網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(yè)，共22頁(yè)。2提綱引言網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源效率內(nèi)容傳輸中的能耗比較總結(jié)以及個(gè)人觀點(diǎn)第2頁(yè)，共22頁(yè)。引言當(dāng)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(nèi)容傳播（content dissemination）隨著需求的不斷增大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也在成指數(shù)數(shù)量級(jí)的增加這些設(shè)備消耗了大量的能量美國(guó)環(huán)保局預(yù)計(jì)，2019年全球服務(wù)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(píng)估現(xiàn)有的內(nèi)容分發(fā)體系下，各種設(shè)備的能源效率比較。3第3頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wú)源光纖網(wǎng)Gigabit passive optical network(GPON)4第4頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源效率某設(shè)備能量消耗公式：P(l) = (P0 + l (PN P0)/Rmax)首先假設(shè)： P0 =0 ; =1P(l) = PN /Rmax5第5頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(gè)端口，每個(gè)端口最大吞吐量為40Gb/s，

3、額定功率為4834W計(jì)算得P(l)=15 W/Gb/s.6第6頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源效率邊緣路由器能耗量思科Cisco 7507路由器5個(gè)端口，每個(gè)端口吞吐量為5Gb/s，額定功率為400W計(jì)算得P(l)=80 W/Gb/s7第7頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源效率邊緣路由器能耗量結(jié)果顯示，邊緣路由器傳輸每比特?cái)?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(shè)計(jì)就是為了快速的傳輸數(shù)據(jù)，而邊緣路由器的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜（如：幀中繼，多協(xié)議切換，IP等。）8第8頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源效率P(l) = (P0 + l (PN P0)/Rmax)根據(jù)資料，設(shè)備空閑期間的耗電量為滿負(fù)荷時(shí)的95%

4、。骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)邊緣以及接入網(wǎng)的設(shè)備利用率分別為30%、50%、50%。將設(shè)為1和2。（OLT/DSLAM）9第9頁(yè)，共22頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能源效率圖總結(jié)：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(yè)，共22頁(yè)。支持CCN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能源消耗支持CCN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要組件是存儲(chǔ)設(shè)備：DRAM、固態(tài)硬盤（SSD）以及普通硬盤假設(shè)為每個(gè)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)引擎添加額外的4G DRAM以及64G的SSD，以支持CCN架構(gòu)。額外的能源消耗主要來(lái)自于這些存儲(chǔ)設(shè)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(yè)，共22

5、頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能源效率圖支持CCN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗量有少量的增加。12第12頁(yè)，共22頁(yè)。CCN網(wǎng)絡(luò)的路由示例圖13第13頁(yè)，共22頁(yè)。能耗評(píng)估仿真實(shí)驗(yàn)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(nèi)容供應(yīng)商（content providers）。從美國(guó)境內(nèi)的18臺(tái)服務(wù)器，向這20個(gè)內(nèi)容供應(yīng)商發(fā)出請(qǐng)求消息，記錄路由數(shù)據(jù)。仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)0%/20%/100%路由器為CCN路由器假設(shè)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(nèi)容。計(jì)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(yè)，共22頁(yè)。DSL能量消耗比較15第15頁(yè)，共22頁(yè)。GPON能量消耗比較第16頁(yè)，共22頁(yè)。能量消耗比較結(jié)論當(dāng)20%骨干網(wǎng)路由支持CCN時(shí)，耗電量有顯著的下降當(dāng)20%的邊緣網(wǎng)絡(luò)路由支持CCN時(shí)，耗電量更低，因?yàn)檎?qǐng)求消息的跳數(shù)更少。相同比例下，邊緣網(wǎng)絡(luò)路由器數(shù)量更大數(shù)字用戶鏈路中，NaDa*網(wǎng)絡(luò)的能耗量比非CCN的能耗量更大，因?yàn)镹aDa網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)兩次經(jīng)過(guò)DSL網(wǎng)關(guān)。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(luò)網(wǎng)效率低。* nanodatacenters.eu/第17頁(yè)，共22頁(yè)。能量消耗分布圖第18頁(yè)，共22頁(yè)。能量分布結(jié)果分析家用網(wǎng)關(guān)(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(gè)比例越來(lái)越大隨著CCN路由器增加，服務(wù)器的開(kāi)銷在逐漸減小當(dāng)100%的核心路由器支持CCN時(shí)，由于鏈路有可能繞過(guò)核心路由器，因此還是有少量服務(wù)器的能量消耗。第19頁(yè)，共22頁(yè)。論文總結(jié)基于trace數(shù)據(jù)的仿真說(shuō)明，CCN的引入，能夠顯著的減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎摹CN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(yè)，共22頁(yè)。個(gè)人觀點(diǎn)論文結(jié)論合理，因?yàn)镃CN的優(yōu)點(diǎn)就是路由緩存，縮短鏈路距離論文假設(shè)太多：假設(shè)路由器型號(hào)相同（骨干網(wǎng)、邊緣網(wǎng)）假設(shè)