كاهش مصرف توان در سوئيچ‌هاي Openflow با روش تنظيم فركانس

Frequency scaling approach to reduce power consumption of Openflow switches

با توجه به افزايش نقش صنايع مرتبط با فناوري اطلاعات و ارتباطات در توليد گازهاي گلخانه‌اي، مديريت مصرف توان تجهيزات سخت‌افزاري در بستر شبكه‌هاي انتقال داده بسيار موردتوجه قرارگرفته است. ميزان مصرف توان تراشه‌هاي استفاده‌شده در اين تجهيزات به‌طور مستقيم با فركانس كار آن تراشه‌ها مرتبط است. ازاين‌رو يكي از راهكارهاي كاهش مصرف توان اين وسايل، تنظيم فركانس كار آن‌ها بر اساس بار ترافيك شبكه مي‌باشد. در اين مقاله، چنين راهكاري به‌صورت يك مسئله بهينه‌سازي MILP در چارچوب معماري شبكه SDN و براي مجموعه‌اي متشكل از سوئيچ‌هاي Openflow كه بر روي FPGA پياده‌سازي شده‌اند، اعمال‌شده است. براي اين منظور ابتدا با انجام آزمايش‌هاي ميداني نمودار مصرف توان يك سوئيچ برحسب نرخ ترافيك و فركانس كار آن استخراج گرديده است. سپس با حل مسئله بهينه‌سازي ارائه‌شده بر روي يك شبكه زيرساخت با داده‌هاي واقعي استخراج‌شده از SNDlib و مقايسه نتايج حاصل با دو روش متداول ديگر در اين حوزه، نشان داده‌شده است كه روش پيشنهادي بيش از 37% مصرف توان را كاهش مي‌دهد.

The significant impact of information and communication technology (ICT) on Greenhouse Gas emissions has caused a considerable research interest in energy management of network devices in recent years. As the amount of power consumption in routers and switches is a function of their working frequency, one approach to energy saving is to adapt working frequency of such devices dynamically and proportional to their traffic load. This paper describes this approach in Software Defined Networking (SDN) framework by proposing a Mixed Integer Linear Programming (MILP) formulation for a network of FPGA based interconnected Openflow switches. The prerequisite information of switch power profile is obtained by running experimental tests. The proposed method is applied to an infrastructural dataset extracted from the standard SNDlib database. Simulation results show that frequency scaling technique reduces power consumption by more than 37% in comparison to other well-known power-saving approaches.