El coste oculto del carbono del tráfico de Internet

Cada día se llevan a cabo miles de millones de actividades digitales en Internet, desde el streaming de vídeos hasta los videojuegos, pasando por la computación en la nube y las aplicaciones de inteligencia artificial. Aunque cada vez son más las personas que toman conciencia del impacto medioambiental de la tecnología, sigue habiendo una pregunta importante cuya respuesta resulta sorprendentemente difícil de determinar: ¿cuál es la huella de carbono de una actividad concreta en Internet?

Los investigadores y las empresas han logrado avances significativos en la comprensión de las emisiones generadas por los centros de datos y la infraestructura informática. Sin embargo, la red que conecta a los usuarios con los servicios digitales —los routers, los enlaces y los proveedores de Internet que transportan los datos por todo el mundo— sigue siendo, en gran medida, invisible para la contabilidad de carbono.

Mis colegas y yo hemos tratado recientemente de analizar si es posible estimar las emisiones de carbono asociadas a los flujos de tráfico de Internet individuales utilizando herramientas que ya existen en las redes actuales.

¿Por qué resulta difícil medir las emisiones de la red?

A diferencia de lo que ocurre con un único dispositivo enchufado a una toma de corriente, el tráfico de Internet recorre numerosas redes y routers diferentes antes de llegar a su destino. A lo largo de ese recorrido, dicho tráfico puede pasar por equipos con distintos niveles de eficiencia energética y por regiones que se abastecen de fuentes de energía muy diferentes.

Al mismo tiempo, los dispositivos de red procesan miles —o incluso millones— de flujos de tráfico de forma simultánea. Esto dificulta determinar qué parte del consumo energético de un router debe atribuirse a un usuario, una aplicación o un servicio concretos.

En consecuencia, los usuarios, los responsables políticos y las organizaciones disponen actualmente de una visión muy limitada de las emisiones relacionadas con la red que generan las actividades digitales.

Cómo convertir los datos de redes existentes en estimaciones de emisiones de carbono

La buena noticia es que ya se dispone de gran parte de la información necesaria para la contabilidad del carbono.

Los routers modernos recopilan habitualmente estadísticas sobre el tráfico que procesan, incluidos los volúmenes de datos y el recuento de paquetes. Por otra parte, los datos regionales sobre la intensidad de carbono —que miden el grado de sostenibilidad de la generación de electricidad en una ubicación determinada— están cada vez más disponibles a través de API públicas.

Nuestra investigación combina estas dos fuentes de información ya existentes para estimar las emisiones de la red a nivel de flujos de tráfico individuales, sin necesidad de nuevo hardware ni de cambios importantes en la infraestructura de la red.

Calcular la huella de carbono de una actividad en Internet requiere algo más que medir el consumo energético de los dispositivos de red individuales. El primer reto consiste en traducir los datos de telemetría a nivel de dispositivo en emisiones a nivel de flujo, determinando qué parte del consumo energético de un router debe atribuirse a cada flujo de tráfico. Una vez que las emisiones pueden asociarse a flujos concretos en un dispositivo determinado, estas contribuciones por flujo pueden, en principio, recopilarse y agregarse a lo largo de la secuencia de routers que transportan el tráfico. En conjunto, estos pasos proporcionan una vía para pasar de las mediciones a nivel de infraestructura a las huellas de carbono de los usuarios de extremo a extremo.

Lo que hemos aprendido sobre el consumo energético de los routers

Para comprender cómo consumen energía los dispositivos de red, hemos llevado a cabo un estudio experimental utilizando tres routers distintos, diseñados para entornos diferentes, entre los que se incluyen centros de datos, redes de operadores y cargas de trabajo de inteligencia artificial.

Una de las conclusiones clave fue que el consumo energético de los routers no solo depende del volumen de tráfico, sino también de su estructura. Por ejemplo, para una cantidad fija de datos (/archivo), el envío en paquetes pequeños consumirá más energía que el envío en paquetes grandes.

Asimismo, hemos observado que determinados tamaños de paquetes provocan aumentos inesperados en el consumo de energía debido a ineficiencias a nivel de hardware.

A pesar de estas complejidades, hemos constatado que el rendimiento de los routers puede modelarse con precisión mediante una fórmula sencilla basada en dos parámetros que los routers ya facilitan en la actualidad: el rendimiento y la tasa de paquetes. Este enfoque alcanzó una precisión superior al 96 % en nuestros experimentos.

Desde el consumo energético de los dispositivos hasta la huella de carbono de los usuarios

Una vez que se puede estimar el consumo energético del router, el siguiente reto consiste en decidir qué parte de ese consumo debe asignarse a un usuario o una aplicación concretos. Esto resulta ser tanto una cuestión de política como una cuestión técnica.

Las emisiones derivadas responden a la pregunta: ¿Cuánto carbono adicional ha generado mi actividad?

En este enfoque, solo tenemos en cuenta la energía adicional necesaria para procesar un flujo concreto. Si su transmisión de vídeo aumenta ligeramente el consumo energético de un router, solo ese aumento se tendrá en cuenta a la hora de calcular su responsabilidad en materia de emisiones.

Las emisiones atribuidas, por su parte, responden a otra pregunta: ¿qué porcentaje de las emisiones actuales de la red debería asignarse a mi actividad?

Imagine un router que consume una cantidad básica de electricidad durante todo el día, incluso cuando no hay transmisión de vídeo. Los routers permanecen encendidos y listos para procesar el tráfico de los usuarios, lo que significa que estos también son responsables del consumo energético básico. La contabilidad atributiva asigna una parte de ese consumo energético básico del router a su tráfico. El reto consiste en decidir cómo repartir ese consumo energético de referencia. ¿Debería asignarse una parte igual a cada flujo? ¿Deberían los flujos más grandes recibir una parte mayor? Las diferentes respuestas dan lugar a estimaciones de emisiones de carbono distintas.

De hecho, al evaluar un escenario de transmisión de vídeo a gran escala utilizando un modelo de red nacional de telecomunicaciones, observamos que los distintos métodos de asignación podían generar estimaciones de emisiones de carbono que variaban hasta 120 veces para un mismo flujo de tráfico.

Esto pone de manifiesto un importante reto normativo: sin metodologías estandarizadas, las organizaciones pueden calcular las emisiones de la red de formas fundamentalmente diferentes.

Por qué son importantes las normas

Nuestros resultados indican que, en la actualidad, es técnicamente viable realizar un seguimiento preciso del carbono a nivel de flujo utilizando los contadores de la red ya existentes.

Sin embargo, nuestra investigación también pone de manifiesto que la metodología es importante. La diferencia entre los distintos enfoques contables puede ser mucho mayor que las propias emisiones que se miden.

A medida que los gobiernos, las empresas y los consumidores exigen cada vez más transparencia en materia de sostenibilidad digital, el sector de las redes tiene la oportunidad de establecer marcos comunes para medir y comunicar las emisiones relacionadas con las redes.

La existencia de normas fiables ayudaría a las organizaciones a realizar comparaciones significativas, respaldaría la elaboración de informes de sostenibilidad y, en última instancia, permitiría a los usuarios comprender con mayor claridad el impacto medioambiental de sus actividades en línea.

Internet se ha convertido en una parte fundamental de la vida moderna. Comprender su huella de carbono es un paso importante para construir un futuro digital más sostenible.

Los códigos de referencia para la medición y de simulación utilizados en esta investigación (véase el artículo) están disponibles como código abierto para facilitar los trabajos futuros sobre la contabilidad del carbono en las redes.

Sawsan El Zahr es estudiante de doctorado en Ciencias de la Ingeniería en la Universidad de Oxford.