網(wǎng)絡設備的能源效率課件

1、Toward Energy-EfficientContent DisseminationUichin Lee, Ivica RimacDaniel Kilper，Volker HiltPresented by： Wang Lei2019.08.09第1頁，共22頁。2提綱引言網(wǎng)絡設備的能源效率內容傳輸中的能耗比較總結以及個人觀點第2頁，共22頁。引言當今互聯(lián)網(wǎng)的主要功能之一：提供用戶之間的數(shù)據(jù)內容傳播（content dissemination）隨著需求的不斷增大，網(wǎng)絡設備也在成指數(shù)數(shù)量級的增加這些設備消耗了大量的能量美國環(huán)保局預計，2019年全球服務器和數(shù)據(jù)中心將消耗1000億度電量，折合成

2、美元為74億。本論文評估現(xiàn)有的內容分發(fā)體系下，各種設備的能源效率比較。3第3頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率接入網(wǎng)分為兩種情況數(shù)字用戶線路Digital subscriber line (DSL)千兆無源光纖網(wǎng)Gigabit passive optical network(GPON)4第4頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率某設備能量消耗公式：P(l) = (P0 + l (PN P0)/Rmax)首先假設： P0 =0 ; =1P(l) = PN /Rmax5第5頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率骨干網(wǎng)路由器能耗量考慮思科Cisco CRS 1系列路由器八個端口，每個端口最大吞吐量為40Gb/s，

3、額定功率為4834W計算得P(l)=15 W/Gb/s.6第6頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率邊緣路由器能耗量思科Cisco 7507路由器5個端口，每個端口吞吐量為5Gb/s，額定功率為400W計算得P(l)=80 W/Gb/s7第7頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率邊緣路由器能耗量結果顯示，邊緣路由器傳輸每比特數(shù)據(jù)，比骨干網(wǎng)路由器消耗更多能量這是由于骨干網(wǎng)路由器的設計就是為了快速的傳輸數(shù)據(jù)，而邊緣路由器的設計更加復雜（如：幀中繼，多協(xié)議切換，IP等。）8第8頁，共22頁。網(wǎng)絡設備的能源效率P(l) = (P0 + l (PN P0)/Rmax)根據(jù)資料，設備空閑期間的耗電量為滿負荷時的95%

4、。骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡邊緣以及接入網(wǎng)的設備利用率分別為30%、50%、50%。將設為1和2。（OLT/DSLAM）9第9頁，共22頁。網(wǎng)絡設備能源效率圖總結：數(shù)據(jù)包離用戶端越近，能耗量呈指數(shù)量增加。10第10頁，共22頁。支持CCN的網(wǎng)絡設備能源消耗支持CCN的網(wǎng)絡設備主要組件是存儲設備：DRAM、固態(tài)硬盤（SSD）以及普通硬盤假設為每個路由器的轉發(fā)引擎添加額外的4G DRAM以及64G的SSD，以支持CCN架構。額外的能源消耗主要來自于這些存儲設備。DRAM能耗為2.5 W/Gbyte希捷ST3160021A 160-Gbyte能耗為12W三星64-Gbyte固態(tài)硬盤能耗為1W。11第11頁，共22

5、頁。網(wǎng)絡設備能源效率圖支持CCN的網(wǎng)絡設備能耗量有少量的增加。12第12頁，共22頁。CCN網(wǎng)絡的路由示例圖13第13頁，共22頁。能耗評估仿真實驗使用現(xiàn)有的traceroute數(shù)據(jù)集1該數(shù)據(jù)集記錄了2019年由alexa網(wǎng)站排出的前20名內容供應商（content providers）。從美國境內的18臺服務器，向這20個內容供應商發(fā)出請求消息，記錄路由數(shù)據(jù)。仿真實驗參數(shù)0%/20%/100%路由器為CCN路由器假設下載的數(shù)據(jù)為流行度很高的數(shù)據(jù)，CCN路由器緩存所有下載內容。計算客戶端下載1Gb數(shù)據(jù)所需要的能量。1 P. Gill et al., “The Flattening Intern

6、et Topology: Natural Evolution, UnsightlyBarnacles or Contrived Collapse?” PAM 08, Cleveland, OH, Apr. 2019.第14頁，共22頁。DSL能量消耗比較15第15頁，共22頁。GPON能量消耗比較第16頁，共22頁。能量消耗比較結論當20%骨干網(wǎng)路由支持CCN時，耗電量有顯著的下降當20%的邊緣網(wǎng)絡路由支持CCN時，耗電量更低，因為請求消息的跳數(shù)更少。相同比例下，邊緣網(wǎng)絡路由器數(shù)量更大數(shù)字用戶鏈路中，NaDa*網(wǎng)絡的能耗量比非CCN的能耗量更大，因為NaDa網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)兩次經(jīng)過DSL網(wǎng)關。光纖接

7、入網(wǎng)中，NaDa的能耗量大大減小，但是還是比支持CCN的網(wǎng)絡網(wǎng)效率低。* nanodatacenters.eu/第17頁，共22頁。能量消耗分布圖第18頁，共22頁。能量分布結果分析家用網(wǎng)關(home gateway)消耗占了大部分的能量隨著CCN路由器數(shù)量的增加，這個比例越來越大隨著CCN路由器增加，服務器的開銷在逐漸減小當100%的核心路由器支持CCN時，由于鏈路有可能繞過核心路由器，因此還是有少量服務器的能量消耗。第19頁，共22頁。論文總結基于trace數(shù)據(jù)的仿真說明，CCN的引入，能夠顯著的減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎?。CCN的數(shù)據(jù)處理需要高效的算法，使得能耗越小越好路由緩存策略需要精心研究第20頁，共22頁。個人觀點論文結論合理，因為CCN的優(yōu)點就是路由緩存，縮短鏈路距離論文假設太多：假設路由器型號相同（骨干網(wǎng)、邊緣網(wǎng)）假設