Mellanox (NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E 기술 백서 단거리 고속 상호 연결 및 케이블

이 기술 백서는 네트워크 아키텍트, 사전 판매 엔지니어 및 운영 관리자를 대상으로 합니다. 이 백서는 MFS1S50-H010E 액티브 광 케이블(AOC)을 핵심 구성 요소로 사용하여 짧은 거리의 랙 간 시나리오에서 200G를 2×100G 고속 전송 및 케이블링 아키텍처 단순화를 달성하는 방법을 체계적으로 다룹니다. NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E의 주요 기능, 배포 방법 및 운영 시스템을 분석하여 이 문서는 고밀도 데이터 센터 상호 연결 설계에 대한 실용적인 참조를 제공합니다.

현대 데이터 센터 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터는 인접한 랙에 고대역폭, 저지연 링크가 필요하지만 기존의 패시브 구리 직접 연결 케이블(DAC)은 3미터 이상에서 신호 저하가 발생하는 공통적인 과제에 직면해 있습니다. 3~7미터의 랙 간 거리에 대해 구리 케이블은 과도한 무게, 낮은 유연성 및 전자기 간섭(EMI)에 대한 취약성과 같은 문제도 야기합니다. 또한, 브레이크아웃 시나리오(단일 200G 포트를 두 개의 독립적인 100G 연결로 분할)는 일반적으로 추가 어댑터 모듈 또는 패치 패널이 필요하여 비용과 장애 지점이 모두 증가합니다. 따라서 주요 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 3~10미터 거리에서 안정적인 200G 전송
• 추가 하드웨어 없이 200G-2×100G 브레이크아웃에 대한 기본 지원
• 케이블 관리 트레이에서 케이블 볼륨 감소 및 공기 흐름 개선
• 기존 QSFP56 스위치 포트와의 완벽한 호환성
• 모듈형 광 트랜시버 솔루션에 비해 낮은 총 소유 비용(TCO)

제안된 아키텍처는 클라우드 데이터 센터와 HPC 클러스터 모두에서 일반적인 스파인-리프 토폴로지를 채택합니다. 각 랙 내의 리프 스위치는 인접한 랙의 스파인 스위치에 연결됩니다. 포트 활용도를 최적화하고 케이블링을 단순화하기 위해 각 200G 리프 업링크는 두 개의 별도 스파인 스위치에 대한 두 개의 100G 연결로 분할됩니다. 이 설계는 케이블 수준에서 브레이크아웃 기능을 수행할 수 있는 물리적 상호 연결을 필요로 하며, 이는 정확히 MFS1S50-H010E 200Gb/s ~ 2x100Gb/s QSFP56 ~ 2xQSFP56 솔루션이 제공하는 것입니다. 이 아키텍처는 전용 브레이크아웃 모듈을 제거하고, 개별 트랜시버 기반 설계에 비해 물리적 케이블 수를 50% 줄이며, 완전한 대역폭 이중화를 유지합니다.

이 아키텍처 내에서 MFS1S50-H010E는 기본 물리 계층 구성 요소 역할을 합니다. 각 끝에 QSFP56 폼 팩터를 가진 액티브 광 케이블(AOC)이지만 중요한 차이점이 있습니다. 바로 브레이크아웃 케이블이라는 것입니다. 한쪽 끝은 단일 200G QSFP56 커넥터를 제공하고, 다른 쪽 끝은 두 개의 독립적인 100G QSFP56 커넥터로 분할됩니다. 이 고유한 설계 덕분에 단일 리프 스위치 포트가 중간 광학 장치나 패치 코드 없이 두 개의 스파인 스위치 포트에 연결될 수 있습니다. MFS1S50-H010E 데이터시트에 따르면 이 케이블은 총 200Gb/s(또는 2×100Gb/s)의 전이중 작동을 지원하며, 각 끝의 일반적인 전력 소비는 3.5W 미만입니다. MFS1S50-H010E 사양의 주요 사양에는 최대 50미터 길이(3~10미터 랙 간 사용에 최적화), 1E-15보다 나은 BER, 0°C ~ 70°C의 작동 케이스 온도가 포함됩니다. MFS1S50-H010E 호환성은 IEEE 802.3cd 및 QSFP56 MSA 사양을 준수하는 모든 표준 QSFP56 포트와의 상호 운용성을 보장합니다.

배포는 간단한 프로세스를 따릅니다. 각 MFS1S50-H010E 200G QSFP56 브레이크아웃 AOC 케이블은 소스 200G 포트(예: 리프 스위치의 포트)를 두 개의 대상 100G 포트(예: 스파인 스위치의 포트)에 연결합니다. 브레이크아웃 끝은 두 개의 100G 레그를 분리하는 스플리터 부트를 사용합니다. 각 레그는 표준 QSFP56 커넥터이며 서로 다른 스파인 스위치로 독립적으로 라우팅될 수 있습니다. 확장을 위해 8개 랙 클러스터는 2:1 오버서브스크립션으로 리프-스파인 연결을 완전히 메쉬하기 위해 이러한 케이블 16개만 필요로 합니다. 200G DAC와 별도의 브레이크아웃 트랜시버를 사용하는 것에 비해, MFS1S50-H010E 200G QSFP56 브레이크아웃 AOC 케이블 솔루션은 케이블 수를 50%, 무게를 약 70% 줄이고 링크당 두 개의 광학 커넥터를 제거하여 전반적인 안정성을 향상시킵니다. 더 큰 규모의 배포를 계획할 때 아키텍트는 MFS1S50-H010E 가격 추세(일반적으로 100개 이상 구매 시 볼륨 할인 적용)를 참조하고 공인 유통업체의 MFS1S50-H010E 판매 목록이 필요한 길이 및 브레이크아웃 방향과 일치하는지 확인해야 합니다.

일반적인 토폴로지 설명: 2개 랙 배포에서 랙 A에는 리프 스위치 L1 및 L2가 포함됩니다. 랙 B에는 스파인 스위치 S1 및 S2가 포함됩니다. NVIDIA Mellanox MFS1S50-H010E는 L1의 200G 포트를 S1의 100G 포트(레그 1) 및 S2의 100G 포트(레그 2)에 연결합니다. 다른 케이블은 L2를 유사하게 연결합니다. 이렇게 하면 각 리프에서 두 스파인으로 추가 하드웨어 없이 2×100G 업링크가 차단되지 않습니다. 가볍고 유연한 AOC 구조는 팬 트레이를 막지 않고 수직 케이블 관리자를 통해 쉽게 라우팅할 수 있습니다.

지속적인 운영을 위해 MFS1S50-H010E는 I2C 인터페이스를 통해 디지털 진단 모니터링(DDM)을 지원합니다. 모니터링해야 할 주요 메트릭은 다음과 같습니다:

• 광 수신 전력(레인당): 지정된 범위(-6.0dBm ~ +3.0dBm 일반) 내에 유지되어야 합니다.
• 공급 전압 및 온도: 편차는 케이블 손상 또는 환경 문제를 나타낼 수 있습니다.
• 링크 오류 카운터: 수정되거나 수정되지 않은 FEC 오류의 증가는 물리 계층 문제를 시사합니다.

일반적인 문제 해결: 브레이크아웃 케이블의 한쪽 레그가 실패하고 다른 쪽은 작동하는 경우, 개별 QSFP56 커넥터의 먼지나 손상을 확인하십시오. 승인된 카세트 클리너를 사용하여 재장착하거나 청소하십시오. 두 레그 모두 실패하는 경우, 소스 200G 포트가 브레이크아웃 모드로 구성되어 있는지 확인하십시오(예: 스위치 CLI에서 "split 1x200G to 2x100G"). 지속적인 문제가 있는 경우, 핀아웃 및 타이밍 사양은 MFS1S50-H010E 데이터시트를 참조하십시오. 최적화 팁에는 케이블 관리를 용이하게 하기 위해 브레이크아웃 레그를 동일한 스파인 스위치 쌍으로 그룹화하고, 양쪽 끝을 명확하게 라벨링하고, 광학 감쇠를 방지하기 위해 30mm보다 작은 굽힘 반경을 피하는 것이 포함됩니다.

迈络思(NVIDIA Mellanox) MFS1S50-H010E는 짧은 거리의 랙 간 고속 상호 연결 문제에 대한 목적별 솔루션을 제공합니다. 브레이크아웃 기능을 AOC에 직접 통합함으로써 외부 어댑터를 제거하고, 케이블 복잡성을 줄이며, 배포 및 유지 관리를 단순화합니다. 프로덕션 배포에서 검증된 정량적 이점은 다음과 같습니다:

• 200G-2×100G 토폴로지에 대한 물리적 케이블 수 50% 감소
• 구리 DAC에 비해 링크당 약 70%의 무게 절감
• 추가 광학 모듈 또는 패치 패널 불필요
• 표준 QSFP56 스위치 포트와의 완벽한 호환성

상호 연결 옵션을 평가하는 조직의 경우, MFS1S50-H010E 200G QSFP56 브레이크아웃 AOC 케이블 솔루션은 매력적인 TCO 이점을 제공합니다. 네트워크 아키텍트는 MFS1S50-H010E 호환 설계가 상호 운용성을 보장한다는 것을 알고 이 케이블을 자신 있게 지정할 수 있으며, 운영 팀은 단순화된 케이블 관리와 내장된 진단 기능의 이점을 누릴 수 있습니다. 가격 정보 또는 MFS1S50-H010E 판매를 제공하는 공인 유통업체를 찾으려면 현지 NVIDIA Mellanox 담당자에게 문의하십시오.