NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS 데이터 센터 광 트랜시버 기술 솔루션

NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS 데이터센터 광적 송수신기술 솔루션 랩-투-랙 및 시설간 연결에서 대역폭과 거리를 균형을 맞추기

1프로젝트 배경 및 요구사항 분석

인공지능 (AI) 및 고성능 컴퓨팅 (HPC) 작업 부하가 계속 확장됨에 따라기본 네트워크 인프라가 800G 이더넷과 400G 인피니밴드 액세스 속도를 지원하도록 진화해야 합니다.데이터센터 아키텍트는 이제 중요한 물리적 계층 설계 과제와 마주하고 있습니다. how to deliver 800G bandwidth across varying distances — from intra-rack connections (2–5 meters) to cross-aisle links (30–60 meters) and even inter-row or inter-building connections (up to 100 meters) — without proliferating transceiver types, 인벤토리 비용을 증가시키거나 신호 무결성을 손상시킵니다. 각 거리 계층 (예를 들어, 단거리용 SR8확장 범위의 DR8/FR8) 는 운영의 복잡성을 도입하고 잘못된 제공의 위험을 증가시킵니다., 단거리 모듈이 더 긴 링크에 실수로 배치되어 예측할 수 없는 비트 오류율 (BER) 을 유발하는 경우

이 과제는 산업의 3가지 동시다발적인 추세에 의해 더욱 심화됩니다.이더넷과 인피니밴드 스위치 모두에서 OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) 형식 요소의 광범위한 채택은 공통 인터페이스를 만들었습니다., 그러나 모든 OSFP 트랜시버가 800G PAM4 속도의 멀티모드 섬유에서 일관된 성능을 제공하지는 않습니다. 둘째, 지속가능성 의무는 포트당 전력 소비를 줄이고 있습니다.왜냐하면 32 또는 64 OSFP 포트를 가진 고밀도 스위치가 트랜시버가 최적화되지 않으면 상당한 전력을 소비 할 수 있기 때문입니다.셋째, 운영팀은 모니터링을 단순화하고 평균 수리 시간 (MTTR) 을 줄이기 위해 모든 광학 링크에 균일한 진단 능력을 요구합니다.구조화된 기술 솔루션이 필요합니다., 잘 특징화된 800G SR8 트랜시버는 원격 계획, 링크 예산 검증 및 이더넷 및 인피니밴드 두 가지 섬유에서 능동적인 건강 관리에 대한 명확한 지침을 제공합니다.

2전체 네트워크 / 시스템 아키텍처 설계

제안된 아키텍처는 GPU 컴퓨팅 노드와 스토리지 시스템의 주요 액세스 인터페이스로 사용되는 800G OSFP 포트를 가진 2단계 척추 잎 토폴로지를 채택합니다. 각 잎 스위치,일반적으로 32 또는 64 OSFP 포트가 장착되어 있습니다., 800G 또는 1.6T 업링크를 통해 상류 척추 스위치에 연결되며, 하류 포트는 여러 랙과 통로에 분산된 컴퓨팅 노드와 스토리지 컨트롤러에 할당됩니다.포트 활용도를 극대화하고 스위치 발자국을 줄이기 위해, 아키텍처는 2 × 400G 브레이크아웃 구성을 활용합니다: 단일 800G OSFP 포트는 두 개의 독립적인 400G 연결으로 나뉘어 각각 별도의 GPU 서버 또는 스토리지 엔드포인트에서 종료됩니다.이 설계는 효과적으로 잎 계층의 효과적인 포트 밀도를 두 배로 증가, 이것은 특히 랙 공간이 프리미엄이있는 GPU가 풍부한 환경에서 가치가 있습니다.

스위치와 엔드포인트 사이의 물리적 케이블은NVIDIA 멜라녹스 MMA4Z00-NS표준화된 800G 광학 송수신기로 65m까지의 모든 멀티모드 광섬유 연결을 위해MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 트랜시버OM4 (50m) 및 OM5 (70m) 멀티모드 섬유로 작동하며, 각 경로당 100G PAM4로 8개의 평행 경로를 사용합니다.800GBASE-SR8 및 400G-SR4 이더넷 사양 및 InfiniBand HDR 및 NDR 데이터 레이트모듈의 듀얼 프로토콜 기능은 펌웨어 재구성 없이 이더넷과 인피니밴드를 지원합니다.혼합 프로토콜 환경에서 필요한 트랜시버 SKU의 수를 줄이는 것.

아키텍처는 또한 MPO-12 커넥터와 모든 새로운 설비에 대한 OM5 광대역 멀티모드 섬유를 사용하여 표준화 된 섬유 공장 디자인을 포함합니다.기존 OM4 인프라를 더 짧은 연결에 재사용할 수 있는 규정이 설계는 모든 OSFP 포트가 65 미터 도달 한계 내의 모든 엔드포인트에 교차 연결 될 수 있도록 보장하며, 용량 재균형 및 하드웨어 갱신 사이클에 대한 최대 유연성을 제공합니다.디자인 가이드에서는MMA4Z00-NS 사양굽기 반지름 (최소 30mm 동적), 커넥터 청결성 (IEC 61300-3-35에 따라) 및 삽입 손실 예산 (커넥터와 스플라이스를 포함하여 전체 링크에 최대 3.0 dB 총).

3. 솔루션에서 NVIDIA Mellanox MMA4Z00-NS의 역할 및 주요 기능

이 건축물 안에서,MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 트랜시버스위치 / 어댑터의 전기 영역과 광섬유 인프라를 연결하는 표준화 된 광학 인터페이스로 기능합니다.주요 기술 특징은 단일 SKU 전략의 성공에 결정적입니다.:

• 이중 프로토콜 작업:800G 이더넷 (800GBASE-SR8) 및 400G 인피니밴드 (NDR) 를 모두 자동 검출으로 지원하여 이질적인 섬유에 통일된 트랜시버 인벤토리를 가능하게합니다.
• 네이티브 2×400G 뷰어닝 능력:의MMA4Z00-NS 2x400G 인피니밴드/이더넷이 모드에서는 하나의 OSFP 포트가 MPO-12에서 2×MPO-8 케이블 집합을 사용하여 두 개의 독립적인 400G 엔드 포인트를 공급할 수 있으며, 외부 팬 아웃 모듈의 필요성을 제거합니다.
• 850nm VCSEL 배열, 8번 레이인:신뢰성 있는 광출력 (일반적으로 -2.0 ~ +4.0 dBm) 을 낮은 상대적 강도 소음 (RIN) 으로 제공하며, 100G PAM4에서 멀티모드 섬유를 통해 깨끗한 눈 다이어그램을 지원합니다.
• 높은 민감도 PIN 수신기 배열:전형적인 감수성은 -5.5 dBm, 70m에서 OM5에서 최소 3.0 dB의 연결 마진을 제공하며 커넥터 손실과 노화를 계산합니다.
• 에너지 효율:800G 모드에서 10.5W 이하의 일반적인 소비량과 2×400G 브레이크아웃 모드에서 약 8.2W, 열 예산을 초과하지 않고 밀도 높은 포트 구성을 가능하게합니다.
• 통합 디지털 진단 모니터링 (DDM):표준 I2C 관리 인터페이스를 통해 각 노선에 대한 Tx 전력, Rx 전력, 온도, 전압 및 편향 전류의 실시간 보고능동적인 오류 탐지 및 차선 수준의 문제 해결을 가능하게 하는.
• 넓은 작동 온도 범위:0°C에서 70°C의 온도, 높은 주변 온도와 고밀도 랙 환경에서 안정적인 작동을 보장합니다.

이러한 특징은MMA4Z00-NS 데이터 시트, 눈 다이어그램 마스크, jitter 관용 곡선, 그리고 캐비닛 레이아웃 도구에 통합을 위한 기계적 도면. 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.

4배포 및 확장 권고 (유형 토폴로지 설명)

초기 배포를 위해, 우리는 표준화된 케이블링 유형에 거리의 계층을 매핑하고 모든 연결에서 일관된 링크 마진을 보장하는 구조화된 구역 접근 방식을 권장합니다.다음의 전형적인 토폴로지는 32 포트 리프 스위치에 사용되며 8개의 캐비닛 (8개의 캐비닛 당 노드) 에 64개의 GPU 노드를 서비스합니다., 5~50m의 장관 간 거리를 가진:

• A 구역 (인트라크, 2~5m):직접 MPO-12 패치 케이블은 잎 스위치 (함께 캐비닛) 에서 GPU 노드까지 연결 마진이 6dB를 초과하여 중대적인 커넥터 저하에도 안정적인 작동을 보장합니다.
• 부지 B (접근 칸막이, 8~20m):중간 패치 패널을 가진 오버헤드 광섬유 트레이를 통해 구조화된 OM5 케이블링. 연결 연결 2 쌍. 연결 마진: 4.0 ∼ 4.5 dB, 모듈의 최소 3.0 dB 내에 있습니다.
• 부지 C (횡단로/열 사이, 25~50m):공장에서 닦은 커넥터와 함께 미리 끝낸 OM5 트렁크, 높인 바닥 아래로 이동. 링크 마진: 3.0~3.5 dB, 5 년 이상 노화 최대 0.5 dB까지 계산해도 여전히 편안합니다.
• 구역 D (빌딩 간 캠퍼스, 50~65m):OM5 인프라가 있는 단거리 캠퍼스 연결에만 사용됩니다. 65m의 연결 마진은 대략 3.0 dB입니다.시동 중 전력 마진 검증.

단일 팟을 초과하는 것은 동일한 구역화 원칙을 따르며, 여러 팟에서 800G 액세스 링크를 종료하는 중간 집계 스위치를 추가합니다.MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 트랜시버 솔루션이중 프로토콜 기능을 가진 단일 SKU를 사용하면 확장에는 프로토콜 또는 거리에 따라 송신기 유형 예측이 필요하지 않습니다. 모든 링크는 동일하게 제공됩니다.이것은 물류를 단순화하고 운영 팀이 유지 보수 이벤트 중 신속한 교체를 위해 예비 송신기 (일반적으로 배치 된 단위의 5%) 의 작은 버퍼 재고를 유지할 수 있습니다..

거리를 계획하기 위해 다음 표는 광섬유 유형과 연결 예산에 따라 최대 도달에 대한 지침을 제공합니다.

최대 범위에 가까운 거리에 배치할 때, 우리는 광 광 공급원을 사용하여 시동 시 광 전력 측정을 수행하는 것이 좋습니다.측정된 손실을MMA4Z00-NS 데이터 시트이 검증 단계는 연결 고리가 생산에 들어가기 전에 모든 케이블 결함이나 오염이 검출된다는 것을 보장합니다.

5운영 및 유지보수: 모니터링, 문제 해결 및 최적화

MMA4Z00-NS 기반 광학 인프라의 운영 수명 주기는 모듈의 차선 수준의 DDM 기능을 활용하여 모니터링 및 오류 관리에 대한 체계적인 접근을 요구합니다.우리는 OSFP 모듈에 대한 표준 CMIS (공용 관리 인터페이스 사양) 를 사용하여 I2C 관리 인터페이스를 중앙 네트워크 관리 시스템 (NMS) 에 통합하는 것을 권장합니다.능동적 경고를 구성하는 주요 한계값은 다음을 포함합니다.

• Tx 전력 저하:어떤 노선에서 출력 전력이 적정 전력보다 2.0dB 이상 떨어지면 경고하여 전송 쪽의 VCSEL 노화 또는 커넥터 오염 가능성을 나타냅니다.
• Rx 전력 마진:각 노선에서 수신된 전력이 -5.0 dBm (감각도 -5.5 dBm) 에 접근하면 경고, 과도한 연결 손실, 케이블 손상 또는 잘못된 MPO 커넥터 정렬을 나타냅니다.
• 온도 탐사:방의 온도가 65°C를 초과하면 공기의 흐름을 차단하거나, 팬이 고장 났거나, 주변 온도가 상승하는 것을 시사합니다.
• 변동 전류 유동:레이저 편향 전류의 변화를 관찰합니다. 어떤 노선에서도 명소 전류의 30% 이상을 지속적으로 증가하면 VCSEL 저하가 나타납니다.

연결 고장 또는 고장 발생 시 구조화된 문제 해결 프로토콜을 따라야 합니다.

1. 차선 수준의 DDM 판독을 확인하여 8 차선 중 어느 차선이 저하를 경험하는지 고립합니다. Tx 및 Rx 값을 예상 범위와 비교하십시오.MMA4Z00-NS 사양.
2. MPO 커넥터 두 끝을 끝면 현미경으로 검사하고, IEC 61300-3-35 표준에 따라 오염이 발견되면 청소하고, 영향을 받은 단 하나의 차선에 특히 주의를 기울여야 합니다.
3. 잘 알려진 MMA4Z00-NS 트랜시버로 연결을 테스트하여 오류가 모듈이나 섬유 플랜트에 있는지 확인합니다.
4. 문제가 특정 경로에서 계속되면 OTDR 테스트를 수행하거나 루프백 진단법을 사용하여 유선 경로 또는 송신기의 내부 광 경로로 결함을 격리하십시오.

최적화 기회는 최소 구부리 반지름 준수와 MPO 커넥터 스트레인 완화 손상되지 않은 확인을 위해 주기적인 케이블 관리 감사를 포함합니다.왜냐하면MMA4Z00-NS 가격다른 자격을 갖춘 800G SR8 모듈과 경쟁력을 갖는다.우리는 빠른 교체와 MTTR를 최소화하기 위해 예비 트랜시버의 작은 양을 유지하는 것이 좋습니다.대용량 배포를 위해 모든 링크에서 차선 수준의 DDM 데이터를 집계하는 자동 광학적 건강 대시보드를 구현하는 것을 고려하여 예측 유지 보수 및 용량 계획을 가능하게합니다.

6요약 & 가치 평가

의NVIDIA 멜라녹스 MMA4Z00-NS800G 데이터 센터 액세스 네트워크에서 대역폭과 거리를 균형 잡는 실용적이고 현장 검증 된 방법론을 제공합니다.IEEE-복합 OSFP SR8 트랜시버MMA4Z00-NS 800G OSFP SR8 트랜시버이 아키텍처는 다양한 거리 레벨과 프로토콜에 대한 여러 SKU 관리의 복잡성을 제거하고, 예비 부품 재고를 줄이고, 배포 계획을 단순화합니다.모듈의 850nm VCSEL 기술, 고 민감성 PIN 수신기 배열과 결합하여 최대 70 미터까지 OM4 및 OM5 멀티 모드 섬유에서 신뢰할 수있는 성능을 제공합니다.이더넷과 인피니밴드 패브릭을 지원하면서 데이터센터 내 링크의 대다수를 커버합니다..

비교 가능한 배포의 주요 가치 지표는 다음을 포함합니다.

• 재고 감축:단일 트랜시버 SKU는 4 개의 거리/프로토콜 특정 부품 번호 (예를 들어, SR8, SR4, DR8, FR8) 를 대체하여 물류 전반 비용을 60%~70% 감소시킵니다.
• 에너지 효율:800G 모드에서 < 10.5W 및 2 × 400G 브레이크아웃 모드에서 < 8.2W로, MMA4Z00-NS는 냉각 비용을 낮추고 PUE를 개선하는 데 기여합니다.
• 운용 신뢰성:차선 수준의 DDM를 지원하는 능동적 모니터링은 광층 오류에 대해 MTTR를 최대 60%까지 줄입니다.
• 비용 최적화:의MMA4Z00-NS 가격다른 자격을 갖춘 800G SR8 모듈과 경쟁력을 갖추고 있으며, 이중 프로토콜 기능과 네이티브 브레이크아웃 지원은 추가 자격 비용과 외부 하드웨어를 제거합니다.

네트워크 아키텍트 및 엔지니어링 리드를 위해, MMA4Z00-NS는 온도 변동과 기계적 스트레스에도 불구하고 일관된 성능을 유지하는 "설정 및 잊어"광 인터페이스를 제공합니다.이 솔루션은 특히 표준화된 800G 액세스 네트워크를 계획하는 녹색 AI 데이터 센터에 권장됩니다., 또한 기존 멀티모드 광섬유 인프라를 재사용하면서 400G에서 800G로 업그레이드하는 브라운필드 환경. 800G 이더넷과 400G 인피니밴드는 AI, HPC,그리고 기업용 저장 환경, MMA4Z00-NS 기반의 광학 아키텍처는 현재 운영 제약과 장기적 용량 로드맵을 모두 맞추는 견고하고 확장 가능한 기반을 제공합니다.

자세한 통합 지침, 열 시뮬레이션 데이터 및 적합성 인증 패키지 내용은 공식 제품 문서를 참조하십시오.