JahrestagungIT2Green2012

ErgebnissederTeilvorhabenundersteganzheitlicheAspekte

Berichterstatter:HeikoLehmann,TelekomInnovationLabs

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Inhalt

1. DieDESI‐Ambition

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ScopeDESI

1Ws

1Ws

1Ws

1Ws

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Inhalt

1. DieDESI‐Ambition2. Waspassiertmitinverschiedenen

BereichenderGreenICT‐Domäne?1. Kernnetz2. Verbrauchsnetz3. Energieversorgung

3. Wiewirddie gesteuert?1. OperativeNetzproduktion2. Optimierungsmöglichkeiten

1Ws

1Ws

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Kernnetz:Hardwareanalyse

• EinleistungsstarkesNetzelement(Alcatel‐Lucent1830PSS‐64,3.8Tb/s)wurdeanalysiert(PartnerALU)hinsichtlich

– desdynamischenEnergieverbrauchsunterverschiedenenLastzuständen

– demWärmeleitungsverhalten– Kühlungs‐ undLüftungskonzepten.

• DieAnalysenwurdenkomponentenweisedurchgeführtfür

– KühlungundLüfter– Backpanel– ControllerKarten– MatrixKarten– I/OKarten.

• EinsparpotentialeundFunktionalitäteneineslastadaptivenBetriebswurdenanalysiertundquantitativbewertet.

• ErstelastadaptiveEnergiespar‐funkionalitätenwurdenkonzipiertundwerdenaktuellimplementiertbzw.erweitert:

– Lüftersteuerung– I/OPortgruppenSleep‐Modus

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Kernnetz:Hardwareanalyse

• KernnetzelementewiedasbetrachtetesindfürdieBetriebsbedingungenineinemTechnikstandortausgelegtundweisensohoheLeistungsdichtenauf.

• ZurAnalyseundOptimierungderKühlungvonI/OKartenineinemsolchenBetriebsregimewurdenaufwändigeSimulationenaufSystem‐undBoard‐Leveldurchgeführt.

• DadurchkonntenlastadaptiveElementeindasKühlkonzeptintegriertundEnergieeinsparungenrealisiertwerden.

• ErgebnissefließenindielaufendeProduktentwicklungein(1830PSSRelease5.0).

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Verbrauchsnetz:Zeitmuster

• ImlokalenDemo‐VerbrauchsnetzvonDESI(RathausFriedrichshafen)wurdedieGreenICT‐LösungdesPartnersJOUinstalliert.

• ErsteAnalysenderVerkehrsmusterzeigeneinenichttechnischeKopplungsoptionauf:

– Um4Uhrwerdenoffensichtlichbackup‐ oderSynchronisationsverkehregetriggert.

– DieseVerkehrehabendasPotential,ein„Nachtmuster“destraffic engineering zubeeinträchtigen.

– DasVerlagerndieserVerkehrsmussnichttechnischerfolgen– etwaüberTarifierungen.

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Energieversorgung

• EineController‐ArchitekturfürdieAnsteuerungvoninUSV‐AnlagenintegrierteBatterieparkswurdevomPartnerPASMentwickelt.

• IneinererstenPhasewurdezumprinzipiellenFunktionsnachweiseinelokalautonomeSteuerungimplementiert.

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Energieversorgung

UGV‐System

gesicherteLast

UGV‐Controller/Laderegler

dezentralerController

IST‐DatenLastHA

ZME

Batterie‐monitoring

ungesicherteLasten

ϑ

VerteilnetzVorgabenfürLadung‐EntladungSollfürSpitzenlastMonitoringWeb

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Energieversorgung

SpotmarktpreiseStrombezugNetz

Entladung Ladung

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Netzproduktion:Lieferketten

• BasiseinerEnde‐zu‐Ende‐SteuerungeineslastabhängigenNetzwerkbetriebsistdasgenaueVerständnisderEnergieverbrauchcharakteristikenderNetzelemente.

• EinvomPartnerDTAGentwickeltergenerischerModellansatzwurdeinZusammenarbeitmitdemPartnerALUquantitativbewertet.

Networkelementpowerconsumption:

withingress‐sidepowerconsumption

Andegress‐sidepowerconsumption

PC: Basicnode powerconsumption (e.g PSU,fan,switch matrix)PLCi;PLCe: Linecard powerconsumption (ingress;egress)NLCi;NLCe: Number of line cards (ingress;egress)PPGi;PPGe: Portgroup powerconsumption (ingress;egress)NPGi;NPGe: Number of port groups (ingress;egress)PPi;PPe: Portpowerconsumption (ingress;egress)NPi;NPe: Number of ports (ingress;egress)

Mathematicaldescription

eeNEiiNECeiNE , CPCPPCCP

i Pi Pi Pi Pi

i Pi PiPG iP

iPGiPi LC

iP

iLCiPiiNE

1, CnCnC

PnPN

NnP

NNn

CP

.1, e Pe Pe Pe Pe

e Pe PePG eP

ePGePe LC

eP

eLCePeeNE

CnCnC

PnPN

NnP

NNn

CP

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Netzproduktion:Lieferketten

• DieHierarchisierungderSchaltarchitekturerweistsichalseingenerellesMusterderElementcharakteristik.

• IngewissenGrenzenistessomöglich,einnetzweitesEnergieverbrauchsmodellzukonstruieren.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

C (in Gbit/s)

PNE(C

)/PNE

,max

LastadaptiveLüftungaufgrundhöhererAuslastungdesNetzelements(DESIEntwicklung)

AlleI/OKartensoftwaremäßigdeaktiviert(„DeepSleep“)

PowerConsumptionPNE(C)(inW)

CapacityC(inGbit/s)

Theorie Messung

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Optimierung:Routingschema

• EnergieoptimiertesRoutingineinemMulti‐Layer‐NetzwerkisteinkomplexesProblem.• InZusammenarbeitmitDTAGhatderPartnerZIBeinerstesTopologiemodell alsGrundlagevonOptimierungsrechnungenentwickelt.

IP‐LayermitStandard‐verkehrsmatrix *0.5

Optimierung:ReroutingmitbessererAuslastungundAbschaltungvon

Links

Optimierung:Routingschema

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Netzmodell Verkehrsdaten Hardwaredaten

MathematischesModell

ParameterundDaten

Lösungs‐algorithmus

Optimierung

EnergieoptimierteNetzkonfiguration

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TueGutesundrededarüber…

• …hatmiteinenHarmonisierungsworkshopmitdenNachbarprojekteninitiiertundam20.3.2012abgehalten.

• …hatausdemMonitoringderStandardisierungsaktivitätenersteMöglichkeiteneigenerEinträgeidentifiziert.

• …hatvierPraktikaanStudentenvergeben.• ….hatersteSchrittezurIdentifikationschutzwürdigengeistigenEigentumsunternommen.• …publiziert:

– IARIA2011Energy,Venice,Italy,EnergyCouplingControlofTelecommunicationNetworkandPowerGrid,H.Lehmann,Ch.Lange,,A.Gladisch(BestPaperAward)

– ITG‐FachtagungPhotonische Netze,NetworkElementCharacteristics for TrafficLoad AdaptiveNetworkOperation,Ch.Lange,R.Schlenk,H.Lehmann

– OR2012,Hannover,Sep.2012,Minimization of energy consumption inIP‐over‐WDMnetworks,A.Betker,D.Kosiankowsi,Ch.Lange,H.Lehmann,Ch.Raack,A.Werner

• …istpräsentaufder„WochederUmwelt“ imSchlossBellevue(5./6.6.2012).

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Ausblick:DasGanzeistmehr…

• …is well ontrack….• …hatfolgendenächstliegendeAufgaben:

– FortführungSystemanalyseimEnde‐zu‐Ende‐Kontext– EntwicklungweitererHardware‐EnergiesparoptionenundEinbindungineineSoftware‐Steuerung– SW‐RealisierungderEnergy Control Plane– ImplementierungderansteuerungsfähigenController‐ArchitekturfürdieUSV‐Anlage– KopplungsanalysezwischenAußenkanteWeitverkehrsnetzundlokalemVerbrauchsnetz– EntwicklungeinesvereinheitlichenOptimierungsmodellsüberIKT‐ undEnergie‐Domäne– AusbauderaktuellenOptimierungsmodelleundStudien– EntwicklungeinesModellszurPrognosevonVerkehrsszenarien