Estudios recientes revelan que las TIC (Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones) son responsables de una parte signicativa del consumo energético a nivel mundial. Esta situación ha generado un creciente interés en mecanismos y métodos para ahorrar energía por parte de operadores de red, proveedores de servicios de Internet (ISP) y proveedores de contenidos. En función del escenario concreto, el coste energético puede suponer una parte substancial de los costes totales, y una reducción en el consumo energético supone una importante contribución a reducir costes y a la promoción de su imagen pública, por los beneficios al medio ambiente. El objetivo principal de este proyecto es el diseño de algoritmos y técnicas para reducir el consumo energético en sistemas de comunicación sin afectar el servicio significativamente. Para ello se va a utilizar una aproximación a varios niveles de la arquitectura TCP/IP, con especial enfoque en los niveles de enlace, red, transporte y aplicación.

Por un lado, abordaremos la eficiencia energética en los niveles de enlace, red y transporte. Vamos a definir modelos precisos de consumo y tráfico de los elementos de la red (como encaminadores y enlaces) en varios entornos. En particular, vamos a explorar entornos LAN, WAN, y centros de datos. Estos escenarios difieren en la granularidad y la escala de tiempo a la que se realiza la optimización de recursos y energía. Al mismo tiempo, aplicaciones como la distribución de contenidos abarcan todas estos entornos, por lo que la optimización de todos ellos llevará a un mejor rendimiento. Estos modelos deben incorporar dentro de lo posible los aspectos tecnológicos actuales y futuros de los elementos de red. Por ejemplo, deben incorporar los nuevos estándares de eficiencia energética, como 802.3az (Energy Eficient Ethernet). Partiendo de estos modelos, se van a diseñar técnicas (por ejemplo, algoritmos de planificación y encaminamiento) para minimizar el consumo energético en la red. El rendimiento de las soluciones propuestas se analizará formalmente, y se evaluará por simulación. Además, vamos a explorar el uso de estas y otras técnicas populares en el campo de las comunicaciones en otras áreas de eficiencia energética. En concreto, se va a explorar cómo reducir el consumo y/o mejorar el servicio al usar electrodomésticos y al recargar vehículos eléctricos. Hemos observado que los problemas que hay que abordan en estos contextos son similares a los encontrados en las redes.

Por otra parte, abordaremos la eficiencia energética en el nivel de aplicación utilizando métodos teóricos, técnicas de simulación y emulación, y medidas de Internet. Nos centraremos en las aplicaciones de distribución de contenido ya que éstas son responsables de la mayor parte del trafico actual de Internet. En concreto, tenemos tres objetivos independientes pero a su vez relacionados. En primer lugar, diseñaremos algoritmos para la distribución de contenidos que minimicen el consumo energético del sistema, lo que probaremos matemáticamente. En segundo lugar, diseñaremos un cliente P2P energéticamente eficiente para minimizar el consumo de energía de las aplicaciones que distribuyen contenido usando tecnología P2P. Validaremos las técnicas propuestas utilizando datos reales obtenidos de aplicaciones P2P como BitTorrent. Además, implementaremos un prototipo de nuestro cliente P2P energéticamente eficiente y lo haremos disponible para su descarga. Por último, compararemos la eficiencia energética y el rendimiento de las diferentes infraestructuras para la distribución de contenidos (centralizada, Redes de Distribución de Contenidos -CDNs- y P2P) para el caso de la distribución de contenido generado por los usuarios (UGC). Para realizar este estudio obtendremos datos reales de aplicaciones conocidas que deben su éxito a los UGCs como YouTube o redes sociales como Facebook o Twitter. Como resultado de este estudio, diseñaremos una nueva arquitectura energéticamente eficiente para la distribución de UGC.