NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS Veri Merkezi Optik Alıcı Teknik Çözüm

NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS Veri Merkezi Optik Transceiver Technical Solution Balancing Bandwidth and Distance in Intra-Rack and Inter-Room Links

1Proje Arkaplanı ve Gereksinimler Analizi

Yapay zeka eğitim kümeleri binlerce GPU'dan on binlerce GPU'ya kadar ölçeklendiğinde,Veri merkezi ağları aynı anda bant yoğunluğunda ve fiziksel mesafede daha önce görülmemiş zorluklarla karşı karşıyadır.Tipik bir AI'yı örnek olarak ele alalım.GPU hesaplama düğümleri aynı kattaki birden fazla rafın yanı sıra bitişik katlardaki iki çekirdek makine odasının da arasında dağıtılmıştır.Ağ gereksinimleri zor: Tüm hesaplama düğümleri arasında 800G tam hat oranı bant genişliği sunmak,Hem InfiniBand (GPU doğrudan iletişim için) hem de Ethernet (stoklama ve yönetim kumaşları için) desteği, ve 5 metre (intra-rack) ila 80 metre (inter-room) arasında değişen bağlantı mesafelerini kapsayacak.

Geleneksel tasarım yaklaşımları tipik olarak farklı alıcı türlerinin bir karışımına dayanır: 800G SR8 kısa menzilli intra-rack bağlantıları için (OM4 üzerinde 50m'ye kadar),ve 800G DR8/FR8 single-mode solutions for longer inter-room connections (daha uzun oda bağlantıları için tek moda çözümler)Bununla birlikte, bu çoklu SKU stratejisi, envanter yönetimi, nitelik testleri ve yedek parça temininde önemli operasyonel başlık yaratıyor.The higher cost and power consumption of single-mode optics make them suboptimal for large-scale. Tek modlu optiklerin yüksek maliyeti ve güç tüketimi onları büyük ölçekli optikler için suboptimal yapar.Yüksek yoğunluklu dağıtımlar.NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSProjeler, protokol esnekliğini ve maliyet verimliliğini korurken, her iki uzaklık alanını da birleştirebilen potansiyel tek platform çözümü olarak değerlendirilmiştir.

2Genel Ağ/Sistem Mimarlığı Tasarımı

Önerilen mimari, 800G OSFP portları üzerinden yaprak anahtarlarına bağlı GPU hesaplama düğümleri ile omurilik yaprağı topolojisini benimsiyor.and leaf switches uplinked to spine switches using the same transceiver type to maintain consistency. ve yaprak anahtarları aynı alıcı türünü kullanarak tutarlılığı korumak için omurilik anahtarlarına bağlanır.Ana mimari kararı tek bir optik alıcı modeline standartlaştırmaktı.NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSTüm bağlantı segmentleri boyunca, raf içi ve oda arasından, geliştirilmiş DSP ve optik güç bütçesinden yararlanarak, standart 50 metre özellikinin ötesine etkili bir şekilde ulaşmak için.

Uzun mesafelerde sinyal bütünlüğünü en üst düzeye çıkarmak için, mimari birkaç tasarım ilkesini içerir:

• Fiber Plant Optimization:Tüm bağlantılar için yüksek kaliteli OM4 multimode fiber (minimum effective modal bandwidth ≥ 4700 MHz·km) kullanımı, MPO-12 APC konektörleri ile yerleştirme kaybını ve geri yansımayı en aza indirmek.Yapılandırılmış kablolama yolları sıkı bükülmeleri ve aşırı yama paneli hoplarını önlemek için tasarlanmıştır..
• Link Budget Reserve:Mimarlık kayıp bütçesi tüm bağlantılar için 3.0 dB'den aşağıda tutuluyor.MMA4Z00-NSBu, eşleştirilmiş bağlantı çiftlerinin sayısını bağlantı başına en fazla dörte sınırlayarak elde edilir.
• Protocol-Agnostic Forwarding:The leaf switches (Ethernet için NVIDIA Spectrum-4 ve InfiniBand için Quantum-2) are configured to recognize theMMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand/EthernetOperasyonel mod, donanım değişiklikleri olmadan port başına dinamik protokol atamasını sağlar.

The architecture both single-rack and multi-rack deployments'ı destekler.MMA4Z00-NSTüm mesafe aralıklarındaki evrensel fiziksel katman olarak hizmet ediyor.

3NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS ve Anahtar Özellikler

Bu çözümün kalbinde,NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSBu mimariye ilişkin önemli teknik özellikleri şunlardır:

DetaylıMMA4Z00-NS veri sayfasıTransmitter ve alıcı özellikleri de dahil olmak üzere kapsamlı optik ve elektrik özellikleri sunar.Bu dağıtımın tüm segmentleri için bağlantı bütçesi hesaplamalarını doğrulamak için kullanıldı..MMA4Z00-NS özellikleri-2.5 dBm'den 4.0 dBm'ye kadar tipik bir iletim gücünü ve -6.5 dBm'lik alıcı hassasiyeti (BER 5E-8), 80 metrelik hedef için gerekli optik baş odasını sağlar.

İşlevsel olarak,MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 alıcı100G PAM4 elektrik sinyallerinin sekiz şeridini ASIC anahtarından toplayarak, onları optik sinyallere dönüştürerek ve MPO-12 arayüzü üzerinden paralel multimode lif üzerinden iletecek şekilde çalışır.Alıcı tarafında., entegre DSP saat ve veri kurtarma, eşitleme ve elektrik alanına geri demultiplexing gerçekleştirir.Bu işlem boru hattı, modal dağılımın ve zayıflamanın aksi takdirde performansı bozacağı uzun mesafelerde sinyal bütünlüğünü korumak için kritiktir..

4. Uygulama ve ölçeklendirme tavsiyeleri (Tipik topoloji ile)

En iyi dağıtım içinNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS, aşağıdaki topoloji ve kablolama rehberleri önerilir:

Tipical Topology Three-Tier Scaling:

• Tier 1 (Intra-Rack, ≤15m):Direct MPO-12 patch cords between GPU compute nodes and top-of-rack (TOR) switches.MMA4Z00-NSEk koşullama gerekmiyor.
• Tier 2 (Kross-Rack, 15x45m):Pre-terminated MPO trunk cables running through overhead trays, connecting TOR switches to leaf aggregation switches. Up to two patch panels are permissible. İki patch paneline kadar patch panelleri kullanılabilir.
• Tier 3 (Arası Oda, 45 x 80 m):Yapılandırılmış kablolama ile güçlendirilmiş MPO gövdeleri, using angled-polish connectors and minimal splicing. Each link is tested for insertion loss and reflectance before commissioning.

Deployment kontrol listesi:

• Tüm fiber bağlantılarını 3.0 dB'den düşük kayıpları onaylamak için optik bir zaman alanı yansıtıcı (OTDR) ve güç ölçümü kullanarak doğrulayın.
• Değiştirme portlarını istediğiniz protokol (InfiniBand veya Ethernet) e yapılandırın veMMA4Z00-NSotomatik olarak doğru işletim modunu müzakere ederMMA4Z00-NS veri sayfası.
• Karışık 400G/800G ortamları için, seçilen portlarda 2×400G bölünmüş modunu etkinleştirin.MMA4Z00-NS 2x400G InfiniBand/EthernetTek bir alıcıdan iki 400G bağlantısını destekleme yeteneği.
• Aşamalı bir şekilde dağıt: tek bir raf ile başlayın, BER ve gecikme ölçümlerini doğrulayın, sonra çapraz raf ve odalar arası bağlantılara genişletin.

80 metreden öte büyük ölçekli genişleme için, mimari, aktif optik kabloyu (AOC) veya tek modlu çözümleri sadece en uzun arkaplan bağlantıları için konumlandırmayı önerir.MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 alıcı çözümüfor the vast majority of leaf-to-spine and compute-to-leaf connections. for the vast majority of leaf-to-spine and compute-to-leaf connections. for the vast majority of leaf-to-spine and compute-to-leaf connections. for the vast majority of leaf-to-spine and compute-to-leaf connections. for the vast majority of leaf-to-spine and compute-to-leaf connections.

5İşlemler, İzleme, Sorun Çözme ve Optimizasyon

BuMMA4Z00-NSis designed for operational simplicity, with comprehensive digital diagnostic monitoring (DDM) support via the I2C interface. Anahtar operasyonel uygulamaları şunlardır:

• Gerçek Zamanlı İzleme:NVIDIA'nın ağ yönetim platformları, eşiğe yaklaştığında uyarılar oluşturabilir.proaktif bakımı sağlıyor.
• Bağlama Marjini:DSP tuning yeteneklerini kullanın, kurulum sırasında ve çeyreklik sağlık kontrollerinin bir parçası olarak bağlantı sınırlama testleri yapmak için.MMA4Z00-NSFirmware aracılığıyla on-demand eşitleme ayarlamalarını destekler, bu da kademeli fiber yaşlanmasını veya bağlantı bozulmasını telafi edebilir.
• Hata yalıtımı:Eğer bir bağlantı yüksek BER veya sinyal kaybı olayları yaşıyorsa, bağlantının her iki ucundaki DDM verileri karşılaştırılmalıdır.Common failure modes include dirty/contaminated MPO connectors (clean using cartridge-style cleaners) (Kartriç tarzı temizleyiciler kullanarak temizlenir), aşırı bükülme kaybı (fiziksel yönlendirmeyi inceleyin), veya verici bozulması (bölünme akımı ve optik güç eğilimlerini kontrol edin).
• Firmware Güncelleştirmeleri:NVIDIA periodically releases firmware updates that can improve equalization algorithms and enhance compatibility. Tümünü sağlayınMMA4Z00-NSBirimler, üreticinin tavsiyesiyle en son yazılım sürümünde.

Performansı optimize etmek için, mimari, 800G ve 2×400G modlarında tüm bağlantıların bir temel süzülmesini, optik güç ve BER istatistiklerini kaydetmeyi önerir.Bu taban çizelgesi gelecekteki sorun giderme ve kapasite planlaması için bir referans olarak hizmet eder.Ek olarak,Satılık MMA4Z00-NSStandartlaştırılmış küresel dağıtım yoluyla kullanılabilirlik, yedek ünitelerin hızlı bir şekilde elde edilebilmesini, arızalar durumunda arıza süresini en aza indirmeyi sağlar.

6Özet & Değer Değerlendirme

BuNVIDIA Mellanox MMA4Z00-NSModern AI veri merkezleri için zorlayıcı bir birleşik optik çözüm sunar. Yüksek bant genişliğini değişen fiziksel mesafelerle dengelemelidir.Hem rack içi hem de oda içi bağlantılardaki tek bir alıcı türüne standardize ederekMimarlık stok karmaşıklığını azaltır, nitelik süreçlerini kolaylaştırır ve bakımı basitleştirir.Modülün gelişmiş DSP ve optik yeteneklerinden yararlanarak geleneksel SR8 sınırlarının ötesine ulaşmayı sağlıyor..

Ana değer sonuçları:

• Envanter Basitleştirme:Tek bir SKU birden fazla alıcı türünü değiştirir, yedek alma maliyetlerini tahmini %60 oranında azaltır.
• Maliyet verimliliği:Multimode fiber altyapısı tek modlu bitkiden önemli ölçüde daha ucuzdur veMMA4Z00-NS fiyatıPort başına eşdeğer DR8/FR8 alternatiflerinden önemli ölçüde daha düşüktür.
• Geleceğe Hazır Esneklik:The 2×400G split mode provides an on-ramp for environments that are not yet fully 800G-ready, while the 800G mode supports next-generation GPU clusters today. 2×400G bölünmüş modu, henüz tam olarak 800G hazır olmayan ortamlar için bir on-ramp sağlarken, 800G modu bugün bir sonraki nesil GPU kümelerini destekler.
• Operasyonel Dayanıklılık:Güçlü DDM, proaktif uyarı ve alan ayarlanabilir DSP parametreleri bağlantıların operasyonel yaşamları boyunca özellik içinde kalmasını sağlar.

Ağ mimarları, çözüm mühendisleri ve operasyon ekipleri için,MMA4Z00-NSRacks ve odaları uzatabilecek ölçeklenebilir AI ağlarını inşa etmek için pratik, yüksek performanslı ve maliyetli bir temel taşı temsil ediyor.MMA4Z00-NS veri sayfasıve destekleyici teknik dokümantasyonlar, entegrasyon planlamasını ve dağıtım onaylamasını kolaylaştırmak için mevcuttur.