Mengoptimalkan akses jaringan

Penggunaan radio nirkabel untuk mentransfer data berpotensi menjadi salah satu sumber konsumsi daya baterai paling signifikan pada aplikasi Anda. Untuk meminimalkan konsumsi daya baterai akibat aktivitas jaringan, Anda perlu memahami pengaruh model konektivitas Anda pada hardware radio yang mendasarinya.

Bagian ini memperkenalkan mesin status radio nirkabel dan menjelaskan cara model konektivitas aplikasi berinteraksi dengannya. Kemudian, metode ini menawarkan beberapa teknik yang, jika diikuti, akan membantu meminimalkan efek konsumsi data aplikasi terhadap baterai.

Mesin status radio

Radio nirkabel di perangkat pengguna Anda memiliki fitur hemat daya bawaan yang membantu meminimalkan jumlah daya baterai yang digunakannya. Saat sepenuhnya aktif, radio nirkabel mengonsumsi daya yang signifikan, tetapi saat tidak aktif atau dalam mode standby, radio tersebut mengonsumsi sangat sedikit daya.

Salah satu faktor penting yang perlu diingat adalah radio tidak dapat berpindah dari standby menjadi aktif sepenuhnya secara instan. Ada periode latensi terkait dengan "menyalakan" radio. Jadi, baterai bertransisi dari status energi yang lebih tinggi ke status energi yang lebih rendah secara perlahan untuk menghemat daya saat tidak digunakan sekaligus mencoba meminimalkan latensi yang terkait dengan "menyalakan" radio.

Mesin status untuk radio jaringan 3G standar terdiri dari tiga status energi:

  • Daya penuh: Digunakan saat koneksi aktif, memungkinkan perangkat mentransfer data pada tingkat tertinggi yang dimungkinkan.
  • Daya rendah: Status sedang yang mengurangi konsumsi daya baterai sekitar 50%.
  • Siaga: Status konsumsi daya minimal saat tidak ada koneksi jaringan yang aktif.

Meskipun mengonsumsi daya baterai jauh lebih sedikit, status rendah dan siaga juga menimbulkan latensi yang signifikan terhadap permintaan jaringan. Kembali ke daya penuh dari kondisi rendah memerlukan waktu sekitar 1,5 detik, dan peralihan dari standby ke daya penuh dapat memerlukan waktu lebih dari 2 detik.

Untuk meminimalkan latensi, mesin status menerapkan penundaan untuk menunda transisi ke status energi yang lebih rendah. Gambar 1 menggunakan pengaturan waktu AT&T untuk radio 3G standar.


Gambar 1. Mesin status radio nirkabel 3G standar.

Mesin status radio di setiap perangkat, terutama penundaan transisi terkait ("waktu ekor") dan latensi pengaktifan, akan bervariasi berdasarkan teknologi radio nirkabel yang digunakan (3G, LTE, 5G, dan sebagainya) serta ditentukan dan dikonfigurasi oleh jaringan operator tempat perangkat beroperasi.

Halaman ini menjelaskan mesin status representatif untuk radio nirkabel 3G standar, berdasarkan data yang disediakan oleh AT&T. Namun, prinsip umum dan praktik terbaik yang dihasilkan berlaku untuk semua implementasi radio nirkabel.

Pendekatan ini sangat efektif untuk penjelajahan web seluler biasa karena mencegah latensi yang tidak diinginkan saat pengguna menjelajahi web. tail-time yang relatif rendah juga memastikan bahwa setelah sesi penjelajahan selesai, radio dapat berpindah ke status energi yang lebih rendah.

Sayangnya, pendekatan ini dapat menyebabkan aplikasi yang tidak efisien pada sistem operasi smartphone modern seperti Android, di mana aplikasi berjalan di latar depan (ketika latensi penting) dan di latar belakang (di mana masa pakai baterai harus diprioritaskan).

Cara aplikasi memengaruhi mesin status radio

Setiap kali Anda membuat koneksi jaringan baru, radio beralih ke status daya penuh. Dalam kasus mesin status radio 3G standar yang dijelaskan sebelumnya, mesin akan tetap berada dalam daya penuh selama durasi transfer—ditambah tail time 5 detik tambahan—diikuti dengan 12 detik pada status energi rendah. Jadi, untuk perangkat 3G standar, setiap sesi transfer data akan menyebabkan radio menarik energi setidaknya selama 18 detik.

Dalam praktiknya, hal ini berarti bahwa aplikasi yang melakukan transfer data satu detik, tiga kali dalam satu menit, akan membuat radio nirkabel tetap aktif, memindahkannya kembali ke daya tinggi saat memasuki mode standby.


Gambar 2. Penggunaan daya radio nirkabel relatif untuk transfer satu detik yang berjalan tiga kali setiap menit. Gambar tidak mencakup latensi "peningkatan" antar-operasi.

Sebagai perbandingan, jika aplikasi yang sama memaketkan transfer datanya, menjalankan satu transfer tiga detik setiap menit, hal ini akan membuat radio dalam status daya tinggi dengan total hanya 20 detik setiap menit. Hal ini akan memungkinkan radio berada dalam mode standby selama 40 detik setiap menit, yang menghasilkan pengurangan konsumsi baterai yang signifikan.


Gambar 3. Penggunaan daya radio nirkabel relatif untuk transfer tiga detik yang berjalan satu kali setiap menit.

Teknik pengoptimalan

Setelah Anda memahami pengaruh akses jaringan terhadap masa pakai baterai, mari kita bahas beberapa hal yang dapat Anda lakukan untuk membantu mengurangi penggunaan baterai, sekaligus memberikan pengalaman pengguna yang cepat dan lancar.

Transfer data paket

Seperti yang disebutkan di bagian sebelumnya, memaketkan transfer data agar Anda lebih jarang mentransfer lebih banyak data adalah salah satu cara terbaik untuk meningkatkan efisiensi baterai.

Tentu saja, hal ini tidak selalu dapat dilakukan jika aplikasi Anda perlu segera menerima atau mengirim data sebagai respons atas tindakan pengguna. Anda dapat mengurangi hal ini dengan mengantisipasi dan mengambil data. Skenario lain, seperti mengirim log atau analisis ke server dan transfer data lainnya, yang tidak mendesak dan dimulai oleh aplikasi, sangat cocok untuk pengelompokan dan pemaketan. Lihat Mengoptimalkan tugas yang dimulai aplikasi untuk tips cara menjadwalkan transfer jaringan latar belakang.

Mengambil data

Pengambilan data adalah cara efektif lain untuk mengurangi jumlah sesi transfer data independen yang dijalankan aplikasi Anda. Dengan pengambilan data, saat pengguna melakukan tindakan di aplikasi Anda, aplikasi akan memperkirakan data yang kemungkinan besar akan diperlukan untuk rangkaian tindakan pengguna berikutnya dan mengambil data tersebut dalam satu burst, melalui satu koneksi, dengan kapasitas penuh.

Dengan memuat transfer di awal, Anda mengurangi jumlah aktivasi radio yang diperlukan untuk mendownload data. Hasilnya, Anda tidak hanya menghemat masa pakai baterai, tetapi juga meningkatkan latensi, menurunkan bandwidth yang diperlukan, dan mengurangi waktu download.

Pengambilan data juga memberikan pengalaman pengguna yang lebih baik dengan meminimalkan latensi dalam aplikasi yang disebabkan oleh menunggu download selesai sebelum melakukan suatu tindakan atau melihat data.

Berikut ini adalah contoh praktis.

Aplikasi pembaca berita

Banyak aplikasi berita berupaya mengurangi penggunaan bandwidth dengan hanya mendownload judul setelah suatu kategori dipilih, artikel lengkap setelah pengguna memilih untuk membacanya, dan thumbnail tepat saat mereka men-scroll tampilan.

Dengan pendekatan ini, radio dipaksa untuk tetap aktif selama sebagian besar sesi membaca berita pengguna saat mereka men-scroll judul, mengubah kategori, dan membaca artikel. Selain itu, peralihan konstan antara status energi menghasilkan latensi yang signifikan saat beralih kategori atau membaca artikel.

Pendekatan yang lebih baik adalah mengambil data dalam jumlah yang wajar pada saat startup, dimulai dengan kumpulan judul berita dan thumbnail pertama—memastikan waktu startup berlatensi rendah—dan dilanjutkan dengan judul dan thumbnail yang tersisa, serta teks artikel untuk setiap artikel yang tersedia setidaknya dari daftar judul utama.

Alternatif lainnya adalah mengambil data setiap judul, thumbnail, teks artikel, dan bahkan mungkin gambar artikel lengkap—biasanya di latar belakang pada jadwal yang telah ditentukan. Pendekatan ini berisiko menghabiskan bandwidth dan masa pakai baterai secara signifikan untuk mendownload konten yang tidak benar-benar digunakan, sehingga sebaiknya diimplementasikan dengan hati-hati.

Pertimbangan tambahan

Meskipun pengambilan data data memiliki banyak manfaat, penggunaan pengambilan data yang terlalu agresif juga menimbulkan risiko peningkatan pengurasan baterai dan penggunaan bandwidth—serta kuota download—dengan mendownload data yang tidak digunakan. Penting juga untuk memastikan bahwa pengambilan data tidak menunda startup aplikasi saat aplikasi menunggu pengambilan data selesai. Dalam istilah praktis yang dapat berarti memproses data secara progresif atau inisiasi transfer berurutan diprioritaskan sehingga data yang diperlukan untuk startup aplikasi didownload dan diproses terlebih dahulu.

Seberapa agresif Anda mengambil data bergantung pada ukuran data yang didownload dan kemungkinan penggunaan data tersebut. Sebagai panduan kasar, berdasarkan state machine yang dijelaskan sebelumnya, untuk data yang memiliki peluang 50% untuk digunakan dalam sesi pengguna saat ini, biasanya Anda dapat mengambil data selama sekitar 6 detik (sekitar 1-2 megabyte) sebelum potensi biaya mendownload data yang tidak digunakan sesuai dengan potensi penghematan jika Anda tidak mendownload data tersebut.

Secara umum, sebaiknya ambil data sedemikian rupa sehingga Anda hanya perlu memulai download baru setiap 2 hingga 5 menit, dan dalam urutan 1 hingga 5 megabyte.

Dengan mengikuti prinsip ini, download berukuran besar—seperti file video—harus didownload dalam potongan dengan interval yang teratur (setiap 2 hingga 5 menit), secara efektif hanya mengambil data video yang mungkin akan dilihat dalam beberapa menit berikutnya.

Salah satu solusinya adalah menjadwalkan agar download lengkap hanya berjalan saat perangkat terhubung ke Wi-Fi, dan mungkin hanya saat daya perangkat sedang diisi. WorkManager API mendukung kasus penggunaan ini, yang memungkinkan Anda membatasi pekerjaan latar belakang hingga perangkat memenuhi kriteria yang ditentukan developer, seperti mengisi daya dan terhubung ke Wi-Fi.

Memeriksa konektivitas sebelum membuat permintaan

Menelusuri sinyal seluler merupakan salah satu operasi yang paling menguras daya pada perangkat seluler. Praktik terbaik untuk permintaan yang dimulai pengguna adalah memeriksa koneksi terlebih dahulu menggunakan ConnectivityManager, seperti yang ditunjukkan dalam Memantau status konektivitas dan pengukuran koneksi. Jika tidak ada jaringan, aplikasi dapat menghemat baterai dengan tidak memaksa radio seluler melakukan penelusuran. Permintaan tersebut kemudian dapat dijadwalkan dan dilakukan dalam batch dengan permintaan lain saat koneksi dibuat.

Koneksi kolam renang

Strategi tambahan yang dapat membantu selain pengelompokan dan pengambilan data, adalah menggabungkan koneksi jaringan aplikasi Anda.

Umumnya, menggunakan kembali koneksi jaringan yang ada akan lebih efisien daripada memulai koneksi baru. Menggunakan kembali koneksi juga memungkinkan jaringan untuk bereaksi lebih cerdas terhadap kemacetan dan masalah data jaringan terkait.

HttpURLConnection dan sebagian besar klien HTTP, seperti OkHttp, mengaktifkan penggabungan koneksi secara default, dan menggunakan kembali koneksi yang sama untuk beberapa permintaan.

Rangkuman dan pandangan ke depan

Di bagian ini, Anda telah mempelajari banyak tentang radio nirkabel dan beberapa strategi yang dapat diterapkan secara luas untuk memberikan pengalaman pengguna yang cepat dan responsif sekaligus mengurangi konsumsi baterai.

Di bagian selanjutnya, kita akan membahas secara mendetail tiga jenis interaksi jaringan yang berbeda yang umumnya digunakan oleh sebagian besar aplikasi. Anda akan mempelajari driver untuk setiap jenis ini serta teknik dan API modern untuk mengelola interaksi ini secara efisien.