NVIDIA メラノックス MMAIB00-B150D データセンター オプティカルトランシーバー 技術ソリューション

NVIDIA Mellanox MMAIB00-B150D データセンター オプティカルトランシーバー 技術ソリューション レイク対レイク・インターファシリティ・リンクの帯域幅と距離のバランス

1プロジェクト背景と要件分析

データセンターのアーキテクチャが進化するにつれて,ますます要求されるAIトレーニング,高性能コンピューティング (HPC) およびエンタープライズストレージワークロードをサポートするために,サーバー間の物理層の相互接続,スイッチストレージシステムには高帯域幅と運用柔軟性がある.25G アクセス レイヤでは サーバーからスイッチへの接続の大部分が発生する ネットワークアーキテクチャは,重要な設計課題に直面しています異なる距離 (5メートルから100メートル) で25G接続をどのように提供するか,イーサネットとインフィニバンドプロトコルの両方をサポートする.トランシーバーの種類を増やしたり,信号の整合性を損なったりすることなく各プロトコルと距離レベルに対して分離されたトランシーバーSKUを維持する伝統的なアプローチは,重要な運用上の上位コストを導入します.イーサネットとインフィニバンドのファブリックには異なる資格サイクルが必要だからです短距離モジュールと長距離モジュールには 異なるコスト構造があります

この課題は2つの行業動向によって増幅されています 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 environments第二に,持続可能性の義務は 港内の電力消費を削減しています48 または 64 SFP28 ポートを持つ高密度スイッチは,トランシーバーが効率のために最適化されていない場合,かなりの電力を消費することができます構造化された技術的ソリューションが必要である. 標準化が可能な25G SFP28トランシーバーを1つ,よく特徴付け,デュアルプロトコル機能,明確な距離計画ガイドライン,予算の承認手続きをリンクするイーサネットとインフィニバンドの両方のファブリックで健康状態を予防的に監視します.

2ネットワーク/システムアーキテクチャの設計

提案されたアーキテクチャは,すべてのコンピューティング,ストレージ,GPUノードのアクセス層として機能する25G SFP28ポートを持つ2階層の脊葉トポロジーを採用しています.各リーフスイッチは,通常は48または64のSFP28ポートを備えています25Gリンクを通じてサーバーとストレージコントローラに接続し,複数の100Gまたは400Gアップリンクは,インターポッドとデータセンター相互接続 (DCI) トラフィックのために葉層と脊柱層を接続します.このアーキテクチャは,同じ物理層設計内で,イーサネット (ストレージおよび管理) とインフィニバンド (GPUからGPUおよびHPCファブリック) を両方サポートする.,プロトコルに関係なく,すべての25Gアクセスリンクに一貫した光接受信機SKUを使用する.

この建築の為にはNVIDIA メラノックス MMAIB00-B150DOM4ファイバーで100メートル,OM3ファイバーで70メートルまでのすべてのアクセス層リンクのための唯一の25G光接送機として選択されています.MMAIB00-B150D オプティカルトランシーバー850nmVCSEL技術を用いたデュプレックスマルチモードファイバーで動作し,ファームウェア再構成なしで25GBASE-SRイーサネットと25GInfiniBand HDRプロトコルの両方をサポートする.デュアルプロトコルの機能は,アーキテクチャの統一SKU戦略にとって重要です.原因はNVIDIA メラノックス MMAIB00-B150DはMMAIB00-B150Dに対応するNVIDIAスペクトルイーサネットスイッチとNVIDIA量子インフィニバンドスイッチ,およびConnectXシリーズアダプターおよびBlueField DPUの両方で使用できます.

また,すべての新設設備のためにデュプレックスLCコネクタとOM4マルチモードファイバーを使用した標準化されたファイバープラント設計も組み込みます.既存のOM3インフラストラクチャを再利用する規定を設け,接続の利回りが許容する場合には,より短いリンクこの設計により,任意のSFP28ポートが100mの範囲内の任意のエンドポイントに接続でき,容量再バランスとハードウェアリフレッシュサイクルに最大限の柔軟性を提供します.設計ガイドには,MMAIB00-B150D 仕様曲がり半径 (動的30mm最小),コネクタの清潔さ (IEC 61300-3-35 による) と挿入損失予算 (コネクタとスプライスを含む全リンクの合計最大2.5 dB).

3ソリューションにおけるNVIDIA Mellanox MMAIB00-B150Dの役割と主要な特徴

この建築の内部では,MMAIB00-B150D オプティカルトランシーバースイッチ/アダプターの電気領域と光ファイバーインフラストラクチャを繋ぐ標準化された光学インターフェースとして機能する.イーサネットとインフィニバンドの両方のファブリックで一貫したパフォーマンスを提供単一SKU戦略の成功には重要な技術的特徴があります.

• 2つのプロトコルの操作:25GBASE-SR イーサネットと 25G InfiniBand HDRの両方を自動検出でサポートし,異質なファブリックで統一されたトランシーバー在庫を可能にします.
• 850nm VCSELトランスミッター:信頼性の高い光学出力 (-4〜+4 dBm) を低相対強度ノイズ (RIN) で提供し,マルチモードファイバーで25.78 Gbps NRZ信号でクリーンアイ図をサポートする.
• 高感度PIN受信機:典型的な感度は -8.5 dBmで,コンネクタの損失と老化を考慮して,OM4で100mで少なくとも3.0 dB,OM4で70mで5.0 dBのリンクマージンを提供します.
• 電力効率:典型的な消費量は1.5W以下で,熱予算を上回ることなく密度の高いポート配置が可能である.
• 統合デジタル診断監視 (DDM):標準I2C管理インターフェイスを通じてTx電源,Rx電源,温度,電圧,バイアス電流のリアルタイム報告,両方のプロトコル環境で主動的な故障検出を可能にします.
• 広い動作温度範囲:0°Cから70°Cのケース温度で,環境温度の高い高密度ラック環境で信頼性の高い動作を保証します.
• イーサネットとインフィニバンドの両方の工場資格:異なるプロトコル特有の資格試験の必要性をなくし,導入時間とリスクを削減する.

これらの特徴は,MMAIB00-B150D データシート眼図マスク,振動容量曲線,キャビネットレイアウトツールへの統合のための機械図など 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展開とスケーリングの推奨事項 (典型的なトポロジー説明を含む)

標準化されたケーブルタイプに距離層をマッピングし すべての接続で一貫したリンクマージンを確保する 構造化されたゾーニングアプローチを推奨しますプロトコルに関係なく48ポートのリーフスイッチは,6つのキャビネットに48台のサーバー (8台のサーバー) を配備し,キャビネット間距離は5メートルから90メートルまで:

• ゾーンA (トラック内,2°5m)リーフスイッチからサーバーへの直接デュプレックスLCパッチコード.リンクマージンは6dBを超え,コネクタが軽く劣化しても安定した動作を保証します.
• ゾーンB (隣接するキャビネット,825m)中間パッチパネルを備えたオーバーヘッドファイバートレイ経由で構造化されたOM4ケーブル.コネクタ総数:リンクごとに2ペア.リンクマージン:4.5~5.0 dB,モジュールの3.0 dB最小範囲内.
• ゾーンC (横道/列間,30~70m)工場で磨いたコネクタを備えた前期OM4トランクス,高層地板の下をルーティングする.リンクマージン:3.5~4.0 dB,5年以上の老化でも快適です.
• ゾーンD (ホール間/キャンパス,70×100メートル)OM4インフラストラクチャがある近距離接続にのみ使用されます 100mのリンクマージンは約3.0 dBで稼働中に電力の限界の検証.

複数のポッドから25Gアクセスリンクを終了する中間アグリゲーションスイッチを追加することで,同じゾーニング原則に従います.MMAIB00-B150D オプティカルトランシーバーソリューション2つのプロトコルの機能を持つ単一のSKUを使用すると,拡張にはプロトコルまたは距離ごとにトランシーバータイプを予測する必要はありません.これは,物流を簡素化し,運用チームに,保守イベント中に迅速に交換するために,スペアトランシーバーの小さなバッファストック (通常,配備されたユニットの5%) を維持することを可能にします..

距離計画については,次の表で,ファイバータイプとリンク予算に基づいて最大範囲のガイドラインが示されています.

最大の距離に近づく距離で 配備する場合は 光源と電源計を用いて 光電量測定を行うことをお勧めします計測された損失をMMAIB00-B150D データシートこの検証段階では,ケーブルの欠陥や汚染が,接続が生産開始される前に検出されるようにします.

5運用と保守:監視,トラブルシューティング,最適化

MMAIB00-B150D ベースの光学インフラストラクチャの運用ライフサイクルは,モニタリングと故障管理の体系的なアプローチを必要とします.モジュールのDDM機能をEthernetとInfiniBandの両方で活用するSFP モジュール用の標準 SFF-8472 MIB を使用して I2C 管理インターフェイスを中央ネットワーク管理システム (NMS) に統合することを推奨します.積極的なアラート設定のための主要な限界値には,:

• Tx パワーの劣化:出力電力が名値より2.0 dB以上低下すると警告し,送信側での潜在的なVCSEL老化またはコネクタ汚染を示します.
• Rx パワーマージン:受信電源が -8.0 dBm (感度が -8.5 dBm) に近づくと警告し,過剰なリンク損失,ケーブル損傷,または接続器の調整が不良であることを示します.
• 温度調査:箱温度は65°Cを超えると警告し,空気流の阻害,扇風機の故障,または環境温度の上昇を示唆します.
• バイアス・ストリーム・ドリフトレーザー偏差電流の変化を時間とともに監視する.名値の30%を超えた持続的な増加はVCSELの劣化を示す可能性がある.

リンクが壊れたり故障した場合は,構造化されたトラブルシューティングプロトコルに従ってください.

1. 誤差を分離するためにDDM読み取りを検証するMMAIB00-B150D 仕様この問題はEthernetとInfiniBandの両方のファブリックに 影響するか,または一つのプロトコルに 影響するか確認します.
2. 端面顕微鏡を用いて両端のデュプレックスLCコネクタを検査し,IEC 61300-3-35規格に従って汚染が検出された場合は清掃する.
3. MMAIB00-B150Dトランシーバーで 接続をテストして 欠陥がモジュールか ファイバープラントにあるか確認します
4. 問題が続ければ,構造化されたケーブル路に有線ファイバーの断裂,過剰な曲がり,またはスプライス障害があるかどうかを確認するためにOTDRテストを実行します.
5. プロトコル特有の問題については,スイッチ/エンドポイント構成がトランシーバーの自動検出プロトコルモードに一致していることを確認します.いくつかのレガシープラットフォームは,手動プロトコル設定を必要とする場合があります..

最適化の可能性には,最小の曲線半径の遵守を確保し,ファイバーバンドが圧縮されず,過度の緊張にさらされないことを確認するための定期的なケーブル管理監査が含まれます.さらに原因はMMAIB00-B150D 価格他の合格25G SRモジュールと競争力があり,同時にデュアルプロトコル機能も提供できる.迅速に交換し,MTTRを最小限に抑えるため,リスペアトランシーバーの少量 (展開されたユニットの約5%) を維持することをお勧めします..大規模な展開では,EthernetとInfiniBandのファブリックの両方のすべてのリンクでDDMデータを集約する自動化された光学健康ダッシュボードの実装を検討してください.予測的なメンテナンスと容量プランニングを可能にする.

6概要 価値評価

についてNVIDIA メラノックス MMAIB00-B150D- ベース技術ソリューションは,25Gデータセンターアクセスネットワーク全体で帯域幅,距離,プロトコル柔軟性をバランスするための実用的でフィールド検証された方法論を提供します.標準化によってIEEE に準拠する SFP28 トランシーバーMMAIB00-B150D オプティカルトランシーバー異なるプロトコルと距離レベルのための複数のSKUの管理の複雑さをなくし,スペアパーツの在庫を削減し,展開計画を簡素化します.このモジュールは850nmのVCSEL技術で高感度PIN受信機と組み合わせると 100mまでのOM3とOM4マルチモードファイバーで信頼性の高いパフォーマンスを提供しますイーサネットとインフィニバンドの両方のファブリックをサポートしながら,データセンター内およびキャンパスリンクの大多数をカバー.

比較可能な展開による主要な値指標には以下の通りがあります.

• 備蓄削減:単一のトランシーバーSKUは,プロトコル特有の2つの部品番号と距離特有の2つの部品番号を入れ替えており,物流のオーバーヘッドを60%~70%削減します.
• 電力効率:MMAIB00-B150Dは,モジュールあたり < 1.5Wで,冷却コストを削減し,PUEを向上させます.
• 運用信頼性:DDM対応のプロアクティブモニタリングにより,両種類の繊維の光層欠陥に対してMTTRを最大60%削減できます.
• 費用の最適化についてMMAIB00-B150D 価格他の合格25G SRモジュールと競争力があり,デュアルプロトコル機能と幅広い互換性により,追加の資格コストをなくし,研修経費を削減できます.

MMAIB00-B150Dは,ネットワークアーキテクターやエンジニアリングリードのために,温度変動,機械的ストレスの間でも一貫したパフォーマンスを維持する"フィット・アンド・フォーミー"光学インターフェースを提供しています.そしてプロトコル環境このソリューションは,特にグリーンフィールドのAIデータセンターがEthernetとInfiniBandを混合した標準化された25Gアクセスネットワークを計画する場合に推奨されます.また,既存のマルチモードファイバーインフラストラクチャを再利用しながら,10Gから25Gにアップグレードするブラウンフィールド環境25Gイーサネットと25GインフィニバンドがAI,HPC,エンタープライズストレージ環境のアクセス層基盤として引き続き機能しているため,MMAIB00-B150Dベースの光学アーキテクチャは,拡張可能な基盤で,現在の運用的制約と長期的能力ロードマップの両方に準拠する.

詳細な統合ガイドライン,熱シミュレーションデータ,適合証明パッケージについては,公式製品ドキュメントを参照してください.