Energieverbrauch in Netzwerken

Die vergangenen vier Jahrzehnte sahen ein außerordentliches Wachstum der Computernetzwerke. Es gab natürlich schon vor dem Aufkommen des Internets vernetzte Computeranlagen, aber seit dem Beginn des rapiden Internetwachstums Mitte der neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts nahm auch die Vernetzung der Geräte massiv zu. So gab es im Jahr 2000 ungefähr 360 Millionen Internetnutzer, im Jahr 2012 waren es circa 2,3 Milliarden – also mehr als eine Versechsfachung in zwölf Jahren [internetworldstats.com, 2011].Natürlich brauchen diese Telekommunikationssysteme auch elektrische Energie und haben ihren Anteil am IT-Gesamtenergieverbrauch: Die Bereitstellung der Energie zum Betrieb der Netzwerkinfrastruktur ist immerhin für ca. 0,6% der globalen Emissionen verantwortlich [Bolla u.a., 2009].

Es gibt auch in diesem Bereich Potenzial für Einsparungen durch eine Verbesserung der Energieeffizienz: der Verbrauch der Netzwerkkomponenten ist oft auf Höchstlasten ausgelegt und ist unabhängig von der tatsächlichen, oft viel geringeren Auslastung. Die Leistungsaufnahme wird also durch die Auslastung der Geräte nur wenig bis gar nicht beeinflusst, da nur eine geringe Energieproportionalität gegeben ist. So zum Beispiel variiert die Leistungsaufnahme von typischen Switches zwischen Null- und Vollast um weniger als 15 Prozent. Das Ziel muss also sein, den Energieverbrauch der Netzwerkinfrastruktur dynamisch an die Nutzlast anzupassen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß Netzwerkkomponenten ihren Verbrauch bei geringerem Datentraffic auch drosseln können. Eine Möglichkeit dazu besteht beispielsweise darin, dass Subkomponenten bei Nichtverwendung in einen Schlafmodus versetzt werden, aus dem sie bei Bedarf wieder „geweckt“ werden können. Ein weiterer Ansatz ist das sogenannte „Energy-Efficient Ethernet“ mit dem Standard IEEE 802.3az [Cisco Systems, 2011]. Hier werden die Einsparungen erreicht, indem die LAN-Ports nur mehr dann Strom verbrauchen, wenn tatsächlich Daten gesendet werden. Werden keine Daten gesendet, gehen sie in einen Schlafmodus, stehen wieder Daten zur Übertragung an, wird zuvor der „schlafende“ Port durch die Sendung eines Signals geweckt.

Abgesehen von vielfältigen Einsparungsmöglichkeiten kann eine moderne Netzwerkinfrastruktur aber auch als Energiemanager agieren, indem sie den Betrieb von am Netzwerk angeschlossenen Komponenten wie IP-Telefonen, WLAN-Access-Points oder auch PCs steuert („Wake On Lan“). Unter diesem Aspekt darf also nicht nur isoliert der Energieverbrauchs des Netzwerkes an sich betrachtet werden, sondern es sind auch die Einsparungsmöglichkeiten in Betracht zu ziehen, die durch Computernetzwerke erst ermöglicht werden.

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