加します。したがって、主な要件は次のとおりです。

• 3〜10メートルの距離での信頼性の高い200G伝送
• 追加のハードウェアなしで200Gから2x100Gへのブレークアウトをネイティブサポート
• ケーブル管理トレイでのケーブル体積の削減とエアフローの改善
• 既存のQSFP56スイッチポートとの完全な互換性
• モジュラー光トランシーバーソリューションと比較して、総所有コスト（TCO）の削減

提案されたアーキテクチャは、クラウドデータセンターとHPCクラスターの両方に共通するスパインリーフトポロジを採用しています。各ラック内のリーフスイッチは、隣接するラックのスパインスイッチに接続されます。ポートの使用率を最適化し、ケーブリングを簡素化するために、各200Gリーフアップリンクは、2つの別々のスパインスイッチへの2つの100G接続に分割されます。この設計では、ケーブルレベルでブレークアウト機能を実行できる物理的な相互接続が必要となります。これはまさに「MFS1S50-H010E 200Gb/sから2x100Gb/s QSFP56から2xQSFP56」ソリューションが提供するものです。このアーキテクチャは、専用のブレークアウトモジュールを排除し、ディスクリートトランシーバーベースの設計と比較して物理ケーブル数を50％削減し、完全な帯域幅冗長性を維持します。

このアーキテクチャ内では、「MFS1S50-H010E」が基本的な物理層コンポーネントとして機能します。これは、両端にQSFP56フォームファクタを持つアクティブ光ケーブル（AOC）ですが、重要な差別化があります。それはブレークアウトケーブルであるということです。一方の端は単一の200G QSFP56コネクタを提示し、もう一方の端は2つの独立した100G QSFP56コネクタに分割されます。このユニークな設計により、単一のリーフスイッチポートが、中間光学部品やパッチコードなしで2つのスパインスイッチポートに供給できます。「MFS1S50-H010Eデータシート」によると、このケーブルは、両端あたり3.5W未満の標準的な消費電力で、200Gb/sの集約帯域幅（または2x100Gb/s）での全二重動作をサポートします。「MFS1S50-H010E仕様」からの主な仕様には、最大50メートル（3〜10メートルのラック間使用に最適化）、1E-15未満のBER、および0°Cから70°Cの動作ケース温度が含まれます。「MFS1S50-H010E互換性」により、IEEE 802.3cdおよびQSFP56 MSA仕様に準拠したすべての標準QSFP56ポートとの相互運用性が保証されます。

展開は簡単なプロセスに従います。各「MFS1S50-H010E 200G QSFP56ブレークアウトAOCケーブル」は、ソース200Gポート（例：リーフスイッチ上）を2つの宛先100Gポート（例：スパインスイッチ上）に接続します。ブレークアウト端は、2つの100Gレッグを分離するスプリッターブーツを使用します。各レッグは標準のQSFP56コネクタであり、異なるスパインスイッチに個別にルーティングできます。スケーリングの場合、8ラッククラスターでは、2:1のオーバーサブスクリプションでリーフからスパインへの接続を完全にメッシュ化するために、このようなケーブルが16本しか必要ありません。200G DACと個別のブレークアウトトランシーバーを使用する場合と比較して、「MFS1S50-H010E 200G QSFP56ブレークアウトAOCケーブルソリューション」は、ケーブル数を50％、重量を約70％削減し、リンクあたり2つの光コネクタを排除して、全体的な信頼性を向上させます。より大規模な展開を計画する際には、アーキテクトは「MFS1S50-H010E価格」のトレンド（通常、100ユニット以上でボリュームディスカウントが適用されます）を確認し、「MFS1S50-H010E販売中」のリストが、認定販売業者から必要な長さとブレークアウト方向に一致していることを確認する必要があります。

標準トポロジの説明: 2ラック展開では、ラックAにはリーフスイッチL1とL2が含まれます。ラックBにはスパインスイッチS1とS2が含まれます。1本の「NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E」がL1の200GポートをS1の100Gポート（レッグ1）とS2の100Gポート（レッグ2）に接続します。もう1本のケーブルが同様にL2を接続します。これにより、追加のハードウェアなしで、各リーフから両方のスパインへのノンブロッキング2x100Gアップリンクが作成されます。軽量で柔軟なAOC構造により、ファン・トレイをブロックすることなく、垂直ケーブルマネージャーを介したルーティングが容易になります。

継続的な運用のため、「MFS1S50-H010E」はI2Cインターフェイスを介したデジタル診断監視（DDM）をサポートします。監視すべき主要なメトリックは次のとおりです。

• 光学受信電力（レーンあたり）: 指定された範囲内（通常-6.0 dBmから+3.0 dBm）に維持する必要があります。
• 供給電圧と温度: 偏差は、ケーブルの損傷または環境の問題を示している可能性があります。
• リンクエラーカウンター: 修正済みまたは未修正のFECエラーの増加は、物理層の問題を示唆しています。

一般的な問題のトラブルシューティング: ブレークアウトケーブルの片方のレッグが失敗し、もう片方が機能する場合、個々のQSFP56コネクタの汚れや損傷を確認してください。再装着するか、承認されたカセットクリーナーを使用して清掃してください。両方のレッグが失敗する場合、ソース200Gポートがブレークアウトモード（例：スイッチCLIの「split 1x200G to 2x100G」）で構成されていることを確認してください。持続的な問題については、ピン配置とタイミング仕様について「MFS1S50-H010Eデータシート」を参照してください。最適化のヒントには、ケーブル管理を容易にするためにブレークアウトレッグを同じスパインスイッチペアにグループ化すること、両端を明確にラベル付けすること、および光減衰を防ぐために30mm未満の曲げ半径を避けることが含まれます。

「迈络思(NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E」は、短距離ラック間高速相互接続の課題に対応する専用ソリューションを提供します。ブレークアウト機能をAOCに直接統合することで、外部アダプターを排除し、ケーブルの乱雑さを軽減し、展開とメンテナンスの両方を簡素化します。本番環境での展開で検証された定量的なメリットには、次のものが含まれます。

• 200Gから2x100Gへのトポロジにおける物理ケーブル数の50％削減
• 銅製DACと比較して、リンクあたりの重量を約70％削減
• 追加の光モジュールまたはパッチパネルは不要
• 標準QSFP56スイッチポートとの完全な互換性

相互接続オプションを評価している組織にとって、「MFS1S50-H010E 200G QSFP56ブレークアウトAOCケーブルソリューション」は、魅力的なTCOメリットを提供します。ネットワークアーキテクトは、「MFS1S50-H010E互換性」設計が相互運用性を保証することを理解しており、運用チームは簡素化されたケーブル管理と組み込み診断から恩恵を受けるため、このケーブルを自信を持って指定できます。価格設定または「MFS1S50-H010E販売中」を提供する認定販売業者を見つけるには、最寄りのNVIDIA Mellanox担当者にお問い合わせください。