Mobilselskaberne skal blive bedre til at prioritere trafikken i datanetværket, hvis brugerne skal undgå at få drænet batteriet på smartphonen. Det bliver konsekvensen, når 3G i langt højere grad bliver til LTE – og endnu mere, når det hedder LTE Advanced og 5G.
Det fortæller Mads Lauridsen, ph.d. på Aalborg Universitets Institut for Elektroniske Systemer, som over en periode på fire år har forsket i optimering af batterilevetid.
En stor del af tiden er imidlertid gået med at konstruere et redskab, som kan forudsige påvirkningen af batteriet i forskellige brugssituationer.
»Vores udgangspunkt var at forsøge at øge batterilevetiden på LTE-telefoner uden at forringe brugerens oplevelse. Det betød, at vi i første omgang måtte udvikle en model, der kunne vise, hvor stort effektforbruget var i det enkelte modem. Det fandtes ikke i den offentligt tilgængelige litteratur,« siger han.
Arbejdet begyndte i 2009, da Aalborg Universitets Institut for Elektroniske Systemer sammen med en række samarbejdspartnere opnåede en rekordstor bevilling fra Højteknologifonden i 2009 på 45 mio. kroner, som partnerne selv fordoblede.
Dengang understregede professor på instituttet, Preben Mogensen, at brugerne allerede havde oplevet en forringelse i overgangen fra 2G til 3G, så derfor var det en vigtig del af projektet at sikre, at batteriet ikke led yderligere nød ved en ekstra opgradering eller to af mobilteknologien.
Ved hjælp af Mads Lauridsens modelleringsredskab lykkedes det i første omgang at få overblik over, hvor grelt det stod til i duellen mellem øget datahastighed og batteriets overlevelse. Han påpeger selv, at udgangspunktet heldigvis forholdsvist fornuftigt, da LTE har vist sig mere energieffektivt end forventet.
Målingerne viser, at for en række generationer af modemmer i LTE-smartphones i perioden 2011-2013 faldt effektforbruget med hele 35 procent, når de udførte det samme stykke arbejde.
Samtidig er LTE op mod 10 gange mere energieffektiv i overførslen af data end 3G, selv om målingerne ikke er gået på en direkte sammenligning af 3G og 4G, men snarere på at gøre LTE’s påvirkning af batterilevetiden så lille som muligt.
»Vi har konkluderet, at fremtiden for LTE er lys, og da det samtidig er tid til at begynde på 5G-forskningen, vil vi her anvende de erfaringer, vi har gjort os med LTE,« siger Mads Lauridsen.
En af de ting, gruppen fandt frem til, var som nævnt, at operatørerne vil kunne give brugerne en langt bedre batterilevetid ved at justere netværket, så man i stedet for at gå efter lige meget båndbredde til alle prioriterer én bruger ad gangen.
Målingerne viser nemlig, at det bruger langt mindre batteri at hente en tung fil hurtigt hjem, end at lade den sive langsomt ind på telefonen. Derfor handler det om at få overførslen bragt hurtigt til ende, da den hurtige overførsel kan være op mod 10 gange så energieffektiv.
Modellen viser således, at hvis en bruger skal modtage en fil på 50 MB, og han modtager den med 20 Mbit/s i stedet for 10 Mbit/s, sparer modemmet ca. 30 procent energi. Modtager han med 100 Mbit/s, er besparelsen på næsten 60 procent.
»Vi troede, at det ville foregå langt mere lineært – at batterilevetiden ville falde i takt med den øgede hastighed, men det har vist sig ikke at være tilfældet,« siger Mads Lauridsen.
»Det betyder, at det kan betale sig at ændre kontroldatastrukturen, så telefonen hurtigere skifter fra inaktiv til aktive mode, og samtidig afslutter overførslen så hurtigt som muligt, så telefonen kan blive inaktiv og ’sove,’« siger han og understreger, at overgangen fra inaktiv til aktiv stadig er en af de største strømslugere, og at modemmet bruger lang tid på at synkronisere sig med netværket igen.
Til gengæld, understreger han, skal smartphonen være inaktiv i temmelig lange perioder, før det gør nogen stor forskel for batterilevetiden, så derfor mener han ikke, at ’Voice over LTE’ er noget, der kan gøres på en strømbesparende måde endnu.
Derimod ser det også lyst ud for batteri vs. LTE Advanced, konkluderer forskerne. LTE Advanced har den fordel, at standarden indeholder carrier aggregation, som gør det muligt at koble på flere frekvenser i netværket for at øge hastigheden til op mod 1 Gbit/s.
»Nogle troede, at det ville blive forfærdeligt for effektforbruget, men sådan er det ikke nødvendigvis, viser vores første målinger,« siger Mads Lauridsen ud fra betragtningen om, at en forøget hastighed medfører længere inaktive perioder.
Selv om dette projekt er afsluttet, regner Mads Lauridsen som nævnt med, at modellen og idéerne vil række langt ind i de kommende projekter, og at både operatører og forskere vil få stor gavn af den model, universitetet har fået udviklet sammen med partneren Agilent.
Vil du selv tjekke dine idéer og se, hvad det betyder for batterilevetiden, kan du finde modellen her.
Leave a Reply