Insomnio en el acceso: o como frenar el consumo energético de las redes de acceso
Autor: Eduard Goma
En los últimos años el elevado consumo energético de los aparatos IT (ordenadores, servidores, redes) y la infraestructura de soporte (sistema de refrigeración, UPS, etc.) ha planteado graves inquietudes en relación con el medioambiente y con el control de costes. Se desperdicia una cantidad importante de la energía que se consume debido a la ausencia de una Proporcionalidad Energética en el perfil del consumo energético de los dispositivos IT, que suelen consumir casi la potencia máxima independientemente del verdadero volumen de trabajo. Ahora se está convirtiendo en una prioridad para los fabricantes de componentes y sistemas que los dispositivos consuman energía proporcionalmente al volumen de trabajo, pero se espera que este objetivo a largo plazo tarde varios años hasta que se desarrolle completamente. Una solución alternativa que se puede aplicar relativamente rápido es permitir que grupos de dispositivos (base de servidores, segmentos de red, etc.) se comporten colectivamente como un conjunto que consuma energía proporcional, a pesar de componerse de dispositivos de consumo de energía no proporcional. La clave para conseguir este objetivo es poner algunos de estos dispositivos en modo suspensión o de bajo consumo cuando la carga total de trabajo disminuya. Esto permite al conjunto encargarse de la carga ofrecida con pocos dispositivos conectados. En la entrada de este blog nos centraremos en las redes de acceso a Internet.
Las redes de acceso incluyen módems, home gateways, y multiplexores de acceso DSL (DSLAMs). Éstos son responsables del 70%-80% consumo energético total de la red. Por ejemplo, solo en Europa, se calcula que en 2015 los equipos de banda ancha consumirán anualmente 50 TWh apróx, comparado con los 61TWh que se consumen anualmente en Estados Unidos por los centros de datos.
Nosotros hemos propuesto oportunidades de ahorro de energía en las redes de acceso de banda ancha, tanto por parte del cliente como de los ISP. Por parte del usuario, la combinación de un tráfico ligero y la falta de vías alternativas condenan a los gateways a estar alimentados la mayor parte del tiempo a pesar de disponer de los modos de suspensión y reposo (SoI).
Para abordar este problema, introducimos “Broadband Hitch-Hiking (BHH) es decir, “Auto Stop en la Banda Ancha”, que se aprovecha de una superposición de redes inalámbricas para agregar al tráfico del usuario en el mínimo numero de gateways posible. En los actuales entornos urbanos, el BHH puede apagar entre el 65-90% de los gateways. Apagar gateways permite al resto sincronizarse a una mayor velocidad ya que se reducen las interferencias teniendo menos líneas activas. Nuestras pruebas demuestran el aumento de la velocidad en un 25%.
Por parte del ISP, dentro del marco de distribución cada ADSL termina en uno de los módems pertenecientes a la tarjeta de línea DSLAM. La inflexibilidad de los despliegues actuales impide agrupar las líneas activas en un subconjunto de tarjetas dejando al resto en suspensión. Proponemos la introducción de switches sencillos y económicos en la distribución para permitir la gestión flexible y de consumo proporcional de energía de los equipos ISP. En conjunto, nuestros resultados muestran un 80% de margen de ahorro energético en las redes de acceso. La combinación de BHH y switches permiten acercarse a este margen, ahorrando una media del 66%.
Investigadores: Eduard Goma, Alberto Lopez Toledo, Nikos Laoutaris, Pablo Rodriguez, Pablo Yague, Marco Canini (EPFL), Dejan Kostic (EPFL), Rade Stanojevic (IMDEA)
Documentos:
- Goma E, Canini M, Lopez Toledo A, Laoutaris N, Kostic D, Stanojevic R, Rodriguez P, Yague P. Insomnia in the Access or How to Curb Access Network Related Energy Consumption. In: Proceedings of ACM SIGCOMM ’11. Toronto, Canada: ACM New York, NY, USA; 2011
Patentes:
- Número de solicitud de la patente 61/522,968: “INSOMNIA IN THE ACCESS OR HOW TO CURB ACCESS NETWORK RELATED ENERGY CONSUMPTION“






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