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Dieser Fall beschreibt die Optimierungslösung unseres Unternehmens für die durch den Einsatz von 100G-Multimode-Glasfasermodulen im Live-Netzwerk eines Rechenzentrums verursachten Stabilitätsprobleme. Durch die Analyse der Abstimmungs- und Anpassungsprobleme zwischen Übertragungsdistanz und Glasfasermodulen/-kabeln wurde eine szenariobasierte Austauschlösung für Multimode-/Singlemode-Glasfasermodule entwickelt. Diese Lösung behob die Netzwerkfehler vollständig und gewährleistete die Stabilität der Kommunikation zwischen den Rechenzentren.
I. Projekthintergrund
Ein Unternehmen für Rechenleistungscluster hat eingesetzt
QSFP28 100G SR4 Multimode-Optikmodule
Im laufenden Betrieb des Rechenclusters traten häufig Kommunikationsinstabilitäten auf, die den normalen Ablauf und die Datenübertragung beeinträchtigten. Daher war es notwendig, die Ursachen zu ermitteln und eine optimierte Lösung zu entwickeln.
II. Problembehebung und Analyse der Kernursachen
Unser technisches Team führte eine umfassende Untersuchung der Live-Netzwerktopologie, der optischen Übertragungsstrecken und der Hardwarekonfiguration durch und identifizierte das Kernproblem als die Diskrepanz zwischen den Übertragungsspezifikationen der optischen Module und der tatsächlichen Verbindungsdistanz, wie nachfolgend detailliert beschrieben:
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Der Kunde verfügt über eine große Anzahl von Verbindungsszenarien zwischen den Schränken, und die tatsächliche Übertragungsdistanz einiger Glasfaserverbindungen übertrifft die Erwartungen bei Weitem und beträgt sogar mehr als 100 Meter.
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Das QSFP28 100G SR4 ist ein Multimode-Optikmodul, dessen Übertragungsdistanz durch die Spezifikationen der unterstützten Multimode-Glasfaserkabel begrenzt ist: OM3-Glasfaserkabel unterstützen eine maximale Übertragungsdistanz von 70 Metern, OM4-Glasfaserkabel hingegen 100 Meter. Eine Übertragung über große Entfernungen ohne Sicherheitsreserve führt zu optischer Leistungsdämpfung und Signalverzerrung und beeinträchtigt somit die Betriebsstabilität.
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Obwohl einige Kurzstreckenverbindungen (innerhalb von 50 Metern) die Entfernungsgrenze nicht überschreiten, weisen die unterstützenden MPO-Kabel eine hohe Einfügungsdämpfung auf, was das Problem der Signaldämpfung bei Multimode-Verbindungen noch verschärft.
III. Kundenspezifische Lösung
Unter Berücksichtigung der Linkdistanzverteilung des Rechenleistungsclusters, der Kompatibilität der vorhandenen Netzwerkhardware und des Prinzips der Kostenoptimierung wurde eine szenariobasierte, optimierte Lösung für die Zuordnung von optischen Modulen und optischen Kabeln, klassifiziert nach Übertragungsdistanz, formuliert. Kernpunkt ist die „Optimierung der Multimode-Unterstützungseinrichtungen für kurze Distanzen und deren Ersatz durch Singlemode-Optikmodule für lange Distanzen“.
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Für Verbindungen zwischen Schränken über 50 Meter: Ersetzen Sie die QSFP28 100G SR4 Multimode-Optikmodule einheitlich durch QSFP28 100G LR4 Singlemode-Optikmodule. Singlemode-Optikmodule unterstützen die Übertragung über große Entfernungen von bis zu 10 km und erfüllen damit die Anforderungen an Verbindungen zwischen Schränken über große Distanzen vollständig. Das Problem der Entfernungsbegrenzung wird somit grundlegend gelöst.
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Für Kurzstreckenverbindungen bis 50 Meter: Behalten Sie die 100G SR4 Multimode-Optikmodule bei und ersetzen Sie die zugehörigen Glasfaserkabel durch OM3/OM4-konforme MPO-Multimode-Kabel mit geringer Einfügedämpfung. Dadurch werden die Einfügedämpfung reduziert und die Signalstabilität der Multimode-Verbindungen verbessert. Nutzen Sie gleichzeitig die Kostenvorteile der Multimode-Optikmodule, um die Umrüstungskosten für Kurzstreckenverbindungen zu senken.
IV. Auswirkungen der Umsetzung
Nachdem der Kunde die Umstellung aller aktiven Netzwerkverbindungen und die Hardwareaktualisierung gemäß dieser Lösung abgeschlossen hatte, wurden folgende Effekte erzielt:
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Die durch die Fehlanpassung der optischen Übertragungsverbindungen verursachte Instabilität des Geschäftsbetriebs wurde vollständig beseitigt, und die Paketverlustrate sowie die Latenzschwankungen bei der Datenübertragung zwischen den Schränken im Rechenleistungscluster kehrten zu den Standardwerten zurück.
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Die szenariobasierte Hardwarekonfigurationslösung gleicht Übertragungsstabilität und Transformationskosten aus, vermeidet unnötige Volllink-Singlemode-Transformationen und kontrolliert effektiv die Investitionen in die Netzwerkoptimierung des Rechenleistungsclusters.
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Die passenden Standards für netzwerkfähige optische Module und optische Kabel wurden standardisiert und bieten damit eine klare Grundlage für die Hardwareauswahl der optischen Übertragung für die anschließende Erweiterung und Topologieanpassung des Rechenleistungsclusters.
V. Fallzusammenfassung
Die hochdichte und breitbandige Verbindung von Serverschränken in einem Rechencluster stellt extrem hohe Anforderungen an die optischen Übertragungsstrecken. Das 100G SR4 Multimode-Optikmodul eignet sich nur für Verbindungen über kurze Distanzen (≤ 100 Meter) mit OM3/OM4-Glasfaserkabeln. Für Verbindungen über größere Entfernungen zwischen Serverschränken ist das 100G LR4 Singlemode-Optikmodul vorzuziehen. Bei der Implementierung optischer Kommunikationssysteme ist es unerlässlich, die Optikmodule entsprechend der tatsächlichen Übertragungsdistanz und den Spezifikationen der Glasfaserkabel präzise auszuwählen und auf die Verwendung dämpfungsarmer Zuleitungen zu achten, um einen langfristig stabilen Betrieb der Verbindungen mit hoher Bandbreite zu gewährleisten.
