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可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectFutureComputing and Informatics Journal 2(2017)48e64http://www.journals.elsevier.com/future-computing-and-informatics-journal/Enersave API:基于Android的移动设备A.M. Muharum,V.T.作者:Joyejob,V. 比哈里*毛里求斯雷杜伊特大学计算机科学与工程系接收日期:2016年9月9日;修订日期:2017年5月15日;接受日期:2017年7月2日2017年7月29日在线发布摘要功耗是在IoT领域使用移动设备时需要考虑的主要因素。良好的电源管理需要正确理解终端设备消耗电源的方式本文是文献[1]中工作的继续[1]并提出了一个用于Android操作系统的节能API,以帮助开发人员将其应用程序转变为节能应用程序。主要功能大量用于构建智能应用程序,极大地影响Android设备的电池寿命,并已考虑到:屏幕亮度,配色方案,CPU频率,2G/3G网络,地图,低功耗本地化,蓝牙和Wi-Fi。省电API的评估已在真实的Android设备上进行,并与目前Android市场上最强大的省电应用程序eDUBattery Saver和Battery Saver 2016e进行了比较比较表明,Enersave API在并入Android应用程序时对节能有显著影响DU Battery Saver和Battery Saver 2016分别帮助节省22.2%和40.5%的电池电量,而在Android应用程序中加入Enersave API可以帮助节省84.6%的电池电量。©2017埃及未来大学计算机与信息技术学院由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。关键词:手机; Android;能耗; API1. 介绍移动设备已经成为人们生活中不可或缺的一部分[1,2]。它们被称为智能设备的原因主要是因为它们被用来执行几项重要任务。随着移动设备的前所未有的发展,出现了那些放大其服务但同时增加平均功耗的应用程序,从而导致更短和更少的预期电池寿命[3]。每天都有数以千计的应用程序被开发出来,并不断进行改进和提供新功能,但通常情况下,功耗因素* 通讯作者。电子邮件地址:mohammad. umail.uom.ac.mu(A.M. Muharum),vershley. umail.uom.ac.mu(V.T.Joyejob),v.hurbungs@uom.ac.mu(V.Hurbungs),y.beeharry@ uom.ac.mu(Y。Beeharry)。同行审查,由埃及未来大学计算机和信息技术系负责。忽视因此,有必要研究使用模式,以提出更好的节能解决方案。目前 最流 行的 操作 系统是 谷歌 的Android 、微 软的Windows Mobile和苹果的IOS。图1显示了截至2015年这些操作系统的市场份额[4]。显然,Android拥有最高的市场份额约83%。Android是由Google开发的开源移动操作系统[5]。Android市场继续以积极的速度增长,每天都有大量强大的应用程序上传。根据Statista的数据,Android市场上有超过150万个应用程序[6]。Android也未能幸免于涉及其设备电池寿命尽管配备了各种强大的功能,移动设备的电池寿命长时间使用这些功能会将电池寿命限制在几个小时。参考文献[7]的作者认为,尽管在低功耗硬件设计和电池寿命方面有许多改进,http://dx.doi.org/10.1016/j.fcij.2017.07.0012314-7288/©2017埃及未来大学计算机与信息技术学院由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6449¼ þ þ þ þþFig. 1. Android OS市场份额[4]。认识到战略上可行的能源管理方法必须包括更高层次的系统。参考文献[8]的作者指出,应将能量与性能最大化的传统操作系统观点一起视为头等资源。尽管有这些作品,但其中大多数都使用基准统计数据收集和建模数据,而没有过多考虑用户在设备上的在参考文献[9]中已经沿着这条路线进行了研究。第一次尝试建立一个个性化的权力模型在这个方向上进行的参考。[10]第10段。为了应对耗电量大的手机,研究人员正在积极寻找不仅提高能量密度,而且提高寿命、自放电和运行成本的方法。两种最广泛使用的电池类型是锂离子(Li-ion)和锂聚合物(Li-Po)电池。近年来,锂离子电池系统在手机中的使用呈上升趋势。这种电池提供高能量密度和重量轻的 事 实 使 其 非 常 适 合 手 机 。 电 池 的 功 率 密 度 为 126Wh/kg[11]。三星、LG和苹果等知名公司都使用锂离子电池为手机供电。平均充电时间为2小时[11]。Li-Po电池的功率密度为185 Wh/kg[12],超过锂离子电池。根据[13],由这种电池供电的苹果iPhone 5需要大约2小时多一点的时间才能充满电。苹果iPhone 5的电池在通过3G网络进行语音通话时可以持续长达10小时[14]。功耗可以分解为以下主要子系统,这些子系统是通过从参考文献导出的操作系统的测量收集的。[15、16]。这些组件比移动设备中的其他组件消耗更多的功率。功率表1显示了参考文献[18]中三星Galaxy S5的屏幕功耗。使用智能移动终端的一些常见任务以及相应的平均能耗(不包括背光)如表2[18]所示。参考文献[15]中进行的研究表明,通过Wi-Fi或3G网络浏览互联网在亮度水平为36时可能消耗高达约1500 mW的功率,而在亮度水平为102时观看YouTube视频可能消耗高达1800 mW的功率。这些数字给出了在智能手机上执行某些任务需要多少电力的想法。此外,CNET和AVG的研究人员还列出了一系列资源密集型的Android应用程序,这些应用程序甚至可以让最新的智能手机屈服。引用的编译列表。[19,20]CNET和AVG发现对电池寿命产生负面影响的应用程序包括:Facebook App,AllShareCast(三星),ChatON语音和视频聊天(三星),Instagram和Sportify Music。根据Refs。[21,22],Facebook Android应用程序本身在Wi-Fi模式下使用约半天时消耗约58%的电池。这表明,即使市场上存在知名的应用程序,开发人员通常也不会将额外的精力投入到节能因素中。下面将介绍有关智能移动设备的一些功耗事实1.1. 屏幕亮度和配色方案在参考文献[16]中,作者确定屏幕亮度是电池消耗特性之一。因此,屏幕停留的时间越长,消耗的能量就越多唯一的办法,以尽量减少其电力使用是降低亮度表1三星Galaxy S5的屏幕功耗[18]。采用显示CPU音频GPS蓝牙Wi-Fi。在移动电话的正常操作期间,平均亮度/mW最大亮度/mW和GSM网络使用最多的功率[17]。背光灯820 150050上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64表2平均能耗[18]。任务功耗/mW57秒GSM电话1054发送文本消息302通过移动网络610通过Wi-Fi432水平,如本文所示。要求屏幕在用户使用手机时保持亮着的应用程序需要有有效的方法来处理长时间的功耗。根据Howtogeek.com的技术人员[23],与白色像素相比,黑色像素不会产生任何光线,因此在AMOLED屏幕设备中使用更少的功率1.2. CPU频率正如开发人员在ajqi.com[24]上指出的那样,“CPU时钟越高,使用的功率越多。” 另一方面,低CPU频率是CPU密集型应用程序运行缓慢的同义词。但是不需要太多CPU使用的小型应用程序可以在降低的CPU频率下运行。如参考文献[25]所述,CPU时钟和电压缩放是用于降低功耗的主要技术。他们描述了2种类型的CPU频率配置文件或调速器类型,如表3[26]所示。1.3. 网络与3G或2G网络连接相比,Android设备的平均Wi-Fi信号使用更少的功率。然而,这并非在所有情况下都是理想的,因为根据[27],移动数据和Wi-Fi的功耗将根据信号强度而变化,并且有时切换到3G或2G网络可能比通过Wi-Fi访问互联网更有效。1.4. 地图Google Map API提供不同类型的地图,每种地图都根据所需的数据量使用不同的功率。地图如表4所述。在参考文献[28]中已经表明,下载数据花费的时间越长,无线电需要保持满功率的时间就越长,从而消耗更多的电池电量。应用程序更新位置的频率还可以表3CPU管理器[26]。CPU governor详细信息Powersave此调控器将CPU设置为最低频率。Interactive/OnDemand此调控器动态设置CPU频率取决于处理器正在执行的工作负载。表4地图类型[28]。地图类型详情RoadMap roadmap类型显示一个简单的路线图视图,其中包含相应的道路名称。卫星卫星类型显示Google Earth卫星图像。混合型混合型是路线图型和卫星型的组合。Terrain Terrain类型显示来自地形信息的物理地图。电池消耗量大[28]。然而,这可以被降低以在不需要连续位置更新的应用中实现更好的电池效率。地图模块的另一个功能是位置频率更新,它确定更新当前位置的间隔。这个频率严重影响电池消耗。表5[28]列出了不同间隔如何影响电池寿命的详细信息。从表4可以推断,以位置精度为代价,在低更新频率下消耗较少的功率。1.5. 低功耗定位有3种方法可以在Android智能手机中获取当前位置,如表6所示。最耗电的选项是GPS选项,其次是网络,最后是消耗最少电池电量的被动选项。根据参考文献[29],GPS是最准确的网络提供商,尽管其耗电量最大。不需要高精度的应用可以切换到更高效的替代方案,以节省电池电量。1.6. 蓝牙移动用户往往会忘记关闭蓝牙选项后使用它.它保持活跃,即使没有连接到任何蓝牙设备,并继续扫描其他蓝牙设备每隔几秒钟,直到它成功连接到一个.这种持续搜索的过程会导致显著的电池电量耗尽[30]。蓝牙模块的不同电源模式如参考文献[30]所示。它还演示了在普通智能手机中每种蓝牙模式的功耗。他们证明,有源蓝牙在不同阶段需要大量的电池电量。允许连续扫描蓝牙设备需要考虑的资源,如果蓝牙没有关闭,可能会对电池电量产生负面影响。1.7. Wi-Fi根据参考文献[31],当Wi-Fi无线电处于活动状态且未连接时关闭它是一种有效的节省上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6451表5频率更新间隔[28]。时间间隔详情每5秒一次这提供了很高的定位精度,但需要大量的电池电量。每1分钟一次这是默认设置,可在电池电量和定位精度之间提供更好的平衡。这提供了更好的电池效率,但相对较差的定位精度。通过防止无线电连续扫描接入点来延长电池寿命。在这项工作中,一个API,这是一个应用程序级库的电池寿命优化运行Android操作系统的移动设备开发。节能API旨在帮助开发人员提高运行任何集成库应用程序的任何Android设备的电池寿命。该API的效率已经通过在RSSFeed Reader和Weather应用程序上实现它进行了测试。系统模型在第2节中描述。第3节给出了从所进行的试验中观察到的结果第四部分总结了本文的工作,并提出了一些未来的工作。2. 系统模型该API被设计为与应用程序的主要权限无干扰。监测和调节的功能如图所示。 二、表6位置提供商[29]。● 要花很长时间才能定位● 使用设备上的GPS芯片和网络来提供快速的初始定位● 非常低的功耗● 非常准确● 在没有任何视线的情况下工作取决于运营商和手机支持这一点(即使手机支持它,网络不支持,那么这不起作用)5300英尺/1英里低网络,Wi-Fi:● 非常快速的锁定,并且不需要设备上的GPS芯片处于活动状态● 完全不需要额外的动力● 准确度很低;有时在popu中可以有更好的准确度-有很多Wi-Fi应用程序的地区,以及与谷歌共享位置的人。图二.省电API图。在以下小节中解释了电池节省技术的方法。2.1. 屏幕亮度配色方案屏幕亮度是RSS订阅阅读器和天气提供商等应用程序的主要电池问题,只要用户使用应用程序,设备的屏幕就需要保持亮着。该API的工作方式是,每当电池电量低于30%时,屏幕就会自动变暗,并自动将黑暗主题应用于应用程序。实现了一个特殊功能,通过使用系统时钟来确定是白天还是夜间,从而相应地调整屏幕亮度。它使用了参考文献[23]中的想法,其中暗像素使用更少的功率。API在屏幕上应用半透明覆盖层以使屏幕像素变暗,从而降低移动电话所需的功率。它还减少了屏幕超时,以便在用户不使用手机时更早地打开显示器。配色方案模块将应用程序的主题从浅色更改为深色,以进一步帮助在像素级消耗更少的功率如图3所示,屏幕亮度模块通过在屏幕上应用半透明覆盖层来使显示器变暗。覆盖的透明度取决于一天中的时间,以获得更好的用户体验。重叠值和时间间隔可以由开发者修改以适合特定的亮度曲线。屏幕超时也减少到15秒,以防止屏幕在不使用时停留。亮度曲线的示例可以如表7[23]所示。2.2. CPU频率天气应用程序或RSS订阅阅读器不需要恒定的高CPU速度才能正常工作。因此精度电池使用技术20英尺高GPS:● 在设备● 卫星的视线● 需要大约7个时间单位才能确定200英尺中e低● 在高楼周围不起作用辅助GPS,网络:●52上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64图三.屏幕亮度。在这两个应用程序上实现的API根据移动电话的电池电量在先前提到的调控器之间自动切换Android设备的CPU配置文件。例如,每当电池水平下降到特定水平以下时,API可以应用这大大有助于延长手机的使用时间较长的低电池水平。省电API包括一个CPU频率模块,允许修改设备的CPU调速器。它可以在两个调控器之间切换,即onDemand和PowerSave。onDemand调控器是大多数Android设备上的默认CPU调控器。这将为当前工作负载动态分配CPU时钟速度。此调控器在应用程序关闭时设置。只要电池电量低于15%,省电API就会切换CPU调速器的省电模式。这允许CPU以最低频率运行,从而降低功耗。当应用程序关闭时,默认的CPU调控器被重置。表7亮度曲线[23]。时间间隔透明度级别上午6点和下午12点低12 pme 4 pm非常低下午4时至 7时晚上7点和 9点相对较高下午9时及上午6时高温2.3. 网络无线连接,Wi-Fi和移动数据可以根据其信号强度使用更少的电池。省电API允许RSS订阅阅读器和天气应用在2G、3G和Wi-Fi连接之间切换。它还可以在低功耗或不使用时关闭任何无线连接,并在需要时再次打开。该模块还允许数据自动下载到应用程序,并在互联网连接可用时在本地缓存。API实现了两个功能:自动下载和网络切换,如下所述2.3.1. 自动下载该API实现了一个功能,允许任何使用该框架的应用程序捕获互联网连接并开始下载数据,即使没有运行。这些数据在本地缓存,并在应用程序需要时使用。在RSS FeedReader的情况下,当连接到互联网时,API每4小时预取和缓存一次数据,对于天气应用程序,每6小时进行一次。2.3.2. 网络交换无线连接模块的另一个功能是,省电API会自动选择最有效的方式来允许应用程序连接到互联网。每当电池电量低于30%,并且Android应用程序连接到互联网时,API就会在Wi-Fi,3G或2G连接之间切换,如表8所示[32]。2.4. 低功耗定位API中实现的功能使用Wi-Fi连接使用低功耗本地化的高效功能,连接到保存到数据库中的已知热点。当在距离当前位置2.5公里的半径内发现已知接入点的位置时,节能API自动打开并连接到接入点。2.5. Wi-Fi省电API实现了一个模块,通过该模块,Wi-Fi在未连接到任何接入点时自动关闭,并在已知Wi-Fi接入点可用时通过使用低功耗定位模块重新打开。它不断地学习热点的位置。的表8网络交换[32].当前网络状况切换网络Wi-Fi<- 70 dB(~35%)3G/2G3G<- 110 dB(~55%)2G/Wi-Fi2G<- 125 dB(~30%)Wi-Fi上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6453Wi-Fi模块智能地给用户5分钟连接到接入点,然后关闭它,如果它仍然没有连接。2.6. 地图省电API提供了显示地图的有效方法。减少地图细节会减少所需的数据量,从而减少无线电保持活动的时间。这种方法有助于降低功耗。来自地图模块的另一个特征是位置频率更新,其确定更新当前位置的间隔。下面将描述API中实现的两个特性2.6.1. 低带宽地图此模块为开发人员提供了节能的Map实用程序。该API由一个地图组成,与普通地图相比,它消耗/下载的数据较少。这是通过使用RoadMap实现的。2.6.2. 自定义地图此功能允许使用位置更新修改应用程序的更新频率。需要定期位置更新的应用(如天气应用)可以使用这样的特征来节省电池。此值通过表9所示的共享首选项屏幕界面进行更改。2.7. 蓝牙省电API会自动检测蓝牙无线电是否处于活动状态以及是否未连接到任何设备,并将其关闭以防止电池耗尽。蓝牙模块在不使用时关闭蓝牙无线电。当蓝牙最初处于活动状态,并且在5分钟内未连接到任何设备时,2.8. 图形用户界面省电API实现了共享首选项菜单,该菜单允许用户更改或禁用省电API设置的某些共享首选项菜单的建议设计如图所示。 四、3. 结果在这项工作中,已经使用以下方法测试了省电API:见图4。共享首选项屏幕。无线网络移动数据和全球定位系统API的某些功能仅适用于Android API 22及以上版本。所用移动设备的规格如表10所示。省电API的效率测量和电池使用情况的监控是使用三种功率分析Android应用程序进行的:高通公司的TrepnProfiler(用于CPU和无线功率分析),Power Tutor(用于屏幕功率)和Little Eye Labs(用于网络,无线和CPU分析)。API中的Enersave模块已经过单独测试,表10移动设备规格。LG L70三星A8处理器双核1.2 GHz四核1.8 GHz四核核心1.3 GHzRAM 1 GB 2 GB两个配备蓝牙的路由Android智能手机,屏幕IPS LCD电容4.5英寸Super AMOLED 5.7英寸表9更新频率。频率位置更新效率分辨率480 ×800像素1080× 1920像素Wi-Fi Wi-Fi 802.11 b/g/n Wi-Fi 802.11 a/b/g/n/ac蓝牙v 4.0 V 4.1GPS Yes,with A-GPS Yes,with A-GPS30 min非常高效10 min相对高效网络支持2G,3G 2G,3G,4G3分钟不高效电池锂离子2100 mAh锂离子3050 mAh1 min效率不高,耗尽电池快操作系统Android OS,v 5.1.1 Lollipop Android OS,v 5.1.1 Lollipop54上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64比较拟议框架的效率。在以下小节中描述了每个方面获得的结果。3.1. 屏幕亮度模块通过在Android设备上设置以下功能来执行屏幕亮度测试,以获得更准确的结果:1. 屏幕亮度设置为最大。2. Android移动设备充电到最大值并拔出。3. 颜色方案设置为默认值,亮。4. 所有无线电(Wi-Fi、网络、蓝牙和GPS)均已关闭。5. 当进行测试时(上午6点和下午12点测试已经使用Power Tutorandroid应用程序在天气应用程序上进行。使用两种器械读取3次读数,并取平均值以获得更好的准确度。在15分钟内以3分钟的间隔读取读数。使用Enersave节能API如何减少屏幕消耗权力比 的 正常 应用 不节电特征如图5所示。表11显示了测量屏幕亮度模块的Enersave省电API有效性时的平均值。在集成Enersave与Android应用程序的节能API。这是由于调暗了手机AMOLED显示屏中的像素。观察到15分钟后仅节省0.64%的电池功率。由此可以推断,单独的屏幕亮度模块对电池并消费表11屏幕亮度和平均功率。平均屏幕功率(mW)891.9平均屏幕功率(mW)886.1节省的平均屏幕功率(mW)5.63.2. 配色方案模块通过在Android移动设备上设置以下功能来执行配色方案测试,以实现更准确的读数:1. 屏幕亮度设置为最大,并禁用所有其他节能功能。2. Android手机充电到最大,拔掉插头。3. 所有无线电(Wi-Fi、网络、蓝牙和GPS)均已关闭。测试已经使用Power Tutorandroid应用程序在天气应用程序上进行。使用两种器械读取3次读数,并取平均值以获得更好的准确度。它们以3分钟的间隔进行15分钟。使用Enersave省电API如何比没有省电功能的普通应用程序消耗更少的电力的图形表示如图所示。第六章表12显示了测量颜色方案模块的Enersave节能API的有效性时的平均值。一个更好的价值为屏幕节能注意到使用颜色方案模块的黑暗主题。这是因为,与屏幕亮度模块相比,它只会使屏幕上的像素变暗,颜色方案模块会在黑色的地方关闭它们。节省了1.41%的电池电量编译此功能。图五. 图形e屏幕亮度。上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6455见图6。 图e颜色方案。4. 所有默认设置均设置为移动终端(未启用其他省电功能)。3.3. 屏幕超时模块通过在Android移动设备上设置以下功能来执行屏幕显示测试,以允许更准确的读数:1. 屏幕亮度设置为最大。2. Android手机充电到最大,拔掉插头。3. 所有无线电(Wi-Fi、网络、蓝牙和GPS)均已关闭。图7示出了屏幕在不同屏幕超时值下使用的功率量的累积图。可以观察到,屏幕超时值越大,屏幕消耗的功率越多。将屏幕超时设置为15或30秒是保持电池寿命的安全方法。3.4. 蓝牙模块通过在Android移动设备上设置以下功能来执行蓝牙测试,以允许更准确的读数:1. Android手机充电到最大,拔掉插头。见图7。 图e颜色方案。表12颜色方案e平均功率。平均屏幕功率(mW)877.8平均屏幕功率(mW)865.4节省的平均屏幕功率(mW)12.456上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64见图8。图形e蓝牙。表13蓝牙平均功率。平均屏幕功率(mW)840.4平均屏幕功率(mW)622.5节省的平均屏幕功率(mW)217.92. 所有无线电(Wi-Fi、网络、蓝牙和GPS)均已关闭。使 用 Little Eye Labs 功 率 分 析 应 用 程 序 从 RSS FeedReader应用程序中进行测量。使用两种器械读取3次读数,并取平均值以获得更好的准确度。每隔3分钟读取一次读数,持续15分钟。图8示出了蓝牙测试的功率分布。在时间t1和t2,蓝牙无线电装置执行搜索以连接到蓝牙设备。此过程将继续,直到设备成功连接或蓝牙关闭。在时间t3,Enersave节电API检测到蓝牙无线电处于活动状态且未连接,因此将其关闭。表13显示了测量蓝牙模块Enersave省电API有效性时的平均值。使用此功能可以显著节省25.92%的功率。当蓝牙无线电被启用时防止进一步搜索蓝牙设备是节省电池电力的有效方式。3.5. CPU频率模块通过在Android移动终端上设置以下功能来执行CPU测试,以允许更准确的读数:1. Android手机充电到最大,拔掉插头。2. 所有无线电(Wi-Fi、网络、蓝牙和GPS)均已关闭。见图9。 图形eCPU。上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6457表14CPU平均功耗。无API时的平均屏幕功率(mW)201.99平均屏幕功率(mW)35.79节省的平均屏幕功率(mW)166.20表15低功耗本地化e平均功耗。平均屏幕功率(mW)175.0平均屏幕功率(mW)66.1节省的平均屏幕功率(mW)108.93. 设置所有默认设置(亮度,配色方案,CPU调速器)。测量已采取从天气应用程序使用小眼睛功率分析应用程序。使用两种器械读取3次读数,并取平均值以获得更好的准确度。读数为20秒。图9显示了CPU测试的功率分布表14显示了测量CPU模块Enersave省电API有效性时的平均值。使用此功能可以显著节省82.28%的功率。降低CPU频率是小型应用程序延长电池寿命的好方法。3.6. 低功耗定位频率模块的结果通过在Android移动终端上设置以下功能来执行低功耗定位测试,以实现更准确的读数:1. Android手机充电到最大,拔掉插头。2. 设置所有默认设置(亮度,配色方案,CPU调速器)。测量已采取从天气应用程序使用小眼睛功率分析应用程序。使用两种器械读取3次读数,并取平均值,见图10。图e低功耗定位。图十一岁图e自动关闭低电平信号。58上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64表16自动关闭Wi-Fi平均功率。表17低功耗本地化Wi-Fi平均功耗。平均屏幕功率(mW)1120.8平均屏幕功率(mW)971.6平均屏幕功率(mW)780.2平均屏幕功率(mW)557.8节省的平均屏幕功率(mW)340.6节省的平均屏幕功率(mW)413.8产生更好的准确性。读数为20秒。图10示出了具有低功率定位测试的功率分布。在时间t1,为了检索当前位置,使用GPS。它使用恒定的功率来获得所需的坐标。在时间t2,为了检索当前位置,使用网络提供者。它只使用高功率脉冲来检索用户的当前坐标。表15显示了测量CPU模块Enersave省电API使用此功能可以节省62.2%的电量。对于不需要精确定位的应用程序,低功耗定位是节省电池电量的电池高效方式。3.7. Wi-Fi模块通过在Android移动终端上设置以下功能来执行Wi-Fi测试,以允许更准确的读数:1. Android手机充电到最大,拔掉插头。2. 设置所有默认设置(亮度,配色方案,CPU调速器)。测试分为两部分:低Wi-Fi信号期间自动关闭和低功耗本地化Wi-Fi/自动连接/断开接入点。这两个测试在以下小节中显示。3.7.1. 低Wi-Fi信号图11示出了在低Wi-Fi信号测试期间自动关闭的功率分布。在时间t1,Enersave省电API检测到Wi-Fi信号较低,并自动关闭Wi-Fi收音机如果没有API,则需要更多的功率来在低信号强度期间保持与接入点的连接。表16显示了测量自动关闭Wi-Fi模块的Enersave省电API的有效性时的平均值。使用此功能可以显著节省30.4%的功率。在低信号强度期间关闭Wi-Fi无线电可以对电池寿命有很大的好处3.7.2. 低功耗本地化Wi-Fi/自动连接/断开接入点图12示出了具有低功率定位Wi-Fi/自动连接/断开接入点测试的功率分布。在时间t1,Enersave省电API检测到移动终端处于已知热点位置,并打开Wi-Fi无线电以自动连接到接入点。在时间t2处,当移动设备移动远离接入点的位置时,API自动关闭Wi-Fi。如果没有API,移动终端将继续使用即使用户可以连接到已知的Wi-Fi接入点,也不能访问移动数据以访问互联网。表17显示了测量自动关闭Wi-Fi模块的Enersave省电API的有效性时的平均值。使用此功能时,观察到节能42.6%。当已知热点可用时,使用Wi-Fi而不是移动数据可能是有效的。3.8. 地图模块通过在Android移动终端上设置以下功能来执行Map测试,以实现更准确的读数:图12个。图e低功耗本地化Wi-Fi。上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6459图13岁图e低带宽图e功耗。图14.图e低带宽映射e数据消耗。1. Android手机已经充电到最大值,拔掉了插头。2. 设置所有默认设置(亮度,配色方案,CPU调速器)。3. The测试分为两部分:低带宽地图和一次性位置更新。使用Little Eye和Trepn功率分析应用程序从天气应用程序中进行测量。这两个测试在以下两个小节中描述。3.8.1. 低带宽映射图图 13和图 14显示 了具 有低 带宽 映射 功能的 功耗(mW)和数据消耗(字节)的 图 表 。表18显示了测量低带宽映射模块的Enersave省电API的有效性时的平均值。使用此功能可节省34.2%的功率。低细节地图被发现是非常电池效率。在时间t1和t2处,高峰值指示正在为地图下载的大数据,而在时间t3处,峰值较低,指示正在下载的较小数据3.8.2. 一次性位置更新图15示出了使用Enersave省电API如何比没有省电特征的正常应用消耗更少的功率的图形表示。在时间t1、 t2和t3,应用程序连续地更新移动终端的位置有了Enersave API,表18低带宽映射平均功率。表19一次性更新平均功率。平均屏幕功率(mW)269.7平均屏幕功率(mW)844.7平均屏幕功率(mW)177.6平均屏幕功率(mW)622.7节省的平均屏幕功率(mW)92.1节省的平均屏幕功率(mW)222.060上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64图15个。图e一次性位置更新。图16.图e网络交换。位置更新仅在时间t4进行一次。表19显示了测量一次性更新模块的Enersave省电API有效性时的平均值。使用此功能时,观察到节电26.3%不需要持续更新与天气应用程序类似,当前位置可以使用一次性更新功能来提高电池使用效率。3.9. 网络模块通过在Android移动终端上设置以下功能来执行网络测试,以实现更准确的读数:1. Android手机充电到最大,拔掉插头。2. 设置所有默认设置(亮度,配色方案,CPU调速器)。3. 测试在低信号网络区域进行测试分为两部分:网络切换和自动下载。接下来给出对这两个方面的描述。3.9.1. 网络交换使用Little Eye功率分析应用程序从天气应用程序中获取测量结果。图16示出了当移动设备最初使用3G网络连接到互联网并且在低信号时API将连接切换到2G网络时的曲线图。在非常弱的网络信号下,API切换到Wi-Fi以连接到互联网。在时间t1,Enersave API自动从3G网络切换到2G网络以连接到互联网。在时间t2,API从移动数据切换到Wi-Fi以连接到互联网。表20显示了测量网络交换模块的Enersave省电API的有效性时的平均值。当使用API时,观察到节能54.73%,切换到最高效的无线连接,而不是在低信号区域继续使用3G网络表20网络交换平均功率。平均3G网络功率(mW)578.3平均2G网络功率(无API)(mW)239.2平均Wi-Fi网络功率(mW)96.2API的平均网络功率(mW)261.8上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6461图17.图形e自动下载。表21网络自动下载平均功率。无API时的平均功率(mW)529.06API平均功率(mW)430.04平均节省功率(mW)99.02表22测试计划和节能测试。使用Enersave API不使用Enersave亮度50%亮度50%配色方案没有配色方案覆盖无覆盖CPU频率下降时钟无CPU频率下降时钟低带宽映射高/正常带宽映射低功耗本地化(网络)高/正常功耗定位(GPS)3.9.2. 自动下载使用Little Eye功率分析应用程序从RSS Feed阅读器进行测量。图17示出了当每次启动应用时更新来自RSS馈送的数据时的曲线图,以及其中API自动自动下载和缓存数据时,互联网连接可用.表21显示了测量Net-workeAutoDownload模块的Enersave节能API的有效性时的平均值。使用此功能时,观察到节电18.72%。防止每次下载应用程序时都下载数据对于类似于RSS订阅阅读器或天气应用程序的应用程序,启动可能会对电池寿命产生很大影响。3.10. 整个系统在本节中,描述了在完整的Enersave API系统上进行的测试,以测量和比较框架的效率。Enersave API使用天气应用程序和Little Eye Labs分析工具进行测试,参数如表22所示。在使用和不使用Enersave API的情况下获得的结果示于图1A和1B中。分别是18和19。使用和不使用Ener-save API的测试比较如表23所示。图十八岁使用Enersave API的结果e62上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 64图19号。结果e没有Enersave API。表23测试计划和节能测试。带Enersave API/mAh不带Enersave/mAhCPU0.804.91网络1.183.82GPS0.004.09总1.9812.82上述结果表明,使用Enersave API时,在功耗方面获得了84.56%为了评估拟议框架的效率,对现有系统进行了类似的测试,以与Enersave API进行比较。获得的结果BatterySaver 2016显示在图中。 20,和DU助推器获得的结果显示在图。 21岁表24总结了进行的所有试验。以这种方式对Android设备的这两个现有能源服务应用程序(DUBooster和Battery Saver 2016)进行比较的原因是为了进行公平的比较,并且据我们所知,我们没有遇到任何将所有功能(屏幕亮度,配色方案,CPU频率,2G/3G网络,地图,低功耗本地化,蓝牙和Wi-Fi)都考虑在单个应用程序中的工作。对比表显示,Enersave API在节省电池寿命方面比常规节能Android应用程序要好得多。图20. 结果eBattery Saver 2016.见图21。结果与DU Booster一致。上午Muharum等人/Future Computing and Informatics Journal 2(2017)48e 6463J表24结果比较。带EnersaveAPI/mAhBattery Saver2016/mAhDU Booster/mAh不带Enersave/mAhCPU0.804.224.324.91网络1.183.413.183.82GPS0.000.002.484.09总1.987.639.9812.82节省%84.5640.4822.150.004. 结论本文提出的工作提出了一个节能框架(Enersave API)为基于Android的移动设备。Enersave是一个API,可以轻松地集
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