Chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, Suède, a récemment terminé un projet de recherche de cinq ans visant à rendre les systèmes de communication à fibre optique plus éconergétiques. Parmi leurs propositions figurent smart, circuits de puces de données à correction d'erreurs qui consomment 10 fois moins d'énergie. Le projet a donné lieu à plusieurs articles scientifiques dans des publications, notamment Communication Nature .

Films et musique en streaming, faire défiler les réseaux sociaux, et l'utilisation de services de stockage basés sur le cloud sont désormais des activités quotidiennes. Mais pour s'adapter à ce mode de vie numérique, il faut transmettre une énorme quantité de données via des câbles à fibre optique - et cette quantité augmente à un rythme presque inimaginable, consommant une énorme quantité d'électricité. C'est insoutenable - au rythme actuel d'augmentation, sans gains d'efficacité énergétique, d'ici 10 ans, Internet à lui seul consommera plus d'électricité que ce qui est actuellement produit dans le monde. La production d'électricité ne peut pas être augmentée au même rythme sans augmenter massivement l'utilisation des combustibles fossiles pour la production d'électricité, entraînant à son tour une augmentation significative des émissions de dioxyde de carbone.

« Le défi consiste à répondre à cette demande inévitable de capacité et de performance, tout en maintenant les coûts à un niveau raisonnable et en minimisant les impacts environnementaux, " dit Peter Andrekson, professeur de photonique au Département de microtechnologie et nanosciences de Chalmers.

Andrekson était le chef du projet de recherche de cinq ans, qui a contribué à des avancées significatives dans le domaine. Au début du projet, les chercheurs de Chalmers ont identifié les plus gros drains d'énergie dans les systèmes à fibre optique. Avec cette connaissance, ils ont conçu et construit un concept de système de transmission de données qui consomme le moins d'énergie possible. L'optimisation des composants du système les uns par rapport aux autres permet d'importantes économies d'énergie.

Actuellement, certains des composants les plus énergivores sont des puces de données de correction d'erreurs, qui sont utilisés dans les systèmes optiques pour compenser le bruit et les interférences. Les chercheurs de Chalmers ont maintenant repensé ces puces de données avec des circuits optimisés. "Nos mesures montrent que la consommation énergétique de nos puces raffinées est environ 10 fois inférieure à celle des puces correctrices d'erreurs classiques, " dit Per Larsson-Edefors, professeur en génie informatique au Département d'informatique et de génie de Chalmers.

Au niveau systémique, les chercheurs ont également démontré les avantages d'utiliser des peignes de fréquence optiques au lieu d'utiliser des émetteurs laser séparés pour chaque canal de fréquence. Un peigne de fréquence optique émet de la lumière à toutes les longueurs d'onde simultanément, rendant l'émetteur très stable en fréquence. Cela rend la réception des signaux beaucoup plus facile et donc plus économe en énergie.

Des économies d'énergie peuvent également être réalisées en contrôlant les communications par fibre optique au niveau du réseau. En modélisant mathématiquement la consommation d'énergie dans différentes ressources du réseau, le trafic de données peut être contrôlé et dirigé de manière à ce que les ressources soient utilisées de manière optimale. Ceci est particulièrement utile si le trafic varie dans le temps, comme c'est le cas dans la plupart des réseaux. Pour ça, les chercheurs ont développé un algorithme d'optimisation qui peut réduire la consommation d'énergie du réseau jusqu'à 70 %.

Les chercheurs ont recherché la solution globale la plus économe en énergie possible sans sacrifier les performances du système. Ces avancées de la recherche offrent un grand potentiel pour rendre l'Internet du futur considérablement plus économe en énergie. Plusieurs articles scientifiques ont été publiés dans les trois disciplines de recherche du matériel optique, systèmes électroniques et réseaux de communication.

« L'amélioration de l'efficacité énergétique de la transmission de données nécessite une compétence pluridisciplinaire. Les enjeux se situent aux points de rencontre entre le matériel optique, sciences de la communication, génie électronique et plus encore. C'est pourquoi ce projet a été un tel succès, " dit Erik Agrell, professeur en systèmes de communication au Département de génie électrique de Chalmers.

La recherche pourrait avoir un énorme potentiel pour rendre les technologies Internet beaucoup plus économes en énergie. Il a donné lieu à plusieurs publications de recherche dans les trois disciplines scientifiques du matériel optique, systèmes électroniques et réseaux de communication.