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, artikel ini menawarkan beberapa teknik yang, jika diikuti, akan membantu meminimalkan efek konsumsi data aplikasi Anda pada baterai.
Mesin status radio
Radio nirkabel di perangkat pengguna Anda memiliki fitur hemat daya bawaan yang membantu meminimalkan jumlah daya baterai yang digunakan. Saat sepenuhnya aktif, radio nirkabel mengonsumsi daya yang signifikan, tetapi saat tidak aktif atau dalam mode standby, radio mengonsumsi daya yang sangat sedikit.
Satu faktor penting yang perlu diingat adalah radio tidak dapat berpindah dari mode standby ke aktif sepenuhnya secara instan. Ada periode latensi yang terkait dengan "mengaktifkan" 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 "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 sebesar 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. Waktu akhir yang relatif rendah juga memastikan bahwa setelah sesi penjelajahan selesai, radio dapat beralih ke status 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 (tempat latensi penting) dan di latar belakang (tempat 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 setidaknya selama 18 detik.
Dalam praktiknya, hal ini berarti aplikasi yang melakukan transfer data satu detik, tiga kali per menit, akan membuat radio nirkabel aktif terus-menerus, dan baru mengalihkannya kembali ke daya tinggi saat radio hendak memasuki mode siaga.
Gambar 2. Perbandingan penggunaan daya radio nirkabel untuk transfer satu detik yang berjalan
tiga kali setiap menit. Gambar tidak menyertakan latensi "mengaktifkan" di antara proses.
Sebagai perbandingan, jika aplikasi yang sama memaketkan transfer datanya, yang menjalankan satu transfer berdurasi tiga detik setiap menit, radio akan tetap berada dalam status daya tinggi selama total hanya 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. Perbandingan penggunaan daya radio nirkabel untuk transfer data selama 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 penggunaan baterai, sekaligus memberikan pengalaman pengguna yang cepat dan lancar.
Transfer data paket
Seperti yang dinyatakan di bagian sebelumnya, memaketkan transfer data sehingga 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 menerima atau mengirim data dengan segera sebagai respons terhadap tindakan pengguna. Anda dapat menguranginya dengan memperkirakan dan mengambil data terlebih dahulu. 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 pengelompokan. Lihat Mengoptimalkan tugas yang dimulai oleh aplikasi untuk mendapatkan tips tentang cara menjadwalkan transfer jaringan latar belakang.
Mengambil data
Pengambilan data adalah cara efektif lainnya untuk mengurangi jumlah sesi transfer data independen yang dijalankan aplikasi Anda. Dengan prefetching, saat pengguna melakukan tindakan di aplikasi Anda, 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 adalah 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 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 mengambil data dalam jumlah yang wajar saat memulai, dimulai dengan kumpulan pertama judul dan thumbnail berita—yang memastikan waktu startup latensi rendah—dan melanjutkan 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 menimbulkan 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 menunggu pengambilan data selesai. Dalam praktiknya, hal itu dapat berarti memproses data secara progresif, atau memulai transfer berurutan yang diprioritaskan 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 state machine 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 cocok dengan potensi penghematan jika 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 secara tepat mendukung kasus penggunaan ini, sehingga Anda dapat membatasi pekerjaan latar belakang hingga perangkat memenuhi kriteria yang ditentukan developer, seperti pengisian daya dan terhubung ke Wi-Fi.
Memeriksa konektivitas sebelum membuat permintaan
Mencari sinyal seluler merupakan salah satu operasi yang paling menguras daya pada
perangkat seluler. Praktik terbaik untuk permintaan yang dimulai pengguna adalah memeriksa koneksi menggunakan
ConnectivityManager terlebih dahulu, seperti yang ditunjukkan dalam
Memantau status konektivitas dan pengukuran
koneksi.
Jika tidak ada jaringan, aplikasi dapat menghemat baterai dengan tidak melakukan penelusuran secara otomatis menggunakan radio seluler. Permintaan kemudian dapat dijadwalkan dan dilakukan dalam batch dengan permintaan
lain saat koneksi dibuat.
Menggabungkan koneksi
Strategi tambahan yang dapat membantu selain pengelompokan dan pengambilan data sebelumnya adalah menggabungkan koneksi jaringan aplikasi Anda.
Secara umum, menggunakan kembali koneksi jaringan yang ada akan lebih efisien dibandingkan 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 pengumpulan koneksi secara default, dan menggunakan kembali koneksi yang sama untuk beberapa permintaan.
Recap dan melihat ke depan
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.
Di bagian berikutnya, kita akan membahas secara mendetail tiga jenis interaksi jaringan yang berbeda dan umum untuk sebagian besar aplikasi. Anda akan mempelajari driver untuk setiap jenis ini serta teknik dan API modern untuk mengelola interaksi ini secara efisien.