Mobile Device Power Measurement

실제 모바일 기기가 파워를 얼마나 소모하는지 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있다.

그중에서 Monsoon Power Monitor를 활용해 파워 소모량을 측정해볼 것이다.

* Monsoon Power Monitor : 모바일 디바이스의 파워 소모량을 측정할 수 있는 장비

Monsoon Power Monitor

• Power Monitor H/W 장비와 Power Tool S/W로 구성
• 4.5V(최대 3A) 이하에서 동작하는 모바일 디바이스의 파워 소모량을 측정할 수 있음

예전에는 배터리가 일체형이 아니라 쉽게 측정이 가능했지만
오늘날에는 배터리가 일체형이 많기 때문에 측정이 쉽지 않다..

실제 스마트폰의 파워 소모를 측정해보면 스마트폰 모델마다 파워 소모량이 다르다.
스마트폰마다 서로 다른 H/W 부품을 사용하는데 H/W 부품마다 파워 소모량이 다르기 때문이다.

일반적으로 디스플레이가 많은 파워를 소모한다.
화면 밝기(픽셀 컬러 등)에 따라 파워 소모량도 달라진다. ( black < white )

CPU/GPU도 많은 파워를 소모한다. (연산량이 많아지면 파워 소모 증가)

 

실제로 스마트폰 파워 소모량을 측정해보자.

대상 스마트폰은 'Nexus 5' 기준이다.

[기본 파워 소모]

• Display ON(CPU ON)
  • 600mW 이상
  • 어떤 작업이 수행되느냐에 따라 많이 달라짐(터치 이벤트, 화면 스크롤, 앱 실행 등..)
• Display OFF(CPU OFF)
  • ~10mW

Power 측정 결과(Display ON - Touch events - Display Dim - Display OFF)

* Display Dim 상태는 스마트폰 화면이 약간 어두워진 상태를 의미한다.

Power 측정 결과(Touch - Scroll - Camera app - Taking a picture - App stop)

 

power 측정 결과(Display/CPU OFF, WiFi ON)

 

다음은 여러 가지 조건에서 소모되는 파워 추이를 확인해 볼 것이다. 조건은 총 3가지이다.

1. Display와 CPU 사용에 의한 파워 소모
   • 다른 요인에 의한 영향이 없도록 하기 위해 다른 요소들은 OFF(GPS, WiFi, BT 등..)
   • CPU wakelock 사용에 따른 차이도 비교 필요
2. GPS 사용에 의한 파워 소모
3. WiFi 스캔에 의한 파워 소모

 

[CPU wakelock 사용에 따른 파워 소모]

이전 시간에 다뤘던 PowerManager 예제인 카운팅 예제를 활용할 것이다.

카운팅 되는 과정에서 소모되는 파워와 wakelock이 걸린 후 소모되는 파워를 비교해보자.

먼저 Wakelock을 미사용 한 카운팅 예제(테스트 버전 1)의 측정 결과이다.

테스트 버전1의 파워 소모량 측정 결과

다음은 Wakelock을 사용한 카운팅 예제(테스트 버전2)의 측정 결과이다.

테스트 버전2의 파워 소모량 측정 결과

 

차이를 잘 못 느낄수도 있는데
Display가 off 되고 난 후의 Power 소모량을 유심히 살펴보자.

테스트 버전1과 테스트 버전2의 파워 소모량 비교

이와 같이 CPU wakelock이 걸려있으면 Display가 꺼져 있어도 계속 CPU가 동작하기 때문에
파워가 약 5배 정도 더 소모되고 있는 것을 확인할 수 있다.

이것은 예전 스마트폰 기준이기 때문에(배터리 용량 약 1500mA)
오늘날 스마트폰은 이 차이가 더 줄어들 수 있다.(스마트폰 상황에 따라 달라질 수 있다.)

중요한 것은 실제로 wakelock을 사용하면 배터리가 더 소모된다는 것을 확인하는 것이다.

 

[GPS 사용에 따른 파워 소모]

먼저 GPS의 파워 소모량은 GPS 위성 신호를 잘 수신할 수 있는지 여부에 따라 달라질 수 있다.

날씨가 좋지 않아 신호의 증폭을 더 해야 할 필요가 있으면 배터리가 더 많이 소모되고, 실내에서도 마찬가지이다.
따라서 실내, 실외, 맑은 날, 비 오는 날 등.. 환경에 따라 GPS 파워 소모량이 달라진다.

또한 GPS update 주기에 따라서도 평균 파워 소모량이 달라진다.
당연히 update 주기가 짧으면 위성 신호를 자주 수신해야 되기 때문에 많은 파워가 소모된다. 

그렇다면 실제로 GPS를 사용했을 때 파워 소모량을 측정해보자.

GPS 주기를 가장 짧게 설정

GPS 주기를 5초로 설정

실제로 GPS update 주기를 늘리면 배터리 소모량이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

위 예제에서 Display OFF까지는 GPS 수신을 하지만 CPU OFF 후에는 수신하지 않기 때문에
배터리 소모량이 매우 낮아진 것을 확인할 수 있다.

 

[WiFi 스캔에 따른 파워 소모]

WiFi 스캔의 파워 소모량은 스캔 주기, 주편 AP 신호 강도 등에 따라 달라진다.

이번엔 5초 간격으로 WiFi 스캔을 실시하는데 wakelock의 유무에 따라 비교해보자.

wakeLock 미사용 / 5초마다 WiFi Scan

wakeLock 사용 / 5초마다 WiFi Scan

이번에도 wakeLock을 사용했을 때
Display OFF 이후에 기본적인 파워 소모량이 더 많아지는 것을 확인할 수 있다.

하지만 wakeLock을 사용했을 때만 Display OFF 이후에도
정상적으로 5초마다 WiFi Scan을 제대로 수행하고 있는 것을 파워 소모량으로 확인할 수 있었다.