46% da carga da bateria é gasta na transferência de 0,2% dos bytes
Quando um usuário do Pandora reproduz uma música, o arquivo inteiro é transferido de uma só vez, e com razão - transfira o máximo de dados de uma só vez e mantenha o rádio desligado o máximo possível.
Porém, após essa transferência, o aplicativo envia pings a cada minuto para análise periódica da audiência. E qual é o resultado final? Esses pings ocupam 0,2% do total de dados transferidos, enquanto consomem 46% de toda a energia usada pelo aplicativo!
Ilya Grigorik, rede de navegador de alto desempenho
Cada vez no livro, Ilya revela seu ponto de vista amplamente, apoiando-o com exemplos volumosos. Para informar aos leitores sobre a vida útil da bateria do telefone, ele dedica um capítulo inteiro aos detalhes do funcionamento do modem GSM, UMTS e LTE. É interessante perceber como um problema que surge em um dos níveis tem suas raízes vários níveis abaixo.
Ao examinar toda a pilha de tecnologias, o livro não apenas nos dá um conjunto de fatos, mas promove toda uma filosofia.
Bons desenvolvedores sabem como as coisas funcionam.
Grandes desenvolvedores sabem por que isso funciona.
Steve Souders, introdução ao High Performance Browser Networking
Idéia antiga de uma maneira nova
Em 2013, quando estava lendo o livro, achei que seria legal fazer minha própria investigação sobre o assunto e visualizar como o modem de rádio pula de torre em torre quando o telefone se move.
Era impossível fazer isso com um telefone de 2013 rodando iOS, ele não dava acesso aos dados necessários. Mas hoje eu tenho um Pixel e não tem esse problema. LocationManager fornece localização GPS (latitude e longitude) a cada segundo.TelephonyManager fornece cellID = (mmc, mcc, lac, cid) para torre de celular.
O banco de dados cellID ajudará você a descobrir a latitude e longitude de cada torre. Resta desenhar a cada segundo o percurso (em vermelho) e a conexão com as torres, para cada uma das quais foi selecionada uma cor diferente. Dirija de Sunnyvale para Mountain View (clicável)
O diagrama mostra uma viagem de 7 minutos de 3,7 km com um telefone habilitado para LTE (UE, do Equipamento do Usuário). No caminho, encontramos cinco torres e nove células de comunicação (eNB, da Evolved NodeB).
Análise
Ao combinar o Google StreetView e a Wikipedia, você pode descobrir muita coisa. (clicável) Vários cellIDs podem ser localizados nas mesmas coordenadas eNB. Só que a antena do eNB não cobre 360 °. O ângulo de direção e a faixa de operação de cada antena cortam o espaço em setores. A localização e direção das antenas são selecionadas estrategicamente. No mapa acima, as torres estão instaladas ao longo da Rodovia 85 e as antenas apontam paralelas a ela. Algumas antenas têm um alcance estreito e longo de operação - talvez isso permita aumentar a densidade dos telefones durante congestionamentos.
A densidade do eNB é muito maior do que eu pensava. Na Internet, eles escrevem que o alcance da torre de celular é de 45 milhas. Pode ser no deserto, mas na cidade, a densidade populacional e a densidade de eNB estão relacionadas. Em Sunnyvale, existem torres a cada 1,5 km.
Vários operadores nem sempre compartilham torres. O banco de dados CellID é tão preciso que consegui encontrar essas torres no Google StreetView. Achei que encontraria ali grandes monólitos pontilhados de antenas, vários para cada operadora, mas na maioria dos casos uma antena fica pendurada na torre.
As antenas ENB não são montadas apenas em torres . Às vezes, eles estão localizados em igrejas, em linhas de alta tensão.e até mesmo em edifícios comerciais.
Assim que você começa a procurar por essas torres, elas passam de invisíveis a objetos que não podem ser ignorados.
O rádio LTE pode saltar entre células diferentes. Aparentemente, isso acontece muitas vezes várias vezes por minuto, a fim de lidar com o fato de que os edifícios estão obstruindo as torres.
A escolha da torre parece ser determinística. Nos dois mapas acima, as conexões do mapa na mesma seção do caminho são semelhantes. A escolha é feita por uma máquina de estados, cuja configuração é feita por cada célula por meio de mensagens SIB. A transição de estado depende de muitos fatores, incl. do limite de força do sinal da célula anterior ou do limite de força do sinal da próxima célula.
Tendo percorrido uma distância bastante longa, 16 km, notei que o código LAC (Location Area Code) do CellID não mudou. De acordo com a especificação LTE, as torres de celular não são obrigadas a realizar a transmissão UE se o LAC não mudar. O telefone muda para a próxima torre, permanecendo no modo RCC_IDLE e não transmitindo dados. Isso não apenas economiza bateria, mas também significa que a operadora de celular não sabe a localização exata do telefone se o LAC não mudou (embora tenha havido um debate sobre a precisão de determinar a localização por células desde o advento do GSM) .
Aparentemente, cada torre possui três antenas com setor de cobertura de 120 °. Isso é óbvio se você circular em torno de um deles.
Nós subimos mais fundo na toca do coelho
Foi interessante desenhar mapas. Eu queria saber mais sobre essa área. Descobri que não era apenas profundo, mas também largo. Mesmo para desenhar uma tabela mínima com base nos resultados da pesquisa, tive que gastar muito tempo desmontando com siglas.
| Geração | Tecnologia | Marketing | Notas (editar) |
|---|---|---|---|
| 0G | Telefones em carros | Como Philip Drummond [personagem da sitcom Diff'rent Strokes / aprox. por.] | |
| 1G | DynaTAC | Como Gordon Gekko [personagem do filme de Wall Street / aprox. por.] | |
| 2G | GSM | GSM | Nokia 3310 (também conhecido como "tijolo"). Suporte SMS |
| GPRS | Voz ou dados | ||
| BORDA | iPhone 1 | ||
| cdmaOne | CDMA | ||
| 3G | UMTS | HSPA | iPhone 3GS. Voz e dados ao mesmo tempo |
| HSPA + | |||
| CDMA2000 | C2K | ||
| 4G | LTE | LTE | iPhone 5 / Pixel 1 |
| LTE avançado | LTE + | ||
| LTE Advanced Pro | LTE Pro | ||
| 5G | 5G | 5G | iPhone 12 / Pixel 4a 5g |
| 5G mmWave | 5G mmWave | iPhone 12 Pro Max / Pixel 5G | |
Mundo esotérico
Desde 2G (GSM) em 1998, o 3GPP criou padrões e documentação para todas as pilhas técnicas. Todas essas especificações abrangem centenas de documentos e parece levar uma vida inteira para entendê-las.
Não encontrei uma pilha LTE de código aberto para aprender. E mesmo se fosse, a transmissão de rádio na faixa de celular é cuidadosamente regulada para que essas frequências não se espalhem por modems defeituosos.
Poucos livros foram publicados sobre este assunto, e todos eles são extremamente caros. Eu fui pessoalmente inspirado a fazer minha pesquisa pelos três seguintes:
- Uma introdução ao LTE por Christopher Cox.
- LTE avançado por Sassan Ahmadi.
- Long Term Evolution In Bullets, 2ª Edição por Chris Johnnson.
Por fim, existem aplicativos que permitem que você examine as configurações do modem, leia seu status e sua mensagem. Mas decidi não usá-los - eles são caros e também exigem root.