Hur Wi-Fi dränerar din mobiltelefon

Några enkla ändringar av programvaran som körs på Wi-Fi-åtkomstpunkter kan avsevärt förlänga eller till och med fördubbla mobiltelefonens batteritid. Det är resultatet av en studie som undersökte varför användning av Wi-Fi på en mobiltelefon och på vissa andra bärbara enheter drar ström så snabbt. Det fann att ett protokoll utformat för att minska Wi-Fi-strömförbrukningen ofta inte fungerar effektivt.

Eric Rozner vid University of Texas i Austin och kollegor från University of Wisconsin-Madison och Microsoft Research India gjorde upptäckten, och de kom också på en lösning på problemet.

Teamet började med att benchmarka hur mycket kraft olika modeller av mobiltelefoner behövde för att använda Wi-Fi. Till exempel fann vi att en HTC Tilts totala strömförbrukning ökar med tre gånger när du använder Wi-Fi, säger Rozner, som konstaterar att tidigare studier har visat att Wi-Fi-användning kan stå för upp till 60 procent av telefonens totala energiförbrukning.

Det är något förvånande att Wi-Fi förbrukar så mycket energi, säger Rozner. Han förklarar att det finns ett protokoll som heter Power Saving Mode för att förhindra att Wi-Fi laddar ur mobila enheters batterier för snabbt. Men när teamet studerade hur en mängd olika åtkomstpunkter använder det här läget, fann det att installationen slösade bort kraft och orättvist prioriterade vissa enheter framför andra. Vi upptäckte att nuvarande implementeringar av energisparläge har flera problem, säger Rozner.

Wi-Fis hunger efter energi är viktig. Fler och fler operatörer uppmuntrar sina abonnenter att minska 3G-användningen och istället använda Wi-Fi genom att begränsa 3G-dataanvändningen eller tvinga vissa applikationer att köras uteslutande på Wi-Fi, förklarar Rozner.

En mobil enhet som använder energisparläge växlar sin trådlösa radio mellan full ström och en viloläge, under perioder som varar mellan sekunder och tiotals millisekunder, för att spara energi. Till exempel, efter att ha skickat en begäran om en fil från webben, kan en telefon vila om den inte tar emot filen efter en halv sekund. Medan den sover lyssnar enheten efter ett beaconmeddelande som indikerar att dess data är klar, varefter den växlar till full effekt och ber åtkomstpunkten att skicka den.

Det fungerar bra när en åtkomstpunkt bara betjänar den ena enheten. Men i verkligheten är det troligt att det också skickar data till andra enheter, till exempel bärbara datorer. När en telefon vaknar och begär sina data lägger många åtkomstpunkter helt enkelt till dem längst bak i kön av utgående paket, även om telefonens data anlände till åtkomstpunkten långt före de framför.

Som ett resultat av detta förbränner telefonen energi medan den väntar på att dess data ska gå vidare till linjen, en situation som försämrar batteritiden. Vissa telefoner, som iPhone, väntar inte mer än några tiotals millisekunder och går tillbaka till viloläge om data inte kommer. Men detta kan också slösa med kraft, såväl som nätverkskapacitet; när åtkomstpunkten skickar det kan telefonen inte ta emot det och måste vakna upp och begära det igen.

Vissa åtkomstpunkter kringgår dessa problem genom att stöta trafik i energisparläge till huvudet i kön, men det kan försämra kvaliteten på den trådlösa signalen för alla andra. Vi såg minskad nätverkskapacitet på grund av onödiga vidaresändningar och orättvisa mot nätverkstrafik, säger Rozner. Han och hans kollegor utvecklade ett alternativt sätt att hantera trafik i energisparläge som minskar energianvändningen för mobila enheter och upprätthåller en rättvis spelplan för all trafik.

Deras system, kallat NAPman, tillämpar noggrant ett först till kvarn-först till kvarn-metoden för all data, oavsett om det är från en enhet som använder energisparläge eller inte. Den väcker också bara en telefon för att hämta sin data när dess data ligger längst fram i kön, vilket förhindrar telefonen från att vänta och bränna energi. Systemet spårar också enheter som går i viloläge efter en bestämd tid för att säkerställa att de inte skickas data medan de sover.

NAPman använder också Wi-Fi-åtkomstpunkternas förmåga att posera som virtuella åtkomstpunkter för att tilldela olika virtuella anslutningar till olika klienter. Resultatet är att enheter inte konkurrerar om trafiken så direkt, och åtkomstpunkten kan noggrant tajma sändningen av sina beacons för att säkerställa att enheterna bara vaknar när det behövs.

Inte bara kunde vi ge 70 procent energibesparingar jämfört med den konventionella implementeringen, utan NAPman är rättvist mot bakgrundstrafik, säger Rozner. I ett test som involverade strömning av en radioström på 128 kilobit per sekund till en HP iPAQ-smarttelefon med hjälp av en fullsatt hot spot, fördubblade NAPman enhetens batteritid från 4,7 till 10 timmar, även om bakgrundsbelysningen höjdes högt, var effekten minskade något.

Det verkar som att även om system idag använder energisparande, så gör de det fel, säger de Philip Levis , som arbetar på nätverkande vid Stanford University, talade efter Rozner presenterade sitt arbete på MobiSys konferens i San Francisco förra veckan. Men jag undrar hur specifikt detta är för just enheter idag, tillägger han.

Rozner erkänner att när nya enheter släpps kan hans korrigeringar bli onödiga. Men när nya upplägg implementeras tror jag att de kommer att behöva ta hänsyn till några av våra idéer, säger han. Teamet har inte inlett diskussioner med någon leverantör av trådlös router. Men potentialen för anpassning finns, säger Rozner.

Dölj