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1、湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）toward energy-efficientcontent disseminationuichin lee, ivica rimacdaniel kilper，volker hiltpresented by： wang lei2011.08.09湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）2提綱提綱n引言n網(wǎng)絡設備的能源效率n內容傳輸中的能耗比較n總結以及個人觀點湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）引言引言n當今互聯(lián)網(wǎng)的主要功能之一：提供用戶之當今互聯(lián)網(wǎng)的主要功能之一：提供用戶之間的數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)內容傳播內容傳播（content dis

2、semination）n隨著需求的不斷增大，網(wǎng)絡設備也在成指隨著需求的不斷增大，網(wǎng)絡設備也在成指數(shù)數(shù)量級的增加數(shù)數(shù)量級的增加n這些設備消耗了大量的能量這些設備消耗了大量的能量n美國環(huán)保局預計，美國環(huán)保局預計，2011年全球服務器和數(shù)年全球服務器和數(shù)據(jù)中心將據(jù)中心將消耗消耗1000億度電量億度電量，折合成美元，折合成美元為為74億億。n本論文評估現(xiàn)有的內容分發(fā)體系下，各種本論文評估現(xiàn)有的內容分發(fā)體系下，各種設備的能源效率比較。設備的能源效率比較。3湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率n接入網(wǎng)分為兩種情況接入網(wǎng)分為兩種情況數(shù)字用戶線路digital s

3、ubscriber line (dsl)千兆無源光纖網(wǎng)gigabit passive optical network(gpon)4湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率n某設備能量消耗公式：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湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率n骨干網(wǎng)路由器能耗量骨干網(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，額定功率為4834w計

4、算得p(l)=15 w/gb/s.6湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率n邊緣路由器能耗量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湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率n邊緣路由器能耗量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湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華

5、中科技大學）網(wǎng)絡設備的能源效率網(wǎng)絡設備的能源效率np(l) = (p0 + l (pn p0)/rmax)n根據(jù)資料，設備空閑期間的耗電量為滿根據(jù)資料，設備空閑期間的耗電量為滿負荷時的負荷時的95%。n骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡邊緣以及接入網(wǎng)的設備利骨干網(wǎng)，網(wǎng)絡邊緣以及接入網(wǎng)的設備利用率分別為用率分別為30%、50%、50%。n將將設為設為1和和2。（。（olt/dslam）9湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備能源效率圖網(wǎng)絡設備能源效率圖n總結：數(shù)據(jù)包離用戶端越近，能耗量呈總結：數(shù)據(jù)包離用戶端越近，能耗量呈指數(shù)量增加。指數(shù)量增加。10湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）支持支持

6、ccn的網(wǎng)絡設備能源消耗的網(wǎng)絡設備能源消耗n支持支持ccn的網(wǎng)絡設備主要組件是存儲設備：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n假設為每個路由器的轉發(fā)引擎添加額外的假設為每個路由器的轉發(fā)引擎添加額外的4g dram以及以及64g的的ssd，以支持，以支持ccn架構。架構。n額外的能源消耗主要來自于這些存儲設備。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湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）網(wǎng)絡設備能源效率圖網(wǎng)絡設備能源效率圖

7、n支持支持ccn的網(wǎng)絡設備能耗量有少量的增的網(wǎng)絡設備能耗量有少量的增加。加。12湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）ccn網(wǎng)絡的路由示例圖網(wǎng)絡的路由示例圖13湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）能耗評估仿真實驗能耗評估仿真實驗n使用現(xiàn)有的使用現(xiàn)有的traceroute數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集1該數(shù)據(jù)集記錄了2007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)。n仿真實驗參數(shù)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

8、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 internet topology: natural evolution, unsightlybarnacles or contrived collapse?” pam 08, cleveland, oh, apr. 2008.湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）dsl能量消耗比較能量消耗比較15湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）gpon能量消耗比較能量消耗比較湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）能量消耗比較結論能量消耗比較結論n當當20%骨干網(wǎng)

9、路由支持骨干網(wǎng)路由支持ccn時，耗電量有顯時，耗電量有顯著的下降著的下降n當當20%的邊緣網(wǎng)絡路由支持的邊緣網(wǎng)絡路由支持ccn時，耗電量時，耗電量更低，因為請求消息的跳數(shù)更少。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n數(shù)字用戶鏈路中，數(shù)字用戶鏈路中，nada*網(wǎng)絡的能耗量比非網(wǎng)絡的能耗量比非ccn的能耗量更大，因為的能耗量更大，因為nada網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)兩網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)兩次經過次經過dsl網(wǎng)關。網(wǎng)關。n光纖接入網(wǎng)中，光纖接入網(wǎng)中，nada的能耗量大大減小，但的能耗量大大減小，但是還是比支持是還是比支持ccn的網(wǎng)絡網(wǎng)效率低。的網(wǎng)絡網(wǎng)效率低。* http:/www.nanodata

10、centers.eu/湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）能量消耗分布圖能量消耗分布圖湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）能量分布結果分析能量分布結果分析n家用網(wǎng)關家用網(wǎng)關(home gateway)消耗占了大部消耗占了大部分的能量分的能量n隨著隨著ccn路由器數(shù)量的增加，這個比例路由器數(shù)量的增加，這個比例越來越大越來越大n隨著隨著ccn路由器增加，服務器的開銷在路由器增加，服務器的開銷在逐漸減小逐漸減小n當當100%的核心路由器支持的核心路由器支持ccn時，由時，由于鏈路有可能于鏈路有可能繞過核心路由器繞過核心路由器，因此還，因此還是有少量服務器的能量消耗。是有少量服務器的能量消耗。湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）論文總結論文總結n基于基于trace數(shù)據(jù)的仿真說明，數(shù)據(jù)的仿真說明，ccn的引入的引入，能夠顯著的減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎摹?，能夠顯著的減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎摹ccn的數(shù)據(jù)處理需要高效的算法，使得的數(shù)據(jù)處理需要高效的算法，使得能耗越小越好能耗越小越好n路由緩存策略需要精心研究路由緩存策略需要精心研究湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術重點實驗室（華中科技大學）個人觀點個人觀點n論文結論合理，因為論文結論合理，因為ccn的優(yōu)點就是路由緩的優(yōu)點就是路由緩存，縮短鏈