Sledujte nás na YouTube

Technické okénko: Proč používání GPS spotřebovává velké množství energie?

Řada moderních služeb vyžaduje ke svému chodu určování polohy, bohužel se to negativně podepisuje na výdrži našich zařízení. Podívali jsme se na to, proč tomu tak je.

Dnešní moderní chytré telefony slouží často jako navigační zařízení, nebo využívají informace o poloze pro zlepšení zobrazovaného obsahu, například když hledáme nejlevnější čerpací stanici v okolí. Proto se velmi často neobejdeme bez užívání GPS, které je známo svou energetickou náročností. Ale proč spotřebovává více energie než jiné komunikační prostředky? Odpověď na tuto otázku zveřejnil na svých stránkách magazín Forbes; autorem vysvětlení je Robert Love, který pracuje jako softwarový inženýr u Googlu.

GPS je energeticky náročné, jelikož komunikuje po velmi pomalém kanálu. Musí komunikovat se třemi nebo čtyřmi satelity, po delší dobu, rychlostí 50 bitů za sekundu. Čas není dělený jako v jiných komunikačních mechanismech, tudíž vyžaduje napájení antény po celou dobu spojení. Zároveň při užívání GPS připojení nesmí systém přejít do režimu spánku. Mobilní zařízení s Androidem a iOS dosahují lepší životnosti baterie z velké části proto, že dokážou velmi rychle přejít do režimu spánku a zpět – tomu GPS brání.

 

A-GPS: Pomocník pro rychlejší fixaci pozice

Vybíjení baterie je nejvýraznější v případě prvního hledání satelitů a čerpání informací: načítá se stav satelitu, ephemeris a almanac. Ephemeris jsou informace o pozici satelitu na oběžné dráze země. Almanac obsahuje informace o stavu satelitu a hrubé údaje o poloze všech satelitů. Dosáhnutí jednoho satelitu zabere 12 – 30 sekund, ale načtení plného almanacu může trvat až dvanáct minut. Během tohoto procesu není možné, aby telefon přešel do režimu spánku. A-GPS (asistovaná GPS) částečně tento problém řeší tím, že posílá navigační zprávy prostřednictvím mobilní datové sítě nebo skrze WiFi.

Rychlost těchto sítí vysoce převyšuje 50 bitů za sekundu, kterými disponují satelity GPS. Dochází tak k redukci času, který potřebuje GPS anténa k načtení dat a zařízení může dříve přejít do úsporného režimu. I přes značnou pomoc A-GPS je užívání GPS stále velmi náročné na baterii. A to především kvůli nemožnosti uspání telefonu, než náročnosti samotného GPS přenosu. Připočíst musíme nároky mapového softwaru na procesor, v tomto případě může pomoci dobře designovaná aplikace – například Google Mapy v posledních verzích myslí i na optimalizaci spotřeby energie.

 

Optimalizace je důležitá i na straně aplikací

Google se na tento problém soustředí i v rámci celého operačního systému Android a s verzí 4.3 připravil několik změn, které se týkají právě určování polohy a zlepšují životnost baterie. Jedná se o skryté a permanentní skenování WiFi. Na první pohled to působí více jako problém, ale zaměřování pomocí WiFi do jisté míry nahrazuje GPS, které nemusí být v takové míře využíváno k zaměření pozice.

Právě tento proces pomůže aplikacím jako Foursquare či Facebook ke zjištění přibližné polohy bez nutnosti zapnutí GPS antény, která je náročnější než WiFi. V iOS7 se pravděpodobně větší změny pod kapotou vztažené k GPS nechytají. Oproti tomu Windows Phone 8 již dnes pracuje s GPS úsporně, v mezích možností, alespoň podle zkušeností uživatelů s výdrží při navigaci.

 

Dnes se často setkáváme se zařízeními, které kombinují GPS s navigačním systémem Glonass. Ten je obdobou GPS, kterou začal Sovětský Svaz budovat v sedmdesátých letech. Je nejdražším programem ruské vesmírné agentury a v současnosti je provozván ruskou armádou. Oproti GPS nemá jinou jasnou výhodu, než přesnost. Dokáže vaší polohu zaměřit s přesností dva metry, a pokud se budete nacházet v místech, kde má GPS problém, může vás Glonass zaměřit. Moderní chytré telefony obvykle Glonass využívají pouze v situacích, když nemohou najít GPS signál. Tím nedochází ke zvýšení spotřeby baterie.

  

Na závěr bych rád připomenul, že platí staré pravidlo – minimalizujte užívání GPS, když chcete prodloužit výdrž baterie. Pokud ho nechcete vypnout úplně, je dobré ho zakázat specifickým aplikacím. Pokud užíváte iOS, v nastavení jednoduše omezíte vybrané aplikace. U Androidu je situace trochu složitější, musíte nastavit každou aplikaci zvlášť a některá nastavení se často vesele ignorují, například oficiální aplikace pro sociální síť Facebook. Pokud máte to štěstí a je na vašem telefonu nejnovější verze systému 4.3, můžete si stáhnout aplikaci, která umožní nastavování práv pro jednotlivé programy. U Windows Phone sice není centrální nastavení, ale vývojáři mají povinnost integrovat do aplikace možnosti vypnutí GPS.

David Podzimek

23 komentářů

  1. Velda (neregistrovaný)

    Technická otázka pro autora… Kolik myslíte, že má běžný telefon SoCek?

    Nezlobte se na mě, ale to jsou strašné pi*oviny co tady píšete… To se nedá nazvat jinak. Naprosto nevíte o čem píšete, což dokazujete hned v prvním odstavci, kde říkáte, že GPS je komunikační nástroj… To je capina jako řemen. Nemusíte být zrovna IT odborník, aby jste věděl, že komunikace musí byt oboustrannou, aby to byla komunikace.

    No dál už to jsou jenom antifakta. GPS má pasivní anténu, takže se buďto nenapájí nebo se napájí pouze zesilovač a určitě to není zdroj vybíjení, protože sám telefon nemusí žádné watty vysílat do okolí…

    Ale GPS má buďto na základovce svou vlastní SoC, nebo je integrovaná. To znamená, že buď používá vlastní akcelerovaný čip (nějaký druh ARM čipu, buď obyčejnou A nebo starší řadu, případně jsou ještě jiné řady), to znamená, že když se takový čip zapne, začne on užírat baterii, ale je dělaný právě na to, takže ne tolik a navíc neužírá výkonu hlavního procesoru/ů.

    Pokud to vypočítává hlavní SoC, tak to jsou obyčejné procesory, které na to nejsou dělané a výdrž baterie je horší, též to užere značné množství výkonu.

    Nedá se pominout, že si pletete jaksi pojmy. A to uspání systému a uspání CPU/čipu… (A o CPU regulátorovi [guvernérovi] jste asi taky neslyšel, co?) Samozřejmě, že systém se při GPS uspí, aby neobtěžoval CPU ještě dalšími blbostmi, když jede GPS tracker. Pokud s těmi daty systém pracuje, tak teprve ne. Co se neuspí, je právě ten čip, či CPU, které neustále pracuje, protože dostalo pokyn od systému zachytávat polohu…

    Takže co to vybíjí? Výpočty, výpočty, výpočty a výpočty polohy podpořené tím, že při těch výpočtech nesmí dojít (což se v reálu děje) k prodlevám neboť se pak prodlužuje fixace a zmenšuje její přesnost… To nejsou žádné rovničky na úrovni 9. třídy základní školy… Navíc to GPS počítá pro data od všech satelitů a následně je „‚/průměruje/'“…

    Ještě před tím, ale musí projít data filtrem, který propustí jen opravdový GPS signál a ještě odšumovačem, který taktéž požírá značný výkon, protože ten signál GPS cestuje celkem velkou dráhou a ta anténka na telefonu není nic moc extra. Napájení zesilovače je pak je detail na konci…

    • cinch (neregistrovaný)

      Také se udivuji nad některými věcmi.

    • AM (neregistrovaný)

      Taky si rikam ze autor clanku moc nevi. Nakonec komentar smyslnejsi nez cely clanek…

    • mceza (neregistrovaný)

      Pěkný a poučný komentář. Bohužel David Podzimek není odborník a jen opisuje přeložené texty z jiných serverů (a někdy si k nim dodá vlastní názory a dojmy). Nelze tedy od něj čekat nic na úrovni.

      Od článku, který je označen jako „Technické okénko“ bych i já čekal více než snůšku nepřesností.

      Bohužel být tebou, tak spíš očekávám smazání komentáře a pokud se proti tomu ozveš, tak i ban…

    • matkal (neregistrovaný)

      Základní problém komentáře je, že nikoho nezajímá, oproti tomu článek, sic zobecněný, je pochopitelný pro všechny. Je typické, že se vždycky někdo ozve, odborník na jednu problematiku a sepere vše, co si přečte. Sám ale není ochotný stisknout tlačítko Vytvořit článek a sestavit text, aby sám byl podroben kritice ostatních.

      Lze jedině doporučit, aby chodil číst odborné servery o navigaci a realizovat se tam a ponechal autorovi prostor pro to, aby psal pro většinu.

    • cinch (neregistrovaný)

      Problémem tohoto webu je, že z odborného serveru se začíná stávat server „jedna paní povídala“. Toto byl poslední server s komunitou, kde se objevovali věci pro odbornější veřejnost, ale poslední dobou to je bulvár. Sem už chodím jen nakouknout, protože čtu zahraniční weby, které mi alespoň dají více. Sám jsem vystudoval techniku na VUT v oboru telekomunikací a tyhle směšné a v podstatě debilní články mě akorát zvedají ze židle. Kecání nesmyslů nesnáším!!!

    • . (neregistrovaný)

      cinch: je až s podivem, kolik lidí jsou na internetu odborníci na vše a mají vystudováno několik VŠ, ale pletou si i/y. Také mě udivuje, kolik psychicky labilních jedinců je mezi námi, jelikož je dovedou zvednout ze židle podobné malichernosti

    • cinch (neregistrovaný)

      Nejsem odborník na vše, ale tento článek jen ukazuje, jak jsou na tom dnešní media v ČR. Hlavně že jste Vy takový chytrák, který používá místo nicku tečku. Pokud jde o chyby, tak nesedím doma na zadku, ale chodím i do společnosti a včera jsem měl více upito.

    • . (neregistrovaný)

      o tom zda chodíte do společnosti či (ne)sedíte na zadku ale článek nebyl a nemá to s tím nic dělat. Mohl jste sám napsat přínosný článek. Místo toho jste ztrácel jak vlastní drahocený čas, tak i čas ostatních. Z toho usuzuji, že máte doma času dost na plození podobných příspěvků.

      A toto médium není vámi placeno. Autor sem tedy klidně psát nesmysly a blafy a vy s tím nemůžete dělat nic. Problém dnešních médií v ČR je ten, že dávají možnost diskuze na vlastním, soukromém webu.

      Hlavně že vy jste takový chytrák, který používá místo nicku CINCH.

    • Velda (neregistrovaný)

      Ten článek se jmenuje „Technické okénko“ a nikoliv „Češtinářské okénko a pár technických žvástů“. Miluji, když se objeví nějaký kripl a začne argumentovat chybami v tam nelogicky stavěném jazyku, kterým čeština je…

  2. xxx (neregistrovaný)

    Android 2.3 + ROOT + LBE Security a dostávám podobné možnosti, jako mají kolegové s iOS. Přitom tohle by mělo být v moderním systému samozřejmostí, ale pak by nás Google nemohl tak lehce šmírovat, že…

    • x (neregistrovaný)

      Když budeš pod rootem pouštět jakýsi sw třetích stran tak možná dostaneš stejnou možnost jako má iOS, ale děláš si v systému bezpečnostní díru jako prase.

  3. tomogo (neregistrovaný)

    Jestli chcete zůstat kvalitním webem, tak ten článek raději stáhněte! GPS sice něco žere, ale rozhodně nemá hlavní podíl na spotřebě v telefonu! Je to jenom přijímač, je sice složitější, ale pořád je to jen přijímač! Abych své tvrzení prakticky dokázal, tak mi prosím vysvětlete, jak to že má stará E52 vydrží 3 dny se zapnutou GPS a logovacím softem, když ta GPS tak strašně žere?!

    • niky79 (neregistrovaný)

      „jak to že má stará E52 vydrží 3 dny se zapnutou GPS a logovacím softem, když ta GPS tak strašně žere?!“

      To nehrozí, aby ti GPS opravdu v kuse běžela tři dny. Nezlob se, ale to je prostě NESMYSL. I externí GPS, kde není nic jiného než GPS a BT a mají vlastní baterii, nevydrží v provozu déle než několik hodin, pět, šest. Pak přijdete vy, čehún z diskuse, a tvrdíte, že GPS vám vydrží běžet 72 hodin v kuse…

    • uni (neregistrovaný)

      niky79: Kvalitní GPS (např. Qstarz) mají vcelku bez potíží výdrž 20h, žádné 5-6, je tam cca baterie jako v Nokii (má i stejný typ s některými modely), 3 denní výdrž v telefonu je ale skutečně utopická.

    • tomogo (neregistrovaný)

      Jsem Tomáš, ale že i jiní jsou nevěřící Tomášové. No víte co? Já Vám to změřím. E52 mi teď leží v šuplíku, tak ji vyndám a uděláme pokus. Je sice pravda, že to asi celých 72 hodin nebude, protože jsem ji při putování po světě na noc vypínal, ale uvidíme. Jen pro zajímavost, v šuplíku vydrží zapnutá se zobrazením hodin na displayi měsíc a půl a to jsem ji ještě párkrát ještě použil, takže si troufám tvrdit, že měsíc a tři týdny vydrží. Bez těch hodin na obrazovce dá podle mne i dva měsíce. Tak se těšte, jdu svou E52 nabít, test GPS právě začíná!

    • tomogo (neregistrovaný)

      Tak máme 18 hodin GPS logování na E52 za sebou a ubyla jedna čárka baterie (je jich tam 7), takže kdo tu hovořil o 5-6 hodinách. Nicméně i těch 20 hodin bude za dvě hodinky pokořeno. No nic jedem dál, další kontrola zítra.

    • Docent (neregistrovaný)

      Když mně vydrží Holux bez problémů přes 20 hodin, tak asi dělám něco špatně, že?

    • jaja01 (neregistrovaný)

      TOMOGO tak ako to vyzera ? ;-)

    • tomogo (neregistrovaný)

      Tak právě mi má E52 zahoukala že má málo šťávy a lehla. Takže to máme celých 35 hodin spuštěné GPS a záznamu trasy ve formátu NEMA.

      Když odečteme spotřebu CPU při běhu programu cca 10mAh (tady jen hádám) a zapisování do souboru, tak s baterií 1500mA (je otázkou jestli má baterie po 5-ti letech používání těch 1500mA ještě má), vychází spotřeba GPS na cca 33mA. A kvůli tomu se ten článek jmenuje „Proč používání GPS spotřebovává velké množství energie?“ Osobně si dokážu představit že dnešní SoC GPS při 28Nm výrobě by mohly mít spotřebu cca 20mA (jen odhad), takže to opravdu není nic tak extra. Největší žrout baterie je obrazovka a pokud má nějaká GPS spotřebu větší je to podle měřítek Nokie E52 jen nekvalitní krám.

    • tomogo (neregistrovaný)

      No ještě jsem se chtěl omluvit za mistifikaci třech dnů, ale jak jsem řekl, při putování mi to vždy 3 dny vydrželo, ale vždy jsem GPS zapínal na začátku putování a po příchodu do cíle jsem GPS večer zase vypnul. Takže se s E52 dá opravdu logovat 3 dny výletů (né v kuse) protože 35 hodin / 3 dny = cca 11,5 hodin na den, ale to opravdu bohatě na jeden výlet stačí. Je tedy vidět, že reálné to je a nic jsem si nevymyslel, jen jsem opominul všechny skutečnosti za což se ještě jednou omlouvám a doufám, že můj tes byl přínosem, narozdíl od článku, který je jen snůškou nesmyslů.

    • jaja01 (neregistrovaný)

      TOMOGO diky, *thumbs up*

  4. scarabeus (neregistrovaný)

    Pane redaktore, o tom jak funguje GPS jste si přečetl kde? Ve Čtyřlístku nebo v Ohníčku?

    Úroveň tohoto webu upadá a začíná se blížit Technetu.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *