Fiberforskning skal gi grønnere Internett

Et treårig samarbeidsprosjekt mellom danske bedrifter og universiteter skal nå markedsmodne en rekke forskjellige teknologier som har blitt utviklet i grunnforskningsregi – blant annet fiberoptikk og tingenes Internett (IoT).

Det er nemlig bruk for markante oppgraderinger av infrastrukturen til Internett, for mengden av trafikk beveger seg bare i én retning: oppover.

– Internettrafikken er i dag 1000 ganger større enn tilbake i år 2000. Jeg har jobbet med telekommunikasjon hele livet, og jeg er ikke noen ungsau her, men jeg blir stadig overrasket over hvor mye datatrafikken vokser, sier Niels-­Kristian Hersoug.

Han er leder av prosjektet som går under navnet Incom, og som ble lansert for et år siden med et samlet budsjett på 100 millioner danske kroner (ca. 134 millioner norske), hvorav 60 millioner kommer fra den danske Innovationsfonden.

– Men det er også en regning som må betales, og den kommer i form av et økende energiforbruk, sier han med henvisning til at ca. ni prosent av verdens strømforbruk i dag går til å drive Internett.

– Samtidig vet vi at behovet for økt båndbredde og lavere reaksjonstid bare vil øke i årene som kommer. Derfor trenger vi nye teknologier som kan øke båndbredden og som samtidig er mer energibesparende enn dagens, sier han.

For én ting er at vi oftere strømmer Netflix på privaten. På veiene og ute i industrien øker også kravene til dataforbindelsene.

Artikkelen fortsetter under.

– Dette blir særlig et konkret problem i takt med at vi ser stadig flere automatiserte løsninger som selvkjørende biler og roboter. For det holder ikke at forbindelsen plutselig halter med et par sekunder når du kjører i trafikken. Så vi må levere et mer stabilt og kraftigere internett som bruker mindre energi, sier Niels-Kristian Hersoug.

Det meste går i kabler

Mens de trådløse teknologiene, for eksempel 5G, ofte dominerer teknologidebatten, sendes det aller meste av datatrafikken via fysiske kabler under bakken og på bunnen av verdenshavene. Bare under havoverflaten finnes det 428 kabelstrekninger som rommer til sammen 1,1 millioner kilometer kabel, og i tillegg graves det daglig ned nye fiberkabler i Danmark.

Kablene er tradisjonelt eid av teleoperatørene, men Facebook, Google og Apple har de siste årene også investert i nye kabler. Faktisk forventer den danske Energistyrelsen at datasentrene i 2030 vil sluke 16 prosent av det totale danske strømforbruket, og det tallet vil øke til 22 prosent i 2040.

Det er nettopp datatrafikken gjennom disse kablene som Incom-­prosjektet – som består av 12 danske bedrifter og Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Aarhus Universitet, skal gjøre grønnere.

På universitetene finnes det i dag løsninger som kan løse flere av de vesentlige utfordringene som industrien sliter med. Og det er her Incom kommer inn i bildet, sier Niels-Kristian Hersoug, og nevner som et eksempel hvordan et Incom-prosjekt jobber med å redusere strømforbruket i de nye hyperskala-datasentrene.

– Vi jobber blant annet med å optimere den interne kommunikasjonen i de store datasentrene. Her svis det av en masse energi for å flytte data mellom de forskjellige rekkene av servere – et energiforbruk som vi håper å kunne optimere, sier han.

Forskere fjerner laserkilder

Når data skal flyttes via Internett, skjer det vanligvis med en optisk fiber som formidler lysimpulser. I dag bruker man ofte mange lasere til å mate en fiberkabel med de databærende lysglimtene. Og hver laser og andre aktive komponenter i nettverket må ha strøm.

Professor Leif Katsuo Oxenløwe ved DTU Fotonik, og kolle­gene hans i Grundforskningscentret SPOC (Silicon Photonics for Optical Communications), jobber med å utvikle en såkalt frekvenskam som kan redusere antallet lasere fra potensielt flere hundre til bare én enkelt.

Frekvenskammen gjør det mulig å sende enorme datamengder med bare én laserkilde. Det skjer ved at en spesiell optisk brikke sprer lyset fra laseren spektralt ut i en frekvenskam. Hver tann i kammen utgjør hver sin infrarøde farge som data kan sendes med, og dermed kan én fiberkabel bære mange forskjellige datasignaler.

SPOC har vist hvordan man blant annet ved hjelp av disse frekvenskammene kan transportere utrolige datamengder på en fiberkabel med én enkelt laserkilde. Faktisk har de vist at trafikk som tilsvarer hele kapasiteten på internett i dag kan sendes på én fiber.

– Forskningen deres kan ikke direkte omsettes til praksis, men det er massevis av kunnskap som kan utnyttes, og vi har flere prosjekter som tar utgangspunkt i metoden med frekvenskammer, sier Niels-Kristian Hersoug:

– Et annet eksempel på markedsmodning er arbeidet vårt med optisk signalbehandling. Her jobber en bedrift med helt å fjerne elektrisk signalbehandling i ett av nettverkselementene, og i stedet gjøre den optisk. I dag er det mange transformasjoner mellom elektriske og optiske signaler. Hvis man kan fjerne en eller flere av dem, vil man spare store mengder energi. Vi vet at det er mulig, men det krever markedsmodning å gå fra laboratoriet til kommersielle løsninger, sier han.

Nettet kan føre til innsparinger

Er det ikke selvmotsigende å jobbe for et grønnere internett ved å øke båndbredden, og dermed åpne for enda raskere og kraftigere datatrafikk?

– Jo, isolert sett. Men vi vet at det er vitenskapelig belegg for energiinnsparinger ved å koble sammen stadig flere fysiske enheter til internett, noe som blant annet inkluderer det som vi kaller tingenes Internett – for eksempel varmestyring av hus, bedre koordinering av transportforbruk og så videre. Så det er ingen gevinst i å begrense bruken av internett, for eksempel ved å beskatte internettforbruk, sier Niels-Kristian Hersoug.

Han bruker Ingeniørens intervju som et lite eksempel på hvordan internett kan brukes til å begrense klimaavtrykket. For intervjuet foregår som videomøte over Internett, og dermed unngår Inge­niøren å kjøre de omkring 15 kilometerne fra redaksjonslokalene i København til DTU i Lyngby.

– Intervjuet vårt er et godt eksempel på at man kan spare energi ved å koble seg sammen over Internett. Videokonferansen vår har allerede spart oss for mange kilometer på veiene, og derfor har samtalen vår et markant mindre klimaavtrykk, selv om videokonferansen selvfølgelig krever energi. De siste årene har jeg spart tusenvis av flykilometre ved å bruke videokonferanser i stedet, sier Niels-Kristian Hersoug.

Incom jobber også med datasikkerhet, for når IoT blir installert over alt – i avfallsbeholdere på Bornholm, som temperaturstyring i hjemmet og i sikkerhetskritiske funksjoner som for eksempel dørlåser – blir sikkerhet et stort emne.

I tillegg til et grønnere Internett må Incom-prosjektet også være med på å gjenopplive den danske telesektoren, hvor arbeidsplassene i dag er langt færre enn for 15 år siden, da for eksempel mobiltelefonsektoren beskjeftiget flere tusen hos Nokia, Ericsson og en rekke underleverandører.

– Ambisjonen er at de 12 bedriftene gjerne må øke omsetningen sin vesentlig og ansette flere medarbeidere på grunn av prosjektet. Og nå, etter et år, er vi veldig optimistiske, sier Niels-Kristian Hersoug.

Forskere og bedriftspartnere i Incom-prosjektet diskuterer på to emnespor på High Tech Summit hvordan man best kan utvikle nye grønne teknologier for transport av data.

Artikkelen ble først publisert på danske Ingeniøren (ing.dk), og gjøres tilgjengelig på norsk for abonnenter av Inside Telecom og vår søsterpublikasjon Digi Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale med Teknologiens mediehus/Ingeniøren.