Chi phí đầu tƣ cho mua sắm thiết bị mạng chiếm một phần lớn chi phí cài đặt mạng liên kết. Mô hình hóa một mạng liên kết tổng quát có thể hiểu là một mạng kết nối của các thiết bị chuyển mạch (switches). Nhằm đơn giản hóa mô hình tính toán chi phí, chúng tôi lựa chọn chi phí cho một thiết bị chuyển mạch ở mức 500$ cho mỗi cổng (port) dựa trên khảo sát trong [5]. Mỗi cổng tƣơng ứng với một liên kết của thiết bị chuyển mạch đó trong mạng liên kết.
Chi phí cài đặt mạng còn bao gồm cả chi phí cho các dây nối – cáp mạng (cable) dùng để liên kết các thiết bị với nhau. Có nhiều giải pháp khác nhau khi lựa chọn xây dựng hệ thống cáp mạng cho mạng yêu cầu hiệu năng cao. Mỗi giải pháp tƣơng ứng với một mức chi phí cụ thể dành cho cáp mạng, đầu kết nối (connector) tại các thiết bị. Hiện nay, có hai giải pháp đƣợc sử dủng phổ biến là dùng cáp đồng và cáp quang. Sử dụng cáp đồng có giá thành rẻ hơn cáp quang do chi phí của đầu
29
kết nối rẻ hơn rất nhiều (bằng khoảng 1/10 chi phí ở cáp quang - Bảng 2). Tuy nhiên cáp đồng không đảm bảo đƣợc chất lƣợng (tốc độ truyền cao – 5Gbps) khi cần phải nối hai thiết bị có độ dài lớn hơn 5m. Do đó khi cài đặt thực tế, giải pháp lý tƣởng sử dụng xen lẫn giữa cáp đồng và cáp quang.
Chi phí Loại cáp mạng
Chi phí trên 1m dây (Cost_per_m)
Chi phí đầu kết nối (Connector_Cost)
Cáp đồng ( < 5m) 16$ 20$
Cáp quang ( >5m) 5$ 188$
Bảng 2: So sánh chi phí cáp đồng và cáp quang
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi sử dụng mô hình trong [5] để tính toán chi phí này một cách tổng quát. Trong đó, chi phí cho cáp mạng đƣợc tính theo công thức nêu trong Bảng 3. Chi phí dành cho một kết nối bằng giá trị của dây nối đó (bao gồm chi phí dây nối, và chi phí đầu kết nối) cộng thêm 25% chi phí trung bình dành cho nhà sản xuất (chi phí sản xuất, phân phối, tìền lãi) và chi phí để lắp đặt thực tế (installation cost).
Cable_cost = (Cable_length * Cost_per_m + Connector_Cost) * 1.25 + Installation_Cost
Bảng 3: Công thức tính chi phí cáp mạng theo độ dài
Đối với các mạng liên kết ứng dụng cho tính toán hiệu năng cao và trung tâm dữ liệu lớn, các thiết bị chuyển mạch (switches) đƣợc đặt trong các tủ mạng (cabinets hay racks). Chúng tôi bỏ qua chi phí của tủ mạng vì với một mạng cụ thể với số nút mạng, bộ chuyển mạch cố định, số lƣợng tủ mạng đƣợc sử dụng là nhƣ nhau đối với mọi cách sắp xếp bộ chuyển mạch. Tuy nhiên, tủ mạng có ảnh hƣởng nhất định đến chi phí lắp đặt thực tế. Chi phí trung bình cho việc cài đặt các kết nối giữa hai nút mạng bên trong một tủ mạng yêu cầu chi phí 2.5$. Trong khi chi phí này là 6.5$ đối với kết nối giữa hai nút mạng ở hai tủ mạng khác nhau.
Hãy xem xét một ví dụ đơn giản khi sử dụng dây cáp quang để nối hai nút mạng nằm cách nhau 10m và ở hai tủ mạng khác nhau. Nhƣ vậy cable_length = 10 > 5m nên trong ví dụ này sử dụng dây cáp quang để đảm bảo chất lƣợng đƣờng
30
truyền. Do đó Cost_per_m = 5$/m, và Connector_Cost = 188$/1 connector. Vậy chi phí cho kết nối này đƣợc tính bằng (10*5+188*2) * 1.25 + 6.5 = 539$.
Một vấn đề khác đƣợc đặt ra khi đánh giá bằng lý thuyết chi phí của một mạng liên kết là xác định mô hình tính toán độ dài của dây cáp cần sử dụng. Trong thực tế, mạng sử dụng cho trung tâm dữ liệu đƣợc đặt trong một phòng máy (server room) cỡ lớn đƣợc trang bị các hệ thống làm mát, hệ thống điện và hệ thống dây mạng, tủ mạng chuyên dụng. Các tủ mạng trong phòng máy đƣợc sắp xếp ở dạng lƣới AxB gồm A hàng, mỗi hàng gồm B tủ mạng (cabinets). Mỗi tủ mạng lại gồm nhiều các thiết bị chuyển mạch (switches) xếp theo chiều thẳng đứng. Hình 9 minh họa mô hình phòng mạng trong nghiên cứu. Ở đó, các tủ mạng trên cùng một hàng đƣợc đặt cách nhau một khoảng cố định dành cho các luồng khí nóng và khí lạnh (aisle) của bộ phận điều hòa nhiệt độ. Tƣơng tự, giữa hai hàng cũng tồn tại khoảng cách (row aisle).
Hình 9: Minh họa mô hình phòng mạng
Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi sử dụng mô hình trình bày trong [6] để mô hình hóa một phòng máy. Ở đó, diện tích của phòng máy đƣợc giả sử là không giới hạn nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu các mạng liên kết có kích thƣớc bất kì. Các tủ mạng chứa cùng một số lƣợng các thiết bị chuyển mạch và đƣợc đặt trong một lƣới AxB. Trong đó:
31 với m là số lƣợng tủ mạng.
Dây nối giữa hai nút mạng ở hai tủ mạng khác nhau đƣợc tính theo khoảng cách Mahatan bằng tổng khoảng cách theo trục X và Y. Trong đó, khoảng cách giữa hai bộ chuyển mạch theo trục X (gồm chiều rộng tủ mạng width và aisle) là 0.6m. Độ dài dây nối giữa hai bộ chuyển mạch theo trục Y (gồm chiều sâu tủ mạng và row_aisle) là 2.1m. Vậy độ dài này đƣợc tính bằng công thức 0.6*ΔX + 2.1*ΔY (m) (còn đƣợc gọi là inter-cabinets cable). Bên cạnh đó, độ dài dây cáp giữa hai bộ chuyển mạch trong cùng một tủ mạng (còn gọi là intra-cabinets cable) đƣợc lấy giá trị trung bình 2m/1 dây cáp. Ngoài ra, với mỗi một dây cáp mạng đƣợc tính thêm một khoảng dôi ra (overhead) trung bình là 2m [7].
Hình 10: Minh họa tính độ dài dây mạng
Hình 10 mô tả ví dụ minh họa tính độ dài dây mạng giữa hai hàng liên tiếp của tủ mạng. Độ dài dây nối giữa nút A và nút C, dAC, đƣợc tính theo khoảng cách Mahattan. Ở đó dAC = dAB + dBC = (0.6*1 + overhead) + (2.1*1 + overhead) = 4.7 (m). Tƣơng tự nhƣ vậy, dDE = dEF = dDF = 2(m) vì nằm trong cùng một tủ mạng.
32