Энергетический кризис

Вспомните мобильные телефоны пятнадцатилетней давности. Их производители честно писали про работу в режиме ожидания: «Не более 20 часов», то есть заряжать нужно было в лучшем случае каждый вечер. Владелец мобильника, купивший его не для демонстрации статуса, а для разговоров, понимал, что придется носить с собой запасной аккумулятор. В ходу были специализированные двойные зарядные устройства: в настольный «стакан» вставлялись одновременно сотовый телефон и дополнительный аккумулятор к нему. Такая связка позволяла худо-бедно пережить световой день.

Впоследствии энергопотребление мобильных устройств неуклонно снижалось – в качестве наиболее показательного примера можно привести культовые телефоны линейки Xenium от компании Philips, которые легко могли работать около двух недель без подзарядки. Производители начинки мобильных устройств стараются постоянно совершенствовать электронные компоненты, ведь в производстве самих батарей технологических прорывов не было и не предвидится. Более того, за последние 10–15 лет соотношение емкости аккумулятора и его габаритов кардинально не изменилось.

Поэтому современные полифункциональные устройства – смартфоны и коммуникаторы – вернулись к истокам: их приходится заряжать по два, если не по три раза в день. И это при том, что емкость аккумуляторов достигает 1500–2000 мА*ч! Но даже со столь емкими батареями работать без подзарядки в течение суток удается, лишь старательно экономя энергию.

Большие дисплеи

Современные устрой­ства обычно оснащены сенсорным дисплеем, физический размер которого производители стараются сделать максимально большим – ограничением служит лишь размер корпуса. Но любому цветному экрану нужна подсветка, без которой на нем ничего не видно; и чем больше размер экрана, тем больше она по­требляет электроэнергии. К тому же, чем ярче внешнее освещение (солнце или люминесцентные лампы), тем сильнее должна работать подсветка, чтобы изображение оставалось видимым.

В последнее время наметилась тенденция: с ростом физического размера дисплея увеличивается его разрешение (количество точек). Разумеется, такому устройству необходим и мощный контроллер, потребляющий больше энергии. Кроме того, для работы с подобным экраном понадобятся другой процессор и увеличенное количество оперативной памяти. В результате возрастет энергопотребление. Один фактор тянет за собой другой: за комфорт приходится платить.

Мощные процессоры

От современных коммуникаторов требуется высокая производительность: процессором с тактовой частотой 1 ГГц сегодня уже никого не удивишь, хотя такой вычислительной мощи вполне достаточно для настольного компьютера, если на нем не играть в 3D-игры и не обрабатывать графику.

Конечно, по отдельности мобильные приложения не столь требовательны; однако современные смартфоны поддерживают многозадачность – можно, например, одновременно слушать музыку и просматривать веб-страницы, как мы привыкли это делать на обычных компьютерах. Вместе с тем мы хотим, чтобы переключение между работающими приложениями происходило мгновенно, поэтому все они должны содержаться в оперативной памяти и ее нужно много (не менее 512 Мб).

Запущенные в фоновом режиме приложения занимают память и ресурсы процессора, даже если не выполняют в данный момент какую-либо конкретную задачу. Эти устройства требуют постоянной подпитки, что приводит к дополнительному расходу энергии. Неудивительно, что Microsoft решила отказаться от многозадачно­сти в новой платформе Windows Phone 7.

Модули беспроводной связи

Любой смартфон оснащен большим количеством всевозмож­ных беспроводных модулей: GSM/GPRS/EDGE, UMTS/HSPA, Wi-Fi, Bluetooth, GPS – все они потребляют энергию, даже когда не используютcя по прямому назначению. Так, Wi-Fi и Bluetooth сканируют эфир на предмет появления новых сетей или запросов на подключение от других устройств, а GPS-модуль должен всегда иметь данные о местоположении пользователя, чтобы в нужный момент сообщить их веб-браузеру (для геоориентированного поиска), цифровой фотокамере (для геотэгинга) или другому картографическому приложению.

Встроенный 3G-модем может быть постоянно подключен к Интернету и передавать данные, когда это потребуется какому-нибудь приложению: например, почтовый клиент станет проверять наличие новых сообщений, погодный виджет – скачивать свежий прогноз, а операционная система начнет потихоньку загружать обновления. Такое беспрерывное подключение к Сети расходует энергию – в режиме передачи данных ее требуется никак не меньше, чем при обычном телефонном разговоре. Однако отказаться от Интернета тоже нельзя: иначе какой смысл было покупать смартфон!

Посмотрите на скриншот, снятый с экрана Android-смартфона Samsung Galaxy S: на виджете, отвечающем за управление питанием устройства, видно, что включены беспроводные модули Wi-Fi, Bluetooth, GPS, запущена автоматическая синхронизация данных – и только подсветка ­экрана переведена в режим энергосбережения

Правила деления

Производители мобильных устройств стремятся нелицеприятную правду о реальном времени автономной работы их телефонов и коммуникаторов по возможно­сти скрыть. Самый распространенный способ – заявить максимальное теоретически возможное время работы в нескольких режимах, например разговора, ожидания и проигрывания музыки: 500, 10 и 50 часов соответственно.

Как рассчитываются эти данные – отдельная история. Скажем, время работы в режиме ожидания указывается для смартфона, который находится в непосредственной близости к базовой станции GSM-1800 и при этом не используется, то есть к нему никто не прикасается. Ведь даже активация подсветки на полминуты – сразу минус 15 минут в режиме ожидания. При перемещении телефона от одной базовой станции к другой теряется еще столько же, а то и все полчаса. Поэтому в реальных условиях, даже когда телефон просто лежит в кармане, заявленное время работы в режиме ожидания нужно разделить примерно на пять.

Режим разговора замеряется таким же образом: используются GSM-1800 и полускоростной кодек Half Rate (GSM 06.20) с посредст­венным качеством звука, притом тестировщик стоит под самой базовой станцией, а расчет делается для одного непрерывного разговора в одном месте. Установка связи, работа звонка и вибровызова при входящем звонке, перемещения – все это опустошает батарею гораздо быстрее, поэтому время работы в режиме разговора, указанное производителем в технических характеристиках устрой­ства, в реальности уменьшается втрое, а то и впятеро.

Более-менее честно указывается время воспроизведения музыки, которое, однако, рассчитывается не для полной громкости, а для средней. Кстати, не стоит забывать, что если заявлено время работы для нескольких функций, конкретно подразумевается какая-нибудь одна из них: либо столько-то времени в режиме разговора, либо столько-то в режиме ожидания, либо в режиме плеера – но никак не все вместе. Поэтому во всех наших обзорах реальное время автономной работы мобильных устройств указывается в сутках – с указанием интенсивности эксплуатации.

Аккумуляторная батарея

На длительность автономной работы влияет и состояние аккумуляторной батареи. Обычный литий-ионный аккумулятор через два года после изготовления значительно теряет емкость, так что время автономной работы мобильного устройства снижается. К тому же у старой батареи под нагрузкой (например, во время телефонного разговора) напряжение на выводах опускается ниже минимального уровня, из-за чего устройство может выключаться, хотя его индикатор будет отображать полный заряд. После повторного включения телефон опять начнет работать в режиме ожидания, но при разговоре вновь выключится.
Окружающая среда тоже оказывает влияние на продолжительность автономной работы мобильных устройств. Например, на морозе батареи гораздо хуже отдают заряд, поэтому зимой имеет смысл носить телефоны, смартфоны и медиаплееры во внутренних карманах, согревая их теплом своего тела.

Настройка смартфона

Как продлить автономное время работы мобильного устройства? Благодаря простым советам, можно решить проблему, не вторгаясь в аппаратную часть.

1. Отрегулируйте подсветку экрана. Установка подсветки даже на максимальный уровень не всегда обеспечивает нормальную работу; более того, в темное время суток слишком высокая яркость создает дискомфорт для глаз. В солнечный день можно поставить подсветку экрана на максимум, но как только солнце уйдет из зенита, ее лучше понизить. Очень полезной функцией смартфона является встроенный датчик освещенности – он сам отрегулирует ­яркость. Однако многие модели позволяют вручную задавать предельное значение, для того чтобы датчик не «перестарался».
2. Установите автоматиче­скую регулировку частоты процессора, если смартфон предполагает такую возможность. Тогда при малой загрузке процессор станет переходить на пониженную частоту, что продлит жизнь аккумулятора. Все это делается при помощи специальных утилит: например, некоторые устройства от компании ASUS, работающие на Windows Mobile, комплектуются программой собственной разработки, а для Android-смартфонов есть виджет Overclock, позволяющий задать ту или иную частоту вручную; существует также аналогичная ему утилита SetCPU.
3. Не злоупотребляйте многозадачностью и старайтесь не запускать большое количество приложений одновременно. Кстати, по умолчанию многие программы остаются в памяти, даже когда кажутся закрытыми. Здесь вновь помогут специальные утилиты, принудительно выгружающие из памяти ненужные процессы, экономя заряд аккумулятора и увеличивая быстродей­ствие системы.Например, удобная утилита HTC Task Manager, предустанавлива­емая на смартфоны HTC на базе Windows Mobile, позволяет полностью закрывать программы, как это обычно происходит на настольных компьютерах. А при помощи утилиты Advanced Task Manager для Android-смартфонов, у которых вообще не пред­усмотрен выход из приложений по желанию пользователя, можно останавливать даже системные процессы
4. Отключите беспроводные модули, если они не используются. Совет банальный, но почему-то многие пользователи телефонов и смартфонов ходят с постоянно включенными Wi-Fi и Bluetooth. Активировать эти модули лучше тогда, когда действительно нужно что-либо передать по беспроводным каналам связи.
5. Откажитесь от 3G, переключив смартфон в режим GSM (на Windows Mobile) или «Только 2G» (на Android). Это волшебное средство (особенно учитывая «дырявое» покрытие российского 3G и неизбежное переключение устройства между разными типами сетей) увеличивает активное время автономной работы примерно в два раза. Кроме того, подключение к Интернету нужно сделать ручным, а не автоматиче­ским (если мобильная операционная система дает такую возможность), – тогда сессия передачи данных не будет удерживаться постоянно, соединение с Сетью станет осуществляться только по необходимости И, конечно, по возможно­сти выключите разного рода автоматические обновления, если используемые программы и операционные системы позволяют это сделать. Здесь также помогут различные утилиты – например, Droidwall для Android указывает, какие программы будут иметь доступ к Интернету через сотовый модуль, а какие – только через Wi-Fi. Заодно это сэкономит драгоценный мобильный интернет-трафик.

Зарядка аккумулятора

Все вышеописанные меры могут оказаться недостаточными, если сотовый телефон или смартфон используется достаточно активно. Поэтому необходимо знать, как производится аварийная зарядка батареи

Конечно, самый простой способ избежать проблем – использовать запасные батареи. Между прочим, данный вариант подходит даже для мобильных телефонов со встроенным аккумулятором – например, Apple iPhone. Для них существуют внешние насадки с дополнительными источниками питания. Труднее придется владельцам экзотических аппаратов, для которых купить второй аккумулятор непросто даже через eBay.

Второй способ очевиден: многие салоны сотовой связи оказывают услугу подзарядки мобильного телефона, причем такой сервис является бесплатным либо стоит копейки. Правда, не очень удобно ждать (довольно долго), пока аккумулятор телефона зарядится. Но ведь никто не обязывает вас ждать в магазине – можно, например, зайти в кафе. В некоторых общественных местах, например в аэропортах, установлены специальные зарядные стенды с множеством разъемов под разные модели телефонов – однако оставлять на них дорогие модели без присмотра вряд ли разумно, даже если дело происходит в какой-нибудь добропорядочной стране.

Третий вариант – аварийное зарядное устройство, представляющее собой контейнер для обычной батарейки и контроллер для согласования цепей. Купив в любом ларьке батарейку, можно зарядить от нее телефон. Правда, если делать это ежедневно, поддержание аппарата в ра­бочем состоянии станет разо­рительным. Поэтому лучше купить зарядное устройство со встроенным аккумулятором: сначала заряжаете его, а уже потом – сам телефон.

Некоторые образцы оснащаются даже встроенной солнечной батареей – в теории это обеспечивает полную автономность. Однако будьте внимательны: как правило, энергии солнца недостаточно, чтобы зарядить телефон напрямую – от солнечной батареи уда­стся лишь потихоньку заряжать встроенный аккумулятор, на что может уйти 20–30 часов. К тому же подобные устройства недешевы.

Появляются также автономные зарядные устройства на топливных элементах: внутри находится миниатюрный генератор, работающий на спирту или другом жидком топливе. Впрочем, пока это, скорее, дорогостоящая игруш­ка – проще купить компактное устройство с вращающейся ручкой и подзаряжать телефон соб­ст­венными силами.

Проблему пытаются решить и сами производители телефонов. Например, получающим все большее распростра­нение экранам на органических свето­диодах (AMOLED и Super AMOLED от компании Samsung) подсветка вообще не нужна: у них каждый пиксел светится сам, что существенно снижает расход электроэнергии. К тому же обеспечивается более контрастное изображение, поскольку яркость каждого пиксела экрана регулируется индивидуально.

Американская корпорация Qual­comm и финская Nokia Siemens Networks объединились для ра­боты над технологией, которая должна увеличить время автономной работы смартфонов, а так­же уменьшить объем сигнального трафика. Используемая сейчас технология Fast Dormancy, при ­которой смартфон сразу после ­передачи данных отключается от сети, имеет один существенный недостаток: всякий раз требуется производить инициацию и разрыв сессии передачи данных. Новая технология Cell_PCH (Cell Paging Channel) отключает смартфон от сети, но сессия остается активной и при передаче следующего блока данных не требует восстановления. В результате у пользователя создается полное впечатление непрерывности сессии, но с большим временем автономной работы.

Ведутся и исследования, направленные на то, чтобы увеличить емкость аккумуляторов: например, ученые предлагают использовать пористые электроды и углеродные нанотрубки – это в десятки раз повышает емкость батарей при сохранении их размеров и веса. Однако новые технологии пока не вышли за пределы лабораторий – для серийного производства все эти решения слишком «сырые» и дорогие.