MojAndroid

Iba nedávno sme na našom webe publikovali článok tykajúci sa spojitosti Bluetooth s vybíjaním batérie. Výsledok bol celkom prekvapujúci. Dnes sa pozrieme na to, či zapnuté lokalizačné služby (GPS) dokážu zvýšiť spotrebu energie. Ak áno, kedy sa tak deje? Informácie sme čerpali z odborného výskumu s názvom "Greener and Smarter Phones for Future Cities: Characterizing the Impact of GPS Signal Strength on Power Consumption". Kompletnú publikáciu je možné nájsť na ResearchGate.

GPS výrazne vplýva na spotrebu batérie len v určitom stave

Pokiaľ ide o spotrebu energie z batérie prijímaním či odosielaním signálov, medzi ktoré nevýlučne patrí aj GPS, Wi-Fi či mobilná sieť, do úvahy je potrebné brať viacero faktorov. Vyššiu spotrebu môžu mať staršie zariadenia s neaktuálnym softvérom a zastaraným hardvérom. Najväčší vplyv však zrejme má intenzita signálu. Ak využívate určovanie polohy na mieste, kde je slabý signál, napríklad pod strechou obchodného domu alebo ak je nepriaznivé počasie, spotreba sa zvýši.

Samsung Galaxy S23 FE
Mapy.cz na obrazovke Samsung Galaxy S23 FE

Aká je teda spotreba energie počas využívania GPS? Nuž, jednoduchá a ani presná odpoveď prakticky neexistuje. Môžeme ale povedať, že spotreba je celkom veľká. Štúdia z januára 2016 ukázala, že v prípade silného signálu (test v exteriéri) je možné počas hodiny nepretržitého používania GPS spotrebovať 13 % z batérie. Ak je signál slabý (test v interiéri), spotreba sa výrazne zvýši. Z batérie za hodinu ubudlo až 21 %. Zdrojová štúdia je stará a nový hardvér a softvér dokáže byť efektívnejší.

GPS Satelit NASA
GPS družica na obežnej dráhe Zeme | Zdroj: NASA (cez Wikipédia)

Vo všeobecnosti stále platí, že ak ponecháte GPS aktívne a na popredí nie je aplikácia, ktorá by ho neustále potrebovala, rozdiel vo výdrži batérie si nevšimnete. Operačný systém moderného zariadenia sa o to za vás postará. Na starých zariadeniach zapnutie ikonky pre GPS v niektorých prípadoch znamenalo neustále určovanie polohy a konštantné vybíjanie batérie. Moderný softvér je schopný inteligentne riadiť, kedy presne má telefón komunikovať s družicami za účelom zefektívnenia spotreby energie. Ak vás zaujímajú ďalšie podrobnosti, ako výskum prebiehal, odporúčame vám stiahnuť PDF z ResearchGate a publikáciu si sami preštudujte, alebo si prečítajte náš skrátený rešerš k daným publikáciám uvedený nižšie.

Xiaomi Mi 8
Xiaomi Mi 8

Novšia štúdia z decembra 2020 analyzuje spotrebu energie GPS na smartfónoch Xiaomi Mi 8 (dual-frequency GNSS) a Xiaomi Redmi Note 7 (single-frequency GNSS). Konkrétne výsledky ukazujú, že dual-frequency GNSS v Xiaomi Mi 8 spotrebuje viac energie ako single-frequency v Redmi Note 7. Spotreba energie sa merala pri rôznych podmienkach za použitia vlastnej aplikácie, ktorá sa každú sekundu vyžiadala aktualizáciu polohy.

V skratke, pri aktívnom používaní polohovacích služieb môže smartfón spotrebovať približne 10 - 20 % batérie za hodinu. Tak isto sa preukázalo, že spotreba energie v prostredí s horším signálom (interiér) je o 20 - 30 % vyššia, než v prostredí s kvalitným pokrytím, teda v exteriéri, ideálne pri jasnej oblohe. Medzi faktory ovplyvňujúce spotrebu energie sa zaraďujú:

  • Typ GNSS čipu
  • Kvalita signálu
  • Frekvencia aktualizácie polohy
  • Použitie špeciálnych algoritmov pre optimalizáciu spotreby energie
  • Konkrétny model telefónu a jeho softvér / hardvér

GPS pre presné určenie polohy asistujú aj ďalšie technológie

Na určenie polohy sa nevyužíva iba GPS, ale aj iné družicové systémy a taktiež Wi-Fi, Bluetooth či mobilná dátová sieť. Tieto všetky technológie a systémy spolupracujú, aby bolo určenie polohy čo najrýchlejšie a najpresnejšie. Pre určenie polohy v meste a na miestach, kde sa nachádza viacero Wi-Fi sietí, je určenie polohy ďaleko efektívnejšie práve týmto spôsobom, a to ako časovo, tak aj energeticky.

Honor 200 Lite
Centrum s prepínačmi na Honor 200 Lite

Mimo mesta dokáže byť využitie batérie za účelom určenie polohy vyššie, pretože sa využívajú pozemné vysielače mobilnej siete a družicové systémy, ako napríklad GPS. Konkrétnejšia miera spotreby energie záleží od intenzity prijímaného signálu. Čím je signál silnejší, tým je spotreba nižšia. Naopak, ak je signál prerušovaný napríklad oblakmi alebo fyzickými prekážkami (napr. vysoké budovy), prijímač v smartfóne musí pracovať intenzívnejšie, aby dokázal signál zachytiť a následne ho spracoval.

Základom je mať signál s vysokou intenzitou

Primárnym faktorom, ktorý ovplyvňuje spotrebu batérie, je sila GPS signálu, meraná ako pomer signálu k šumu (SNR - Signal to Noise Ratio). Vysoké SNR (silný signál) vedie k nižšej spotrebe batérie, zatiaľ čo nízke SNR (slabý signál) spôsobuje vyššiu spotrebu batérie.

GPS satelit družica navigácia mapy
Navigácia | Zdroj: Pexels.com

Experimenty v štúdii z januára 2016 sa uskutočnili na smartfóne LG Nexus 4. Použili sa dva typy aplikácií: aplikácia založená na lokalizácii (LBA) z Obchodu Google Play a vlastná Android aplikácia nazvaná GPS SNR. Testy zahŕňali používanie týchto aplikácií v interiéri (so slabším GPS signálom) a exteriéri (so silnejším GPS signálom). Výsledky testu s aplikáciou z Obchodu Google Play boli nasledovné:

  • Testovanie v interiéri (slabý signál, SNR < 25): Nabitie batérie smartfónu kleslo o 21 % počas jednej hodiny, čo znamená, že nepretržité používanie by vybilo batériu približne za päť hodín.
  • Testovanie v exteriéri (silný signál, SNR ≈ 42): Nabitie batérie smartfónu kleslo o 13 % za rovnaké obdobie, čo naznačuje zníženie spotreby energie až o 38 % v porovnaní s interiérom​.

Vlastná Android aplikácia nazvaná GPS SNR vykazovala takýto dopad na spotrebu batérie:

  • Testované v interiéri a exteriéri po dobu 30 minút:
    • Pri slabom signále v interiéri spotrebovala aplikácia 7 % batérie.
    • Pri silnom signále v exteriéri spotrebovala aplikácia 4 % batérie.

Vzťah medzi silou signálu a spotrebou energie je kvantifikovaný pomocou času do prvého zistenia polohy (TTFF). Experimenty ukázali, že:

  • Dlhší TTFF (kvôli slabým signálom) vedie k vyššej spotrebe energie.
  • Silnejšie signály skracujú TTFF, čím šetria batériu.

Matematický vzťah odvodený zo štúdie je:

E = 0.0797 × TTFF,

kde E je spotrebovaná energia a TTFF je čas do prvého zistenia polohy. Tento model zdôrazňuje priamu úmernosť medzi TTFF a spotrebou energie. Ako sme sa už zmieňovali, novšie zariadenia dokážu byť oveľa efektívnejšie a presnejším ukazovateľom je experiment z decembra 2020, o ktorom sme taktiež písali vyššie. Metodiku testovania sme sa rozhodli popísať z dôvodu, že ju je možné uplatniť aj dnes a princíp zostáva približne rovnaký.

Náš vlastný drobný experiment

Na smartfón Google Pixel 8 Pro sme stiahli aplikáciu GPS Test. Tá dokáže určiť vašu geografickú polohu, zistiť svetový čas, ako aj čas východu a západu slnka, detegovať konkrétne GNSS družice nachádzajúce sa doslova nad vašou hlavou a zmerať taktiež SNR (Signal to Noise Ratio) z konkrétnych družíc. Aplikáciu sme nechali zapnutú po dobu jednej hodiny v interiéri s priemerným SNR = 25. Percentuálne nabitie batérie pokleslo o 5 %.

Po hodinovom teste v exteriéri s priemerným SNR = 35 sa batéria vybila o 3 %. Dôvod nižšej spotreby bude zrejme efektívnejší čipset a optimalizácia použitej aplikácie s nižšou frekvenciou pre aktualizáciu polohy. Obrazovka bola celý čas aktívna, no jas sme nastavili na minimum. Taktiež sme pozatvárali aplikácie na pozadí a vypli iné funkcionality, ako Wi-Fi či Bluetooth. Aktívna bola len mobilná sieť bez zapnutého dátového pripojenia. Zaujímavé je, že v interiéri bolo smartfónom detegovaných v priemere 19 družíc, pričom v exteriéri ich bolo pozorovaných približne 45. Taktiež si môžete všimnúť veľmi veľkú odchýlku v závislosti od intenzity prijímaného signálu. Vo vnútri bola presnosť určenia polohy približne 43 metrov, pričom vonku sa pohybovala v okolí len 2 metrov.

Spotreba GPS prijímača je prirodzene vyššia

V porovnaní s inými komponentmi a technológiami je GPS jedným z náročnejších na spotrebu energie. Konkrétne hodnoty sa medzi zariadeniami do značnej miery líšia. Iné komponenty, ako čipset a jeho CPU, Wi-Fi, 5G modem či displej, taktiež spotrebovávajú značné množstvo energie, no neustála potreba aktualizácie polohy napríklad počas navigácie robí GPS prijímač obzvlášť náročným.

GPS satelit družica navigácia mapy
Navigácia | Zdroj: Pexels.com

Existujú možnosti, ako je možné znížiť spotrebu energie využívaním polohovacích služieb. Tie však musia byť aplikované buď vývojármi aplikácií alebo výrobcami samotného hardvéru a v moderných zariadeniach sú aplikované pokročilé algoritmy, ktoré zmierňujú ich dopad na spotrebu.

Náš tip
Unikla zatiaľ najväčšia databáza s miliardami hesiel. Váš účet môže byť ohrozený

16.10.2024

Pravidlá diskusie

Portál MojAndroid.sk si vyhradzuje právo zmazať neslušné, rasistické a vulgárne príspevky, ako aj osobné útoky na redakciu, či diskutérov v komentároch pod článkom bez ďalšieho upozornenia. V prípade uverejňovania odkazov na externé stránky, je komentár automaticky preposlaný do redakcie na schválenie.

Pridaj komentár

+