NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC アクティブ光ケーブルの実際の使用

NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E AOC アクティブ光ケーブルの実際の使用 |短距離高速相互接続とキャビネット間のケーブルの簡素化

背景と課題: 短距離ラック相互接続における密度とケーブル配線のジレンマ

データセンター アーキテクチャが 200G および 400G スパイン/リーフ トポロジに向けて進化するにつれて、隣接するキャビネット間の物理層が見落とされるボトルネックになることがよくあります。光トランシーバを個別のファイバ パッチ コードと組み合わせると必要な到達距離が得られますが、複数の接続ポイントが発生し、それぞれが潜在的な障害の原因となります。逆に、パッシブ銅製 DAC はシンプルでコスト効率が高いものの、距離が厳しく制限されており、信頼性の高い 200G PAM4 伝送の場合、通常は 3 ～ 5 メートルが上限です。多くのネットワーク設計者にとって、隣接するサーバー ラック間の 5 ～ 15 メートルの距離はイライラする「グレー ゾーン」に分類されます。DAC には長すぎますが、完全なトランシーバー ベースの光リンクのコストと複雑さを正当化するには短すぎます。

この課題は、高密度の AI トレーニング クラスターやストレージ ネットワークではさらに大きくなり、1 列のキャビネット内で数百の 200G ポートを相互接続する必要があります。パッチ パネル、スプライス ポイント、またはトランシーバ モジュールを追加するたびに挿入損失が増加し、トラブルシューティング時間が増加し、貴重なラック スペースが消費されます。 IT 管理者は、かさばるケーブルの束がエアフローを妨げ、将来のハードウェアのメンテナンスを複雑にするため、ケーブル管理だけで導入遅延の 20% 近くが原因であると定期的に報告しています。 DAC のプラグアンドプレイのシンプルさと、光ファイバーの到達距離および信号整合性を組み合わせたソリューションに対する明らかな未解決のニーズが存在します。まさにニッチな分野です。NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eアクティブ光ケーブルは充填するように設計されています。

ソリューションと導入: 簡素化された物理層を備えたブレークアウト アーキテクチャ

このソリューションの中心となるのは、MFS1S50-H010E 200G QSFP56 ブレークアウト AOC ケーブル、一方の端で単一の 200G QSFP56 ホスト ポートを終端し、もう一方の端で 2 つの独立した 100G QSFP56 コネクタに分割します。一般的な導入シナリオでは、200G アップリンクを備えたトップオブラック (ToR) スイッチは、NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E約 10 メートル離れた隣接するキャビネットにある 2 つの別個のコンピューティング ノードまたはストレージ コントローラーに接続します。これMFS1S50-H010E 200Gb/s ～ 2x100Gb/s QSFP56 ～ 2xQSFP56この構成では、追加のブレークアウト モジュールや外部ファンアウト ケーブルを必要とせずに、各 200G ポートが 1 つではなく 2 つのデバイスに対応するため、スイッチの実効ポート密度が効果的に 2 倍になります。

物理的な展開の観点から見ると、AOC の統合設計により、ホスト側のトランシーバー、リモート側のトランシーバー、および介在するファイバー パッチ コードという 3 つの個別のコンポーネントが不要になります。アセンブリ全体は工場で終端処理され、エンドツーエンドの挿入損失がテストされ、規格を満たすことが認定されています。MFS1S50-H010Eの仕様これには、OM4 ファイバーで 50 メートルの到達距離、エンドごとの消費電力が 3.5 W 未満、完全なデジタル診断モニタリング (DDM) のサポートが含まれます。ネットワーク エンジニアは、QSFP56 コネクタをそれぞれのスイッ​​チとサーバーのポートに接続し、フレキシブル ケーブルをオーバーヘッド ケーブル トレイまたはサイド チャネルに配線するだけで、数分でリンクをオンラインにすることができます。クリーニングや極性チェック、トランシーバーの調整は必要ありません。

なぜならケーブルは、MFS1S50-H010E互換NVIDIA Spectrum および Quantum スイッチ ファミリ、ConnectX-6 Dx および BlueField-2 SmartNIC を使用する場合、導入にはドライバーの更新やファームウェアのパッチは必要ありません。 8 つの隣接するキャビネットにまたがる最近の概念実証の設置では、3 人のエンジニア チームが 48 個の AOC リンクを 4 時間未満で導入しました。これに対し、個別のトランシーバとフィールド終端ファイバ バンドルを使用した場合は推定 2 日かかりました。のMFS1S50-H010E 200G QSFP56 ブレークアウト AOC ケーブル ソリューションケーブル トレイの輻輳を軽減するのに特に効果的であることが証明されています。ブレークアウトは遠端で発生するため、キャビネット間のメイン トランクには 2 本の別々の 100G ケーブルではなく、リンクごとに 1 本の 200G ケーブルのみが伝送され、バンドルの直径がほぼ 40% 削減されます。

結果と利点: 密度、信頼性、管理性の目に見える向上

48 の AOC リンクにわたる導入後のモニタリングにより、いくつかの定量化可能な改善が明らかになりました。まず、周囲温度が 25°C から 50°C までの熱サイクル中であっても、リンクエラー率は一貫して 1×10-15 未満を維持し、指定されたビットエラー率 (BER) 制限内に十分収まりました。この信頼性は、工場で最適化された光学アライメントとアセンブリで使用される高品質の OM4 ファイバーから直接生まれます。パラメーターは、マニュアルに完全に文書化されています。MFS1S50-H010E データシート。第 2 に、リンクあたりの消費電力は平均 6.8 W (エンドあたり 3.4 W) でしたが、2 つの個別の 100G トランシーバとホスト側の 200G トランシーバでは約 9.5 W で、アクティブなリンクあたり 28% の電力節約になります。 500 リンク フリートでは、これは 1.3 kW 以上の熱負荷の削減に相当し、冷却要件が直接低下します。

運用面では、ケーブル配線の簡素化によりさらに顕著なメリットがもたらされました。 AOC アプローチでは、リンクあたりの物理接続ポイントの数が 6 (両端の 2 つのトランシーバーと 2 つのパッチ コード コネクタ) から 2 (2 つの QSFP56 プラグ) に減りました。このコネクタ数の 66% 削減により、塵埃汚染や機械的ストレスによって引き起こされる断続的な障害の可能性が大幅に減少しました。 IT 管理者はまた、ケーブルの DDM インターフェイスが標準 I²C バス経由でリアルタイムの光パワーと温度の読み取り値を提供するため、トラブルシューティングが大幅に簡単になったことを指摘し、エンジニアはトラフィックに影響を与える前に劣化傾向を診断できるようになりました。

所有コストの観点から見ると、MFS1S50-H010Eの価格は、当初はパッシブ DAC よりも高かったものの、展開費用の合計を考慮すると競争力があることが証明されました。統合された設計により、個別のトランシーバー在庫、ファイバー パッチ コードの調達、およびクリーニング用品の必要がなくなりました。さらに、AOC は完全なアセンブリとして工場でテストされているため、展開されたすべてのユニットで最初の 90 日間の故障率はゼロでした。この結果は、現場で組み立てられた光リンクではめったに達成されません。のMFS1S50-H010E 販売用NVIDIA の販売ネットワークを通じたサービスには標準の 3 年保証も含まれており、リスクの総コストがさらに削減されます。

概要と展望: 高密度、短距離相互接続の青写真

導入エクスペリエンスNVIDIA Mellanox MFS1S50-H010Eマルチキャビネット環境全体で、DAC とトランシーバーベースの光学系の間の「グレーゾーン」を妥協することなく効果的にブリッジできることが明確に示されています。 200G から 2×100G までのブレークアウト機能、工場で最適化された光学性能、および単一 SKU のロジスティクス モデルを組み合わせることで、MFS1S50-H010Eは、データセンター運用チームを長らく悩ませてきた密度、電力、管理性の課題に対して、現場で実証された実用的な答えを提供します。

将来的には、200G イーサネットが AI および HPC ワークロードのデフォルトのアクセス速度になり、400G スパイン アップリンクにより効率的なブレークアウト インターコネクトの必要性がさらに高まるにつれて、MFS1S50-H010E のようなソリューションが次世代ラック アーキテクチャの標準構成要素となる可能性があります。このケーブルは、新しい 800G スイッチ プラットフォームとの互換性 (該当する場合はデュアル 400G ブレークアウトを通じて) により、ある程度の将来性を保証しますが、ネットワーク設計者は最新のプラットフォームを参照することをお勧めします。MFS1S50-H010E データシート特定のプラットフォームのサポートと長さの推奨事項については、この導入の成功は、より広範な傾向も示唆しています。特に、導入の速度と運用の簡素化がハードウェアの増分コストの違いを上回る環境では、汎用トランシーバとフィールド配線よりも、終端済みのアプリケーション固有の AOC アセンブリが好まれる傾向が強まっています。

隣接するキャビネット間で同様の 200G から 100G へのブリッジング トポロジを計画している組織の場合、MFS1S50-H010E真剣な検討が必要だ。電気、光学、機械の統合の組み合わせにより、今日のケーブル配線の問題が解決されるだけでなく、データセンターの拡張の次の波に向けて、よりクリーンで予測可能な物理層が確立されます。