Повышение энергоэффективности интернета за счет системной оптимизации

Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, недавно завершили пятилетний исследовательский проект, направленный на повышение энергоэффективности волоконно-оптических систем связи.

Среди их предложений - интеллектуальные микросхемы с исправлением ошибок, которые потребляют в 10 раз меньше энергии. В рамках проекта было опубликовано несколько научных статей, в том числе в Nature Communications.

Оптимизация интернета

Потоковая передача фильмов и музыки, скроллинг в социальных сетях и использование облачных сервисов хранения данных стали повседневной деятельностью. Но, чтобы приспособиться к такому цифровому образу жизни, требуется передача огромного количества данных через оптоволоконные кабели - и это количество увеличивается с почти невообразимой скоростью, потребляя огромное количество электроэнергии.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

При нынешних темпах роста, без повышения энергоэффективности, в течение 10 лет только Интернет будет потреблять больше электроэнергии, чем в настоящее время производится во всем мире. Производство электроэнергии не может быть увеличено с той же скоростью без значительного увеличения использования ископаемого топлива для производства электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к значительному увеличению выбросов углекислого газа.

«Задача заключается в удовлетворении этого неизбежного спроса на емкость и производительность при сохранении затрат на разумном уровне и минимизации воздействия на окружающую среду», - говорит Питер Андрексон, профессор фотоники на кафедре микротехнологий и нанонауки в Чалмерсе.

Андрексон был лидером пятилетнего исследовательского проекта, который внес значительный прогресс в этой области. На ранней стадии проекта исследователи выявили самые большие потери энергии в волоконно-оптических системах. Обладая этими знаниями, они разработали и создали концепцию системы передачи данных, которая потребляет как можно меньше энергии. Оптимизация компонентов системы друг против друга приводит к значительной экономии энергии.

В настоящее время некоторые из наиболее энергоемких компонентов представляют собой микросхемы данных для исправления ошибок, которые используются в оптических системах для компенсации шума и помех. Исследователи переработали эти чипы данных с оптимизированными схемами. «Наши измерения показывают, что энергопотребление наших усовершенствованных микросхем примерно в 10 раз меньше, чем у традиционных микросхем с исправлением ошибок», - говорит Пер Ларссон-Эдефорс, профессор компьютерной инженерии на факультете компьютерных наук и инженерии в Чалмерсе.

На системном уровне исследователи также продемонстрировали преимущества использования оптических частотных гребенок вместо использования отдельных лазерных передатчиков для каждого частотного канала. Оптическая гребенка частоты излучает свет на всех длинах волн одновременно, что делает передатчик очень стабильным по частоте. Это делает прием сигналов намного проще - и, следовательно, более энергоэффективным.

Экономия энергии также может быть достигнута за счет управления волоконно-оптической связью на уровне сети. Путем математического моделирования энергопотребления в различных сетевых ресурсах трафик данных можно контролировать и направлять таким образом, чтобы ресурсы использовались оптимально. Это особенно ценно, если трафик меняется со временем, как в большинстве сетей. Для этого исследователи разработали алгоритм оптимизации, который может снизить энергопотребление сети до 70%.

Исследователи искали наиболее экономичное решение из всех возможных без ущерба для производительности системы. Эти открытия предлагают большой потенциал для того, чтобы сделать Интернет будущего значительно более энергоэффективным. Несколько научных статей были опубликованы в трех исследовательских дисциплинах: оптического оборудования, электронных систем и сетей связи.

«Повышение энергоэффективности передачи данных требует междисциплинарной компетенции. Задачи лежат в точках встречи между оптическим оборудованием, наукой о связи, электронной инженерией и т. д. Именно поэтому этот проект был настолько успешным», - говорит Эрик Агрелл, профессор из Чалмерса.Исследование может иметь огромный потенциал, чтобы сделать интернет - технологий значительно более энергоэффективной. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet