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 Anda berinteraksi dengannya. Kemudian, panduan ini menawarkan beberapa teknik yang, jika diikuti, akan membantu meminimalkan efek konsumsi data aplikasi Anda terhadap baterai.
Mesin status radio
Radio nirkabel di perangkat pengguna Anda memiliki fitur hemat daya bawaan yang membantu meminimalkan jumlah daya baterai yang digunakan. Saat aktif sepenuhnya, radio nirkabel mengonsumsi daya yang signifikan, tetapi saat tidak aktif atau dalam mode standby, radio mengonsumsi daya yang sangat kecil.
Salah satu faktor penting yang perlu diingat adalah radio tidak dapat beralih dari standby ke aktif sepenuhnya secara instan. Ada periode latensi yang terkait dengan "mengaktifkan" radio. Jadi, baterai beralih dari status energi yang lebih tinggi ke status energi yang lebih rendah secara perlahan untuk menghemat daya saat tidak digunakan, sekaligus berupaya meminimalkan latensi yang terkait dengan "penyalaan" 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 antara 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. Diperlukan waktu sekitar 1,5 detik untuk mengembalikan status energi dari daya rendah ke daya penuh, dan lebih dari 2 detik dari siaga ke daya penuh.
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 pada setiap perangkat, terutama penundaan transisi ("waktu akhir") dan latensi pengaktifan yang terkait, akan bervariasi bergantung pada 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 diberikan 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 standar karena mencegah latensi yang tidak diinginkan saat pengguna menjelajahi web. Tail-time yang relatif rendah juga memastikan bahwa begitu sesi penjelajahan selesai, radio dapat beralih ke tingkat energi yang lebih rendah.
Sayangnya, pendekatan ini dapat mengakibatkan aplikasi yang tidak efisien pada sistem operasi smartphone modern seperti Android, di mana aplikasi berjalan di latar depan (latensi penting) dan juga di latar belakang (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, radio akan tetap berada dalam kondisi daya penuh sepanjang durasi transfer—plus tambahan waktu akhir 5 detik—diikuti 12 detik pada status energi rendah. Jadi, untuk perangkat 3G standar, setiap sesi transfer data akan menyebabkan radio mengonsumsi energi selama setidaknya 18 detik.
Dalam praktiknya, hal ini berarti aplikasi yang melakukan transfer data selama satu detik, tiga kali dalam satu menit, akan membuat radio nirkabel aktif terus-menerus, dan baru mengalihkannya ke daya tinggi saat radio hendak memasuki mode siaga.
Gambar 2. Penggunaan daya radio nirkabel relatif untuk transfer satu detik yang berjalan
tiga kali setiap menit. Gambar tidak menyertakan latensi "mulai" antar-proses.
Sebagai perbandingan, jika aplikasi yang sama menggabungkan transfer datanya, dengan menjalankan satu transfer tiga detik setiap menit, hal ini akan membuat radio tetap berada dalam status daya tinggi selama total 20 detik setiap menit. Hal ini akan memungkinkan radio berada dalam status siaga selama 40 detik setiap menitnya, sehingga menghasilkan pengurangan signifikan dalam konsumsi daya baterai.
Gambar 3. Penggunaan daya radio nirkabel relatif untuk transfer data tiga detik yang berjalan sekali 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 pengurasan baterai, sekaligus memberikan pengalaman pengguna yang cepat dan lancar.
Menggabungkan transfer data
Seperti yang dinyatakan di bagian sebelumnya, menggabungkan transfer data sehingga Anda mentransfer lebih banyak data dengan frekuensi yang lebih rendah adalah salah satu cara terbaik untuk meningkatkan efisiensi baterai.
Tentu saja, hal ini tidak selalu dapat dilakukan jika aplikasi Anda perlu menerima atau mengirim data secara langsung sebagai respons terhadap tindakan pengguna. Anda dapat mengurangi masalah ini dengan mengantisipasi dan melakukan pengambilan data. Skenario lain, seperti mengirim log atau analisis ke server dan transfer data yang dimulai aplikasi lainnya yang tidak mendesak, sangat cocok untuk pengelompokan dan penggabungan. Lihat Mengoptimalkan tugas yang dimulai aplikasi untuk tips tentang penjadwalan transfer jaringan di latar belakang.
Mengambil data
Pengambilan data adalah cara efektif lain untuk mengurangi jumlah sesi transfer data independen yang dijalankan aplikasi Anda. Dengan prefetching, saat pengguna melakukan suatu tindakan di aplikasi, aplikasi akan memperkirakan data yang kemungkinan besar diperlukan untuk serangkaian tindakan pengguna berikutnya, dan mengambil data tersebut dalam satu burst, melalui satu koneksi, pada 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 mengurangi 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 selesainya proses download, sebelum melakukan suatu tindakan atau menampilkan data.
Berikut contoh praktisnya.
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 sepanjang sebagian besar sesi membaca berita pengguna, selama mereka men-scroll judul, berpindah kategori, dan membaca artikel. Selain itu, peralihan terus-menerus antara beberapa status energi akan mengakibatkan latensi signifikan saat pengguna beralih kategori atau membaca artikel.
Pendekatan yang lebih baik adalah melakukan pengambilan data dalam jumlah yang wajar saat startup, dimulai dengan kumpulan judul dan thumbnail berita pertama—untuk memastikan waktu startup latensi rendah—dan dilanjutkan dengan judul dan thumbnail yang tersisa, serta teks artikel untuk setiap artikel yang tersedia dari setidaknya 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 memiliki banyak manfaat, jika digunakan terlalu agresif, pengambilan data juga menghadirkan risiko berupa meningkatnya konsumsi daya baterai dan penggunaan bandwidth—serta kuota download—dengan mendownload data yang tidak digunakan. Anda juga harus memastikan bahwa pengambilan data tidak menunda pengaktifan aplikasi selagi aplikasi tersebut menunggu pengambilan data selesai. Dalam praktiknya, hal itu dapat berarti data akan diproses secara progresif, atau inisiasi transfer berurutan diprioritaskan sedemikian rupa sehingga data yang diperlukan untuk pengaktifan 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 mesin status yang dijelaskan sebelumnya, untuk data yang memiliki peluang 50% untuk digunakan dalam sesi pengguna saat ini, Anda biasanya dapat melakukan pengambilan data sebelumnya selama sekitar 6 detik (sekitar 1-2 megabyte) sebelum potensi biaya mendownload data yang tidak digunakan sama dengan potensi penghematan karena 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, sebaiknya dilakukan sebagai potongan-potongan dalam interval yang teratur (setiap 2 hingga 5 menit), sehingga secara efektif Anda hanya mengambil data video yang kemungkinan akan ditonton 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 secara tepat, sehingga Anda dapat membatasi tugas latar belakang hingga perangkat memenuhi kriteria yang ditentukan developer, seperti mengisi daya dan terhubung ke Wi-Fi.
Periksa konektivitas sebelum membuat permintaan
Mencari sinyal seluler merupakan salah satu operasi yang paling menguras daya pada perangkat seluler. Praktik terbaik untuk permintaan yang dimulai oleh pengguna adalah memeriksa koneksi menggunakan
ConnectivityManager terlebih dahulu, seperti yang ditunjukkan dalam
Memantau status konektivitas dan penghitungan
koneksi.
Jika tidak ada jaringan, aplikasi dapat menghemat baterai dengan tidak melakukan penelusuran secara otomatis menggunakan radio seluler. Kemudian, permintaan dapat dijadwalkan dan dilakukan dalam batch dengan permintaan lain saat koneksi dibuat.
Koneksi kumpulan
Strategi tambahan yang dapat membantu selain pengelompokan dan pengambilan data sebelumnya adalah mengumpulkan koneksi jaringan aplikasi Anda.
Secara umum, menggunakan kembali koneksi jaringan yang ada akan lebih efisien daripada memulai koneksi baru. Penggunaan kembali koneksi juga memungkinkan jaringan bereaksi lebih efektif terhadap kongesti 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.
Ringkasan dan langkah selanjutnya
Di bagian ini, Anda telah mempelajari banyak hal tentang radio nirkabel dan beberapa strategi yang dapat Anda terapkan secara luas untuk memberikan pengalaman pengguna yang cepat dan responsif sekaligus mengurangi penggunaan baterai berlebihan.
Di bagian berikutnya, kita akan melihat secara mendetail tiga jenis interaksi jaringan yang berbeda dan umum untuk sebagian besar aplikasi. Anda akan mempelajari pendorong untuk setiap jenis interaksi ini serta teknik dan API modern untuk mengelola interaksi ini secara efisien.