小さな節約で大きな省エネ

IEEEの“グリーン”な新イーサネット仕様

IEEEの新しい省エネプロジェクト「P802.3az Energy Efficient Ethernet」は、ネットワークアイドル時のエネルギー浪費が大きいことに目を付けた。

公開 2008年05月13日 07時30分

更新 2012年09月06日 13時04分

著者

David B. Jacobs

[TechTarget]

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　IEEEの新プロジェクト「P802.3az Energy Efficient Ethernet」は、小さな節約の組み合わせによる大きな省エネの実現を目指している。

　同プロジェクトは、ローレンス・バークリー国立研究所のマイク・ベネット、ブルース・ノードマン両氏と、南フロリダ大学のケン・クリステンセン教授の研究に基づいている。この研究において、ネットワークはアイドル時のエネルギー浪費が大きいことが分かった。

　判明した事実は以下の通り。

現在デスクトップPCの大半は、数年前の標準だった100Mbpsより高速の1Gbpsインタフェース装備で出荷されている
典型的な1Gbpsインタフェースは100Mbpsインタフェースに比べ、電力消費量が約2ワット多い
イーサネットインタフェースはネットワークのアイドル時もこのレベルの電力を消費し続ける
接続先にあるLANスイッチポートの1Gbpsインタフェースも、100Mbpsインタフェースより電力を2ワット多く消費する
従って、100Mbpsから1Gbpsにアップグレードすると、電力消費は接続されたPC 1台につき約4ワット増える

　そこでIEEEプロジェクト作業部会は、アイドル時やネットワーク負荷が少ない場合にこのインタフェースの速度を落とすことを提案。負荷が軽くなるとインタフェースが速度を落とすようにネットワーク機器間の通信を調整し、負荷が増えると速度を上げる調整を行う方法が提案されている。

省電力計算

　ベネット、ノードマン、クリステンセンの3氏は、デスクトップPCのネットワークインタフェースの平均稼働時間はわずか5％にすぎないとする研究に言及。さらに、現在利用されているPCの約3分の2は常時電源が入ったままになっていると推定した。2012年までに米国内のPCは8000万台になるとして、その半分が省エネイーサネットインタフェース搭載になると仮定し、PC 4000万台、キロワット時当たりの電力料金0.08ドルとして計算すると、米国内で推定7800万ドルの節約になる。欧州などの各国で同程度の市場規模を基準とすると、世界では約2億3500万ドルの節約になる計算だ。

　この推計と提案は2006年に完成した。実際の省エネ量は、プロジェクトの提案を大きく上回る可能性もある。米政府の最新統計によると、米国各地で電力料金が大幅に高騰している。2007年はニューヨークでキロワット時当たり約0.15ドル、カリフォルニアで0.13ドルだった。冷却負担の軽減はこの計算には含まれていないが、削減量のさらなる増加につながる。

速度変更の仕組みとポリシー

　P802.3az Energy Efficient Ethernetプロジェクト作業部会は、新しいMACレベルコマンドとレスポンスの作成を提案している。速度変更の必要性を感知するインタフェースは、接続先のパートナーに変更リクエストのコマンドを送り、パートナーは受け入れまたは拒否のレスポンスを返す。

　速度変更は素早く行う必要がある。目標は1ミリ秒以下という記録的速度で同期し直すことだ。それ以上遅いと、転送インタフェースでバッファオーバーフローが起き、パケット損失につながる可能性がある。

　省エネインタフェースは、提案された仕様を取り入れた装置を設置すると導入される。多くの場合、接続される両側の装置が同時にアップグレードされるわけではない。仕様には、アップグレードされたインタフェースが接続初期化の際に、反対側のインタフェースも同じ仕様をサポートしているかどうか判断する手段が盛り込まれる。

　IEEE P802.3az作業部会はMACレベル構造に焦点を絞っているが、速度をいつ変更するかの決定は、どの程度の省エネが実現できるかに大きくかかわってくる。速度変更のポリシーは各メーカーが定める。速度変更は、転送用にメモリにバッファされるパケットの数や時間経過に伴う平均データ転送速度など、複数要因の組み合わせが基準となり得る。

光ファイバーも省エネ

　作業部会はこれまでのところ銅線インタフェースのみに的を絞っているが、光ファイバーを含めることも提案されている。光ファイバーのインタフェース速度を落とすことは現実的ではないが、短時間の接続休止による省エネは可能だ。

　光ファイバーの省エネは、米Verizonの光ファイバー通信サービス「FiOS」のようなFTTP（Fiber To The Premises）サービスを導入しているインターネットサービスプロバイダー（ISP）にとって重要な目標になっている。こうしたサービスの利用者が数百万人規模に到達すれば、個々の利用者の削減量は少なくても、全体では大きな省エネになる。

　Energy Efficient Ethernet作業部会がやるべきことはまだたくさんある。仕様が完成して認可されたとしても、実際の省エネ実現までには数年かかる。新しいインタフェース装置が開発され、一定の導入数に達しなければならないのだ。

　いずれ電力料金は上がり、省エネの重要性が増すと考えると、実際の削減量は2006年の研究予想を大幅に上回るかもしれない。

本稿筆者のデビッド・B・ジェイコブズ氏はThe Jacobs Groupを経営し、ネットワーキング業界で20年以上の経験を持つ。フォーチュン500企業ならびにソフトウェア分野の新興企業を顧客として、最先端のソフトウェア開発プロジェクトの管理やコンサルティングを手掛けてきた。

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速度変更の仕組みとポリシー

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