Onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden hebben een vijfjarig onderzoeksproject afgerond rond het energiezuiniger maken van glasvezelcommunicatiesystemen. Het resultaat zijn onder andere slimme, foutcorrigerende data-chips voor, die zo verfijnd zijn dat tien keer minder energie verbruiken.
De hoeveelheid data die door glasvezelverbindingen wordt gepompt, neemt enorm toe. Zozeer zelfs zonder verbeterde energie-efficiëntie het internet binnen tien jaar meer elektriciteit verbruiken dan nu wereldwijd wordt opgewekt. De elektriciteitsproductie kan niet in hetzelfde tempo worden verhoogd zonder het gebruik van fossiele brandstoffen, wat weer leidt tot een aanzienlijke toename van de uitstoot van kooldioxide.
In de beginfase van het project identificeerden de onderzoekers van Chalmers de grootste energieverbruikers in de huidige glasvezelsystemen. Met deze kennis ontwierpen ze vervolgens een concept en bouwden ze een systeem voor datatransmissie dat zo weinig mogelijk energie verbruikt. Het optimaliseren van de componenten van het systeem ten opzichte van elkaar levert een aanzienlijke energiebesparing op.
Op dit moment zijn enkele van de meest energie-intensieve componenten de datachips voor foutcorrectie, die in optische systemen worden gebruikt om ruis en storing te compenseren. De Chalmers-onderzoekers zijn er nu in geslaagd om deze data-chips te ontwerpen met geoptimaliseerde circuits. ‘Onze metingen laten zien dat het energieverbruik van onze verfijnde chips ongeveer tien keer minder is dan die van conventionele foutcorrectiechips’, zegt Per Larsson-Edefors, hoogleraar Computertechniek.
Frequentie-kam
Op systemisch niveau hebben de onderzoekers ook de voordelen aangetoond van het gebruik van ‘optische frequentie-kammen’ in plaats van afzonderlijke laserzenders voor elk frequentiekanaal. Een optische frequentie-kam zendt licht uit op alle golflengten tegelijk, waardoor de zender zeer frequentie-stabiel is. Dit maakt de ontvangst van de signalen veel gemakkelijker, en dus energiezuiniger.
Ook is er energie te besparen door de glasvezelcommunicatie op netwerkniveau aan te sturen. Door het energieverbruik in verschillende netwerkbronnen wiskundig te modelleren, is het dataverkeer te regelen en sturen, zodat de bronnen optimaal worden benut. Dit is vooral waardevol als het verkeer in de tijd varieert, zoals bij de meeste netwerken het geval is. De onderzoekers hebben hiervoor een optimalisatiealgoritme ontwikkeld dat het energieverbruik van het netwerk tot zeventig procent kan verlagen.
