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Techniques for Optimal Exploitation of Green Networking Capabilities in Future Internet Devices

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Contents Abstract iii Contents xi 1 A Survey of Energy Ecient Networking 1 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Characterization of Network Energy Wastes . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Current Approaches and Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3.2 Device Internal Sources of Energy Wastes . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.3 Taxonomy of Current Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4 Green Technologies for Next Generation Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.4.1 Wired Access Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.4.2 Wireless/Cellular Network infrastructures . . . . . . . . . . . . . 36 1.4.3 Network Routers and Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.4.4 Network and Topology Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.4.5 The Green Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.4.6 SNMP Green Extensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.4.7 End{users and Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.4.8 Future Research Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.5 Survey Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 xi Contents 2 Green Networking for Packet Processing Engine 55 2.1 Analytical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.1.1 Energy{Aware Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.1.2 The Trac Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2.1.3 The Proposed Queuing Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.1.4 The PGF and the stationary probabilities . . . . . . . . . . . . . 65 2.1.5 The server idle and busy times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.1.6 Network performance indexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2.2 Single Pipeline Model Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.2.1 Energy{Aware Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 2.2.2 Performance Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3 Energy{Aware Load Balancing 77 3.1 Optimization Problem Denition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.2 Analyzing the trade{o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3 First Part Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4 Application of Green Networking Technologies for the Network as a Whole 88 4.1 Energy{aware design space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.1.1 Energy{aware design of the network device data plane functions . 91 4.1.2 Energy{aware strategies design at the control plane . . . . . . . . 91 4.2 The energy prole model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.2.1 The AR model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.2.2 The LPI model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.2.3 Using the optimal energy prole with AR and/or LPI primitives . 99 4.2.4 Stand{By model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.2.5 Considering the entire network infrastructure . . . . . . . . . . . 102 4.3 Reference Network Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.3.1 TELIT Reference Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 xii Contents 4.3.2 GRNET Reference Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.3.3 Trac proles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.4 Estimating the Energy Saving Gains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.4.1 The overall gains with the green technologies from the ECONET project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.4.2 Parameter evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 4.4.3 Parameter evaluation conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.5 Second Part Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Conclusions 143 Acknowledgements 147 Bibliography 156 xiii
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Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Carrega
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in GreenNet: efficienza energetica nelle reti di telecomunicazioni - energy efficiency in telecommunications networks
Anno: 2012
Docente/Relatore: Raffale Bolla
Correlatore: BruschiRoberto
Istituito da: Università degli studi di Genova
Dipartimento: DIST
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 191

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Parole chiave

network optimization
systems architecture and security
network applications

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