特許 5864026 遠隔通信ネットワークノードの入出力ポート当たりの消費電力を算出するための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5864026

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月17日

(54)【発明の名称】遠隔通信ネットワークノードの入出力ポート当たりの消費電力を算出するための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/721 20130101AFI20160204BHJP

   G06F 1/28 20060101ALI20160204BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/721 Z

   G06F1/28 Z

【請求項の数】13

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-502227(P2015-502227)

(86)(22)【出願日】2013年3月21日

(65)【公表番号】特表2015-513279(P2015-513279A)

(43)【公表日】2015年4月30日

(86)【国際出願番号】EP2013055994

(87)【国際公開番号】WO2013143977

(87)【国際公開日】20131003

【審査請求日】2014年11月28日

(31)【優先権主張番号】12305387.8

(32)【優先日】2012年3月30日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】391030332

【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュレンク，ラルフ

【審査官】 浦口 幸宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５１３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０６６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９９８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ １／２６− １／３２

Ｈ０４Ｌ １２／００−１２／２８

１２／４４−１２／９５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

いくつかのネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）を有する遠隔通信ネットワークノードの入出力ポート当たりの消費電力を算出する方法であって、各ネットワークカードが、１つまたは複数の入出力ポートと、接続を、前記入出力ポートのうちの任意のポートから任意のポートに切り換えるように前記ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）を構成可能に互いに接続するスイッチマトリックス（ＳＭＸ）と、１つまたは複数のコントローラ（ＣＴＲ＿Ａ、ＣＴＲ＿Ｂ）とを担持する方法において、
入出力ポート当たりのオフライン測定された消費電力値を事前構成するステップ（Ｓ１）と、
いくつかのそのような入出力ポートをそれぞれがサポートする個々のネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）に関するオンライン消費電力測定を実行するステップ（Ｓ２）と、
オンライン測定された消費電力値とオフライン測定された消費電力値を揃えるステップ（Ｓ３）と、
算出された消費電力値を前記入出力ポートの現在の使用と相関させるステップ（Ｓ４）とを備え、
オンライン測定された消費電力値とオフライン測定された消費電力値を揃える前記ステップ（Ｓ３）が、オフライン測定された消費電力値から計算された消費電力とオンライン測定された消費電力値の間の不整合を算出して、差を前記入出力ポートに、重み付けされた様態で割り当てるステップを備える、方法。

【請求項2】

ネットワークカード（ＬＣ）が、いくつかの階層ビルディングブロック（Ｌ１−Ｌ５）にモデル化され、さらにオフライン測定された消費電力値が、各ブロックについてもたらされる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記オフライン測定された消費電力値が、前記入出力ポートの様々な構成に関してもたらされる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記オフライン測定された消費電力値が、前記入出力ポートの一定の利用率において算出される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記オフライン測定された消費電力値が、前記ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）のそれぞれの上の不揮発性メモリの中に格納される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記オフライン測定された消費電力値が、異なる２つの温度で測定され、現在の温度が測定され、さらに補正されたオフライン測定された消費電力値が、線形回帰を用いて算出される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

さらなる消費電力値（Ｐｗｒ１Ｖ２、Ｐｗｒ３Ｖ３）を別々に測定し、さらにこれらを、所定の規則に従って個々の入出力ポートに割り当てるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記ネットワークノードの１つまたは複数の電力変換器（ＰＣ１−ＰＣ４）の所定の電力変換ロスプロファイルを使用して、算出された消費電力から電力変換ロスを算出し、さらに消費電力ロスを、重み付けされた様態で前記入出力ポートに割り当てるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

算出された消費電力値を前記入出力ポートの現在の使用と相関させる前記ステップが、管理されていない入出力ポートの消費電力を、重み付けされた様態で他のアクティブ入出力ポートに割り当てるステップを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

算出された消費電力値を前記入出力ポートの現在の使用率と相関させる前記ステップが、各ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）に関して別々に実行される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

いくつかのネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）を備え、各ネットワークカードが、１つまたは複数の入出力ポートと、接続を、前記入出力ポートのうちの任意のポートから任意のポートに切り換えるように前記ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）を構成可能に互いに接続するスイッチマトリックス（ＳＭＸ）と、１つまたは複数のコントローラ（ＣＴＲ＿Ａ、ＣＴＲ＿Ｂ）とを担持するネットワークノード（ＮＥ）であって、
前記ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）が、いくつかのそのような入出力ポートをそれぞれがサポートする個々のネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）に関してオンライン消費電力測定を実行するための測定デバイス（ＡＭ１−ＡＭ４）を備え、前記１つまたは複数のコントローラ（ＣＴＲ＿Ａ、ＣＴＲ＿Ｂ）が、
入出力ポート当たりのオンライン測定された消費電力値とオフライン測定された消費電力値を揃え、前記オフライン測定された消費電力値が、前記ネットワークノード（ＮＥ）に事前構成されているステップ、および
算出された消費電力値を前記入出力ポートの現在の使用と相関させるステップ
によって入出力ポート当たりの消費電力を算出するように構成され、
前記１つまたは複数のコントローラ（ＣＴＲ＿Ａ、ＣＴＲ＿Ｂ）が、オフライン測定された消費電力値から計算された消費電力とオンライン測定された消費電力値の間の不整合を算出して、差を前記入出力ポートに、重み付けされた様態で割り当てるステップによって、前記オンライン測定された消費電力値と前記オフライン測定された消費電力値を揃えるようにさらに構成される、ネットワークノード（ＮＥ）。

【請求項12】

前記ネットワークカードが、それぞれのネットワークカードの入出力ポートに関する前記オフライン測定された消費電力値を格納する不揮発性メモリを備える、請求項１１に記載のネットワークノード。

【請求項13】

前記ネットワークカード（ＬＣ１−ＬＣ６４、ＬＣ）が、１つまたは複数の電力変換器（ＰＣ１−ＰＣ４）を備え、さらに電流計（ＡＭ１−ＡＭ４）が、前記オンライン測定された電力測定値をもたらすように前記電力変換器（ＰＣ１−ＰＣ４）のうちの１つまたは複数の前と後に備えられる、請求項１１に記載のネットワークノード。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔通信の分野に関し、より詳細には、遠隔通信ネットワークノードの入出力ポート当たりの消費電力を算出するための方法および関連する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

最近の研究は、固定アクセス通信インフラストラクチャが、生産される全体的なエネルギーのうちの相当な量を消費することを示している。最もエネルギー効率の良いネットワークレイヤ（すなわち、光学レイヤ）でエネルギーを節約する設備を使用することが、この問題を軽減するのに役立つ。

【0003】

設置されたネットワーク設備を、消費電力が低減されるように消費電力およびルート接続の点で効率的に使用することが望ましい。

【0004】

しかし、（Ｇ）ＭＰＬＳ制御されるものであれ、従来型の装備のものであれ、最新技術のＩＰネットワークまたは光トランスポートネットワークにおいて、消費電力は、未だ、ルーティングメトリックとして使用されていない。このことは、ルーティングプロトコルがエネルギーを意識したものではないことによるだけではなく、主な理由は、ネットワークノードの消費電力読み取り値が、トラフィックエンジニアリングに要求されるレベルの情報を欠いていることにある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０７

【非特許文献2】ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９

【非特許文献3】ＩＴＵ Ｇ．Ｓｕｐ４３、セクション７．３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、詳細な（すなわち、ポート当たり／回線当たり／またはフロー当たりの）消費電力データが、運用者のネットワークの全体的な消費電力を最適化するための制御プレーンまたはネットワーク管理システムにどのように利用可能となるのかの実際的な方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

これらの目的、および後述する他の目的が、
− 入出力ポート当たりのオフライン測定された消費電力値をもたらすこと、
− いくつかのそのような入出力ポートをそれぞれがサポートする個々のネットワークカードに関してオンライン消費電力測定を実行すること、
− オンライン測定された消費電力値とオフライン測定された消費電力値を揃えること、および
− 算出された消費電力値を前記入出力ポートの現在の使用と相関させることによって遠隔通信ネットワークノードの入出力ポート当たりの消費電力を算出することによって達せられる。

【0008】

オンライン測定された消費電力値とオフライン測定された消費電力値を揃えるために、オフライン測定された消費電力値から計算された消費電力とオンライン測定された消費電力値から計算された消費電力の間の不整合が算出され、さらにその差が前記入出力ポートに、重み付けされた様態で割り当てられる。

【0009】

このことを介して、ポート当たりの信頼できる、現実的な消費電力値が得られ、この値が、次に、最も電力効率良く接続をルーティングするように最小コストルーティングアルゴリズムにおけるルーティングメトリックとして使用され得る。

【0010】

次に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ネットワークノードを示すブロック図である。

【図2】テレコムラックに設置されたネットワークノードの構成要素を示す図である。

【図3】各ポートの１０×１０Ｇネットワークカードおよび可能な構成オプションを示す図である。

【図4】当該の電力値算出方法を示す流れ図である。

【図5】図４のネットワークカードの構成要素の階層モデルを示す図である。

【図6】図１および図２のネットワークノードの中央交換マトリックスの階層モデルを示す図である。

【図7】組み込まれた電流計の電力変換器構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

既存のネットワーク設備は、現在の消費電力を読み取るための手段を提供しない。どちらかといえば、消費電力は、ネットワーク要素レベルで、すなわち、冷却（ファン）などを含むルータ全体またはスイッチ全体に関して利用可能にされ得る。原理上、ネットワークのラインカード当たり、すなわち、スロット当たりのより詳細な消費電力情報を運用者が利用できるようにすることは、可能である。このことは、並みのハードウェア変更しか要求しない。そのような値は、運用者が中央局において冷却およびエネルギー配分を最適化する可能性をもたらす。

【0013】

しかし、ラインカードには、通常、いくつかの入出力ポートがある。単にスロット当たりの消費電力をスロット当たりのポートの数で割って「ポート当たりの」消費電力値を推定することは、満足のいく結果をもたらさない。このことは、後段でより詳細に示されるとおり、ポート当たりの消費電力には、実際の動作モードに依存して、異なるポートの間で大きなばらつきがあるためである。これらの動作モードは、概ねシステムの内部のものであり、したがって、外部ネットワーク管理インターフェースにおいては見えないことが理解されなければならない。

【0014】

消費電力の点で伝送ネットワークの構成の最適化を実現するために、ポート当たりの消費電力の正しい、詳細な情報が要求される。そのことの理由は、２つある。第１に、シェルフまたはシェルフのスロットのエネルギー消費量は、特定のパケットフローまたは特定の回線を切り換えるために消費されるエネルギーと直接に関係しない。ネットワーク全体の最適化に関して、正しいポート当たりの値に依存する、より詳細なメトリックが使用されなければならない。第２に、今日のネットワークスイッチは、毎秒数テラバイトのシステム容量に達しており、仮想化技法が設備を効率的に使用することを要求する。ただし、様々な仮想スイッチ、およびそれらの仮想スイッチに対応するポートに関する消費電力および最適化ターゲットは、異なり得る。

【0015】

図１は、いくつかのエンティティに分割されたネットワークスイッチを示す。このスイッチは、中央スイッチマトリックスＳＭＸと、内部バックプレーンを介してスイッチマトリックスＳＭＸに接続された４つのラインカードＬＣ１−ＬＣ４とを有する。各ラインカードは、４つの入出力ポートを有する。例えば、ラインカードＬＣ１−ＬＣ４は、４×１０Ｇｂ／秒の入出力ポートで４０Ｇｂ／秒の総容量を有し得る。現実のスイッチは、通常４つを超えるラインカードを収容することができ、さらにラインカードには、４つだけにとどまらない入出力ポートがあることが可能であることを理解されたい。

【0016】

通常のネットワークノードは、中央コントローラ（図示せず）に加えて、各ネットワークカード上に配置されたローカルコントローラを有する。

【0017】

光インターフェースそのものは、通常、例えば、ＸＦＰ（「１０ギガビットスモールフォームファクタプラグ着脱可能」を表す）モジュールとして知られているプラグ着脱可能なモジュールを用いて実装される。入出力ポートは、短距離インターフェース、長距離インターフェース、またはＷＤＭアプリケーションのための単一色波長インターフェースなどの様々なタイプの光インターフェースモジュールを備え得る。さらに、入出力ポートは、１０Ｇｂ／秒ポートの場合に、１０Ｇイーサネット(登録商標)、ともにＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０７に準拠するＳＴＭ６４（ＳＤＨ）、ＯＣ−１９２（ＳＯＮＥＴ）、またはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９に準拠するＯＴＵ２（ＯＴＮ）などの様々な種類の信号フォーマットに合わせて設計される、または構成されることが可能である。

【0018】

これらの設備構成要素のうちのいくつかは、外部制御の下にあることが可能である一方で、他のいくつかは、ローカルで管理される。このため、ポートは、信頼できる消費電力値を算出する際、単純に等しく扱われ得るのではなく、これらの制約が考慮に入れられる必要がある。

【0019】

また、非効率に運用されているポートの潜在的に高い消費電力の部分を、ことによると別の顧客よって、より効率的な動作モードで運用されているポートに割り当てることも実際的ではない。したがって、正しいエンティティに消費電力を割り当てる技法が要求される。しかし、詳細な消費電力値は、あるレベルまでしか詳しく測定され得ない。このことは、ネットワークカード上の電力モジュールが、通常、異なる構成要素に同時に給電して、これにより、データを分離することが不可能になるためである。さらに、様々な動作モードと省電力オプションの組み合わせは、測定するだけでは容易に扱われ得ない。したがって、得られた値のポートレベル、またはさらに低いレベルでの内訳とすることは、直接には可能でない。

【0020】

図２および図３は、現行世代の高密度スイッチに関してこの複雑さを視覚化する。

【0021】

図２は、標準の１９インチテレコムラックに設置されたネットワークノードＮＥの正面図を示す。ラックの最上部と最下部には、２つの冗長な電源供給装置ＰＳ１、ＰＳ２、およびそれぞれが冗長なファンモータを有する２つのファン／冷却ユニットＦ１、Ｆ２がある。バックプレーンＢＰが、ネットワークノードの様々なカードを互いに接続する。中央には、２つの冗長なスイッチングカードＳＭＸ＿Ａ、ＳＭＸ＿Ｂがある。これらのスイッチングカードの下には、２つの冗長なコントローラボードＣＴＲ＿Ａ、ＣＴＲ＿Ｂ、ならびにサービスボードおよびメンテナンスボードがある。マトリックスボックスの両側には、合計で６４のラインカードＬＣ１−ＬＣ６４のためのスロットがある。各ラインカードには、最大で１０×１０Ｇの入出力ポートがあることが可能である。

【0022】

単一のインターフェースポートと関係する消費電力を算出する際、電源供給装置、ファン、コントローラなどの共通の設備の消費電力が、実際のポート動作モードに応じて、考慮されて、正しいポートに割り当てられる必要がある。

【0023】

図３で、１０×１０Ｇｂ／秒のポートを有するラインカードＬＣの動作モードが示される。このラインカードは、光トランスポートネットワーク（ＯＴＮ）に合わせて最適化される。各ラインおよび各バックパネルポートは、異なる伝送モード、例えば、１０ギガバイトイーサネット、ＯＣ−１９２ ＳＯＮＥＴ、またはＯＴＵ２で運用され得る。さらに、ＦＥＣ（前方誤り訂正）、ＯＤＵ多重化、パケット処理、またはパフォーマンス監視のような他のフィーチャが、構成され得る。これらのポートの消費電力は、大部分、これらの設定に依存する。

【0024】

詳細には、ラインカードＬＣは、長距離もしくは短距離のためのｂ＆ｗ（黒と白）トランシーバ、または単一色波長トランシーバであり得る、１０の光トランシーバモジュールＸＦＰを有する。

【0025】

入出力ポートにおける電気処理は、信号フォーマットに依存し、図３に示される９つのオプション１−９のうちのいずれかであり得る。オプション１−３は、ＯＴＮフォーマットまたはＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフォーマットに合わせて構成され得るネットワークインターフェースと関係する。ＯＴＮの場合、信号フォーマットは、ＯＴＵ−２（オプション１）またはＯＴＵ−２ｅ（オプション２）であり得る。ＯＴＵ−２信号の処理は、強化された前方誤り訂正処理ＥＦＥＣと、ＯＴＵ−２マッピングと、オプション１の下で示される異形のいずれか、すなわち、１×ＯＤＵ２、ＳＤＨペイロードに関してＯＤＵ−１マッピングを伴う、もしくは伴わない４×ＯＤＵ１、８×ＯＤＵ−０、最大８×ＯＤＵ−ｆｌｅｘ、または以上の任意の適切な組み合わせのうちのいずれかであり得る、より下位のレイヤの信号のＯＤＵ−２処理および多重化とから成る。

【0026】

ＯＴＵ−２ｅは、１０ＧイーサネットＬＡＮ信号をマップするための１１．０９５７ギガビット／秒±１００ｐｐｍというオーバークロックラインレートである。信号処理は、強化された前方誤り訂正処理ＥＦＥＣおよびＯＴＵ−２ｅマッピングを包含する。

【0027】

オプション３は、再生中継セクション終端機能および多重セクション終端機能ＲＳＴ／ＭＳＴを実行する、信号フォーマットＳＴＭ−６４（ＥＴＳＩ）またはＯＣ１９２（ＡＮＳＩ）のためのＳＤＨラインインターフェースである。

【0028】

オプション４から９は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴまたは１０Ｇイーサネットであり得るクライアントインターフェースと関係する。ＳＤＨクライアントインターフェース（オプション４）は、再生中継セクション監視機能および多重セクション監視機能ＲＳ／ＭＳ ＮＩＭ、ならびにＯＴＮレイヤ上でネットワークを介してトランスポートするためのＯＤＵ−２へのマッピングを実行する。このことは、ＳＤＨオーバーヘッドセクションが、クライアントレイヤだけに属し、クライアントレイヤだけによってアクセスされなければならないので、ネットワークは、ＳＤＨオーバーヘッドセクションにアクセスしてはならないため、必要である。

【0029】

１０Ｇイーサネットクライアント信号の場合、いくつかのトランスポートオプション（５−９）が利用可能である。第１に、１０Ｇ ＥＴＨが、ネイティブＳＤＨ信号においてペイロードとしてトランスポートされ得る（オプション５）。イーサネットレイヤで、インターフェースが、ＰＣＳ（物理符号化サブレイヤ）終端およびＭＡＣ（媒体アクセス制御）終端を実行する。次に、ＳＤＨトランスポートフレームにマップすることが、汎用フレーミングプロトコル（ＧＦＰ）、仮想連結（ＶＣＡＴ）、およびＬＣＡＳ（リンク容量調整）を介している。ＧＦＰは、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨを介するデータトラフィックに関して新たな、より効率的なレイヤ２カプセル化スキームをもたらす。ＶＣＡＴは、複数のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨフレームの論理的連結を可能にする。その一方で、ＬＣＡＳは、それらの仮想連結されたパスを正しいサイズにすることを可能にする。ＶＣＡＴとＬＣＡＳは一緒になって、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨがバースト性データトラフィックによりうまく合うことを可能にする。

【0030】

残り４つのオプションは、ＯＮＴフレームへのイーサネットマッピングと関係していた。オプション６で、１０Ｇ ＥＴＨが、ＧＦＰ−Ｆを、ＩＴＵ Ｇ．Ｓｕｐ４３、セクション７．３に記載されるとおり、イーサネットフレームのプリアンブルバイトを保ち、順序付けされたセットをトランスポートするように未使用のＯＮＴ ＯＨを使用するプリアンブル透過性（いわゆる、ＡＭＣＣマッピングモード）で使用して、ＯＤＵ−２にマップされ得る。

【0031】

オプション７で、シンクロナス１０Ｇ ＥＴＨが、１１．０９７ＧＢ／秒のラインレートでオーバークロックＯＴＵ−２ｅへのトランスコードおよびビット透過性マッピングを使用してトランスポートされ得る。

【0032】

オプション８および９で、１０Ｇ ＥＴＨフレームが、ＧＦＰ−Ｆカプセル化を使用して、調整可能ないくつかのＯＤＵｆｌｅｘタイムスロットに入れられるようにバッファリングされ、スイッチングされ、さらにマップされることが可能である。構成に依存して、スイッチ機能は、フィルタリングすること、分類すること、測定すること、規制すること、カウントすること、またはキューに入れることを備え得る。

【0033】

これらのすべての異なるトランスポートオプションは、異なる消費電力を有するが、これらのオプションの構成は、管理インターフェースにおいて完全に目に見えるわけではない可能性があることを理解されたい。

【0034】

単一のインターフェースポートと関係する消費電力を算出する際、共通の設備の消費電力が、実際のポート動作モードに応じて、正しいポートに割り当てられる必要がある。

【0035】

原理上、関係のあるすべての構成シナリオに関して「オフライン」測定された合計消費電力値を、運用中、後でそれらの値を取り出すために格納することが、可能である。このことは、より低い複雑度の設備に関して当てはまるように、粗い詳細レベルで少数の構成に関して可能であり得る。しかし、より複雑なネットワークノードが関与する場合、このことは、以下の理由でそれほど実際的でなくなる：
− 通常は非常に多くの数である構成オプションが、製品リリースにわたって測定され、格納され、さらに保持される必要がある大量のデータにつながる。このことは、厄介であり、失敗が生じやすい。
− ビルディングブロックが、オンザフライで交換される、またはアップグレードされることが可能である。一つの例が、様々な距離およびフィーチャで利用可能であるとともに、様々な消費電力を有するＸＦＰ（１０ギガビットスモールフォームファクタプラグ着脱可能）光モジュールである。別の例が、運用中でさえ再プログラミングされることが可能であり、消費電力の大きなばらつきを示すＦＰＧＡである。現実的には、これらの組み合わせのすべてが前もって測定され得るわけではない。
− 多くのデバイスの消費電力は、ボード温度に依存する。一部のデバイスは、いくつかの動作モードに関して最大で３００％のばらつきを示し得ることが検出されている。
− ファンおよび他のサブシステムの消費電力は、環境温度に依存する。
− 時が経つにつれての構成要素ディレーティングが見込まれ得ない。

【0036】

したがって、本実施形態は、きめ細かい消費電力データを得るオフライン測定とオンライン測定の組み合わせを提供する。図４の流れ図は、本方法の４つのステップを示す。詳細には、共通の回線／設備の一定の利用を伴うデバイス／階層ベースの消費電力についての測定データが、ステップＳ１で、例えば、開発段階中にオフラインでもたらされ、ネットワークノードのハードウェアの中に格納される。運用中（すなわち、オンラインで）、ステップＳ２で個々のネットワークカードに加え、共通の回線／設備の利用率に左右される消費電力に関して、合計消費電力測定が実行される。次にステップＳ３で、オンライン測定データが、ローカルハードウェアの中に格納されたデバイス／階層ベースの消費電力値と揃えられ、さらにステップ４で、ネットワークノードの実際の使用に合わせて構成される。ステップＳ１からＳ４が、以下にさらに詳細に説明される。

【0037】

この脈絡で、「オンライン」という用語は、ネットワークに設置されて、運用可能であるネットワークノードのステータスを指す一方で、オフラインという用語は、ネットワークに設置されて、運用されるのに先立つステータスを指すことが、遠隔通信分野の当業者には容易に確認されよう。このため、オンライン測定とは、動作中に行われる「現場での」測定を指す一方で、オフライン測定された消費電力値とは、ネットワークノードに格納された、事前構成された値を指す。そのような事前構成された値は、公称消費電力値と理解されることも可能である。

【0038】

ステップＳ１ オフライン消費電力測定
図５は、前述した１０×１０Ｇネットワークカードの簡略化されたモデルを示す。このモデルは、デバイス／サブシステム階層に依存して、いくつかのレベルに分割される。レベルＬ１は、個別の入出力ポートと関係し、前述したとおり、様々なタイプであり得るＸＦＰモジュールを用いて実装される。レベルＬ２は、ペイロードトラフィックのフレーミングおよびカプセル化を実行する、マッパと呼ばれる機能を包含する。この実施形態における各マッパは、２つのＸＦＰモジュールにサービスを提供する。レベルＬ３は、内部バックプレーンフォーマットに関する信号をフォーマットし、バックプレーンバスを駆動するバックプレーン変換器である。バックプレーン変換器は、２つ、または３つのマッパにそれぞれにサービスを提供する。レベルＬ４は、ネットワークカードスロット全体に共通の回線であり、さらにレベルＬ５は、シェルフ全体に共通の回線である。

【0039】

このコンテキストにおける階層は、特定のポートに対する依存と関係する。破線は、トラフィック負荷に対する影響ＩＭおよび依存関係を示す。ネットワークカードに関する現実のモデルは、特に、ネットワークプロセッサ、トラフィックマネージャなどの処理要素が使用される場合、より複雑であり得る。

【0040】

同様のモデルが、システムの他の部分、例えば、図６に示されるスイッチマトリックスに関して導き出され得る。スイッチマトリックスに関する階層は、レベルＬ１’として、このマトリックスをネットワークカードと互いに接続するバックパネルを包含し、レベルＬ２’として、いくつかのスイッチデバイスを包含する。レベルＬ３’は、スイッチマトリックスにおける保護スイッチングアクションをトリガする障害−パフォーマンス監視機能を包含する。インターフェースボード階層の場合と同様に、レベルＬ４’およびＬ５’は、スイッチカードスロット全体に共通の回線、およびシェルフ全体に共通の回線である。

【0041】

本実施形態において、以下によって、測定される構成シナリオの数を大幅に減らし、したがって、メンテナンス性を高めることが提案される：
− 各階層レベルの影響を独立に、異なる２つのボード温度で測定すること／算出すること、および
− 測定中の利用を一定レベルに保つことによって「利用依存の」共通する回線の影響（図５および図６の破線）を除外すること。

【0042】

箇条書きの第１点は、以下の２つの事実を活用する：
ａ）デバイス階層レベルを別々に測定することが、開発段階における電力測定をメンテナンス可能にする。測定値は、例えば、各デバイス上でＥＥＰＲＯＭに格納され得る。このため、交換可能なビルディングブロックに、それらのビルディングブロック独自の消費電力値がある場合、ハードウェアとソフトウェアが切り離されることが可能である。
ｂ）提案されるデバイス階層レベルに対する温度依存性は、しばしば、線形の依存関係に従う。したがって、２つの温度値で、補外が十分に正確になるのに十分である。デバイスのほとんどに関して、温度依存性は、取るに足りないが、一部のデバイスは、３０℃から５０℃までの周囲温度の範囲内で最大で２Ｗの増加を示す。

【0043】

箇条書きの第２点を介して大幅な単純化が実現される。すべてのポートに共通する回線の消費電力は、一部は固定であり、一部は、ネットワークカードの利用に依存する。詳細には、ＤＣ−ＤＣ電力変換器の効率は、引き込まれる電流に依存して異なり、ある実施形態において、市販される変換器の効率は、１２Ｖ→１．２Ｖモジュールの場合、７０％から８８％までの範囲にわたる。表１が、実施形態における変換器の電力変換ロスを示す。現行の高密度ネットワークノードは、１０ｋＷを超えて消費して、電力変換ロスを関係のある要因にすることに留意されたい。

【0044】

【表1】

【0045】

電力変換ロスプロファイルに関する情報とともに、前述した測定は、ポート当たりの正しい消費電力を十分な精度で算出することを可能にする。詳細には、このため、ＤＣ−ＤＣ変換器などの共通する回線の非線形の消費電力を、動作中のポートの間で公平に分かち合うことが可能である。

【0046】

システムに格納される省電力表（１つの温度だけに関して示される）のサンプル実施例が、後段で表２として与えられる。レベルＬ４に関して、固定部分だけが与えられ、利用依存の電力値は、後に追加される必要がある（図４の破線ＩＭに対応するＰｗｒ１Ｖ２、Ｐｗｒ３Ｖ３）ことに留意されたい。他の共通の回線とは異なり、これらの追加の値は、すべてのアクティブポートの間で平等に分かち合われるのではなく、表２の第１の列の中で示されるレベルに関して重みを付けられ、したがって、高電力デバイスを使用するポートは、より大きい分け前を得る。

【0047】

例えば、第１のポートが長距離光学部品類を用いてモードＡで運用され、他のすべてのポートが完全に電源が切られる、このシナリオにおけるネットワークカードの消費電力は、１０Ｗ＋１５Ｗ＋７Ｗ＋３７Ｗ＋４×４Ｗ＋１２Ｗ＋９×０Ｗ＝８８Ｗ（Ｐｗｒ１Ｖ２およびＰｗｒ３Ｖ３からの寄与がなく）である。

【0048】

【表2】

【0049】

ステップＳ２ オンライン消費電力測定
図７は、ネットワークカードに取り付けられた電力変換回路を示す。ネットワークカードは、４８Ｖの供給電圧を受ける。第１のＤＣ−ＤＣ変換器ＰＣ１が、この電圧を１２Ｖに下げるように変換する。この電圧が、いくつかの第２のレベルの電力変換器に並列に供給される。４つの並列電力変換器ＰＣ２のセットが、１．２Ｖ出力電圧を生成する。３つの電力変換器ＰＣ３のセットが、３．３Ｖ出力電圧を生成し、さらに電力変換器ＰＣ４が、５Ｖ出力電圧を生成する。アンペアメータＡＭ１−ＡＭ４が、電力変換器ＰＣ１前後、ならびに電力変換器ＰＣ２およびＰＣ３のそれぞれの後の電流を測定する。さらに、サーモセンサＴが、ボード温度を測定するようにネットワークカードに取り付けられる。

【0050】

測定される値は、以下を算出するのに使用される：
− スロット当たりの消費電力、および
消費電力表（表２参照）への入力として：
− すべてのアクティブポートの間で分かち合われる必要がある前述した例におけるさらなる電力値Ｐｗｒ１Ｖ２およびＰｗｒ３Ｖ３、および
− 温度関連の補正を算出する実際のボード温度

【0051】

ステップＳ３ オンライン測定とオフライン測定を揃えること
本実施形態の第３の態様は、オンライン測定値とオフライン測定値を正しく揃えることである。問題は、格納されたオフライン電力値は、詳細であるが、前もって測定されたシナリオに関してしか正確でないことである。オンライン測定された値は、粗いが、より正確である。測定誤差（構成要素ディレーティングまたは測定の不正確さに起因し得る）を見込むために、オフライン測定とオンライン測定の間の差が、計算され、すべてのポートにわたって分散される。測定されたより高い値は、より高い絶対測定誤差を有してもいるという事実を認めるように、これらのさらなるポート当たりの値には、ポート当たりの消費電力で重みが付けられる。

【0052】

ステップＳ４ 算出された消費電力を実際の使用率と結び付けること
管理インターフェースに向けてポート当たりの消費電力値を報告するだけでは、十分でない可能性がある。値は、実際のポート使用に（Ｇｂ／秒値当たりのＷが計算されるべき場合、さらにポートデータレートにも）結び付けられる必要がある。この場合も、既存の設備における管理インターフェースにおいてその情報のすべてが入手可能であるわけではなく、したがって、ネットワーク要素レベルで評価される必要がある。

【0053】

ネットワーク運用者は、運用者のネットワークノードをいくつかの論理パーティションに分離する。ポートのうちのいくつかは、運用者自らによって、例えば、ネットワーク運用者の制御プレーンを介して運用されることが可能であり、いくつかは、顧客にリースされることが可能であり、いくつかは、管理されない（すなわち、使用されない）ことが可能である。運用される（すなわち、使用される）ポートは、トラフィックを伝送することが可能であり、またはスリープ状態にある、例えば、省電力モードに切り換えられていることが可能である。

【0054】

パケットモードで動作している入出力ポート（図３のオプション５−９）の場合、ポートがサービス提供するように構成されているコミットされた情報レート（ＣＩＲ）が、ポート使用として考慮に入れられる。

【0055】

管理されない／スリープ状態にある／アイドルなポートの消費電力が、提案されるとおりアクティブポートに追加される場合、ポート当たりの消費電力値は、ネットワークレベルでネットワークノード使用をよりうまく最適化するように使用され得る。すなわち、制御プロトコルが、エネルギー効率の良いポートだけにトラフィックを集中させるのではなく、新たなラインカードまたは新たなノードをアクティブ化するより前に、利用可能なポートを「満たす」ことを試みることもする（利用率の非常に高いネットワークノードは、より低いポート当たりの消費電力を示すため）。このことは、より多くの設備を省電力モードに入れる可能性を開き、このため、全体的にエネルギーを節約する可能性を開く。

【0056】

以下に、前述した実施形態による電力計算に関する例が与えられる。ステップＳ３およびＳ４が、より詳細に説明される。

【0057】

この（簡略化された）例において、３９０ワットの最大省電力を有する１つの１０×１０Ｇカードの消費電力だけが、中央スイッチ、ファンなどの寄与なしに、調査される。運用者が、ポート１＋２を制御し、顧客が、ポート３＋４を制御し、さらにポート５−１０は、使用されていない。カード上で、以下の電流がオンラインで測定されている（図７参照）：

【0058】

【表3】

【0059】

ステップＳ１およびＳ２の論法に従って、各ポートの消費電力は、以下のとおり計算され得る：

【0060】

【表4】

【0061】

ステップＳ３「オンライン測定とオフライン測定を揃えること」で説明されるとおり、測定された値と計算された値の間の４ワットの差が、ポートの間で分配されなければならない：

【0062】

【表5】

【0063】

次に、これらの値が、ポートの動作状態（使用されている／使用されていない）に応じて再割り当てされ得る（ステップＳ４）。この特定の事例において、ポート５−１０は、動作しておらず、したがって、ネットワークノードを使用しているいずれの顧客にも属さない。これらのポートの消費電力は、使用されているすべてのポートに共通であり（例えば、ファンのように）、したがって、均等に割り当てられる必要がある。

【0064】

【表6】

【0065】

前述の実施形態におけるポート５−１０が、運用者によって再び使用された（ただし、当面は、省電力状態のままにされる）場合、表６の代わりに表４が該当することに留意されたい。ポート１−４の報告される消費電力は、低下しており、したがって、ルーティングプロトコルは、利用率がより高く、したがって、よりエネルギー効率の良いネットワークノードを介して、さらにより多くのトラフィックをルーティングすることを決定する可能性があることを見て取ることができる。ポート５−１０上の実際のトラフィックは、ポート１−４の消費電力をさらに低下させる。

【0066】

比較のため、さらに提案されるソリューションの影響を強調するように、いくつかの代替の計算が以下に与えられる：

【0067】

【表7】

【0068】

【表8】

【0069】

【表9】

【0070】

単純であるため、原理上、最新技術の設備のために使用されることも可能な３つのすべての方法は、相当に異なることを見て取ることができる。本発明は、使用されるすべてのポートの消費電力をより正確に測定する方法を提案する。このことは、エネルギーを意識したルーティングプロトコルの前提条件である。ルーティングプロトコル自体は、本発明の範囲を超えている。しかし、当業者は、よく知られた最小コストルーティングアルゴリズムにおいて前述した消費電力値をルーティングメトリックとして適用するように既存のルーティングプロトコルを構成することができることを理解されたい。

【0071】

本実施形態において、ネットワークカードの消費電力だけが算出されている。スイッチマトリックス、ファン、電源供給装置などの他の設備構成要素の消費電力が、同様に計算されて、使用中の入出力ポートに割り当てられることが可能であることを理解されたい。しかし、前述したシナリオにおけるネットワークカードの消費電力が、支配的であり、したがって、差は、重要ではない。さらに、ルーティング決定をより電力効率のよいものにする目的は、他の共通する設備構成要素の寄与なしでも達せられる。

【0072】

前述した様々な方法のステップは、プログラミングされたコンピュータによって実行され得ることが、当業者には容易に認識されよう。本明細書で、いくつかの実施形態は、マシン可読またはコンピュータ可読であり、さらに命令のマシンによって実行可能な、またはコンピュータによって実行可能なプログラムを符号化し、前記命令が、前記の前述した方法のステップのいくつか、またはすべてを実行する、プログラムストレージデバイス、例えば、デジタルデータ記憶媒体を範囲に含むことも意図している。このプログラムストレージデバイスは、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学的に可読のデジタルストレージデバイス媒体であり得る。また、それらの実施形態は、前述した方法の前記ステップを実行するようにプログラミングされたコンピュータを範囲に含むことも意図している。

【0073】

前述したステップのうちの１つまたは複数は、ネットワークノードの中央コントローラによって実行されること、または中央コントローラの制御下で、例えば、様々なネットワークカード上に構成された様々なコントローラによって分散された様態で実行されることが可能であることを理解されたい。

【0074】

この説明および図面は、本発明の原理を例示するに過ぎない。このため、当業者は、本明細書で明示的に説明されることも、示されることもないものの、本発明の原理を実現する様々な構成を考案することができることが認識されよう。さらに、本明細書で説明されるすべての例は、主に、本発明の原理、および当技術分野を進展させることに寄与する本発明者による概念を読者が理解することを助ける教育的な目的だけを明示的に意図しており、そのような特に説明される実施例および条件に限定されないものと解釈されたい。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの特定の実施例を説明する本明細書のすべての記載は、それらの原理、態様、および実施形態、ならびに実施例の均等物を包含することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】