400G データセンター ソリューション: スイッチ、スマート NIC、光モジュール

400G データセンター ネットワーク市場は急速に成長しており、より大きなスループットのスイッチング チップ、より高速な光コネクタ、およびデータセンター ネットワークの成長を加速する爆発的なデータの増加が組み合わされています。

その上、5G の堅調な成長とビデオベースのデータ伝送の急速な成長に伴い、データセンターは、データと帯域幅を集中的に使用するアプリケーションに対する急速に高まる需要に対応するために、容量をアップグレードする必要があります。 これらすべての要因が、データセンター トラフィックの継続的な成長と、大容量の 400G データセンター ネットワーク ソリューションの需要を後押ししています。 データ集約型アプリケーションの容量要件の急増は、現在の高速伝送容量をはるかに超えているため、400G は、ファイバー接続の差し迫ったニーズをより適切に満たすために、比較的低い OpEx とより小さなフットプリントを備えた進化するテクノロジーになる準備ができています。

400G ネットワーキングの概要

過去数十年にわたって、1G、10G/40G から 25G/100G へのイーサネット速度の変化を目の当たりにしてきました。イーサネット業界は、より高速なネットワーク速度を実現するために革新を続けています。 400G ネットワーキングとは何かを説明する前に、400G が定義され、データセンター ネットワーキングの会話で使用されるさまざまな方法を理解する必要があります。

400G: 100G および 400G という用語は、インターフェイスの serdes レート、つまり単一チャネルの伝送容量を指します。 多くの場合、単一のインターフェイスの伝送速度を口頭で説明するために使用され、400GbE および 400Gb/s と同じ意味で使用されることもあります。

400GbE: イーサネット インターフェイスの 802.3 つのリンクで伝送できる次世代の容量レートを指します。 これは、400GbE 物理層、管理パラメーター、およびメディア アクセス制御 (MAC) パラメーターが満たす必要がある IEEE XNUMXbs 認証規格に基づいています。

400Gb/s: データ伝送速度を指し、通常はデバイス ポートでサポートされる最大伝送速度、または光コネクタの伝送速度を表します。

400G ネットワークの動作原理

100G 伝送を完了するために、単一のインターフェイスで 25 つの NRZ 変調された 100G 信号を使用する 400G ネットワークに精通しているかもしれません。 イーサネットの伝送速度は、通常、50 つの方法で増加します。4 つのチャネルの伝送速度を上げ、チャネル数を増やします。一方、400G は、XNUMX つのチャネルの伝送を正確に XNUMX 倍にし、PAMXNUMX 変調技術を介して XNUMX つの XNUMXG 信号を伝送して XNUMXG を達成することにより、チャネルの数を XNUMX 倍にします。送信 (QSFP-DD)。

PAM4 送信原理

400G ネットワーク展開の利点

より高い伝送密度: 100G スイッチを例にとると、NVIDIA 100G スイッチ SN2700/3700C のポート密度は 32*100G/U ですが、400G スイッチ SN4700 には 32U パネルに 400 個の 1G QSFPDD ポートがあり、同じ高さで XNUMX 倍の密度になります。

低送信電力消費: 中国の標準化管理局がリリースを承認した エネルギー効率の最大許容値とエネルギー効率グレード データセンター 11 年 2021 月 100 日に、伝送エネルギー消費を削減する方法がデータセンターの最優先事項になります。 400GはXNUMXGに比べて情報伝送単位あたりのエネルギー消費量が少なく、省エネルギーや環境保全のニーズにも応えます。

スケーラビリティ: 100G QSFP28 ポートは通常、100G から 100G および 100G から 4X25G の 400 つの伝送モードをサポートします。 また、NVIDIA SN4700 を搭載した 400G スイッチは、400G から 400G、2G から 200X400G、4G から 100X400G、8G から 50XXNUMXG などの伝送モードをサポートしており、さまざまなネットワーク アーキテクチャに対応できます。

NVIDIA SN4700 スイッチでサポートされるポート モード

400G ネットワークの動向

トレンド1：QSFP-DD。 QSFP-DD は、銅線であれ長距離ファイバーであれ、例外なくすべての接続ケーブルに一貫した共通フォーム ファクターを可能にするこの種の製品としては初めてです。 65 組織からなる QSFP-DD マルチソース アグリーメント (MSA) グループも、QSFP-DD 外部仕様の共通管理インターフェイス仕様 (CMIS) バージョン 4.0 をリリースしました。 400G の導入が進むにつれて、QSFP-DD はデータセンター市場で最も高いポート帯域幅密度を備えた最小の 400 モジュールを提供し、CMIS は、 QSFP-DDモジュール 広く導入されている 40G/100G/200G 製品を含む、すべての QSFP ベースのトランシーバーと下位互換性があります。 QSFP-DD はその強力なパフォーマンスが広く知られており、400G データセンター ネットワークにおける高密度、高速プラグイン可能モジュールとしての使用に最適です。

トレンド2: リモート ダイレクト メモリ アクセス オーバー コンバージド イーサネット (RoCE)。 400G データ ネットワークは、データセンターでの RoCE テクノロジーの採用を加速するための鍵です。 RDMA は、ネットワーク アダプターがアプリケーション メモリと直接データを転送できるようにするゼロ レプリケーション ネットワークをサポートしているため、アプリケーション メモリとオペレーティング システムのデータ バッファー間でデータを複製する必要がなくなります。 特に、RoCEv2 プロトコルは L3 境界を越えて RDMA をサポートします。

トレンド3： 頭いい NIC. SmartNIC の出現は、400G で重要な役割を果たし、データセンターの新しい大規模な帯域幅要件を満たすことができます。 SmartNIC の最近のバージョン off25 つの 50G/100G/200G/400G ポートまたは 50 つの 4G ポート、および 4.0G PAMXNUMX SerDes 機能を備えたイーサネット接続と PCIE XNUMX ホスト接続。 SmartNIC は、ネットワークのプログラマビリティを改善し、データセンターの効率を高めるために重要なアプリケーションの負荷転換を加速する上で不可欠な要素であると考えています。

FiberMall のフルスタック ネットワーク ソリューション

ファイバーモールは、高速ネットワークの開発動向と光電子デバイス技術のブレークスルーに関する理解に基づいて、フルスタックのネットワーク ソリューションを顧客に提供します。

ファイバーマルlのデータセンター向け 400G ネットワーク ソリューション

スイッチ

ファイバーモール offスイッチ側の SN4410/SN4700 をそれぞれリーフ/スパイン スイッチとして使用し、Spectrum-3 ベースの SN4000 シリーズ スイッチは、高度なネットワーク仮想化テクノロジ、高性能、シングル チャネル VXLAN ルーティング、および IPv400/マルチプロトコルと共に、最大 6G の転送速度をサポートします。ラベル スイッチング (MPLS) セグメント ルーティング、および RoCE ベースおよび GPUDirect ベースのアプリケーション向けの堅牢な高帯域幅データ パス。

NVIDIA スイッチ

Smartnic

ファイバーモール offNIC 側の NVIDIA ConnectX SmartNIC は、NVIDIA ASAP2 (Accelerated Switching and Datagram Processing Technology®) を特徴とし、インターネット プロトコル (IP) データグラムを送信する際の CPU 負荷を軽減しながらネットワーク パフォーマンスを加速し、アプリケーション実行により多くのプロセッサ サイクルを解放します。 比類のない RoCE パフォーマンスを備えた ConnectX スマート カードは、帯域幅と遅延の影響を受けやすいアプリケーションに対して、効率的で高性能なリモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) サービスを提供します。 また、ConnectX のパワーとプログラム可能な ARM コアおよびその他のハードウェアを組み合わせた NVIDIA Bluefield DPU も利用できます。 offソフトウェア定義ストレージ、ネットワーキング、セキュリティ、およびワークロードを強化する負荷。

NVIDIA スマート NIC

光モジュール

ネットワーク接続のために、サーバーはFiberMallの 200G QSFP-DD から 2x100G QSFP28 NRZ DAC ブレークアウト ケーブル 48*100G NIC ポートを 4410 つの SN400 に接続します。 スイッチ接続では、FiberMall 8G QSFP-DD SR4700 光モジュールを使用して XNUMX つの SNXNUMX を接続することを選択できます。

ファイバーモール 400G QSFP-DD SR8

FiberMall は、オプティカル ネットワーキング ソリューションのリーディング プロバイダーであり、NVIDIA ネットワーキング製品のエリート パートナーであり、NVIDIA と協力して、オプティカル コネクティビティ、ネットワーキング製品、およびソリューションの強力な組み合わせを実現しています。 FiberMall は、オプティカル ネットワーキング ソリューションの大手プロバイダーであり、NVIDIA ネットワーキング製品のエリート パートナーであり、NVIDIA と協力して、オプティカル コネクティビティ + ネットワーキング製品およびソリューションの強力な組み合わせを実現しています。