WiFi到底有多耗电?


  只要对Wi-Fi接入点所运行的软件做出一些简单的修改,就可以让手机电池续航时间显著延长甚至翻倍。该结论来自于一项研究,调查Wi-Fi为何会如此快地消耗手机和其它一些移动设备的电池。研究发现,现有用于降低Wi-Fi能耗的协议经常无法有效工作。

  来自德州大学奥斯汀分校的埃里克•洛斯纳(Eric Rozner)与来自威斯康星大学麦迪逊分校和微软印度研究院的同事们一起发现这点,并提出了对策。

  该小组对不同型号手机使用Wi-Fi所需电量进行基准测量。“例如,我们发现HTC的Tilt手机在使用Wi-Fi时,总耗电量将增加三倍,”洛斯纳说,他还提到之前的研究显示,Wi-Fi最多可以占到手机总耗电量的60%。

  “Wi-Fi如此耗电,多少还是有点令人意外。”洛斯纳说。他解释说有一个名为“节能模式”的协议用于防止Wi-Fi过快地消耗设备电池。然而小组研究了多种接入点使用该模式的情况之后发现,该方案不仅浪费电能,还会不平等地将一些设备优先于其它设备处理。

  Wi-Fi对能量的大胃口很重要。“越来越多的运营商鼓励用户减少3G使用,而用Wi-Fi代替。他们要么对3G数据流量限额,要么强迫某些应用只能使用Wi-Fi。”洛斯纳解释说。

  使 用节能模式的移动设备将其无线发射在全功率与休眠状态之间切换,周期从数秒至数十毫秒不等,从而节约能量。例如,在发出要求下载网络文件的申请之后,手机 若在0.5秒内没有收到文件,则会休眠。休眠期间,手机持续侦听一段表示数据已准备完毕的示标信息,收到之后则切换至全功率并要求接入点发送文件。

  如果一个接入点只服务于这一台设备的话,这种机制工作得很好。但实际上,接入点往往还会给其它设备发送数据,例如笔记本。当一部手机被唤醒并要求它申请的数据时,很多接入点只是随意将这个要求排到发送数据包队列的末尾,哪怕该手机的数据比队列前面所申请的数据早到得多。

  结果,这部手机不得不消耗电能等待它的数据排到队伍前方,白白浪费电池。有的手机,如iPhone,在等待数十毫秒之后若还没收到数据,就会返回休眠状态。但这同样会浪费电能和网络容量,假如接入点真的开始传输数据了,手机会错过接收时机,只能唤醒重新申请一次。

  部 分接入点通过将节能模式的数据流插入到队首来避免这些问题,但这会使其它所有设备的无线信号质量下降。“我们目睹了由不必要的重传和网络流量不公引起的网 络容量下降。” 洛斯纳说。他和同事开发出另一套处理节能模式流量的方法,从而腰斩移动设备耗电量并为所有网络流量维持一个公平的环境。

  他们的系统名为NAPman,小心地对所有数据执行先到先服务准则,无论要求是否来自使用节能模式的设备。同时,它只将所申请数据排在最前端的手机唤醒接收,防止其它手机在等待中消耗能量。该系统还会追踪那些在固定时间之后进入休眠的设备,保证不在它们休眠期间发送数据。

  NAPman还利用Wi-Fi接入点可以作为虚拟接入点的功能将不同的虚拟连接分配给不同的客户端。达到的效果是各设备不会过于直接地竞争传输,而接入点就能仔细安排示标信息发送时间,以保证设备只在必要时被唤醒。

  “NAPman 不仅能比传统的流程节省70%的能量,还能保证后台传输的公平。”洛斯纳说。在一次测试中,使用一个拥挤的热点向惠普iPAQ智能手机传输一条 128Kbit/s的无线数据流,NAPman将手机电池的使用时间从4.7小时延长一倍达到10小时,虽然在背光灯开为高亮的话会轻微影响成效。

  “看 起来虽然今天的系统都在使用节能技术,但他们搞错了方向。”在斯坦福大学研究网络的菲利普•李维斯(Philip Levis)说。“然而我好奇的是这个技术会不会只适用于今天的设备。”他补充到。

  洛斯纳承认,随着新设备的发布,他的补丁可能不再必要。“但在执行新方案的时候,我认为他们需要吸纳我们的一些想法。”他说。该小组尚未与任何无线路由器供应商进行商讨。“但始终还是有被采用的可能。”洛斯纳说。