Главный пожиратель
Внутри каждого смартфона стоит усилитель мощности — Power Amplifier, сокращенно PA. Его задача: разгонять радиосигнал до уровня, при котором он долетит до ближайшей базовой станции. PA потребляет больше энергии, чем любой другой компонент радиотракта — больше модема, больше антенного коммутатора, больше всего в цепочке от процессора до антенны.
Когда вышка рядом и сигнал стабильный, PA работает на малой мощности. По стандарту LTE смартфон относится к Power Class 3: максимум — 23 дБм, то есть 200 мВт на выходе антенны. В хорошем покрытии PA использует лишь малую долю этого предела — сеть сама просит сбавить мощность, чтобы не мешать соседним устройствам.
Чем дальше вышка
LTE — стандарт с обратной связью по мощности: базовая станция непрерывно оценивает, насколько громко до нее долетает сигнал смартфона, и командует увеличить или уменьшить мощность передатчика. Механизм описан в 3GPP TS 36.213 и называется uplink power control.
Чем слабее сигнал базовой станции — тем больше потерь на пути, тем громче нужно кричать в ответ. Когда вышка за несколькими стенами или за сотни метров, PA выходит на предел: 200 мВт в эфир. Но это мощность радиосигнала, а не расход от батареи. КПД усилителя мощности в смартфоне составляет порядка 30–50%: чтобы выдать 200 мВт в антенну, PA забирает из аккумулятора 400–700 мВт только на себя. При хорошем сигнале тот же PA потребляет в десятки раз меньше.
Радиомодуль против процессора
При слабом сигнале PA начинает конкурировать за место главного пожирателя заряда с самим процессором. Исследование, опубликованное в ACM SIGMETRICS, зафиксировало нелинейную зависимость: чем ниже RSRP — опорный уровень сигнала базовой станции в дБм — тем выше доля радиомодуля в общем расходе батареи.
В метро на перегоне без покрытия телефон работает иначе: он вообще не получает ответа от сети, но продолжает посылать запросы. PA работает на пределе вхолостую — подтверждения нет, попытки не прекращаются.
Переподключения добивают
К расходу от PA добавляется еще один эффект — особенно болезненный при нестабильном сигнале. Когда сеть то ловит, то пропадает, телефон вынужден постоянно заново регистрироваться. Каждый такой цикл (в протоколе LTE он называется RRC Connection Setup) требует серии обменов с базовой станцией на повышенной мощности. При устойчивом приеме это редкость; при нестабильном — происходит несколько раз в минуту.
Именно поэтому «слабая сеть» опаснее, чем «нет сети»: в авиарежиме PA молчит, а при двух нестабильных палочках — работает почти без перерыва на пике мощности.
Что поможет
Самое действенное — режим полета. Если вы едете в метро и не ждете звонков, авиарежим полностью отключает PA: поиска сети нет, попыток переподключиться нет. Музыка, подкасты, заранее загруженные видео — все работает, а батарея почти стоит на месте.
Второй вариант — Wi-Fi там, где он доступен. Потребление Wi-Fi-модуля при стабильном соединении ниже, чем LTE на слабом сигнале. Третий совет касается ситуации, когда телефон сам переключается на 2G в поисках хоть какого-то покрытия: это ловушка, потому что переподключения в режиме 2G происходят не реже, а сигнал все равно нестабильный.
Смартфоны с мощным аккумулятором тратят больше времени на те же 40% потерь, но физику не меняют. PA работает независимо от того, сколько ватт-часов в батарее. Поэтому когда производители обещают «два дня без зарядки» — это при хорошем покрытии в тестовой зоне, а не в переходе между станциями. Та же логика объясняет, почему емкости аккумуляторов растут быстрее, чем процессоры становятся экономичнее: часть прироста просто компенсирует то, что радиомодуль съедает в зонах слабого покрытия. Пока вышек больше не станет — это единственный способ продержаться до вечера.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
