Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, Recientemente completó un proyecto de investigación de cinco años para hacer que los sistemas de comunicaciones de fibra óptica sean más eficientes desde el punto de vista energético. Entre sus propuestas se encuentran inteligentes, Circuitos de chips de datos de corrección de errores que consumen 10 veces menos energía. El proyecto ha producido varios artículos científicos en publicaciones que incluyen Comunicaciones de la naturaleza .

Transmisión de películas y música, desplazarse por las redes sociales, y el uso de servicios de almacenamiento basados ​​en la nube son actividades cotidianas ahora. Pero adaptarse a este estilo de vida digital requiere transmitir una gran cantidad de datos a través de cables de fibra óptica, y esa cantidad está aumentando a un ritmo casi inimaginable. consumiendo una enorme cantidad de electricidad. Esto es insostenible:al ritmo actual de aumento, sin ganancias de eficiencia energética, dentro de 10 años, Internet por sí solo consumirá más electricidad de la que se genera actualmente en todo el mundo. La producción de electricidad no puede aumentarse al mismo ritmo sin aumentar masivamente el uso de combustibles fósiles para la generación de electricidad, a su vez, conduce a un aumento significativo de las emisiones de dióxido de carbono.

"El desafío radica en satisfacer esa demanda inevitable de capacidad y rendimiento, manteniendo los costos a un nivel razonable y minimizando los impactos ambientales, "dice Peter Andrekson, profesor de fotónica en el Departamento de Microtecnología y Nanociencia de Chalmers.

Andrekson fue el líder del proyecto de investigación de cinco años, lo que ha aportado importantes avances en el campo. En la fase inicial del proyecto, los investigadores de Chalmers identificaron los mayores consumos de energía en los sistemas de fibra óptica. Con este conocimiento, diseñaron y construyeron un concepto para un sistema de transmisión de datos que consume la menor cantidad de energía posible. La optimización de los componentes del sistema entre sí resulta en ahorros de energía significativos.

En la actualidad, algunos de los componentes que consumen más energía son los chips de datos de corrección de errores, que se utilizan en sistemas ópticos para compensar el ruido y las interferencias. Los investigadores de Chalmers ahora han rediseñado estos chips de datos con circuitos optimizados. "Nuestras mediciones muestran que el consumo de energía de nuestros chips refinados es aproximadamente 10 veces menor que el de los chips convencionales de corrección de errores, "dice Per Larsson-Edefors, profesor de ingeniería informática en el Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Computación de Chalmers.

A nivel sistémico, los investigadores también demostraron las ventajas de usar peines de frecuencia óptica en lugar de usar transmisores láser separados para cada canal de frecuencia. Un peine de frecuencia óptica emite luz en todas las longitudes de onda simultáneamente, haciendo que el transmisor sea muy estable en frecuencia. Esto hace que la recepción de las señales sea mucho más fácil y, por lo tanto, más eficiente energéticamente.

También se pueden ahorrar energía mediante el control de las comunicaciones de fibra óptica a nivel de red. Modelando matemáticamente el consumo de energía en diferentes recursos de red, el tráfico de datos se puede controlar y dirigir para que los recursos se utilicen de manera óptima. Esto es especialmente valioso si el tráfico varía con el tiempo, como es el caso en la mayoría de las redes. Para esto, los investigadores desarrollaron un algoritmo de optimización que puede reducir el consumo de energía de la red hasta en un 70%.

Los investigadores buscaron la solución global más ahorradora de energía posible sin sacrificar el rendimiento del sistema. Estos avances en la investigación ofrecen un gran potencial para hacer que Internet del futuro sea considerablemente más eficiente desde el punto de vista energético. Se han publicado varios artículos científicos en las tres disciplinas de investigación del hardware óptico, sistemas electrónicos y redes de comunicación.

"Mejorar la eficiencia energética de la transmisión de datos requiere competencia multidisciplinar. Los desafíos se encuentran en los puntos de encuentro entre hardware óptico, ciencia de las comunicaciones, ingeniería electrónica y más. Por eso este proyecto ha tenido tanto éxito, "dice Erik Agrell, profesor de sistemas de comunicaciones en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers.

La investigación podría tener un gran potencial para hacer que las tecnologías de Internet sean significativamente más eficientes desde el punto de vista energético. Ha dado lugar a varias publicaciones de investigación dentro de las tres disciplinas científicas del hardware óptico, sistemas electrónicos y redes de comunicaciones.