La societat de la informació demanda diàriament una gran quantitat de continguts. No hi ha cap dubte que la revolució de les TIC que hem viscut en aquests darrers anys ens ha proporcionat molts avantatges i facilitat per a accedir a la informació però tot això té un cost que s’ha de pagar: energia.

I no es tracta tan sols de la que consumim els usuaris per a fer servir els nostres ordinadors, telèfons mòbils i tabletes. Mantenir funcionant tota la infraestructura d’equips de telecomunicació (routers, commutadors, etc) d’una xarxa d’ordinadors, així com els servidors associats, té un cost energètic immens. Podem fer-nos una idea examinant les següents xifres:Les TIC són responsables del 2% de les emissions globals de CO2” (Gartner, 2007). “Realitzar dues cerques a Google allibera una quantitat de CO2 equivalent a la necessària per a fer bullir l’aigua d’una tetera” (Alex Wissner-Gross, 2009).

Aquestes xifres prenen sentit quan analitzem com funcionen la immensa majoria d’equips de xarxa que es fan servir a l’actualitat. Aquests equips es troben sempre encesos encara que no estiguin transferint informació i, a més a més, el seu consum energètic pràcticament no varia quan treballen a plena càrrega respecte a quan es troben inactius. Per a acabar d’empitjorar-ho, els protocols que s’encarreguen de decidir el camí per on es transporta la informació per Internet no estan dissenyats per a tenir en compte el consum energètic, sinó altres objectius com ara minimitzar el retard, el cost econòmic de l’operació de la xarxa, o maximitzar-ne la fiabilitat.

Al llarg dels meus estudis d’Enginyeria Telemàtica a l’EETAC  he adquirit els coneixements necessaris per a entendre com funcionen Internet i les xarxes de telecomunicació. A la fi dels estudis em va cridar l’atenció un Treball de Fi de Carrera que volia aprofundir en l’optimització del consum energètic en xarxes d’ordinadors; és a dir, fer “una Internet més verda”. Els reptes a solucionar, que detallaré a continuació, eren tant tecnològics com algorítmics.

Si tenim en compte que els equips es troben sempre encesos i que el seu consum gairebé no depèn de la càrrega la solució sembla prou senzilla: concentrar el trànsit en la menor quantitat d’equips i apagar-ne els que quedin inactius. Es a dir, només mantenir encesos en cada moment la mínima quantitat d’equips necessaris per a poder cursar el trànsit ofert a la xarxa tot mantenint la mateixa qualitat de servei que en la situació inicial.

Això presenta tres problemàtiques que cal resoldre. En primer lloc, l’estimació del trànsit i del consum energètic dels equips en temps real (un repte tecnològic). En segon lloc, el càlcul de la ruta de menor consum per a cada flux de dades (un aspecte algorítmic). En darrer lloc, la configuració dels equips de xarxa i l’establiment de la ruta (de nou, un aspecte tecnològic).

Però, si els equips de xarxa actuals no incorporen aquestes funcionalitats… ¿com podem modificar el seu comportament per a que ho puguin fer? La resposta a això son les Software-Defined Networks (SDN), un nou tipus de xarxes on el comportament de tots els equips és controlat per un element central anomenat controlador. D’aquesta forma, el controlador té una visió global de la xarxa i pot prendre decisions òptimes. Una de les tecnologies que permet desplegar SDNs és OpenFlow, un estàndard impulsat per la Universitat de Stanford que ha estat adoptat per la majoria de fabricants de routers i commutadors. L’ús d’aquesta tecnologia ens va resoldre els dos reptes tecnològics.
Pel que fa al càlcul de la millor ruta, el vam implementar amb una eina matemàtica anomenada programació lineal  que serveix per a trobar solucions òptimes a problemes on els recursos són limitats. Sense entrar en gaires detalls, la clau consisteix en expressar qualsevol problema (com ara trobar una ruta que minimitza el consum total de la xarxa) en forma d’una funció objectiu i una sèrie de restriccions a complir (per exemple, la topologia de la xarxa o l’ample de banda dels seus enllaços).

Si no ho acabeu de veure clar, en aquest vídeo s’expliquen els conceptes més importants en menys de dos minuts.



La meva tasca ha consistit en desenvolupar una aplicació que integrés la tecnologia OpenFlow amb la programació lineal per a crear un prototip que minimitzés el consum energètic global d’una xarxa. L’aplicació ha estat provada en un entorn de proves (testbed) format per 6 routers Linksys WRT54GL i posteriorment en 5 commutadors NEC IP 8800 cedits per el grup DANA de la fundació i2Cat que formen part del projecte europeu Ofelia . Els resultats obtinguts han estat molt satisfactoris i esperem continuar realitzant noves proves en un futur. Si esteu interessats en els detalls, la memòria del meu TFC es pot consultar aquí.

Però no acaba aquí la història… Algunes setmanes després d’haver presentat el TFC, el meu tutor em va animar a presentar-nos a la convocatòria “Moure Informació” del programa Ecotendències de CosmoCaixa , on vam quedar en el grup de projectes guardonats!Vam haver de presentar la memòria del projecte, un vídeo (el que teniu a dalt), i finalment vaig defensar el nostre treball a una sessió pública que va tenir lloc el 29 de maig de 2012. Podeu veure la meva intervenció aquí, al minut 11:45. Us recomano fer també una ullada a la resta de projectes, que són molt interessants!

Ara estic estudiant 2n cicle d’Enginyeria de Telecomunicació, també a l’EETAC, i encara no he decidit si el meu Projecte de Fi de Carrera continuarà amb aquesta línia o no. El que sí us puc assegurar és que m’ho vaig passar d’allò més bé realitzant el meu Treball de Fi de Carrera i que l’àrea del Green Networking promet tenir molt futur per davant.

Sergio Jiménez Feijóo