Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, concluiu recentemente um projeto de pesquisa de cinco anos para tornar os sistemas de comunicação por fibra óptica mais eficientes em termos de energia. Entre suas propostas estão inteligentes, circuitos de chip de dados com correção de erros que consomem 10 vezes menos energia. O projeto rendeu vários artigos científicos em publicações, incluindo Nature Communications .

Streaming de filmes e música, percorrendo as redes sociais, e usar serviços de armazenamento baseados em nuvem são atividades diárias agora. Mas, para acomodar esse estilo de vida digital, é necessário transmitir uma grande quantidade de dados por meio de cabos de fibra óptica - e essa quantidade está aumentando a uma taxa quase inimaginável, consumindo uma enorme quantidade de eletricidade. Isso é insustentável - na taxa atual de aumento, sem ganhos de eficiência energética, dentro de 10 anos, a internet sozinha consumirá mais eletricidade do que a gerada atualmente em todo o mundo. A produção de eletricidade não pode ser aumentada na mesma taxa sem aumentar maciçamente o uso de combustíveis fósseis para geração de eletricidade, por sua vez, levando a um aumento significativo nas emissões de dióxido de carbono.

“O desafio está em atender a essa demanda inevitável por capacidade e desempenho, ao mesmo tempo em que mantém os custos em um nível razoável e minimiza os impactos ambientais, "diz Peter Andrekson, professor de fotônica do Departamento de Microtecnologia e Nanociência da Chalmers.

Andrekson foi o líder do projeto de pesquisa de cinco anos, que tem contribuído com avanços significativos para o campo. Na fase inicial do projeto, os pesquisadores do Chalmers identificaram os maiores drenos de energia em sistemas de fibra óptica. Com este conhecimento, eles projetaram e construíram um conceito para um sistema de transmissão de dados que consome o mínimo de energia possível. Otimizar os componentes do sistema uns contra os outros resulta em economia de energia significativa.

Atualmente, alguns dos componentes que consomem mais energia são chips de dados de correção de erros, que são usados ​​em sistemas ópticos para compensar ruídos e interferências. Os pesquisadores Chalmers agora redesenharam esses chips de dados com circuitos otimizados. "Nossas medições mostram que o consumo de energia de nossos chips refinados é cerca de 10 vezes menor do que os chips de correção de erros convencionais, "diz Per Larsson-Edefors, professor de engenharia da computação no Departamento de Ciência da Computação e Engenharia da Chalmers.

Em um nível sistêmico, os pesquisadores também demonstraram as vantagens de usar pentes de frequência óptica em vez de usar transmissores de laser separados para cada canal de frequência. Um pente de frequência óptica emite luz em todos os comprimentos de onda simultaneamente, tornando o transmissor muito estável em frequência. Isso torna a recepção dos sinais muito mais fácil - e, portanto, mais eficiente em termos de energia.

A economia de energia também pode ser feita por meio do controle das comunicações de fibra óptica no nível da rede. Modelando matematicamente o consumo de energia em diferentes recursos de rede, o tráfego de dados pode ser controlado e direcionado para que os recursos sejam usados ​​de forma otimizada. Isso é especialmente valioso se o tráfego variar ao longo do tempo, como é o caso na maioria das redes. Por esta, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de otimização que pode reduzir o consumo de energia da rede em até 70%.

Os pesquisadores buscaram a solução geral mais econômica possível, sem sacrificar o desempenho do sistema. Essas descobertas de pesquisa oferecem um grande potencial para tornar a Internet do futuro consideravelmente mais eficiente em termos de energia. Vários artigos científicos foram publicados nas três disciplinas de pesquisa de hardware óptico, sistemas eletrônicos e redes de comunicação.

“Melhorar a eficiência energética da transmissão de dados exige competência multidisciplinar. Os desafios estão nos pontos de encontro entre os hardwares ópticos, ciência da comunicação, engenharia eletrônica e muito mais. É por isso que este projeto foi tão bem sucedido, "diz Erik Agrell, professor em sistemas de comunicação no Departamento de Engenharia Elétrica da Chalmers.

A pesquisa pode ter um enorme potencial para tornar as tecnologias da Internet significativamente mais eficientes em termos de energia. Resultou em várias publicações de pesquisa dentro das três disciplinas científicas de hardware óptico, sistemas eletrônicos e redes de comunicação.