节能以太网的节能策略综述

doi:10.12263/DXZB.20200681

摘要/Abstract

摘要：

节能以太网是解决当前以太网中日益严峻的能耗问题的标准方案.在节能以太网中,节能策略及其参数配置决定了节能以太网设备进入和退出低功耗状态的时机,是影响数据帧延时和节能效果的关键.近年来,国内外开展了大量关于节能以太网的节能策略研究.本文综述了1/10Gbps和40/100Gbps节能以太网的节能策略.首先从策略设计和建模分析的角度总结了1/10Gbps节能以太网的节能策略相关研究.然后,详细描述了40/100Gbps节能以太网的主要节能策略及其核心设计思想.接着,对比和分析了各种节能策略在节能状态选择、节能时长以及状态转换周期上的优缺点.最后,指出了节能策略在网络流量分布、负载状态以及用户延时需求上所面临的机遇与挑战.

关键词: 以太网标准, 节能以太网, 节能策略, 低功耗状态, M/G/1模型, 以太网能耗, 网络负载

Abstract:

The energy efficient ethernet (EEE) is a current standard that addresses the increasingly severe problem of large energy consumption in Ethernet. The strategies of EEE and their parameter configurations determine the time of EEE entering and the exiting low power idle states, which is crucial to both delay and energy consumption. Recent years, a large number of energy?saving strategies of EEE have been studied at home and abroad. This paper surveys the energy?saving strategies of 1/10Gbps and 40/100Gbps EEE. At first, it analyzes the strategies of 1/10Gbps EEE from the perspective of strategy design and modeling analysis. Subsequently, the main ideas of 40/100Gbps EEE strategies are presented. As a step further, the advantages and disadvantages of various EEE strategies in state selection, energy?saving duration, and state transition period are compared and analyzed. Finally, the challenges and opportunities faced by EEE strategies in network traffic distribution, load status, and user latency requirements are discussed.

Key words: ethernet standards, EEE, energy saving strategy, low power idle state, M/G/1 model, energy consumption of ethernet, traffic load

中图分类号:

TP393

蒋万春, 廖凯琴. 节能以太网的节能策略综述[J]. 电子学报, 2021, 49(9): 1830-1839.

Wan?chun JIANG, Kai?qin LIAO . Survey on the Strategies of Energy Efficient Ethernet[J]. Acta Electronica Sinica, 2021, 49(9): 1830-1839.

图/表 3

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文献序号	年份	分析的节能策略	到达间隔	分析方法	主要分析目标
［23］	2011	帧聚合	泊松分布	M/M/1	能耗
［24］	2011	帧传输	泊松分布	M/G/1	能耗
［25］	2013	帧聚合	泊松分布	M/G/1	平均延时和能耗
［26］	2013	帧聚合	泊松分布	M/G/1	延时约束下的能耗
［27］	2017	帧聚合	泊松分布	M/G/1	计时器和计数器起作用的负载范围
［28］	2016	含双向链路的帧聚合	泊松分布	M/G/1	双向EEE链路下的平均延时和能耗
［29］	2013	只含计时器的帧聚合	泊松分布	M/G/1	延时分布（尾延时）
［30］	2020	帧聚合	复合泊松分布	M/M/1	能耗
［31］	2017	帧聚合（多端口）	叠加的泊松分布	排队网络	网络中的延时分布
［32］	2012	帧聚合	随机	GI/G/1	平均延时和能耗
［37］	2017	FC-SSHI	泊松分布	M/G/1	能耗
［40］	2016	Dual-Mode	泊松分布	M/G/1	能耗
［41］	2016	Dual-Mode	泊松分布	M/G/1	平均延时

文献序号	年份	分析的节能策略	到达间隔	分析方法	主要分析目标
［23］	2011	帧聚合	泊松分布	M/M/1	能耗
［24］	2011	帧传输	泊松分布	M/G/1	能耗
［25］	2013	帧聚合	泊松分布	M/G/1	平均延时和能耗
［26］	2013	帧聚合	泊松分布	M/G/1	延时约束下的能耗
［27］	2017	帧聚合	泊松分布	M/G/1	计时器和计数器起作用的负载范围
［28］	2016	含双向链路的帧聚合	泊松分布	M/G/1	双向EEE链路下的平均延时和能耗
［29］	2013	只含计时器的帧聚合	泊松分布	M/G/1	延时分布（尾延时）
［30］	2020	帧聚合	复合泊松分布	M/M/1	能耗
［31］	2017	帧聚合（多端口）	叠加的泊松分布	排队网络	网络中的延时分布
［32］	2012	帧聚合	随机	GI/G/1	平均延时和能耗
［37］	2017	FC-SSHI	泊松分布	M/G/1	能耗
［40］	2016	Dual-Mode	泊松分布	M/G/1	能耗
［41］	2016	Dual-Mode	泊松分布	M/G/1	平均延时

策略	节能状态选择	节能状态下停留时长	状态转换周期
帧传输	LPI	［0， T_F］	［T_trans， T_F+T_trans+τ］
帧聚合	LPI	［0， T_F］	［T_trans， T_F+T_trans+τ］
EEEP	LPI	［0， T］	［T_trans， ∞］
Dual‑Mode	先进入快速唤醒再到深度睡眠	［0， ∞］	［T_trans， ∞］
FC	先进入快速唤醒再到深度睡眠	［0， ∞］	［T_trans， ∞］
FC‑SSHI	快速唤醒或深度睡眠	［T_F_，T_F+T_D］	［T_trans+T_F， T_trans+T_F+T_D］
FC‑DT	快速唤醒或深度睡眠	C_F溢出所需时长或［0， T_D］	［T_trans， ∞］或［T_trans， T_trans +T_D］
PS	快速唤醒或深度睡眠	［0， ETC］	预测准确度越高越接近ETC

策略	节能状态选择	节能状态下停留时长	状态转换周期
帧传输	LPI	［0， T_F］	［T_trans， T_F+T_trans+τ］
帧聚合	LPI	［0， T_F］	［T_trans， T_F+T_trans+τ］
EEEP	LPI	［0， T］	［T_trans， ∞］
Dual‑Mode	先进入快速唤醒再到深度睡眠	［0， ∞］	［T_trans， ∞］
FC	先进入快速唤醒再到深度睡眠	［0， ∞］	［T_trans， ∞］
FC‑SSHI	快速唤醒或深度睡眠	［T_F_，T_F+T_D］	［T_trans+T_F， T_trans+T_F+T_D］
FC‑DT	快速唤醒或深度睡眠	C_F溢出所需时长或［0， T_D］	［T_trans， ∞］或［T_trans， T_trans +T_D］
PS	快速唤醒或深度睡眠	［0， ETC］	预测准确度越高越接近ETC

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