Internet

Menjadikan internet lebih hemat energi dan efisien

Photo by panumas nikhomkhai from Pexels

Streaming film dan musik, scrolling di media sosial, dan menggunakan layanan penyimpanan berbasis cloud kini menjadi kegiatan sehari-hari. Tetapi untuk mengakomodasi gaya hidup digital tersebut, sejumlah besar data perlu ditransmisikan melalui kabel serat optik – dan jumlahnya meningkat dan hampir tidak terbayangkan, serta mengkonsumsi sejumlah besar listrik. menjadikannya tidak berkelanjutan – pada tingkat kenaikan saat ini, jika tidak ada peningkatan efisiensi energi, dalam sepuluh tahun internet sendiri akan mengkonsumsi listrik setara dengan yang diproduksi di seluruh dunia saat ini. Produksi listrik tidak dapat ditingkatkan tanpa meningkatkan penggunaan bahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik secara massif, sehingga menyebabkan peningkatan signifikan dalam emisi karbon dioksida.

“Tantangannya terletak pada memenuhi permintaan yang tak terhindarkan untuk kapasitas dan kinerja, sambil menjaga biaya pada tingkat wajar dan meminimalkan dampak lingkungan,” ucap Peter Andrekson, Profesor Photonics di Departemen Microtechnology and Nanoscience di Chalmers.

Peter Andrekson adalah pemimpin proyek penelitian 5 tahun ‘Energy-efficient optical fibre communication’, ia telah memberikan kontribusi kemajuan yang signifikan dibidangnya

Pada fase awal proyek, para peneliti Chalmers mengidentifikasi penguras energi terbesar dalam sistem serat optik. Dengan informasi tersebut, mereka kemudian merancang dan membangun konsep untuk sistem transmisi data yang menghabiskan energi sesedikit mungkin. Mengoptimalkan komponen sistem terhadap satu sama lain menghasilkan penghematan energi yang signifikan.

Saat ini, beberapa komponen yang paling intensif energi adalah error-correction data chips, yang digunakan dalam sistem optik untuk mengkompensasi noise dan interference. Para peneliti telah berhasil merancang chip data tersebut dengan sirkuit yang dioptimalkan.

“Pengukuran kami menunjukkan bahwa konsumsi energi dari chip buatan kami sekitar 10 kali lebih sedikit daripada error-correcting chips konvensional,” jelas Per Larsson-Edefors, Professor Computer Engineering di Department of Computer Science and Engineering di Chalmers.

Pada tingkat sistemik, para peneliti juga menunjukkan keuntungan menggunakan ‘optical frequency combs’ daripada memiliki pemancar laser terpisah untuk setiap saluran frekuensi. Optical frequency combs memancarkan cahaya pada semua panjang gelombang secara bersamaan, membuat pemancar sangat frequency-stable. Membuat penerimaan sinyal lebih mudah – dan lebih hemat energi.

Penghematan energi juga dapat dilakukan melalui pengendalian komunikasi serat optik di tingkat jaringan. Dengan memodelkan secara matematis konsumsi energi dalam sumber daya jaringan yang berbeda, lalu lintas data dapat dikendalikan dan diarahkan sehingga sumber daya digunakan secara optimal. Ini sangat berharga jika lalu lintas bervariasi dari waktu ke waktu, seperti halnya di sebagian besar jaringan. Para peneliti mengembangkan algoritma optimasi yang dapat mengurangi konsumsi energi jaringan hingga 70%.

Rahasia keberhasilannya adalah pendekatan proyek yang luas, dengan para ilmuwan dari tiga bidang penelitian berbeda berkolaborasi untuk menemukan solusi menyeluruh yang paling hemat energi, tanpa mengorbankan kinerja sistem.

Terobosan penelitian menawarkan potensi besar untuk membuat internet masa depan jauh lebih hemat energi. Beberapa artikel ilmiah telah diterbitkan dalam tiga disiplin penelitian optical hardware, electronics systems dan communication networks.

“Meningkatkan efisiensi energi transmisi data membutuhkan kompetensi multidisiplin. Tantangannya terletak pada titik temu antara optical hardware, communications science, electronic engineering dan banyak lagi. Itulah sebabnya proyek ini begitu sukses” ucap Erik Agrell, Professor Communications Systems di Department of Electrical Engineering di Chalmers.

Lebih lanjut tentang penelitian

Penelitian ini memiliki potensi untuk membuat penggunaan internet di masa depan lebih hemat energi dan telah menghasilkan beberapa publikasi penelitian dalam tiga disiplin ilmu perangkat keras optik, sistem elektronik dan jaringan komunikasi. seperti:

Beberapa informasi lanjut tentang smart, error correcting data chips, atau integrated circuits:

Data chips, atau integrated circuits:, dirancang oleh Chalmers dan diproduksi di Grenoble di Perancis. Mereka kemudian memastikan kinerja chip dan mengukur penggunaan energi, yang hanya sepersepuluh dari error-correcting chips saat ini. Pada kecepatan transfer energi 1 terabyte per detik (1 terabyte = 1 triliun bit), para peneliti menunjukkan bahwa chip tersebut menghasilkan energi lebih sedikit dari 2 picojoule (1 picojoule = 1 triliun joule) per bit. Ini sama dengan konsumsi daya 2 watt pada kecepatan data tersebut. Secara komparatif, penggunaan energi saat ini pada kecepatan transfer tinggi sekitar 50 picojoule per bit, sekitar 50 Watt.

Jurnal Referensi:

Lundberg, L., Mazur, M., Mirani, A. et al. Phase-coherent lightwave communications with frequency combs. Nat Commun 11, 201 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-019-14010-7

Tautan ke artikel asli: Making the internet more energy efficient / Chalmers University of Technology

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.