4G hay Wi-fi khiến điện thoại tốn pin hơn?

[Bùi Minh Nhật]

Dữ liệu di động làm hao pin nhiều hơn Wi-Fi vì phải liên tục duy trì kết nối di động với các cột phát sóng ở khá xa.
Bạn có bao giờ nhận thấy pin điện thoại của bạn cạn nhanh hơn khi sử dụng dữ liệu di động so với khi kết nối với mạng WiFi không? Có mối tương quan nào giữa việc cạn pin và kết nối internet thông qua dữ liệu di động so với WiFi không?

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu nhé.
Tại sao kết nối mạng làm hao pin
Truyền dữ liệu là cần thiết khi điện thoại giao tiếp với các thiết bị khác, cho dù sử dụng wifi hay dữ liệu di động. Việc truyền này bao gồm hai quá trình: tạo và truyền dữ liệu và truy xuất dữ liệu.

Để thực hiện được điều này, người ta sử dụng một ăng-ten phát và thu.

Máy phát bao gồm một dây dẫn dài, mỏng được kết nối với nguồn điện xoay chiều (AC). Khi dòng điện xoay chiều chạy qua, các electron bắt đầu dao động, gây ra sự tăng tốc và giảm tốc của các điện tích. Đến lượt mình, điều này tạo ra sóng điện từ (EM) lan truyền theo mọi hướng. Dữ liệu được truyền dưới dạng sóng EM.
Ở đầu bên kia, bộ thu chứa một dây dẫn dài, mỏng hấp thụ năng lượng từ sóng điện từ khi chúng đập vào ăng-ten. Năng lượng này khiến các electron dao động ở cùng tần số với sóng tới. Dao động điện tử tạo ra dòng điện xoay chiều trong ăng-ten thu, sau đó được chuyển đổi thành dạng phù hợp, chẳng hạn như âm thanh, video hoặc văn bản.

Điều quan trọng cần lưu ý là năng lượng là cần thiết để truyền và nhận dữ liệu, và pin điện thoại cung cấp năng lượng này. Khi khoảng cách giữa ăng-ten máy phát và máy thu tăng lên, công suất đầu ra tại ăng-ten máy thu giảm theo nghịch đảo bình phương khoảng cách từ máy phát.

Điều này có nghĩa là việc tăng gấp đôi khoảng cách giữa các ăng-ten sẽ làm giảm công suất đầu ra đi bốn lần.
Máy phát cần nhiều điện năng hơn để duy trì cường độ tín hiệu, dẫn đến việc sử dụng nhiều pin hơn.

Phân tích tổng hợp: Tiêu thụ điện năng của Wi-fi so với GSM​

Để thiết lập sự chênh lệch về mức tiêu thụ điện năng giữa GSM và Wi-Fi, một số tình huống sử dụng điển hình đã được mô phỏng trong một nghiên cứu . Các tình huống này bao gồm gửi email, tải xuống dữ liệu ngẫu nhiên và duyệt web. Thiết bị được sử dụng là OpenMoko Neo Freerunner. Hai thiết bị khác, HTC Dream và Google Nexus One, đã được sử dụng để xác thực các quan sát ban đầu trên Freerunner.

Dữ liệu di động và Wi-fi được sử dụng luân phiên để thực hiện các nhiệm vụ được đề cập ở trên. Công suất tiêu thụ được đo bằng cách nhân điện áp cung cấp và dòng điện được rút ra trong nhiệm vụ cụ thể đó.

Gửi email​

Lượng điện năng sử dụng để nhận và đọc năm email và trả lời hai email trong số đó như sau:

Công suất tiêu thụ của GSM (mW)	Công suất Wi-Fi tiêu thụ (mW)
Email qua GSM	~360	~5
Email qua Wi-Fi	~90	~100
Tổng hợp	~450	~105

Khi email được gửi qua wifi, GSM tiêu thụ một số điện năng để giữ cho thiết bị được kết nối với mạng di động. Mức tiêu thụ điện năng này là khoảng 90 mW. Khi email được gửi qua GSM, mức tiêu thụ điện năng của wifi giảm xuống gần bằng không.

Tải xuống dữ liệu ngẫu nhiên​

Một tệp 15 MB được tải xuống qua Wi-Fi và một tệp 50 KB được tải xuống qua GSM. Cần lưu ý rằng điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào thông lượng (lượng dữ liệu được truyền mỗi giây) và không phụ thuộc vào tổng kích thước tệp .

	Công suất tiêu thụ của GSM (mW)	Công suất Wi-Fi tiêu thụ (mW)
Tải xuống qua GSM	~640	~62
Tải xuống qua Wi-Fi	<5	~720
Tổng hợp	~640	~782

Tổng công suất tiêu thụ của Wi-Fi lớn hơn công suất tiêu thụ của GSM. Điều này là do thông lượng của Wi-Fi là 660,1

36,8 KB/giây và đối với GSM là 3,8

1,0 KB/giây. Mức tiêu thụ điện năng cao hơn của chuẩn trước so với Wi-Fi được giải thích là do cần nhiều điện năng hơn để xử lý dữ liệu đã tải xuống ở thông lượng cao hơn.

Duyệt Web​

	Công suất tiêu thụ của GSM (mW)	Công suất Wi-Fi tiêu thụ (mW)
Duyệt qua GSM	~215	<5
Duyệt qua Wi-Fi	~70	~55
Tổng hợp	~285	~55

Rõ ràng là duyệt qua GSM tiêu thụ nhiều điện năng hơn duyệt qua Wi-Fi. Điều này là do luôn duy trì kết nối nền với mạng di động để nhận cuộc gọi và tin nhắn.

Bản tóm tắt​

Biểu đồ cột về công suất tiêu thụ khi thử nghiệm GSM so với Wi-Fi

Biểu đồ cột về công suất tiêu thụ khi thử nghiệm GSM so với Wi-Fi

Hiệu quả năng lượng: GSM so với Wi-Fi​

Tiêu thụ năng lượng và hiệu quả năng lượng của GSM và Wi-Fi để truyền phát video đã được so sánh tại các địa điểm khác nhau bên trong khuôn viên trường đại học. Video được phát ở ba chất lượng hiển thị khác nhau. Bốn địa điểm đã được xem xét. Các phát hiện như sau:

E w : Năng lượng Wi-Fi tiêu thụ (mJ)	E m : Năng lượng dữ liệu di động tiêu thụ (mJ)	Tỷ lệ phần trăm tăng năng lượng của dữ liệu di động qua Wi-Fi
Quốc lộ 1	1859.44	2865,75	54,11
Quốc lộ 2	1247.41	2391,97	91,75
Quốc lộ 3	947,51	2090,59	120,64
Tổng hợp (QL1 + QL2 + QL3)	4054,36	7348.31	88,82

Ở đây, QL 1 có chất lượng cao nhất và QL 3 là chất lượng thấp nhất.

Đối với mọi mức chất lượng, dữ liệu di động tiêu thụ nhiều năng lượng hơn Wi-Fi. Độ phân giải phát trực tuyến càng thấp thì sự chênh lệch càng lớn. Điều này là do phát trực tuyến chất lượng thấp hơn đòi hỏi ít năng lượng hơn, nhưng điện thoại vẫn duy trì kết nối di động cơ bản để nhận tin nhắn văn bản và cuộc gọi, làm hao pin hơn.

Biểu đồ cột biểu diễn mức năng lượng tiêu thụ khi phát trực tuyến video.

Phần kết luận​

Rõ ràng là dữ liệu di động tiêu thụ nhiều năng lượng hơn Wi-Fi trong các tình huống thực tế. Điều này là do kết nối di động phải luôn được duy trì cho các cuộc gọi và tin nhắn.

Hơn nữa, các tháp di động thường nằm xa so với bộ định tuyến Wi-Fi. Ở những khu vực có vùng phủ sóng di động yếu, điện thoại nhận được tín hiệu yếu, dẫn đến tăng cường nỗ lực duy trì kết nối mạng. Nỗ lực này dẫn đến mức tiêu thụ điện năng cao hơn.

Ngoài ra, việc di chuyển từ nơi này sang nơi khác đòi hỏi điện thoại phải chuyển đổi kết nối từ tháp di động này sang tháp di động khác, làm hao pin.

Ngược lại, bộ định tuyến Wi-Fi thường nằm trong phạm vi 100 mét, gần hơn đáng kể so với khoảng cách giữa các tháp di động và điện thoại. Vì kết nối Wi-Fi không cần thiết cho các cuộc gọi và tin nhắn, nên năng lượng tiêu thụ của Wi-Fi giảm gần như bằng không khi không sử dụng!