Impact Analysis of Traffic Patterns on Energy Efficiency and Delay in Ethernet with Rate Adaptation

적응적 전송률 기법을 이용한 이더넷에서 트래픽 패턴이 에너지 절약률 및 지연 시간에 미치는 영향

  • 양원혁 (전북대학교 컴퓨터공학과 차세대통신망연구실) ;
  • 강동기 (전북대학교 컴퓨터공학과 차세대통신망연구실) ;
  • 김영철 (전북대학교 컴퓨터공학과 영상정보신기술연구소)
  • Received : 2009.12.17
  • Accepted : 2010.06.28
  • Published : 2010.07.31

Abstract

As many researchers have been interested in Green IT, Energy Efficient Ethernet(EEE) with rate adaptation has recently begun to receive many attention. However, the rate adaptation scheme can have different energy efficiency and delay according to the characteristics of various traffic patterns. Therefore, in this paper, we analyze the impact of different traffic patterns on the energy efficiency and delay in Ethernet with rate adaptation. To do this, firstly we design a rate adaptation simulator which consists of Poisson based traffic generator, Pareto distribution based ON-OFF generator and Ethernet node with rate adaptation by using OPNET Modeler. Using this simulator, we perform the simulation in view of the total number of switching, transmission rate reduction, energy saving ratio and average queueing delay. Simulation results show that IP traffic patterns with high self-similarity affect the number of switching, rate reduction and energy saving ratio. Additionally, the transition overhead is caused due to the high self-similar traffic.

최근 녹색 IT(Green IT)에 대한 관심이 증가하면서 많은 연구자들이 적응적 전송률(Rate adaptation)을 이용한 에너지 효율적 이더넷(Energy Efficient Ethernet: EEE)에 관심을 보이고 있다. 그러나 적응적 전송률은 트래픽 패턴에 따라 다른 에너지 효율성 및 전송률 변화에 따른 지연 시간의 편차를 보일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 적응적 전송률 기법을 이용한 이더넷에서 트래픽 패턴이 에너지 절약 및 지연 시간에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 OPNET Modeler를 이용하여 다양한 트래픽 패턴 생성을 위한 포아송(Poisson) 프로세스 기반 및 파레토(Pareto) 분포 기반의 ON-OFF 트래픽 생성 모델과 적응적 전송률을 이용한 이더넷 노드를 구현하여 시뮬레이터를 설계하였다. 구현된 시뮬레이터를 이용하여 총 전송률 변화 횟수, 전송율 절감, 에너지 절약율, 평균 큐 지연 시간 관점에서 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 시뮬레이션 결과 적응적 전송률은 자기유사성을 갖는 IP 트래픽 패턴이 총 전송률 변화 횟수, 전송률 절감 및 에너지 절약율에 영향을 미침을 확인할 수 있었으며 높은 전송률 변화로 인한 오버헤드의 발생을 보였다.

Keywords

References

  1. C. Gunaratne, et al., "Managing energy consumption costs in desktop PCs and LAN switches with proxying, split TCP connections, and scaling of link speed", International Journal of Network Management, pp.217-310, 15, 2005. https://doi.org/10.1002/nem.568
  2. R.S. Tucker, "A green internet", Proceeding of LEOS 2008, pp.4-5, Nov. 2008.
  3. "IEEE P802.3az Energy Efficient Ethernet Task Force." Available at: http://grouper.ieee.org/groups/802/3/az/public/index.html
  4. Sergiu Nedevschi, et, "Reducing Network Energy Consumption via Sleeping and Rate-Adaptation", Proceedings of NSDI 2008, pp.323-336, 2008.
  5. C. Gunaratne, et, "Reducing the energy consumption in Ethernet with Adaptive Link Rate (ALR)," IEEE Trans. Computers, Vol. 57, No.4, pp.448-461, 2008. https://doi.org/10.1109/TC.2007.70836
  6. Vem Paxson and Sally Floyd, "Wide Area Traffic: The Failure of Poisson Modeling", IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING, Vol.3, No.3, June, 1995.
  7. 한경은, 정광본, 이승현, 김영천, "OPNET을 이용한 자기유사성 트래픽 발생기 설계 및 성능 평가", 한국통신학회논문지, 제31권 제5A호, pp.441-450, 2006. 5
  8. Intel(R) 82541 Family Gigabit Ethernet Controlle Datasheet, http://www.intel.com/design/ network/specupdt/82541.htm