Эффективная экономия: Intracom Telecom сокращает энергозатраты VNF

Основные выводы

  • Серверы, на которых выполняются виртуализованные сетевые функции (VNFs), часто работают в режиме высокого энергопотребления даже тогда, когда нагрузка на VNFs не требует этого.

  • Используя машинное обучение, компания Intracom Telecom позволяет сократить энергопотребление при минимизации потери пакетов. Свое решение она назвала «Виртуализация сетевых функций - интеллектуальный анализ ресурсов» (NFV-RI).

  • При помощи решения NFV-RI поставщики услуг связи в Греции смогли сократить расходы в среднем на 14%.

BUILT IN - ARTICLE INTRO SECOND COMPONENT

Электричество является ведущей статьей расходов для поставщиков услуг связи (CoSP). Согласно McKinsey, расходы на электроэнергию составляют около 5% от операционных затрат. Согласно оценке Ericsson, обеспечение электроэнергией мобильных сетей по всему миру обходится приблизительно в 25 млрд. долларов в год.

Серверы, на которых выполняются виртуализованные сетевые функции (VNFs), часто работают в режиме высокого энергопотребления даже тогда, когда потребность VNFs в электроэнергии является низкой. Как правило, у операционных систем есть возможность сократить энергопотребление при незанятых процессорах. Однако VNFs на базе комплекта Data Plane Development Kit (DPDK), всегда выглядят занятыми из-за используемого DPDK механизма опроса. В результате процессоры работают на полную мощность все время, даже когда нагрузка на VNF низкая.

Значительной экономии можно добиться при формировании более тесной зависимости потребления электроэнергии от потребности в ней. Максимальная нагрузка для многих CoSP наблюдается при открытии офисов в утреннее время. Она продолжается в течение рабочего дня и заканчивается, когда все выключают и идут спать. В течение дня можно заметить небольшие колебания в сторону повышения и снижения, однако контраст между днем и ночью является разительным. Глубокой ночью сетевой трафик может существенно снизиться.

Именно поэтому компания Intracom Telecom включила в свое решение «Виртуализация сетевых функций - интеллектуальный анализ ресурсов» (NFV-RI) возможности прогнозного управления расходованием энергии. В его основе лежит усовершенствованная технология Intel SpeedStep®, позволяющая корректировать частоту ядер в соответствии с потребностью VNFs, выполняемых на этих ядрах. Цель — сокращение использования энергии, не ведущее к потере пакетов.

Изучение алгоритма

Решение использует машинное обучение для прогнозирования уровней трафика, чтобы можно было повышать или понижать частоту ядер процессора в соответствующих случаях. Чтобы минимизировать потерю пакетов, гораздо важнее иметь возможность прогнозировать нагрузку, чем просто реагировать на нее. В случае неудовлетворения потребности VNF в электроэнергии вероятным исходом станет потеря пакетов.

Настройка нового потока операций цикла частотнозависимой обратной связи (FFL) в NFV-RI состоит из трех этапов.

  1. Конфигурация. Для начала CoSP связывает экземпляры FFL с функциями VNFs и настраивает потоки данных. С одной стороны, виртуализация вызывает интерес благодаря своей возможности размещения множества рабочих задач VNF на одной платформе. Множественные экземпляры FFL могут выполняться на одной и той же платформе, при этом каждый из них контролирует одну или несколько функций VNFs. Вы могли бы использовать FFL, например, для управления группой цепных VNFs в качестве одного объекта.
  2. Обучение. На этапе обучения CoSP подает трафик на VNF через различные интервалы в рамках минимальной и максимальной интенсивности трафика. Решение запоминает оптимальную частоту, представляющую собой наименьшую частоту сети, при которой не происходит потери пакетов.
  3. Работа замкнутого цикла. На конечном этапе производится развертывание экземпляров FFL с моделями машинного обучения для контроля функций VNFs. FFL настраивает частоты ядра в динамическом режиме в соответствии с требованиями трафика.

Реагирование на скачки трафика

Самым суровым испытанием для платформы являются внезапные скачки запроса на трафик. В таком случае FFL устанавливает частоту процессора на максимальный уровень в течение 10–20 мс.

Однако все еще остается риск потери пакетов. В исследовании Intracom Telecom установлена взаимосвязь между потерей пакетов и интервалом между начальным и конечным уровнем трафика. Например, разрыв с 2 Гбит/с до 16 Гбит/с привел к потере в среднем 20 400 пакетов. Тестирование показало, что более мелкие непрогнозируемые рывки могут происходить без потери пакетов, например от 2 Гбит/с до 10 Гбит/с.

Понимание нагрузки виртуализованных сетевых функций (VNF)

Решение NFV-RI может расценивать объем трафика, проходящего через VNF, двумя способами. Первый способ — это когда VNF самостоятельно предоставляет информацию NFV-RI. Открытые VNFs могут быть модифицированы для того, чтобы выяснить, как часто принимающие очереди обеспечены пакетами или остаются без них.

Второй способ предусматривает взаимодействие функций энергоэффективности NFV-RI с закрытыми VNFs, которые не предоставляют телеметрию. Вместо этого эта стратегия использует данные о количестве событий CPU, предоставляемые процессором.

Любой из этих подходов может быть одинаково эффективен. Компания Intracom Telecom сотрудничала с поставщиками CoSP 1 уровня в Греции для проведения оптимизации энергопотребления в плоскости своего пользователя. Независимо от того, использовались ли открытые или закрытые VNF, средняя экономия энергии с нулевой потерей пакетов составила 14 процентов. Максимальная экономия энергии составила 35 процентов, при сокращении энергопотребления с 266 Вт до 196 Вт.

  Среднее энергопотребление Энергосбережение

Без использования решения NFV-RI для оптимизации энергопотребления

Открытые VNF

Закрытые VNF

264 Вт

227 Вт

227 Вт

14 процентов

14 процентов

Рис. 1: Средняя экономия энергии у греческого поставщика услуг связи (CoSP), использующего технологическое решение компании Intracom Telecom «Виртуализация сетевых функций - интеллектуальный анализ ресурсов» (NFV-RI)

Результаты для любого конкретного поставщика CoSP будут зависеть от применяемых им моделей трафика. На примере греческого CoSP видно, что наинизший уровень энергии мог бы быть использован начиная с полуночи и примерно до 7:00. Умеренный уровень энергии использовался в период времени с 7:00 и до 15:00. Максимальный уровень энергии, который ранее использовался круглосуточно, требовался только в период времени с 15:00 и до 22:00.

Развертывание в Греции показало, что технология Intracom Telecom может помочь сократить энергозатраты VNF. Для получения дополнительной информации загрузите официальный документ «Машинное обучение Intracom Telecom увеличивает энергоэффективность виртуализации сетевых функций».

Оставайтесь на связи

Получайте информацию о технологиях, тенденциях и идеях, которые способны сегодня преобразовать бизнес и мир. Подпишитесь на рассылку новостей Intel Ignition.

Отправляя данную форму, вы подтверждаете, что вам уже исполнилось 18 лет, и вы согласны поделиться своей персональной информацией с Intel для обработки этой бизнес-заявки. Вы также соглашаетесь на подписку и получение актуальной информации о новейших технологиях Intel и отраслевых тенденциях по электронной почте и телефону. Вы можете отказаться от рассылок в любое время. Содержимое веб-сайтов и сообщений корпорации Intel регулируется Политикой конфиденциальности  и Условиями использования.

Отправляя данную форму, вы подтверждаете, что вам уже исполнилось 18 лет, и вы согласны поделиться своей персональной информацией с Intel для обработки этой бизнес-заявки. Вы также соглашаетесь на подписку и получение актуальной информации о новейших технологиях Intel и отраслевых тенденциях по электронной почте и телефону. Вы можете отказаться от рассылок в любое время. Содержимое веб-сайтов и сообщений корпорации Intel регулируется Политикой конфиденциальности  и Условиями использования.

Ваши расходы и результаты могут отличаться.

Для работы технологий Intel может потребоваться специальное оборудование, ПО или активация услуг.

Intel не контролирует и не проверяет сторонние данные. Для оценки точности следует обращаться к другим источникам информации. 

© Корпорация Intel. Intel, логотип Intel и другие товарные знаки Intel являются товарными знаками корпорации Intel и ее подразделений. Другие наименования и товарные знаки являются собственностью своих законных владельцев.