1、湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）Toward Energy-EfficientContent DisseminationUichin Lee,Ivica RimacDaniel Kilper，Volker HiltPresented by：Wang Lei2019.08.09第1页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）2提纲提纲n引言n网络设备的能源效率n内容传输中的能耗比较n总结以及个人观点第2页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）引言引言n当今互联网的主要功能之一：提供用户之间当今互联网的主要功能之一：提供用户之间的数据的数据内容传播
2、内容传播（content dissemination）n随着需求的不断增大，网络设备也在成指数数随着需求的不断增大，网络设备也在成指数数量级的增加量级的增加n这些设备消耗了大量的能量这些设备消耗了大量的能量n美国环保局预计，美国环保局预计，2019年全球服务器和数据中年全球服务器和数据中心将心将消耗消耗1000亿度电量亿度电量，折合成美元为，折合成美元为74亿亿。n本论文评估现有的内容分发体系下，各种设备本论文评估现有的内容分发体系下，各种设备的能源效率比较。的能源效率比较。3第3页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率n接入网分为两种情
3、况接入网分为两种情况数字用户线路Digital subscriber line(DSL)千兆无源光纤网Gigabit passive optical network(GPON)4第4页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率n某设备能量消耗公式：某设备能量消耗公式：P(l)=(P0+l (PN P0)/Rmax)首先假设：P0=0;=1P(l)=PN/Rmax5第5页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率n骨干网路由器能耗量骨干网路由器能耗量考虑思科Cisco CRS 1系列路由器八个
4、端口，每个端口最大吞吐量为40Gb/s，额定功率为4834W计算得P(l)=15 W/Gb/s.6第6页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率n边缘路由器能耗量边缘路由器能耗量思科Cisco 7507路由器5个端口，每个端口吞吐量为5Gb/s，额定功率为400W计算得P(l)=80 W/Gb/s7第7页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率n边缘路由器能耗量边缘路由器能耗量结果显示，边缘路由器传输每比特数据，比骨干网路由器消耗更多能量这是由于骨干网路由器的设计就是为了快速的传输数据，
5、而边缘路由器的设计更加复杂（如：帧中继，多协议切换，IP等。）8第8页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备的能源效率网络设备的能源效率nP(l)=(P0+l (PN P0)/Rmax)n根据资料，设备空闲期间的耗电量为满根据资料，设备空闲期间的耗电量为满负荷时的负荷时的95%。n骨干网，网络边缘以及接入网的设备利骨干网，网络边缘以及接入网的设备利用率分别为用率分别为30%、50%、50%。n将将设为设为1和和2。（。（OLT/DSLAM）9第9页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备能源效率图网络设备能源效率图n总结：数据包离用户端越近
6、，能耗量呈总结：数据包离用户端越近，能耗量呈指数量增加。指数量增加。10第10页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）支持支持CCN的网络设备能源消耗的网络设备能源消耗n支持支持CCN的网络设备主要组件是存储设备：的网络设备主要组件是存储设备：DRAM、固态硬盘（SSD）以及普通硬盘n假设为每个路由器的转发引擎添加额外的假设为每个路由器的转发引擎添加额外的4G DRAM以及以及64G的的SSD，以支持，以支持CCN架构。架构。n额外的能源消耗主要来自于这些存储设备。额外的能源消耗主要来自于这些存储设备。DRAM能耗为2.5 W/Gbyte希捷ST3160021A 160-G
7、byte能耗为12W三星64-Gbyte固态硬盘能耗为1W。11第11页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）网络设备能源效率图网络设备能源效率图n支持支持CCN的网络设备能耗量有少量的增的网络设备能耗量有少量的增加。加。12第12页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）CCN网络的路由示例图网络的路由示例图13第13页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）能耗评估仿真实验能耗评估仿真实验n使用现有的使用现有的traceroute数据集数据集1该数据集记录了2019年由alexa网站排出的前20名内容供应商（content provi
8、ders）。从美国境内的18台服务器，向这20个内容供应商发出请求消息，记录路由数据。n仿真实验参数仿真实验参数0%/20%/100%路由器为CCN路由器假设下载的数据为流行度很高的数据，CCN路由器缓存所有下载内容。计算客户端下载1Gb数据所需要的能量。1 P.Gill et al.,“The Flattening Internet Topology:Natural Evolution,UnsightlyBarnacles or Contrived Collapse?”PAM 08,Cleveland,OH,Apr.2019.第14页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）
9、DSL能量消耗比较能量消耗比较15第15页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）GPON能量消耗比较能量消耗比较第16页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）能量消耗比较结论能量消耗比较结论n当当20%骨干网路由支持骨干网路由支持CCN时，耗电量有显著的下时，耗电量有显著的下降降n当当20%的边缘网络路由支持的边缘网络路由支持CCN时，耗电量更低时，耗电量更低，因为请求消息的跳数更少。，因为请求消息的跳数更少。相同比例下，边缘网络路由器数量更大n数字用户链路中，数字用户链路中，NaDa*网络的能耗量比非网络的能耗量比非CCN的能耗量更大，因为的能耗量更大
10、，因为NaDa网络的数据两次经过网络的数据两次经过DSL网关。网关。n光纤接入网中，光纤接入网中，NaDa的能耗量大大减小，但是还的能耗量大大减小，但是还是比支持是比支持CCN的网络网效率低。的网络网效率低。*nanodatacenters.eu/第17页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）能量消耗分布图能量消耗分布图第18页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）能量分布结果分析能量分布结果分析n家用网关家用网关(home gateway)消耗占了大部消耗占了大部分的能量分的能量n随着随着CCN路由器数量的增加，这个比例路由器数量的增加，这个比例越来越
11、大越来越大n随着随着CCN路由器增加，服务器的开销在路由器增加，服务器的开销在逐渐减小逐渐减小n当当100%的核心路由器支持的核心路由器支持CCN时，由时，由于链路有可能于链路有可能绕过核心路由器绕过核心路由器，因此还，因此还是有少量服务器的能量消耗。是有少量服务器的能量消耗。第19页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）论文总结论文总结n基于基于trace数据的仿真说明，数据的仿真说明，CCN的引入的引入，能够显著的减少数据传输的能耗。，能够显著的减少数据传输的能耗。nCCN的数据处理需要高效的算法，使得的数据处理需要高效的算法，使得能耗越小越好能耗越小越好n路由缓存策略需要精心研究路由缓存策略需要精心研究第20页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）个人观点个人观点n论文结论合理，因为论文结论合理，因为CCN的优点就是路由缓存，缩短的优点就是路由缓存，缩短链路距离链路距离n论文假设太多：论文假设太多：假设路由器型号相同（骨干网、边缘网）假设接入设备型号相同假设第一层ISP使用骨干网路由器假设为定值，假设负载分别为30%、50%、50%，假设空闲能耗为满载的95%假设下载数据为高流行度数据，CCN路由器全部缓存第21页，共22页。湖北省智能互联网技术重点实验室（华中科技大学）谢谢！谢谢！nQ&A第22页，共22页。
