Cá phương pháp tiết kiệm năng luợng trong mạng data enter

Trang 1 HUỲNH VŨ TRƢỜNG DUYBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- HUỲNH VŨ TRƢỜNG DUYKỸ THUẬT TRUYỄN THÔNGCÁC PHƢƠNG PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG TRONG MẠNG DATA CENTER LU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- HUỲNH VŨ TRƯỜNG DUY

CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM TRONG MẠNG DATA CENTER

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTCHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

PGS.TS NGUYỄN HỮU THANH

Hà Nội – Năm 2014

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc

- Đề tài: Các giải pháp tiết kiệm trong mạng Data Center

- Tác giả: Huỳnh Vũ Trường Duy, Viện đào tạo sau đại học – Đại học Bách Khoa Hà Nội

- Chuyên ngành: Điện Từ Viễn Thông -

- Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Hữu Thanh

Đơn vị: Viện đào tạo sau đại học – Đại học Bách Khoa Hà Nội

N hận xét:

1 Tổng quan chung:

2 Ưu điểm, nhược điểm của luận văn về nội dung, hình thức; thái độ, trách nhiệm của tác giả trong quá trình thực hiện luận văn.

3 Kết luận:

Tôi đồng ý (không đồng ý) để tác giả ………… được bảo vệ luận văn trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ.

Xác nhận của cơ quan người nhận xét

(dùng cho người nhận xét ngoài trường ĐHBKHN)

Hà Nội, Ngày tháng năm 2010

Người nhận xét

(Ký tên và ghi rõ họ và tên người hướng

dẫn)

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây làluận văn nghiên c u cứ ủa tôi

Các s u, k t qu nêu trong luố liệ ế ả ận văn là trung thực và chưa từng được ai công b trong b t k ố ấ ỳluận văn nào khác Các số liệ u mô phỏng được chú thích, trích

d n t ẫ ừtài liệ ụ thểu c

Hà Nội ngày 9 tháng 3 năm 2014

Học viên thực hiện

Huỳnh Vũ Trường Duy

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật này thực hiện tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn PGS-TS Nguyễn Hữu Thanh đã trực tiếp tận tình hướng dẫn giúp đỡ giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm luận án

-

Em xin cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng các thầy tại Viện điện tử viễn thông Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận án

Cuối cùng, em xin được bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, bạn

bè đã luôn động viên, khích lệ tin thần để em đủ nghị lực hoàn thành luận án

L ỜI NÓI ĐẦ U

Trung tâm d u có ngu n g c trong các phòng máy tính l n c a l a tuữ liệ ồ ố ớ ủ ứ ổi

đầu c a ngành công nghi p máy tính H thủ ệ ệ ống máy tính đầu là ph c tứ ạp để ậ v n hành và duy trì, và đòi hỏi một môi trường đặc biệt để hoạt động Nhi u lo i cáp là ề ạ

c n thiầ ết để ế ố ấ ả k t n i t t c các thành phần và phương pháp để thích ng và t ứ ổ chức này đã được đặt ra , ch ng hẳ ạn như kệ tiêu chuẩn để ắ g n k t thi t b , sàn nâng , và ế ế ịmáng cáp (cài đặt trên cao ho c dư i t ng cao) Ngoài ra, m t máy tính l n duy nhặ ớ ầ ộ ớ ất đòi hỏ ấi r t nhiều năng lượng và phải được làm mát bằng nước để tránh quá nóng

An ninh là quan tr ng các máy tính b t tiọ ị đắ ền , và thường được s d ng cho mử ụ ục đích quân sự Do đó, hướng d n thi t k ẫ ế ế cơ bản để ki m soát truy c p vào các ể ậphòng máy tính đã được nghĩ ra

Trong s bùng n c a ngành công nghiự ổ ủ ệp máy vi tính, và đặc bi t là trong ệ

những năm 1980, máy tính bắt đầu được tri n khai kh p mể ở ắ ọi nơi, trong nhiều trường h p có ít hoợ ặc không quan tâm đến yêu c u hoầ ạt động Tuy nhiên, khi công ngh thông tin (IT) hoệ ạt động bắt đầu phát tri n ph c t p, các công ty l n nh n thể ứ ạ ớ ậ ức

v s c n thiề ự ầ ết để ki m soát ngu n l c CNTT V i s ể ồ ự ớ ự ra đờ ủi c a Linux và s gia ựtăng tiếp theo của Unix tương thích hệ điề u hành máy tính trong những năm 1990, cũng như MS-DOS cu i cùng m ố ở đường cho m t h ộ ệ điều hành đa nhiệm của Windows có kh ả năng, máy tính bắt đầu để tìm địa điểm c a h ong các phòng ủ ọ trmáy tính cũ Chúng được g i là "máy chọ ủ" như các hệ đi u hành chia s th i gian ề ẻ ờnhư Unix chủ ế y u d a trên mô hình client-ự server để ạo điề t u ki n chia s ngu n tài ệ ẻ ồnguyên độc đáo giữa nhiều người dùng S s n có c a thi t b m ng không t n kém, ự ẵ ủ ế ị ạ ố

k t h p v i các tiêu chu n m i cho m ng cáp c u trúc, làm cho nó có th s d ng ế ợ ớ ẩ ớ ạ ấ ể ử ụ

m t thi t k theo c p bộ ế ế ấ ậc mà đặt các máy ch trong mủ ột căn phòng đặc bi t trong ệcông ty Vi c s d ng thu t ng " trung tâm d u ", áp d ng cho phòng máy tính ệ ử ụ ậ ữ ữ liệ ụthi t kế ế đặ c biệt , bắt đầu được công nh n ph bi n v ời gian này ậ ổ ế ềth

Các công ty c n k t n i Internet nhanh và hoầ ế ố ạt động không ngừng để triển khai các h ng và thi t l p m t s hi n di n trên Internet Nhi u công ty bệthố ế ậ ộ ự ệ ệ ề ắt đầu

xây dựng cơ sở ậ v t ch t r t lấ ấ ớn, được g i là trung tâm d u Internet ( IDC ), trong ọ ữliệ

đó cung cấp các doanh nghi p v i m t lo t các gi i pháp cho các h th ng tri n khai ệ ớ ộ ạ ả ệ ố ể

và hoạt động.Trung tâm d ữ liệu cho điện toán đám mây đượ ọc g i là trung tâm d ữliệu điện toán đám mây (CDCs) Nhưng ngày nay, ự phân chia các điềs u khoản đã

gần như biến mất và họ đang được tích h p vào mợ ột thuật ngữ " trung tâm d u " ữliệ

Ở Vi t Nam, trung tâm d li u (Data Center - DC) ngày càng tr thành m t ệ ữ ệ ở ộtrong những mối quan tâm hàng đầu c a các doanh nghi p, nh t là trong các công ty ủ ệ ấ

vi n thông Và vễ ấn đề t kitiế ệm năng lượng trong mạng Data Center cũng là vấn đề

mà b t k công ty hay doanh nghiấ ể ệp nào cũng quan tâm Đây cũng là lý do vì sao

em lại chọn đề tài này

M C L C Ụ Ụ

TRANG

L ỜI CAM ĐOAN 4

L I C Ờ ẢM ƠN 5

L ỜI NÓI ĐẦ U 6

DANH M C HÌNH Ụ Ả NH 10

DANH M C B Ụ Ả NG 12

DANH M C CÁC T Ụ Ừ VIẾ T T T 12 Ắ CHƯƠNG 1 : GIỚ I THI U V DATA CENTER 13 Ệ Ề 1 DATA CENTER VÀ XU HƯỚ NG THI T K Ế Ế HIỆ N NAY 13

1.1 DATA CENTER LÀ GÌ 13

1.2 XU HƯỚ NG THI T K DATA NGÀY NAY 13 Ế Ế 1.2.1 M T S Ộ Ố NHƯỢ C 14

1.2.2 XU HƯỚ NG THI T K NGÀY NAY 14 Ế Ế 2 V ẤN ĐỀ NĂNG LƯỢ NG TRONG DATA CENTER 15

CHƯƠNG II: CẤ U TRÚC C A M NG DATA CENTER 21 Ủ Ạ 1 TOPOLOGY C A DATA CENTER 22 Ủ 1.1 TOPOLOGY ĐIỂ N HÌNH 22

1.2 TOPOLOGY THU G N 23 Ọ 1.3 TOPOGY M R Ở Ộ NG 24

2 H Ệ THỐ NG CABLE DATA CENTER 25

2.1 C U TRÚC 25 Ấ 2.2 ĐƯỜ NG CABLE HORIZONTAL 26

2.3 ĐƯỜ NG CABLE BACKBONE 28

2.4 TIÊU CHU N TIA-942 31 Ẩ 2.5 S D PHÒNG CHO DATA CENTER 37 Ự Ự CHƯƠNG III: CÁC GIẢ I PHÁP TI T KI Ế ỆM NĂNG LƯỢ NG 41

1 TÓM T T 41 Ắ 2 GIỚ I THI U 41 Ệ 3 ELASTICTREE 42

3.1 VÍ D 42 Ụ :

3.2 T ỐI ƯU HÓA : 44 3.3 PHẦ N M M KI M TRA : 47 Ề Ể

 OPENFLOW LÀ GÌ? 47 3.4 QÚA TRÌNH THI T L Ế ẬP VÀ ĐO ĐẠ C: 63

4 PHÂN TÍCH ĐIỆ N TI T KI M 65 Ế Ệ 4.1 MÔ HÌNH LƯU LƯỢ NG : 66 4.2 PHÂN TÍCH M NH M 72 Ạ Ẽ

5 HIỆU NĂNG : 71 5.1 S X Ự ẾP HÀNG ĐƯỜNG CƠ SỞ : 74 5.2 LƯU LƯỢNG ĐỒ NG B , BI Ộ ẾN ĐỔ I NHU C U 76 Ầ 5.3 THI T L P GI I H N AN TOÀN 77 Ế Ậ Ớ Ạ

6 THẢ O LU N 79 Ậ THAM KH O 80 Ả

DANH M Ụ C HÌNH Ả NH

TRANG

Hình 1: Data center - Trung tâm d u 13 ựliệ Hình 2: Các máy chủ trong mô hình trung tâm d li u Caylay 16 ữ ệ Hình 3: M i máy ch nh n m t gói d u t ngu n s chuyỗ ủ ậ ộ ữliệ ừ ồ ẽ ển nó đến máy ch gủ ần

nó và gần đích đến cuối cùng 18

Hình 4: Topology Data Center cơ bản 23

Hình 5: Topology Data Center thu gọn 24

Hình 6: Topology Data Center mở ộ r ng 25

Hình 7: Cấu trúc cơ sở ệ ố h th ng Cable Data Center 26

Hình 8: Đường cable Horizontal trong mô hình Star-topology 28

Hình 9: Đường cable Backbone trong mô hình Star-topology 30

Hình 10: Mô hình dự phòng cơ sở ạ ầ h t ng vi n thông 38 ễ Hình 11: System Diagram 42

Hình 12 : Data Center Networks : ElasticTree 43 Hình 13: Các bước khi mà lưu lượng m i đ n thi t b chuyển đổi OpenFlow 48 ớ ế ế ị Hinh 14 : Ví d v m t mụ ề ộ ạng lưới các thi t b chuy n mế ị ể ạch thương mại OpenFlow kích ho t 50 ạ Hinh 15 : Xử lý gói tin trong m t OpenFlow switch 53 ộ Hình 16 : Thử nghi m thi t lập đo các thông số mô hình 55 ệ ế Hình 17 : Đo chuyển đổi ch m tr 56 ậ ễ Hinh 18 : Ba lớp trung tâm d li u c u trúc liên k t 59 ữ ệ ấ ế

Hình 19 : Dòng chảy th i gian liên đ n t Benson et al [5] 59 ờ ế ừHình 20: Thời gian t m trú cho các trung tâm d liạ ữ ệu ba l p 61 ớHình 21: Hệ ố ế s bi n thiên c a thời gian lưu trú 61 ủHình 22 : Chiều dài hàng đợi điều khi n Tam giác cho y chiể thấ ều dài hàng đợ ối t i

đa và các đường cong đại di n cho chiệ ều dài hàng đợi điều khi n trung bình 62 ểHinh 23 : Mất gói tin quan sát 62 Hình 24 : Measurement Setup 64 Hình 25 : Data Center Networks: (a), 2N Tree (b), Fat Tree 66 Hình 26 : Power savings as a function of demand, with varying tra c locality, for a 28K node, k=48 fat tree 67 Hình 27 : phân tán ti t kiế ệm điện năng với ma tr n ậ lưu lượng ng u nhiên Mẫ ỗi điểm trên đồ th ị tương ứng v i m t khớ ộ ối lượng công vi c trung tâm d li u trung bình ệ ữ ệđược c u hình s n, cho k = 6 fat tree 68 ấ ẵHình 28 : ti t kiế ệm điện cho s ự thay đổi lưu lượng truy c p hình sin trong k = 4 fat ậtree c u trúc liên k t, vấ ế ới thấp cho m i máy ch trong ma tr n ỗ ủ ậ lưu lượ đầng u vào nhu c u có 10 giá tr rầ ị ời rạc 70 Hình 29 : E-commerce website: 292 production web servers over 5 days Tra c varies by day/weekend, power doesn’t 71 Hình 30 : Ti t kiế ệm năng lượng cho trung tâm d u s n xuữ liệ ả ất (trang web thương

mại điệ ử ấn t ) d u v t, trong kho ng th i gian 5 ngày, s d ng k = 12 fat tree Chúng ế ả ờ ử ụtôi cho th y ti t ki m cho các mấ ế ệ ức độ khác nhau c a t ng th ủ ổ ể lưu lượng, v i 70% ớ

m nh bên ngoài DC 72 ệHình 31 : Chi phí điện d phòng 73 ự

Hình 32 : Điện năng tiêu thụ trong m t m ng trung tâm d u m nh m v i biên ộ ạ ữ liệ ạ ẽ ớ

độ an toàn, cũng như d phòng 74 ựHình 33: Queue Test Setups with one (left) and two (right) bottlenecks 75 Hinh 34 : Độ ễ tr so v i nhu c u, vớ ầ ới lưu lương thống nh t 76 ấHình 35: Sự ụ s t giảm và tình tr ng quá t i vạ ả ới biên độ an toàn khác nhau 78 Hình 36 : Độ ễ tr so v i tình tr ng quá t i vớ ạ ả ới biên độ an toàn khác nhau 78

DANH M C B NG Ụ Ả

B ng 1 : Công su t tiêu th c a thi t b chuy n m ch 48 c ng khác nhau cho các ả ấ ụ ủ ế ị ể ạ ổ

c u hình khác nhau 43 ấ

B ng 2 : So sánh tả ối ưu hóa 44

Bảng 3 : Độ trễ đường cơ sở cho x p hàng kiế ểm tra các cài đặt riêng 75

DANH M Ụ C CÁC T Ế Ừ VI T T T Ắ

MDA Main Distribution Area Khu vực phân ph i chính ố

ZDA Zone Distribution Area Khu vực phân ph i ở ừố t ng khu v c ựEDA Equipment Distribution Area Khu vực phân ph i thi t bố ế ị

MC Main Cross-connect Kết nối giao nhau chính

HDA Horizontal Distribution Area Khu vực phân ph i ngang ố

TR Telecommunications Room Phòng viễn thông thông tin

HC Horizontal Cross-connect Kết nối giao nhau theo chi u ngang ề

CHƯƠNG I: GIỚ I THI U KHÁI QUÁT V M NG DATA CENTER Ệ Ề Ạ

Đố ớ ấ ỳ ộ i v i b t k m t công ty, doanh nghi p hay m t t ch c nào, Trung Tâm D Li u ệ ộ ổ ứ ữ ệ chính là trái tim c a h ng ho ủ ệ thố ạt độ ng công ngh thông tin M i ho ệ ọ ạt động đề u

g n li n v i trung tâm d u, t ắ ề ớ ữ liệ ừ các ứ ng d ng nghi p v ụ ệ ụ môi trườ ng làm vi c c ng ệ ộ tác đế n các ng d ứ ụng tương tác Trong vòng hơn mộ t th p k qua, s phát tri n c a ậ ỷ ự ể ủ Internet và các công nghệ phát tri n ng d ng d a trên n n t ng Web làm cho ể ứ ụ ự ề ả Trung tâm d u mang tâm chi ữ liệ ến lược hơn bao giờ ế h t.Chúng ta s tìm hi ẽ ể u Mạng Data Center là gì và vì sao ta phải ti t ki ế ệm năng lượ ng trong m ng Data Center ạ

1 DATA CENTER VÀ XU HƯỚ NG THI T K Ế Ế HIỆN NAY:

1.1 Data Center là gì?

Data center (trung tâm d u) - ữliệ Nơi tập trung nhi u thành ph n tài nguyên ề ầ

mật độ cao (ph n c ng, ph n mầ ứ ầ ềm,…) làm chức năng lưu trữ ử, x lý toàn b d ộ ữ liệu

 Thiế ế cơ sởt k trên di n tích không gian phòng : dệ ẫn đến vi c không chính ệxác trong vi c tính toán công su t cung c ngu n, làm mát cho các thiệ ấ ấp ồ ết

b Công su t cung c p cho các thi t b là ngang nhau ị ấ ấ ế ị

 Thiế ết k mang tính c ố định: đầu tư ngay từ ban đầu m t l n duy nh t h ộ ầ ấ ệthống ngu n giồ , i nhi t c c l n ph c v cho các thi t b hi n tả ệ ự ớ ụ ụ ế ị ệ ại và tương lai.Không có tính module để ễ d dàng m rở ộng, đầu tư theo nhu cầu… kết

qu là gây ra s ả ự lãng phí đầu tư và chi phí vận hành l n ớ

 Quá nhi u nhà cung c p khác nhau: Các thành phề ấ ần thường được mua t ừnhi u nhà cung cề ấp khác nhau do có các tính năng riêng biệt chuyên sâu Tuy nhiên điều này có th d n t i các v n đ v s ể ẫ ớ ấ ề ề ự tương thích, làm cho hiệu su t ấkhông đạt được cao nh t có th ho c gây ra l i h ng m t s tình hu ng ấ ể ặ ỗ ệthố ở ộ ố ốkhông biết trước được

 H ng làm lệthố ạnh thường được thổi dưới sàn lên: công su t, kh ấ ả năng cung

c p làm mát cho thi t b h n ấ ế ị ạ chế Không phù h p v i các thi t b công ngh ợ ớ ế ị ệcao sau này như Blade, thiế ị lưu trữ…t b

 H ng cáp ngu n và cáp d u ệ thố ồ ữ liệ thường đi dưới sàn nâng: dẫn đến khó khăn trong việc v n hành, nâng cậ ấp Điều này cũng là nguyên nhân dẫn đến chặn ngu n khí l nh lên tồ ạ rên sàn để ớ t i các thi t b IT n u thi t k không ế ị ế ế ếkhéo

1.2.2 Xu hướ ng thi t k ngày nay : ế ế

 T ừ các điểm h n ch c a ki u truyạ ế ủ ể ền th ng nói trên, các hãng cung c p gi i ố ấ ảpháp, thi t b ế ị đều có xu hướng ng ng s d ng và s n xu t các s n phừ ử ụ ả ấ ả ẩm truy n th ng, thay ề ố vào đó đẩy mạnh đưa ra các giải pháp, kèm theo các sản

ph m nh m nâng cao chẩ ằ ất lượng s d ng, tử ụ ối ưu hóa hệ ng và kh thố ả năng

s n sàng cao ẵ

 T ng h p l i có mổ ợ ạ ột số ý chính như sau :

 Thay vì tính toán, thi t k ế ế cơ sở trên không gian phòng thì ngày nay ch yủ ếu

cơ sở theo t RACK Mủ ục đích là sẽ xác định được công su t ngu n, làm mát ấ ồ

chính xác t i t ng thi t b trên t RACK Do v y v i các t ớ ừ ế ị ủ ậ ớ ủ chứa các máy chủ ộ lưu trữ ẽ, b s phân b công su t lổ ấ ớn hơn, trong khi các tủ ề v thi t b ế ị

m ng s phân b công su t v a phạ ẽ ổ ấ ừ ải.Rấ ễt d dàng phân b công su t tùy theo ổ ấnhu c u c a thiầ ủ ết bị Điều này khác h n v i cách truyẳ ớ ền th ng ố

 H ng làm mát: Các thi t b ệ thố ế ị làm mát cũng được thi t k theo ki u d ng ế ế ể ạIn-row, thi t k làm mát thi t k theo d ng RACK, s b trí ngay bên c nh ế ế ế ế ạ ẽ ố ạcác t ủthiế ịt b máy ch Cho phép cung c p công su t lên t i hàng chủ ấ ấ ớ ục đến hàng trăm kW Đáp ứng t t cho các t RACK có m t đ công su t cao ố ủ ậ ộ ấ

 Module: Các thiế ịt b có kh ả năng mở ộ r ng theo nhu c u, d dàng phân b chi ầ ễ ổphí đầu tư Chính vì thiế ết k theo module, nên d dàng thay th , nâng c p mà ễ ế ấkhông làm gián đoạn h thệ ống đang hoạt động Điều này trong thi t k ế ếtruy n thề ống khó mà đạt được

 H ng dây cáp ệthố được thi t k ế ế đi nổi trên các máng treo trần nhà thay vì đi dưới sàn truy n th ng Th nh t v th m m , nhìn r t chuyên nghi p và r t ề ố ứ ấ ề ẩ ỹ ấ ệ ấ

đẹp (vì các màu s c c a dây cáp rắ ủ ất đa dạng) Th hai v m t tri n khai và ứ ề ặ ể

 Green DataCenter: nói đến m t trung tâm d u xanh, t c là kh ộ ữliệ ứ ả năng tiêu

thụ ủ c a hệ ốth ng là 100% và h n ch ạ ế tính dư thừa gây lãng phí trong s d ng ử ụ

2 V Ấ N Đ NĂNG LƢỢ Ề NG TRONG M NG DATA CENTER: Ạ

Các trung tâm d ữ liệu đang sử ụng năng lượ d ng nhiều hơn mức c n ầthi t.Mế ột điều được công nh n rậ ộng rãi là ta đang có những cơ hội ng n h n, có ắ ạ

hi u qu ệ ảgiảm giá thành để ả gi m mức độ tiêu th ụ năng lượng c a các trung tâm d ủ ữ

liệu hi n tệ ại và các cơ hộ ớn để ảnh hưởng đếi l n thi t k c a các trung tâm d ệu ế ế ủ ữ li

mới Điều này bi n các trung tâm d u thành m c tiêu h p d n c a các nhà quế ữliệ ụ ấ ẫ ủ ản

lý nhà nước và các nhà qu n lý doanh nghi p, nhả ệ ững người đang tìm kiếm các cơ

hội để ả gi m m c tiêu th ứ ụ năng lượng v i chi phí kinh t ớ ếhoặc ảnh hưởng xấu đến xã

d v m ng trung tâm d u ụ ề ạ ữliệ đáp ứng được ba tiêu chí : r , nhanh và xanh nhé ẻ

Mô hình trung tâm d u CayLey DataCenter ữ liệ

Các nhà khoa h c thuọ ộc đại học Cornell, Hoa Kỳ, v a mừ ới đề xu t mấ ột thiết

k không dây m i cho k t n i gi a các máy ch c a nh ng trung tâm d ế ớ ế ố ữ ủ ủ ữ ữliệu đám mây l n trên th gi i Thi t k này h a h n kh ớ ế ớ ế ế ứ ẹ ả năng cắt gi m m c tiêu th ả ứ ụ điện năng và chi phí hệ th ng xu ng ch còn kho ng 1/12 so vố ố ỉ ả ới trước, trong khi hi u ệnăng toàn hệ ố th ng lại tăng lên Với nghiên c u này, nứ ếu được th nghi m thành ử ệcông và tri n khai th c t , m t trung tâm d u không dây có tể ự ế ộ ữ liệ ốc độ cao hơn, rẻ

hơn, và thân thiện với môi trường s ngày càng ph bi n và thay th d n mô hình ẽ ổ ế ế ầtrung tâm dữ ệ li u v i h ốớ ệth ng switch và dây nh ợ xưa cũ.

Trước khi đi vào nội dung c a thi t k m i, hãy cùng tr l i m t chút v i ủ ế ế ớ ở ạ ộ ớ

nh ng vữ ấn đề kinh t ế và môi trường mà điện toán đám mây đang đối mặt Như chúng ta bi t, trế ong điện toán đám mây, dữ ệu được lưu trữ li và truy xu t thông qua ấcác trung tâm d ữ liệu đặt ở xa L i th quy mô giúp nh ng nhà cung c p d ch v ợ ế ữ ấ ị ụđiện toán đám mây có thể bán các d ch v ị ụ này đến v i khách hàng v i giá r ớ ớ ẻ hơn

vi c khách hàng t ệ ự đầu tư hệ ng cho riêng mình Tuy nhiên, các trung tâm d thố ữliệ ớu v i hàng ngàn máy tính mỗi ngày dùng hàng ngàn kilowatt (kW) điện đặt gánh

n ng chi phí, duy trì, và bặ ảo dưỡng lên vai các nhà điều hành Do đó, việc c t giắ ảm

m c tiêu th n s gián ti p c t gi m chi phí giúp c nhà cung c p lứ ụ điệ ẽ ế ắ ả ả ấ ẫn người thuê

d ch v ị ụ đạt được m c giá hứ ợp lý hơn Không những th , giế ảm lượng điện tiêu th ụcòn giúp b o v ả ệ môi trường Trái Đất chúng ta nữa Nếu có một phương pháp nào đó

v a giừ ảm lượng điện tiêu th , gi m chi phí, d dàng b o d ng, l i vụ ả ễ ả ưỡ ạ ừa tăng hiệu năng hệ ố th ng và tốc độ truy xu t, thì qu t tuy t vấ ả thậ ệ ời Điều đó có lẽ không cần

phải bàn cãi thêm nhiề ữu n a

Hiểu đượ ự ầc s c n thiết đó, nhóm nghiên cứu g m 3 thành viên tồ ại Đại H c ọCornell và 1 thành viên c a trung tâm Microsoft Rủ esearch mới đây đã đề ra một thiế ế ớt k m i cho h ống điện toán đám mây có khả năng thành công rấệth t cao mang tên “Cayley Data Center” dựa trên k t n i mế ố ạng không dây và đặt theo tên nhà toán

h c n i tiọ ổ ếng Arthur Cayley, người có công xây d ng nên n n t ng toán h c mà ự ề ả ọthi t kế ế bây gi cờ ủa nhóm đang dựa trên đó

Trong cấu trúc trung tâm d li u truy n th ng, các máy ch ữ ệ ề ố ủ được xếp ch ng ồtrong các t rack vuông giủ ống như các hộp pizza trong m t chi c xe t i v y Trên ộ ế ả ậ

m i ch ng là m t chi c switch có chỗ ồ ộ ế ức năng định tuy n tín hi u ra vào máy ch và ế ệ ủ

gửi chúng đi theo đường dây cáp đến các máy ch khác, dủ ựa trên địa ch n t cỉ điệ ử ủa chúng Nhìn chung, các switch trong nh ng trung tâm d u lữ ữliệ ớn khá đắ ềt ti n và là

thành ph n tiêu th khá nhiầ ụ ều năng lượng, n u c t b ế ắ ỏ được chúng thì s gi i quyẽ ả ết được nhi u về ấn đề kèm

Được truyề ản c m h ng b i thi t b thu phát không dây t n s 60 GHZ v a ứ ở ế ị ầ ố ừđược phát tri n tể ại trường Georgia Tech trên công ngh chip CMOS r ti n, b n ệ ẻ ề ảthiế ế ớ ủt k m i c a nhóm nghiên c u s d ng b thu phát này ứ ử ụ ộ để phát sóng dướ ại d ng hình nón h p B i vì b c x 60 GHz d dàng b suy y u bẹ ở ứ ạ ễ ị ế ởi môi trường xung quanh

v i t m hoớ ầ ạt động ch trong kho ng 10m tính t ngu n, nhóm nghiên c u có th s ỉ ả ừ ồ ứ ể ử

d ng thi t b ụ ế ị này để giao ti p trong kho ng ng n mà không s giao thoa hay nhiế ả ắ ợ ễu

x v i các hoạ ớ ạt động khác các khu v c khác gở ự ần đó Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong vi c biệ ến nó thành phương tiện giao ti p thay cho switch và dây d trong h ế ợ ệthống cũ

Trong thi t k m i, các máy ch ế ế ớ ủ được đặt thẳng đứng trong m t t rack ộ ủhình tr ụtròn gồm nhi u t ng x p ch ng lên nhau M i lát c t hình nêm c a mề ầ ế ồ ỗ ắ ủ ỗi tầng

là m t máy ch (hình 2) m t trong và m t ngoài c a m i máy ch s ộ ủ Ở ặ ặ ủ ỗ ủ ẽ được đặt tương ứng m t b ộ ộ thu phát 60 GHZ để có th giao tiể ếp vơi các máy chủ khác Ởphía ngoài, các t ủrack đượ ắ ếc s p x p thành t ng hàng theo ki u mừ ể ạng lưới (hình 3),

do cách s p xắ ếp như vậy nên m i t rack s có th k t n i không dây v i 8 t rack ỗ ủ ẽ ể ế ố ớ ủkhác xung quanh trong khi các máy ch trong cùng m i t ở ủ ỗ ủ rack thì được k t nế ối

b ng các b thu phát tằ ộ ại mặt trong c a m i máy ch ủ ỗ ủ

Hình 2: Các máy ch ủ trong mô hình trung tâm d ệu Caylay được bố trí ữ li trong các t rack hình tr tròn M i máy ch ủ ụ ỗ ủ có thể ử g i tín hi u không dây t ệ ầ n

s ố 60 GHz đế n tủ rack bên c ạ nh hoặ ế c đ n các máy ch trong cùng rack ủ

Thay vì ph ụthuộc vào các switch, dây cáp, cùng với các địa ch n t , các ỉ điệ ửmáy ch s c hiủ ẽ thự ện định tuy n d a trên v trí v t lý cế ự ị ậ ủa đích đến Tín hiệu được truy n t t rack này qua t rack khác, v i l ề ừ ủ ủ ớ ộ trình là quãng đường kh ả dĩ ngắn nhất

t máy nguừ ồn đến máy đích (giống như cho 2 điểm nút trong 1 mạng lưới, hãy tìm đường đi ngắn nh t t ấ ừ đường này đến đường kia thông qua các điểm khác trong

mạng lướ ậi v y) (hình 3) Theo các nhà khoa h c, m t Trung Tâm D ọ ộ ữ Liệu Cayley

có kh ả năng chống s p h ng tụ ệthố ốt hơn so kiể cũ, bởu i vì n u toàn b các máy ch ế ộ ủtrong m t t rack ch t, tín hi u v n có th ộ ủ ế ệ ẫ ể đi vòng qua các nút (tủ rack) khác để đế n đích Một mô ph ng cho th y ph i 59% s máy ch trong m t trung tâm ch t thì ỏ ấ ả ố ủ ộ ếgiao ti p c a h ng m i b phá hế ủ ệ thố ớ ị ỏng Mà như các bạn bi t, m t trung tâm mà có ế ộ

s máy ch t nhiố ế ều như thế ọa chăng chỉ h có kh ng b ủ ố(mạng/th c) mà thôi ự

Hình 3: M ỗ i máy ch nh n m t gói dữ ệu t ngu n s ủ ậ ộ li ừ ồ ẽ chuy ển nó đế n máy ch ủ

g n nó và g ầ ần đích đế n cu i cùng Trong hình này gói d ố ữ liệu từ nguồ n chuy ể n

đế n máy ch gi ủ ở ữa phía trên, sau đó chuyể n qua 1 máy ch khác cùng rack ủ

r ồi tương tự ậ v y chuy ể n đ ế n máy ch ủ cuố i cùng

V chi phí h ề ệ thống, nhóm nghiên c u nói r ng h khó có th ứ ằ ọ ể đánh giá chính xác được, lý do được đưa ra là bởi các b ộ thu phát 60 GHz chưa được thương

m i hóa trên th ng Tuy nhiên, b ng cách d a trên m t s ph

cơ sở ợ h p lý, nhóm nghiên c u cho bi t chi phí cho k t n i không dây gi a các m y ứ ế ế ố ữ ảchủ ể ki u này có th th p b ng 1/12 chi phí cho k t n i b ng các switch và dây cáp ể ấ ằ ế ố ằtrong h thệ ống cũ cho mộ ệ ốt h th ng có kho ng 10.000 máy ch ả ủ

Không ch ỉ có ưu điểm v chi phí cho k t n i, theo nhóm nghiên c u, mề ế ố ứ ức

độ tiêu th điụ ện năng của thi t k h th ng mế ế ệ ố ới này cũng sẽ ảm tương ứ gi ng b ng ằ1/12 mức cũ Do không tồ ạn t i dây cáp n a, nên vi c duy trì bữ ệ ảo dưỡng cũng sẽ ễ d dàng hơn trước Những ưu điểm này c ng thêm kh ộ ả năng sụp đổ ệ ố h th ng thấp hơn nhi u khi n cho thiề ế ết kế ới hoàn toàn vượt trội so vớ ểu cũ m i ki

“Chúng tôi kết lu n r ng [k t n i không dây] 60 GHz có th cách m ng hóa ậ ằ ế ố ể ạtính đơn giản trong xây d ng và bự ảo dưỡng các trung tâm d ệu”, các nhà khoa ữ li

học kết luận trong bài báo c a mình ủ

Hiệ ạn t i, thi t k mế ế ới này đã được nhóm đưa lên trên kho dữ ệ li u Cornell eCommons và s ẽ được trình bày t i h i ngh ạ ộ ị chuyên đề ACM/IEEE Symposium on Architectures for Networking and Communications Systems lần th 8 di n ra vào ứ ễcuối tháng 10 tại Đại H c Texas Hy v ng nó s nhọ ọ ẽ ận được nhiều đánh giá tốt và đưa vào ứng d ng th c t trong tương lai g n ụ ự ế ầ

Nguồn: Phys.org

CHƯƠNG II: CẤ U TRÚC C A M NG DATA CENTER Ủ Ạ

Không gian Data Center bao g m Entrance Roomồ (ER), Main Distribution Area(MDA), Horizontal Distribution Area (HDA), Zone Distribution Area (ZDA)

và Equipment Distribution Area (EDA)

 Entrance Room

Là không gian dùng cho giao ti p gi a hế ữ ệ thố đườ cápng ng có c u trúc ấData Center và đường cáp giữa các tòa nhà, c b c p d li u và ả ộ ấ ữ ệ người thuê bao - ngườ ỡ ữi s h u Entrance Room có th ể được đặt bên ngoài Computer Room (n u ếData Center trong m t tòa nhà bao gở ộ ồm các văn phòng thông thường) ho c cáặ c

d ng không gian khác bên ngoài Data Center Có th t bên ngoài Computer Room ạ ể đặ

nhằm tăng cường b o mả ật, như là để tránh được nhu c u các kầ ỹ thu t viên c p d ậ ấ ữliệ đi vào Computer room Data Center có thểu có nhiều Entrance Room để đáp ứng

b sung d phòng ổ ự hoặc để tránh vượt quá độ dài tối đa cable Entrance Room giao tiế ớp v i Computer Room thông qua Main Distribution Area, nên có th t g n k ể đặ ầ ề

hoặc kết hợ ớp v i Main Distribution Area

 Main Distribution Area

Bao g m Main Cross-ồ connect (MC), là điểm phân ph i t p trung c a h ố ậ ủ ệthống đường cable có c u trúc Data Center và có th bao g m Horizontal Cross-ấ ể ồconnect (HC) khi các Equipment Area được đáp ứng tr c ti p t Main Distribution ự ế ừArea Không gian này ở bên trong Computer Room; nó cũng có được đặt ở ột mphòng chuyên bi t vì mệ ục đích bảo m t M i Data Center có ít nh t m t Main ậ ỗ ấ ộDistribution Area Các Computer Room core-router, core LAN- -switch, core-SAN-switch, và PBX thường đặt trong Main Distribution Area, b i không gian này là ởtrung tâm của cơ sở ạ ầ h t ng cable cho Data Center Main Distribution Area có đáp

ứng m t ho c nhi u Horizontal Distribution Area ho c Equipment Distribution ộ ặ ề ặArea bên trong Data Center và đáp ứng m t ho c nhi u Telecommunications Room ộ ặ ề

(TR) được đặt bên ngoài không gian Computer Room để ỗ h trợ các văn phòng, trung tâm hoạ ột đ ng và các phòng h ợ bên ngoài ỗtr

 Horizontal Distribution Area

Dùng để đáp ứng Equipment Area khi Horizontal Cross-connect (HC) không được đặt trong Main Distribution Area Do đó, khi được s d ng, Horizontal ử ụDistribution Area có th bao gể ồm HC, nó để điể m phân phối đường cable t i các ớEquipment Distribution Area Horizontal Distribution Area bên trong Computer ởRoom, nhưng có thể đặ t trong m t phòng chuyên bi t thuộ ệ ộc Computer Room đểtăng cường b o m t Horizontal ả ậ Distribution Area điển hình bao g m các LAN-ồswitch, SAN-switch, KVM-switch (Keyboard/Video/Mouse) cho các thi t b ế ị đầu cuối được đặt trong Equipment Distribution Area M t Data Center có th có các ộ ểComputer Room được đặ ởt nhi u t ng v i m i tề ầ ớ ỗ ầng được đáp ứng b i HC c a ở ủriêng nó M t Data Center nh có th không yêu c u Horizontal Area, b i toàn b ộ ỏ ể ầ ở ộComputer Room có th ể được đáp ứng t Main Distribution Area.Tuy v y, m t Data ừ ậ ộCenter điển hình s có m t vài Horizontal Distribution Area ẽ ộ

 Equipment Distribution Area

Là không gian được ch nh cho các thi t b u cu i, bao g m h ng ỉ đị ế ị đầ ố ồ ệ thốmáy tính và thi t b vi n thông Nó s ế ị ễ ẽ không đáp ứng cho các mục đích của Entrance Room, Main Distribution Area hoặc Horizontal Distribution Area M t ộđiểm k t n i tùy ý thuế ố ộc đường cable Horizontal được g i là m t Zone Distribution ọ ộArea Nó được đặt gi a Horizontal Distribution Area và Equipment Distribution ữArea để cho phép việc điều chỉnh thường xuyên và linh ho t ạ

1 Topology củ a Data Center:

1.1 Topology điể n hình:

M t Data ộ Center điển hình bao g m m t Entrance Room duy nh t, có th ồ ộ ấ ể

m t ho c nhi u Telecommunications Room, m t Main Distribution Area và m t vài ộ ặ ề ộ ộHorizontal Distribution Area

Hình 4: Topology Data Center cơ bả n 1.2 Topology thu g ọ n:

Các thi t k Data Center có th h p nh t Main Cross-connect, và ế ế ể ợ ấHorizontal Cross-connect vào m t Main Distribution Area duy nh t, có th c b ng ộ ấ ể ỡ ằ

một cabinet/rack Các Telecommunications Room cho đường cáp ớ t i các vùng h ỗ

trợ và Entrance Room cũng có thể được hợp nhất vào trong Main Distribution Area

Hình 5: Topology Data Center thu gọn 1.3 Topogy m r ở ộ ng:

Nhiều Telecommunications Room được yêu c u cho các Trung tâm d u ầ ữ liệ

v i vùng h ớ ỗ trợ và văn phòng lớn ho c xa cách nhau Các h n ch kho ng cách s ặ ạ ế ả ẽyêu c u nhi u Entrance Room cho các trung tâm d ầ ề ữ liệu ớl n Các Entrance Room thêm vào phải được k t n i t i Main Distribution Area và Horizontal Distribution ế ố ớArea để chúng h tr vi c s d ng các ỗ ợ ệ ử ụ cáp xoắn đôi, cáp quang và cáp ng tr c đồ ụ(Các phòng đầu vào chính s không có k t n i tr c ti p vào Horizontal Distribution ẽ ế ố ự ếArea; các phòng đầu vào ph ụ được phép có đường cáp c ti p t i Horizontal trự ế ớDistribution Area nếu các phòng đầu vào ph ụ được thêm để tránh các h n ch ạ ế vượt

m c chi u dài tứ ề ối đa) (Mặc dù đường cáp ừ đầ t u vào ph c ti p t i Horizontal ụ trự ế ớDistribution Area không được th c thi ph bi n hay khuyự ổ ế ến khích, nhưng nó được cho phép để đáp ứng nh t đ nh các h n ch v chi u dài và nhu c u d phòng ấ ị ạ ế ề ề ầ ự

Hình 6: Topology Data Center mở ộ r ng

2 H ng cable Data Center: ệ thố

2.1 C u trúc thành ph ấ ần cơ bả n c a h ng cable Data Center: ủ ệ thố

Hình 7 minh h a m t mô hình tiêu bi u v các thành ph n chọ ộ ể ề ầ ức năng khác nhau có trong h ng ệthố cáp ủ c a m Trung tâm d u Nó mô t m i quan h giột ữliệ ả ố ệ ữa các thành phần và cách nó được thiế ập để ật l l p nên m t h th ng t ng th ộ ệ ố ổ ể

Các thành phần cơ bản của cấu trúc h ng cáp ệthố Data Center gồm có:

 Đường cable Horizontal

 Đường cable Backbone

 Cross-connect trong Entrance Room ho c Main Distribution Area ặ

 Main Cross-connect (MC) trong Main Distribution Area

 Horizontal Cross-connect (HC) trong Telecommunications Room, Horizontal Distribution Area hoặc Main Distribution Area

 Khu vực - dòng ho c S h p nh t m trong Zone Distribution Area ặ ự ợ ấ – điể

 Dòng trong Equipment Distribution Area

Hình 7: Cấu trúc cơ sở ệ ố h th ng Cable Data Center 2.2 Đườ ng cable Horizontal:

a Khái quát:

Đường cáp Horizontal là m t ph n c a h thộ ầ ủ ệ ống đường cáp vi n thông kéo ễ

t mechanical-termination trong Equipment Distribution Area t i Horizontal Cross-ừ ớconnect trong Horizontal Distribution Area ho c tặ ới Main Cross-connect trong Main Distribution Area Đường cáp Horizontal bao g m các cáp Horizontal, các ồ

mechanical-termination và các dây n i ho c jumper, và có th bao g m m t zone-ố ặ ể ồ ộoutlet ho c m consolidation-point trong Zone Distribution Area ặ ột

M t ph n d ch v và h ộ ầ ị ụ ệ thống ph bi n cổ ế ần được xem xét khi thi t k ế ếđường cable Horizontal:

 Voice, modem, và d ch v sao chép vi n thông (fax); ị ụ ễ

 Thiế ịt b Premises-switching;

 Các kết nối qu n lý vi n thông và máy tính; ả ễ

 Các kết nối KVM (Keyboard/Video/Mouse);

 Các giao ti p d u; ế ữliệ

 Các m ng WAN, LAN, SAN; ạ

 Các h ng tín hi u khác c a toà nhà (Các h ng t ệ thố ệ ủ ệthố ự động như báo cháy, HVAC…)

Ngoài việc đáp ứng các yêu c u viầ ễn thông, đường cáp Horizontal ph i có ả

k hoế ạch để m thi u vi c b o trì liên t c và xây d ng lgiả ể ệ ả ụ ự ại Nó cũng phải thích hợp

với các thay đổi thi t b và d ch v ế ị ị ụ tương lai Sự xem xét được đưa ra phải tương

x ng v i s ứ ớ ự đa dạng các ng dứ ụng người dùng để mà gi m thi u ho c lo i tr ả ể ặ ạ ừ các

kh ả năng yêu cầu thay đổ ối đ i với đường cable Horizontal khi thiết bị ầ c n phát triển Đường cable Horizontal có th ể được ti p cế ận để điề u ch nh ỉ ở phía dưới access-floor

hoặc phía trên các h ng máng cáp Tuy v y, trong kh ệthố ậ ả năng lên kế ho ch h p lý, ạ ợ

vi c xáo trệ ộn đường cáp Horizontal chỉ nên x y ra trong th i gian b sung các ả ờ ổđường mcáp ới

b Topology:

Đường cable Horizontal s ẽ được thi t l p theo mô hình Star-topology Mỗi ế ậmechanical-termination trong Equipment Distribution Area s ẽ được k t n i tế ố ới Horizontal Cross-connect trong Horizontal Distribution Area ho c n i t i Main ặ ố ớCross-connect trong Main Distribution Area thông qua cable Horizontal

Hình 8: Đườ ng cable Horizontal trong mô hình Star-topology

Đường cable Horizontal s ẽ không có hơn mộ điểt m g n k t trong Zone ắ ếDistribution Area (giữa Horizontal Cross-connect trong Horizontal Distribution Area và mechanical-termination trong Equipment Distribution Area)

2.3 Đườ ng cable Backbone:

a Khái quát:

Chức năng của đường cable Backbone là cung c p các k t n i gi a Main ấ ế ố ữDistribution Area, Horizontal Distribution Area và các phương tiện Entrance Room trong h ệ thống đường cable Data Center Đường cable Backbone g m có cable ồBackbone, Main Cross-connect, Horizontal Cross-connect, mechanical termination,

và dây n i ho c jumper dùng cho Backbone- -Backbone Cross-connect ố ặ to

Đường cable Backbone được yêu cầu để đáp ứng các nhu c u cầ ủa ngườ ửi s

d ng trong mụ ột hay vài giai đoạ ận l p k ho ch, mế ạ ỗi giai đoạn kéo dài m t kho ng ộ ả

lịch trình có thể là nhi u ngày hay nhi u tháng ề ề

Trong su t m i th i k l p k ho ch, thi t k ố ỗ ờ ỳ ậ ế ạ ế ế đường cable Backbone phải thích h p v i s phát triợ ớ ự ển và các thay đổ ềi v các yêu c u d ch v mà không c n s ầ ị ụ ầ ựthiế ật l p thêm đường cáp dài c a th i k l p k ho ch ph ộĐộ ủ ờ ỳ ậ ế ạ ụ thu c thi t y u vào ế ế

h u c n thi t k , bao g m vi c cung ng v t li u, v n chuy n, lậ ầ ế ế ồ ệ ứ ậ ệ ậ ể ắp đặt và điều khiển

Đường cable Backbone dùng mô hình Star- pology có thto ứ ậc, trong đó b

m i Horizontal Cross-ỗ connect trong Horizontal Distribution Area được n i cáp tố ới

m t Main Cross-ộ connect trong Main Distribution Area Không có hơn một m c th ứ ứ

b c Cross-ậ connect trong đường cable Backbone T Horizontal Cross- nnect, ừ cokhông có hơn một Cross-connect được cho thông qua để đế n Horizontal Cross-connect khác

S hi n di n Horizontal Cross-connect thì không b t bu c Khi Horizontal ự ệ ệ ắ ộCross-connect không được s dử ụng, đường cáp kéo t Main Cross-ừ connect tới mechanical-termination trong Equipment Distribution Area được xem là đường cable Horizontal Nếu đường cable Horizontal được cho thông qua Horizontal Distribution Area, thì phải có đoạn cáp chùng trong Horizontal Distribution Area đủ

để ị d ch chuy n cable khi di chuy n t i m t Cross-connect.Cross-connect cể ể ớ ộ ủa đường cable Backbone được đặt trong Telecommunications Room, Equipment Room, Main Distribution Area, Horizontal Distribution Area ho c t i Entrance Room ặ ạTrong trường h p có nhiợ ều Entrance Room,đường cable Backbone n i th ng t i ố ẳ ớHorizontal Cross-connect được cho phép khi đụng ph i các gi i hả ớ ạn độ dài

Hình 9: Đườ ng cable Backbone trong mô hình Star-topology

 S u ch nh các d ng non-Star-topology: ự điề ỉ ạ

Thông qua vi c s d ng các liên k t, thi t b n ho c adapter có ệ ử ụ ế ế ị điệ ặ thể điều chỉnh các h thệ ống mà được thi t k cho các mô hình non-Star-ế ế topology như Ring, Bus hoặc Tree

 Độ dài đường cable Backbone:

Độ dài tối đa được ch p nh n ph thu c vào v t truy n và ng dấ ậ ụ ộ ậ ề ứ ụng Để thu

giảm độ dài đường cable, cách thu n lậ ợi là đặt Main Cross-connect g n trung tâm ầ

c a m t site Các thi t lủ ộ ế ập đường cable vượt quá các gi i hớ ạn độ dài có th ể được nhi u vùng, v i mề ớ ỗi vùng được h bỗtrợ ởi đường cable Backbone trong ph m vi cạ ủa TIA-942 Các liên k t giế ữa các vùng riêng lẻ ằ, n m bên ngoài ph m vi c a chu n này, ạ ủ ẩ

có th ể được th c hi n b ng vi c dùng các thi t b và công ngh ự ệ ằ ệ ế ị ệ thường dùng cho

cá ng d ng di n r ng c ứ ụ ệ ộ

Độ dài đường cable Backbone 100 ohm category 3 multipair balanced, h ỗtrợ các ng d ng lên t i 16 MHz, đư c giớ ạ ổứ ụ ớ ợ i h n t ng c ng là 90 m (295 ft) ộ

Độ dài đường cable Backbone 100 ohm category 5e và 6 balanced được

giới hạ ổn t ng cộng 90 m (295 ft) Độ dài 90 m (295 ft) cho phép thêm 5 m (16 ft) tại

mỗ ầi đ u cable cho dây thiết bị ế ối vớ k t n i Backbone

Data Center điển hình t n d ng các dây d n ậ ụ ẫ dài hơn 5 m (16 ft), để độ dài

tối đa đường cable Backbone được thu gi m phù hả ợp đểchắc ch n chi u dài tắ ề ối đa kênh truy n không b ề ị vượt mức

2.4 Tiêu chu n TIA-942: ẩ

 Các yêu c u cho Computer Room: ầ

Computer Room là một không gian điều khiển môi trường xung quanh đểđáp ứng mục đích duy nhất là v b c thi t b ỏ ọ ế ị và đường cable liên quan tr c ti p t i ự ế ớcác hệ ố th ng máy tính và các h ng vi n thông khác ệthố ễ

Cách sắp đặt phải được phù h p v i thi t b và các yêu c u c a nhà cung ợ ớ ế ị ầ ủ

cấp như:

 Các yêu c u tr ng t i sàn bao g m thi t b , c , dây n iầ ọ ả ồ ế ị áp ố , phương tiện truy n ề

d n ẫ

 Các yêu c u v d ch v v sinh (các yêu c u v ầ ề ị ụ ệ ầ ệsinh của mỗi phần thiết bị đòi

hỏi dịch vụ tương thích cho thiết bị

Computer Room không nên có c a thông ra ngoài, vì nó có th ử ể làm tăng nhiệ ột đ và gi m an ninh ả

b Thiết kế ến trúc: ki

 Kích thước:

Nên xem xét để đáp ứng các yêu cầu được bi t c a các thi t b ế ủ ế ị đặc trưng (thông tin này có th thu nh p t các nhà cung c p thi t b ) Viể ậ ừ ấ ế ị ệc định kích thước

phải dự ế ki n cho các yêu c u hi n tầ ệ ại cũng như trong tương lai

 Chiều cao tr n nhà: ầ

Chiều cao t i thi u c a Computer Room s là 2.6 m t sàn nhà hoàn ch nh ố ể ủ ẽ ừ ỉ

t i b t k v t cớ ấ ỳ ậ ản nào như vòi phun chữa cháy, thi t b ế ịchiếu sáng hay camera Các yêu c u làm mát hoầ ặc các rack/cabinet cao hơn 2.13 m có thể khi n tr n nhà cao ế ầhơn Nhưng phải có m t kho ng tr ng t i thiộ ả ố ố ểu 460 mm được gi a t ữ ừ vòi đầu phun nước ch a cháy ữ

 Gia công:

Sàn, ng và tr n nhà phtườ ầ ải được bịt kín, sơn phủ, ho c làm t m t v t liặ ừ ộ ậ ệu

để ả gi m thi u b i V t li u ph ph i là sể ụ ậ ệ ủ ả ắc màu sáng để tăng độ sáng c a phòng và ủsàn nhà phải có đặc tính chống tĩnh điện

 Chiếu sáng:

Các thi t b ế ịchiếu sáng không đượ ấc c p ngu n t cùng b ng phân phồ ừ ả ối điện

v i thi t b vi n thông trong Computer Room Các d ng công tớ ế ị ễ ạ ắc đèn mờ không được s dử ụng Các đèn khẩn c p và biấ ển báo nên đặt đúng cho mỗ ị trí, như vậi v y

s ựthiếu chi u sáng chính s không ế ẽ ảnh hưởng tới lối đi khẩ ấn c p

 Cửa ra vào:

Các c a t i thi u r ng 1 m và cao 2.13 m , không tính b u cử ố ể ộ ậ ửa, đượ ắp đểc l

m ra phía ngoài, ho c cở ặ ửa trượt, ho c có th g tháo dặ ể ỡ ời được Các c a phử ải được

l p khóa và có th không ho c có các thông báo tắ ể ặ ập trung để thuận ti n truy cệ ập lượng l n thi t ớ ế b (ví d ị ụ như bảng sơ đồ ố b trí thiế ịt b trong phòng)

c Thiết kế môi trƣ ng: ờ

 HVAC:

N u Computer Room không có m t h ng HVAC chuyên bi t thì phế ộ ệ thố ệ ải được b trí ti p c n d dàng v i h th ng phân ph i HVAC chính M t Computer ố ế ậ ễ ớ ệ ố ố ộRoom điển hình s ẽ không được công nh n tr khi nó có m t HVAC chuyên bi t ậ ừ ộ ệ

ho c t n d ng HVAC chính cặ ậ ụ ủa tòa nhà và có các van điều ti t t ế ự động được thiết

l p ậ

HVAC phải đáp ứng 24 giờ/ngày, 365 ngày/năm Nếu h ệ thống tòa nhà không th m b o cho hoể đả ả ạt động liên t c cụ ủa lượng l n các thi t b ng d ng thì ớ ế ị ứ ụ

một đơn vị độc lập phải đáp ứng cho Computer Room

H ng HVAC cho Computer Room phệ thố ải được h b i m t h ng ỗ trợ ở ộ ệ thốphát điện d phòng N u không có h thự ế ệ ống phát điện d phòng chuyên bi t, HVAC ự ệcho Computer Room phải được kết nối tới ệ thống phát điệ ựh n d phòng c a tòa nhà ủ

 Điểm sương cực đại: 210 C ;

 Tốc đ thay đổộ i tối đa: 50 C /giờ;

 Thiế ịt b làm m và s y khô có th ẩ ấ ể được yêu cầu tùy theo các điều ki n môi ệtrường

Nhiệt độ và độ ẩ m bao quanh phải được đo đạc sau khi khi các thi t b ế ị ởtrong hoạt động Việc đo đạc nên được th c hi n t i m t kho ng cách 1.5 m phía ự ệ ạ ộ ảtrên sàn t 3 - 6 m dừ ọc theo đường trung tâm c a lủ ối đi “làm mát” và tạ ấ ỳi b t k v trí ịnào l thông gió c a thi t b v n hành Viở ỗ ủ ế ị ậ ệc đo nhiệt độ ần đượ c c th c hi n tự ệ ại

một số ị trí lỗ v thông gió của bất kỳ thiết bị nào có các vấn đề làm mát tiềm ẩn

 S ự rung độ ng:

S ự rung động cơ học gắ ề ớn li n v i thi t b hoế ị ặc cơ sở ạ ầng đườ h t ng cable có

thể ẫ ớ d n t i các s c d ch v theo th i gian (Ví d n hình là làm l ng các k t nự ố ị ụ ờ ụ điể ỏ ế ối) Các vấn đề rung động tiềm ẩn phải được xem xét trong vi c thi t k Computer ệ ế ếRoom, vì s ự rung động bên trong tòa nhà t n t i và s truy n t i Computer Room ồ ạ ẽ ề ớthông qua cấu trúc tòa nhà Trong trường h p này, các k ợ ỹ sư xây dựng ph i tham ả

kh o các thiả ết kế phòng ch ng l i s ố ạ ự rung động quá mức của Computer Room

 Các yêu c u cho Entrance Room: ầ

Entrance Room là một không gian, mà t t nh t là mố ấ ột căn phòng, trong đó các phương tiện c a Access-provider-owned giao ti p v i h thủ ế ớ ệ ống đường cable Data Center Nó thường ch a các thi t b c a Telecommunications-Access- ứ ế ị ủprovider và là nơi để các Access-provider chuy n vùng các m ch cho khách hàng ể ạĐiểm chuyển vùng này được gọi là điểm gi i tuyớ ến Đó là điểm mà trách nhi m c a ệ ủTelecommunications-Access-provider v i m ch k t thúc và trách nhi m c a khách ớ ạ ế ệ ủhàng v i mớ ạch bắt đầu

Entrance Room sẽ ứ ch a các l i vào ố – đường nh , kh i b o v ỏ ố ả ệ cho dây đồng cable Entrance, thi t b termination cho cable Access-provider, thi t b c a Access- ế ị ế ị ủprovider, và thiết bị đẩ u cu i ố cho đường cable t i Computer Room ớ

 V ị trí :

Entrance Room phải đặt ở ị trí đả v m b o r ng chi u dài m ch tả ằ ề ạ ối đa từ điểm

gi i tuy n c a Access-provider t i thi t b u cu i không b ớ ế ủ ớ ế ị đầ ố ị vượt mức Độ dài

m ch tạ ối đa cần tính đến toàn b ộ đường đi cable, bao gồm dây n i ố và các thay đổi chiều cao gi a các t ng trong các rack/cabinet ữ ầ

Entrance Room có th ể được đặt bên trong ho c bên ngoài không gian ặComputer Room Các lo ng i an ninh có th khiạ ể ến Entrance Room được đặt ngoài Computer Room để tránh nhu c u các k thu t viên Access-provider truy c p vào ầ ỹ ậ ậComputer Room Tuy v y, trong các trung tâm d u l n, các lo ng i chi u dài ậ ữ liệ ớ ạ ề

m ch có th ạ ể đòi hỏi Entrance Room được đặt trong Computer Room

Đường cable trong Entrance Room ph i dùng phân phả ối cable tương tự(phía trên hoặc ở dưới sàn) như đã dùng trong Computer Room; điều này s thu ẽ

gi m chi u dài cable vì nó tránh vi c chuyả ề ệ ển đổ ừi t các máng cable phía trên xu ng ốcác máng cable phía dưới sàn

 S ố Lƣợ ng:

Các trung tâm d u l n s ữ liệ ớ ẽ đòi hỏi nhiều Entrance Room để ỗ h trợ các loạ ạch đi khắp Computer Room và để đáp ứi m ng d phòng b sung ự ổ

Các Entrance Room thêm vào ph i có các ả đường vào c a riêng nó cho d ch ủ ị

v chuyên biụ ệt được c p t ấ ừcác Access-provider Ngoài ra, các Entrance Room thêm vào có th là các ph ể ụ trợ cho phòng đầu vào chính, trong trường h p d ch v cợ ị ụ ủa Access-provider cấp đế ừ phòng đần t u vào chính

 Các yêu c u cho Main Distribution Area: ầ

 V ị trí:

Main Distribution Area nên đặ ạ ị trí trung tâm để tránh vượt t i v t m c các ứ

h n ch dài tạ ế độ ối đa cho các ứng dụng được h , bao g m c ỗtrợ ồ ảchiều dài cable tối

đa cho các mạch c a Access-ủ provider được đáp ứng bên ngoài Entrance Room

 Các yêu c u thi t b : ầ ế ị

N u Main Distribution Area có HVAC chuyên bi t, các m ch ki m soát ế ệ ạ ếnhiệt độ cho các đơn vị điề u hòa không khí phải được c p ngu n và ki m soát t ấ ồ ế ừcùng các PDU ho c các b ng nguặ ả ồn mà đã cung c p cho thi t b vi n thông trong ấ ế ị ễMain Distribution Area

Các yêu c u ki n trúc, lầ ế ắp đặt và điện cho Main Distribution thì giống như cho Computer Room

 Các yêu c u cho Horizontal Distribution Area: ầ

Horizontal Distribution Area là không gian hỗ ợ đườ tr ng cable t i ớEquipment Distribution Area Các chuyển đổi LAN, SAN, console và KVM h ỗtrợthi t bế ị đầ u cuối cũng được đặt trong Horizontal Distribution Area

Nên có t i thi u m t Horizontal Distribution Area m i t ng Các ố ể ộ ở ỗ ầHorizontal Distribution Area thêm vào có th ể được yêu cầu để ỗ h trợ thiế ị ằm t b nngoài gi i h n chi u dài cable Horizontal ớ ạ ề

S ng k t n i tố lượ ế ố ối đa của mỗi Horizontal Distribution Area nên được điều chỉnh d a trên kh ự ả năng của máng cable, và các máng cable dành cho đường cable trong tương lai

Trong các Data Center được s d ng b i nhi u t chử ụ ở ề ổ ức, như các Data Center Internet, Horizontal Distribution Area phải được ở trong khu vực an toàn

 V ịtrí :

Horizontal Distribution Area phải đượ ặc đ t ở ị v trí tránh vư t m c chi u dài ợ ứ ề

tối đa đường cable Backbone t Main Distribution Area ừ

 Các yêu c u cho Zone Distribution Area: ầ

Zone Distribution Area được gi i hớ ạn đáp ứng một lượng tối đa 288 kế ốt n i

đồng tr c (ho c xoụ ặ ắn đôi) để tránh s t t ngh n cápự ắ ẽ , đặc bi t v i các vệ ớ ật đính kèm

phả ặi đ t phía trên hoặc phía dưới các t m sàn ti p xúc 600 mm x 600 mm ấ ế

Cross-connect s ẽ không dùng trong Zone Distribution Area Không có hơn

một Zone Distribution Area được dùng trong cùng m t m ch cable Horizontal ộ ạ

Không có thi t b ế ị hoạt động nào trong Zone Distribution Area ngoài tr ừthi t bế ị ấ c p ngu n DC ồ

 Các yêu c u cho Equipment Distribution Area: ầ

Equipment Distribution Area là không gian đặt các thi t b u cu i, bao ế ị đầ ố

g m h ồ ệ thống máy tính và thi t b ế ị viễn thông Khu v c này không bao g m ự ồ

Telecommunications Room, Entrance Room, Main Distribution Area và Horizontal Distribution Area

Thiế ị đầt b u cuối thường là các thi t b t trên sàn hoế ị đặ ặc được g n trong các ắcabinet/rack

Đường cable điểm đến điểm được ch p nh n gi a các thi t b t trong ấ ậ ữ ế ị đặEquipment Distribution Area Độ dài cable điểm đến điể không được hơn quá 15 m

m và nên giở ữa các rack kế ậ c n nhau hay các cabinet trong cùng một hàng

 Các yêu c u cho Telecommunications Room : ầ

Trong Data Center, Telecommunications Room nh m h ằ ỗ trợ đường cable

t i các khu v c bên nớ ự goài Computer Room Thông thường, Telecommunications Room được đặt ngoài Computer Room, nhưng nếu c n thi t, có th ầ ế ể được k t h p ế ợ

v i Main Distribution Area ho c Horizontal Distribution Area ớ ặ

 Các yêu c u cho các vùng h Data Center: ầ ỗtrợ

Các vùng h Data ỗ trợ Center được đặt bên ngoài Computer Room đểchuyên bi t v i vi c h ệ ớ ệ ỗ trợ phương tiện Data Center Đó có thể là trung tâm hoạt động, các văn phòng hỗ ợ tr cá nhân, phòng an ninh, phòng cấp điện, phòng máy cơ khí, phòng lưu trữ, phòng ki m tra thi t b và load -dock ể ế ị ing

Trung tâm hoạt động, phòng an ninh và văn phòng hỗ cá nhân s trợ ẽ được

gắn cable tương tự như các khu vực văn phòng thông thường Các bảng điều khiển

c a phòng trung tâm hoủ ạt động và phòng an ninh có th s yêu cể ẽ ầu lượng cable l n ớhơn so với yêu c u các khu v c làm viầ ự ệc thông thường; s lư ng s ố ợ ẽ được xác định

với sự giúp đỡ ủ c a các nhân viên phòng trung tâm và k thu ỹ ật

Các phòng cấp điện, phòng máy cơ khí, phòng lưu trữ, phòng ki m tra thiể ết

b ph i có ít nh t m i phòng mị ả ấ ỗ ột điện tho i c nh Phòng cạ ố đị ấp điện và phòng máy

cơ khí phải có ít nh t m t k t n i d liấ ộ ế ố ữ ệu để truy c p vào h th ng quậ ệ ố ản lý phương tiện

2.5 S d phòng cho Data Center: ự ự

Data Center được trang b ị các phương tiện viễn thông khác nhau để có th ểduy trì hoạt động của nó dưới các điều ki n kh c nghi t mà có th ệ ắ ệ ể làm gián đoạn

d ch v vi n thông c a Data Center TIA-942 bao g m 4 c p liên quan t i cácmị ụ ễ ủ ồ ấ ớ ức

độ khác nhau v s n sàng cề độ ẵ ủa cơ sở ạ ầ h t ng thi t b Data Center ế ị

Độ tin c y cậ ủa cơ sở ạ ầ h t ng vi n thông có th ễ ể được nâng cao b i viở ệc đáp

ứng d phòng các Cross-ự connect-area và đường riêng biệ ề ặ ật v m t v t lý

Cách ph bi n cho Data Center là có nhi u nhi u Access-provider cung cổ ế ề ề ấp các d ch v , các router d phòng, d phòng phân b ị ụ ự ự ố lõi đơn và các edge-switch

M c dù bặ ảo đảm m t mộ ức độ ự d phòng ch c ch n, thì vi c sao chép các d ch v và ắ ắ ệ ị ụ

ph n c ng riêng l không bầ ứ ẻ ảo đảm các điểm lỗi đơn lẻ được loại trừ

Hình 10: Mô hình dự phòng cơ sở ạ ầ h t ng vi n thông ễ

a D phòng cho Entrance Room: ự

Nhiều Entrance Room được thi t l p cho d ế ậ ự phòng hơn là để ả gi m b t các ớ

h n ch dài m ch Nhi u Entrance Room s c i thi n vi c d ạ ế độ ạ ề ẽ ả ệ ệ ự phòng nhưng đem

lại sự ả qu n lý phức tạp, đòi hỏi chú ý đến phân ph i m ch giố ạ ữa các Entrance Room

Các Access-provider s ẽ thiế ật l p thi t b cung ng m ch cho toàn b ế ị ứ ạ ộ các Entrance Room để các m ch c a t t c lo i yêu c u có th ạ ủ ấ ả ạ ầ ể được cung ng t b t k ứ ừ ấ ỳphòng nào Thi t b cung ng trong m t Entrance Room s không ph ế ị ứ ộ ẽ ụ thuộ ới c tthiế ịt b trong Entrance Room khác, nó có th hoể ạt động trong trường h p s c ợ ự ố ởphòng Entrance Room khác

Hai Entrance Room sẽ cách nhau ít nh t 20 m và trong các khu v c phòng ấ ở ựcháy riêng bi t, chúng s không chia s cùng các thi t b phân phệ ẽ ẻ ế ị ối điện và thi t b ế ịđiều hòa

b D phòng cho Main Distribution Area: ự

M khu v c phân b ph ột ự ố ụcung ứng thêm s d ự ự phòng, nhưng phải ch u s ị ự

qu n lý ph c t p Các core-router và các core-switch s ả ứ ạ ẽ được phân ph i gi a Main ố ữDistribution Area và Secondary Distribution Area Các mạch cũng sẽ được phân

phối giữa chúng

Khu v c phân b ự ố phụ ẽ không có ý nghĩa nế s u Computer Room là một không gian xuyên suốt Khu v c phân b ự ố phụ và khu v c phân b ự ố chính ải ở phtrong các khu v c phòng cháy riêng biự ệt và được đáp ứng b i các thi t b phân phở ế ị ối điện và thi t b u hòa riêng bi t ế ị điề ệ

c D ự phòng đườ ng cable Backbone:

Đường cable Backbone d phòng b o v tránh viự ả ệ ệc ngưng trệ do hư hại đường cable Backbone D ự phòng đường cable Backbone được đáp ứng b ng nhi u ằ ềcách phụ thu c vào m c đ b o v mong mu n ộ ứ ộ ả ệ ố

Đường cable Backbone gi a hai không gian, ữ như Horizontal Distribution Area và Main Distribution Area có th ể được đáp ứng b ng vi c chằ ệ ạy hai đường cable gi a chúng, t t nh t là cùng v i các router khác nhau N u Data Center có c ữ ố ấ ớ ế ảMain Distribution Area và Secondary Distribution Area thì d ự phòng đường cable Backbone cho Horizontal Distribution Area là không c n thiầ ết, dù cho định tuyến cable t khu v c phân b chính và khu v c phân b ph s theo các router khác ới ự ố ự ố ụ ẽnhau

Vài mức độ ự d phòng có th ể được đáp ứng b ng vi c thi t lằ ệ ế ập đường cable Backbone gi a các Horizontal Distribution Area Nữ ếu đường cable Backbone t ừMain khu v c phân b ự ốchính ớt i Horizontal Distribution Area b ị hư hại, các k t nế ối

có thể được nối thông qua m t Horizontal Distribution Area khác ộ

d D ự phòng đườ ng cable Horizontal:

Đường cable Horizontal t i các h th ng then ch t có th ớ ệ ố ố ể được định tuy n ế

đa dạng để tăng cường d ự phòng, nên chú ý để không vượt m c chi u dài tứ ề ối đa cable Horizontal khi l a chự ọn đường đi

Các h ng then ch t có th ệ thố ố ể được h b i hai Horizontal Distributioỗ trợ ở n Area khác nhau mi n là các h n ch ễ ạ ếchiều dài cable không b ị vượt m c Mứ ức độ ự d phòng này có th không cung ng nhi u s b o v ể ứ ề ự ả ệ hơn việc định tuyến đa dạng đường calbe Horizontal n u hai Horizontal Distribution Area trong cùng m t khu ế ở ộ

vực phòng cháy