云视频会议系统能耗优化策略研究

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2025.05.011

摘要/Abstract

摘要：

云视频会议应用对计算、存储以及网络资源存在海量需求,导致能源消耗显著。基于云视频会议系统能耗的特点进行分析,并从基础设施即服务、平台即服务、应用即服务层面以及视频会议应用的特点等方面提出优化策略。此外,提出一种能耗评价方案,以帮助企业衡量和优化能耗,并为相关研究和实践应用提供参考。

关键词: 云视频会议, 云计算中心, 能耗分析, 优化策略

Abstract:

Cloud video conferencing applications have massive demands for computing, storage, and network resources, leading to significant energy consumption. This paper analyzes the characteristics of energy consumption in cloud video conferencing and proposes optimization strategies from the perspectives of infrastructure as a service (IaaS), platform as a service (PaaS), and software as a service (SaaS) layers, as well as the features of video conferencing applications. Additionally, an energy consumption evaluation scheme is introduced to help enterprises to measure and optimize energy consumption, providing references for relevant research and practical applications.

Key words: cloud video conferencing, cloud computing center, energy consumption analysis, optimization strategies

中图分类号:

李明慧. 云视频会议系统能耗优化策略研究[J]. 信息通信技术与政策, 2025, 51(5): 68-74.

LI Minghui. Research on energy consumption optimization strategies for cloud video conferencing systems[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2025, 51(5): 68-74.

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http://ictp.caict.ac.cn/CN/Y2025/V51/I5/68

指标	定义	示例
PUE	计算数据中心整体能源利用率,PUE =总能耗/IT设备能耗	某数据中心PUE=1.5,意味着每消耗1.5 W电能,1 W用于IT设备,其余0.5 W用于冷却、供电等
服务器能效	单台服务器的计算性能与功耗比,通常用OPS/W表示	某服务器能效为2 000 OPS/W,表示每瓦能耗可执行2 000次计算
存储能耗	存储系统的单位能耗(kWh/GB)	某SSD存储系统的能耗为0.02 kWh/GB/月
网络设备能效	交换机、路由器等网络设备的能耗与数据传输量比(W/Gbit/s)	某交换机能效为0.1 W/Gbit/s

指标	定义	示例
PUE	计算数据中心整体能源利用率,PUE =总能耗/IT设备能耗	某数据中心PUE=1.5,意味着每消耗1.5 W电能,1 W用于IT设备,其余0.5 W用于冷却、供电等
服务器能效	单台服务器的计算性能与功耗比,通常用OPS/W表示	某服务器能效为2 000 OPS/W,表示每瓦能耗可执行2 000次计算
存储能耗	存储系统的单位能耗(kWh/GB)	某SSD存储系统的能耗为0.02 kWh/GB/月
网络设备能效	交换机、路由器等网络设备的能耗与数据传输量比(W/Gbit/s)	某交换机能效为0.1 W/Gbit/s

指标	定义	示例
虚拟机能耗	单个虚拟机的平均功耗(W/VM),可用来优化虚拟机密度	某云平台每台服务器运行50个VM,每个VM平均功耗为2 W
容器能耗	单个容器的平均功耗(W/Container)	某云平台每个容器平均消耗0.5 W,较虚拟机节能75%
存储IO能耗	处理1次存储IO(读/写)操作所需的能量(J/IO)	某云平台SSD平均每次IO操作消耗0.1 J,HDD消耗1 J
数据冷热比	频繁访问的数据量占总数据量的比例	某云平台20%数据为热数据(高频访问),80%为冷数据(低频访问)
数据去重与压缩率	通过去重和压缩减少的数据占比	某应用的数据通过压缩,存储需求减少60%
分层存储利用率	高速存储(SSD)与低速存储(HDD、磁带)的使用比例	某云平台70%数据存储在HDD,30%存储在SSD
存储带宽利用率	存储系统数据传输带宽利用率	某云平台100 Gbit/s存储带宽利用率为60%

指标	定义	示例
虚拟机能耗	单个虚拟机的平均功耗(W/VM),可用来优化虚拟机密度	某云平台每台服务器运行50个VM,每个VM平均功耗为2 W
容器能耗	单个容器的平均功耗(W/Container)	某云平台每个容器平均消耗0.5 W,较虚拟机节能75%
存储IO能耗	处理1次存储IO(读/写)操作所需的能量(J/IO)	某云平台SSD平均每次IO操作消耗0.1 J,HDD消耗1 J
数据冷热比	频繁访问的数据量占总数据量的比例	某云平台20%数据为热数据(高频访问),80%为冷数据(低频访问)
数据去重与压缩率	通过去重和压缩减少的数据占比	某应用的数据通过压缩,存储需求减少60%
分层存储利用率	高速存储(SSD)与低速存储(HDD、磁带)的使用比例	某云平台70%数据存储在HDD,30%存储在SSD
存储带宽利用率	存储系统数据传输带宽利用率	某云平台100 Gbit/s存储带宽利用率为60%

指标	定义	示例
并发会议能效	单台服务器支持的最大并发会议数与其功耗比(会议数/W)	某服务器可同时运行100个会议,平均功耗200 W,则能效为0.5个会议/W
视频编码能耗	视频编码处理单位能耗(W/视频流)	使用H.265编码比H.264编码节能30%
视频分辨率与能耗比	视频清晰度(720P、1080P、4K)对系统功耗的影响	某云平台采用1080P会议流比720P会议流高约30%能耗,4K会议流比720P会议流高约80%能耗
流量优化能耗比	采用智能流量控制后,节省的带宽能耗占比	某云平台启用P2P直连可减少约50%服务器流量负载,降低能耗20%
内容分发优化能效	通过CDN或边缘节点分发流量减少主数据中心负载所节约的能耗	某云平台引入边缘节点缓存后,中心节点负载下降30%,整体节能15%
动态码率自适应节能	通过实时网络状况调整视频码率,降低不必要能耗	某云平台弱网环境下自适应将1080P降为720P,节能25%
视频会控智能调度能耗	通过智能调度、合流与会控技术减少多流处理次数,降低CPU/GPU负载能耗	某场景下多路视频合流处理节省服务器处理功耗15%
录制与回放能耗	视频会议录制和回放所引起的存储与解码消耗	某场景下高并发录制场景下增加20%的存储IO和10%的解码能耗
智能降噪与人声增强计算能耗	应用人工智能算法进行音频智能处理所需计算能耗	某云平台采用人工智能降噪算法增加1 W功耗,但提升音频质量明显

云视频会议系统能耗优化策略研究

Research on energy consumption optimization strategies for cloud video conferencing systems

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