無線ＬＡＮ基地局の省電力化 に関する研究 九州大学 工学部 電気情報工学科 岡村研究室 久保 貴哉 1

発表内容 背景 – 無線ＬＡＮ利用の増加 研究目的 – ＡＰの電源制御 研究内容 まとめ 2

背景 無線ＬＡＮが普及してきている 無線ＬＡＮを使用するためにはＡＰ ( アクセスポ イント）が必要 – 端末は既存のネットワークに接続されたＡＰと通信 することによって、インターネットに接続する – いつ端末からの接続要求があるかわからない為、Ａ Ｐは常に起動させておくことが多い。 3

背景～問題点～ 夜間や休日など無線ＬＡＮを利用する端 末が少ない時に電力を浪費している – １台につき平均 7[W] ほど – 九州大学の kitenet では全体で 892 台のＡＰがあ る – 土日は平日の 1/3 程度、夜間は日中の 1/10 程度 の接続端末数 4

研究目的 5 利用者が現れた時にＡＰの電源を入れ、いなくなったら電源を落とす ・無線ＬＡＮを利用しようとしている端末を発見する（プローブ要求を用いる） [1] ・利用者が無線ＬＡＮの利用を終了するタイミングは正確にはわからない - 通信は切断されても端末がその後どういう動きをするかはわからない - 一度電源を落としたＡＰを起動させる時に時間がかかる 目的：ＡＰを停止させても良い状況を見つける

研究内容 Kitenet のログデータを解析し、実際の環境 で無線ＬＡＮがどのような使われ方をし ているかを調べる 結果を基に、ＡＰの電源を落としても良 いタイミングを決定する 6

研究内容～参考データ１～ 7 ・ kitenet の RADIUS サーバのアカウンティングログ Acct-Status-Type:”start” または ”stop” アカウン ティングの開始か終了かを示す Calling-Station-Id: その AP を使っている端末 の MAC アドレス Client-IP-Address: AP のアドレス Timestamp: 記録された時間

研究内容～参考データ２～ 8 ・ ARP テーブル ・五分毎に保存されている IP アドレスと MAC アドレスの対応表

接続要求数の遷移 9 平日 土曜日曜 ２０１０年１月１日から１０月１日のＲＡＤＩＳＵ のログで、一分毎の接続開始要求の合計

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ＡＰ毎に見た利用状況 11

制御方法について (1) 接続要求の多い時間帯はＡＰを起動したままに しておく – ＡＰの電源を落としても、次の利用者が現れるのが 早い為、頻繁に電源が入る – ＡＰの起動の為の時間を考慮すると、頻繁に電源が 入ることは利用者にとって良くない いつＡＰを起動させるか – ある時間に一斉に立ち上げる – 接続要求があった時に立ち上げる 12

ＡＰを起動させるタイミング 13 kitenet に使われている無線ＬＡＮＡＰ「 AT-TQ2403 」の平均消費電力は 6.7W 全てのＡＰの電源を７時から２４時まで入れっぱなしにした時の消費電 力量は 892*6.7*17 ≒ KWh 横軸：日付 縦軸：消費電力量 (Wh) 左のグラフはある時刻から最 初の利用者が現れたらＡＰの 電源を入れる制御を行った時 の一日の kitenet 全体の消費電 力量。 平日は約５割、土日は約２割 程 度に消費電力は抑えられる 日曜の平均電力量 :13.21kWh 土曜の平均電力量 :21.68kWh 平日の平均電力量 :49.64kWh

制御方法について (2) 端末が少ない時間帯（夜間や休日）は積 極的に電源は落としておいたほうがよい あるＡＰが「近い将来、近くに端末が現 れないだろう」という予想をすることは 不可能 ＡＰが受け持つ端末数が０になってから ～分後に電源を落とす、という制御を 行った時の端末への影響と省電力効果に ついて調べる 14

タイムアウトによる制御 15 横軸：設定したタイムアウトの時間 全ＡＰの総起動時間とは、そのタイム アウトの時間で制御を行った時に、 休日または夜間の間での全てのＡＰ が起動している時間 ２０１０年７月４日から７月１０日までのデータを用いた

制御方法について (3) タイムアウトの時間を短くすれば省電力効果は 大きいが、ＡＰ起動の為の待ち時間が発生する 端末が増える タイムアウトの時間を長くした時、待ち時間が 発生する端末の数は徐々に一定の値に近づいて いる – 夜間は起動しない端末の方が圧倒的に多いため、タ イムアウトまでの時間をかなり長くとっても省電力 効果は高いのではないか 16

まとめ 接続端末数が多い時間帯（平日の日中）の制御 – 初めて接続要求があった時からある時間まで電源を 入れっぱなしにしておく 接続端末数が少ない時間帯（夜間や休日）の制 御 – タイムアウト時間を決め、その時間接続要求の無い ＡＰは停止していく – 停止しているＡＰに接続要求があれば、起動させる 17

参考文献 [1] Ryo Nakamura, Maho Hirasaka, Mari Suenage, Motoyuki Ohmori and Koji Okamura,A Proposal of Green Wireless LAN System Based on DYnamic Power Supply Control,Network Research Workshop,