Come il Wi-Fi scarica il tuo cellulare

Alcune semplici modifiche al software in esecuzione sui punti di accesso Wi-Fi potrebbero estendere in modo significativo o addirittura raddoppiare la durata della batteria del telefono cellulare. Questa è la conclusione di uno studio che ha indagato sul motivo per cui l'utilizzo del Wi-Fi su un telefono cellulare e su alcuni altri dispositivi portatili assorbe energia così rapidamente. Ha scoperto che un protocollo progettato per ridurre il consumo di energia Wi-Fi spesso non funziona in modo efficace.

Eric Rozner all'Università del Texas ad Austin e colleghi dell'Università del Wisconsin-Madison e di Microsoft Research India hanno fatto la scoperta e hanno anche trovato una soluzione al problema.

Il team ha iniziato analizzando la potenza necessaria ai diversi modelli di telefoni cellulari per utilizzare il Wi-Fi. Ad esempio, abbiamo scoperto che il consumo energetico totale di HTC Tilt aumenta di tre volte quando si utilizza il Wi-Fi, afferma Rozner, che osserva che studi precedenti hanno dimostrato che l'utilizzo del Wi-Fi può rappresentare fino al 60 percento del consumo energetico totale del telefono.

È in qualche modo sorprendente che il Wi-Fi consumi così tanta energia, afferma Rozner. Spiega che esiste un protocollo chiamato Modalità di risparmio energetico per impedire al Wi-Fi di scaricare le batterie dei dispositivi mobili troppo rapidamente. Ma quando il team ha studiato come una varietà di punti di accesso utilizza questa modalità, ha scoperto che la configurazione sprecava energia e dava ingiustamente la priorità ad alcuni dispositivi rispetto ad altri. Abbiamo scoperto che le attuali implementazioni della modalità di risparmio energetico soffrono di molteplici problemi, afferma Rozner.

La fame di energia del Wi-Fi è importante. Sempre più operatori stanno incoraggiando i propri abbonati a ridurre l'utilizzo del 3G e utilizzare invece il Wi-Fi limitando l'utilizzo dei dati 3G o imponendo l'esecuzione di determinate applicazioni esclusivamente su Wi-Fi, spiega Rozner.

Un dispositivo mobile che utilizza la modalità di risparmio energetico commuta la sua radio wireless tra completamente alimentata e un'impostazione di sospensione, per periodi della durata compresa tra secondi e decine di millisecondi, per risparmiare energia. Ad esempio, dopo aver inviato una richiesta per un file dal Web, un telefono potrebbe dormire se non riceve il file dopo mezzo secondo. Durante il sonno, il dispositivo ascolta un messaggio beacon che indica che i suoi dati sono pronti, dopodiché passa alla massima potenza e chiede all'access point di inviarlo.

Funziona bene quando un punto di accesso serve solo quel dispositivo. Ma in realtà, è probabile che invii dati anche ad altri dispositivi, come i laptop. Quando un telefono si sveglia e richiede i suoi dati, molti punti di accesso lo aggiungono semplicemente in fondo alla coda dei pacchetti in uscita, anche se i dati del telefono sono arrivati ​​al punto di accesso molto prima di quelli in primo piano.

Di conseguenza, il telefono brucia energia mentre attende che i suoi dati avanzino in testa alla linea, una situazione che riduce la durata della batteria. Alcuni telefoni, come l'iPhone, non aspetteranno più di qualche decina di millisecondi e torneranno a dormire se i dati non sono disponibili. Ma questo può anche sprecare energia, oltre che capacità di rete; quando il punto di accesso lo invia, il telefono non può riceverlo e deve svegliarsi e richiederlo di nuovo.

Alcuni punti di accesso evitano questi problemi spostando il traffico della modalità di risparmio energetico in testa alla coda, ma ciò può degradare la qualità del segnale wireless per tutti gli altri. Abbiamo assistito a una riduzione della capacità della rete a causa di ritrasmissioni non necessarie e ingiustizie nei confronti del traffico di rete, afferma Rozner. Lui e i suoi colleghi hanno sviluppato un modo alternativo di gestire il traffico in modalità di risparmio energetico che riduce drasticamente il consumo energetico dei dispositivi mobili e mantiene condizioni di parità per tutto il traffico.

Il loro sistema, soprannominato NAPman, applica con attenzione un approccio primo arrivato, primo servito a tutti i dati, indipendentemente dal fatto che provengano da un dispositivo che utilizza la modalità di risparmio energetico o meno. Inoltre, riattiva un telefono solo per recuperare i suoi dati quando i suoi dati sono in prima fila, impedendo al telefono di aspettare e bruciare energia. Il sistema tiene traccia anche dei dispositivi che vanno in sospensione dopo un tempo prestabilito, per garantire che non vengano inviati dati durante la sospensione.

NAPman utilizza anche la capacità dei punti di accesso Wi-Fi di presentarsi come punti di accesso virtuali per assegnare diverse connessioni virtuali a diversi client. Il risultato è che i dispositivi non competono per il traffico in modo così diretto e il punto di accesso può cronometrare attentamente l'invio dei suoi beacon per garantire che i dispositivi si riattivino solo quando necessario.

Non solo possiamo fornire un risparmio energetico del 70% rispetto all'implementazione convenzionale, ma NAPman è corretto per il traffico in background, afferma Rozner. In un test che prevedeva lo streaming di un flusso radio a 128 kilobit al secondo su uno smartphone HP iPAQ utilizzando un hot spot affollato, NAPman ha raddoppiato la durata della batteria del dispositivo da 4,7 a 10 ore, anche se se la retroilluminazione è stata alzata, l'effetto era leggermente ridotto.

Sembra che sebbene i sistemi odierni possano implementare il risparmio energetico, lo stanno facendo in modo sbagliato, afferma Filippo Levis , che lavora sul networking alla Stanford University, parlando dopo che Rozner ha presentato il suo lavoro al Conferenza MobiSys a San Francisco la scorsa settimana. Ma mi chiedo quanto questo sia specifico solo per i dispositivi oggi, aggiunge.

Rozner riconosce che quando vengono rilasciati nuovi dispositivi, le sue correzioni potrebbero diventare inutili. Ma quando verranno implementati nuovi schemi, penso che dovranno tenere conto di alcune delle nostre idee, dice. Il team non ha avviato discussioni con alcun fornitore di router wireless. Ma il potenziale per l'adattamento c'è, dice Rozner.

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