Power measurement and analysis of mobile instant communications in 802.11g : Medición de energía y análisis de comunicaciones instantáneas móviles en 802.11g

Benito Sanz, José Raúl (2009). Power measurement and analysis of mobile instant communications in 802.11g : Medición de energía y análisis de comunicaciones instantáneas móviles en 802.11g . Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, Facultad de Informática (UPM) [antigua denominación].

Descripción

Título: Power measurement and analysis of mobile instant communications in 802.11g : Medición de energía y análisis de comunicaciones instantáneas móviles en 802.11g
Autor/es:
  • Benito Sanz, José Raúl
Director/es:
  • García Fernández, Marinela
  • Ylä-Jääski, Antti
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Fecha: 2009
Materias:
Escuela: Facultad de Informática (UPM) [antigua denominación]
Departamento: Otro
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Actualmente, el uso de las nuevas tecnologías de información y telecomunicaciones aumenta de forma tan rápida que los teléfonos móviles no solo permiten las típicas llamadas y mensajes de texto, sino que generalmente, están provistos, ya sea mediante redes locales inalámbricas o redes vía satélite, de una conexión a Internet. Uno de los problemas que deben enfrentar los usuarios a la hora de utilizar los servicios que provee Internet es la duración de la batería del aparato que están utilizando, que en el caso del uso para el acceso a Internet se ve notablemente acortada. Para tener una idea del consumo de energía que requieren los servicios de Internet, se ha elegido un protocolo de mensajería instantánea, dado que este tipo de aplicaciones son de lo más cotidiano, como caso de estudio para determinar cuáles son los factores que más afectan a la duración de la batería. Hemos dispuesto de un dispositivo Nokia N810, que a pesar de no ser un teléfono convencional ni un smartphone (la propia compañía lo llama internet tablet), nos sirve para cumplir los objetivos del estudio del consumo de energía. El propósito principal de este estudio es la determinación de los factores que más afectan al consumo de energía de los dispositivos móviles durante una sesión de mensajería instantánea. Para el análisis de dicho consumo, se procederá a realizar una serie de pruebas bajo una red local inalámbrica. En este entorno, se tendrán controlados varios parámetros, ya sean de la red o de la comunicación instantánea. Dichos parámetros son el tamaño y tipo de los ficheros enviados en una comunicación, intervalos de señalización de la red local inalámbrica (beacon), velocidad de transmisión de la red, ubicación de los clientes y la frecuencia y longitud de los mensajes. Además del análisis de los factores mencionados y de cómo influyen en el consumo energético, el estudio también incluye una breve descripción del protocolo MSNP (Microsoft Notification Protocol), utilizado en el popular Windows Live Messenger, así como en otros clientes de mensajería instanxi tánea, que ha sido el protocolo utilizado para las pruebas (aunque no con el cliente oficial, sino con uno de código abierto denominado Pidgin). De forma no tan profunda, también se cubren aspectos como el propio dispositivo Nokia N810, el sistema operativo que utiliza, el software utilizado durante las pruebas, la red inalámbrica usada, etc. Durante el desarrollo del estudio se explicarán las cuestiones básicas relativas al protocolo MSNP, con el fin de conocer qué tipo de paquetes se intercambian clientes y servidor para establecer y mantener una comunicación instantánea. Posteriormente, se describirán con detalle los experimentos a realizar durante las pruebas, así como qué factores se mantendrán fijos y cuáles serán variables durante la realización de las mismas, de forma estructurada en una serie de casos de uso. Tras ello, se presentarán los resultados de las pruebas, describiendo los aspectos más interesantes, así como definiendo en función de cuáles de los factores analizados varía el consumo energético. Además de la descripción de las pruebas y sus resultados, también se realiza un recorrido por el trabajo previo en lo relativo a mensajería instantánea y consumo energético (o más correctamente, ahorro de energía). En lo relativo a la mensajería instantánea, los estudios prestan atención al desarrollo de protocolos que permitan este tipo de comunicación y de las aplicaciones que los utilicen. De estos dos aspectos, el que requiere una mayor visión es el diseño del protocolo. Dada la gran cantidad de protocolos que hay disponibles, hay una cierta controversia a la hora de decidir cuál es mejor y cual peor, debido a las ventajas y desventajas de unos y otros. Además de ello, ciertos estudios han intentado establecer un protocolo estándar, con resultado negativo. Fuera de aspectos puramente técnicos, hay estudios sobre cómo influye la mensajería instantánea en los negocios o incluso en las relaciones personales. Respecto al ahorro de energía, la investigación actual se centra principalmente en el software, aunque las compañías distribuidoras de teléfonos y otros dispositivos móviles también tratan de mejorar el hardware (las baterías principalmente). En la última parte del estudio, se exponen las conclusiones obtenidas a partir de los casos de prueba. El factor principal a la hora de influir en el consumo energético es el tiempo, como se podrá ver. Sin embargo el tiempo invertido en las comunicaciones es afectado por prácticamente todos los demás aspectos que se regulan durante las pruebas. Además del tiempo, se podrá comprobar que en el momento en el que cualquier tipo de evento sucede en el dispositivo móvil (tocar la pantalla táctil, presionar una tecla) tiene reperxii cusión en el consumo de energía, aunque siempre acotado bajo un máximo, al menos en los casos estudiados, en los que ningún otro proceso aparte del cliente de mensajería instantánea estaba activo. Volviendo a la cuestión del tiempo invertido en las comunicaciones, podremos ver cómo el tamaño de los ficheros enviados a través de una comunicación es un factor decisivo. Los ficheros más grandes requieren un tiempo mayor para que se complete el envío, derivando ello en un mayor consumo total de energía. En los mismos casos de prueba en los que se analiza el tamaño de los ficheros, también se analizará el tipo de los mismos, aunque los resultados mostrarán que este factor no es determinante en ninguno de los casos, puesto que cualquier fichero es encapsulado en paquetes que no tienen en cuenta la estructura interna del mismo. Para los casos de prueba que tienen en cuenta el intervalo de las señales de la red inalámbrica. Un intervalo de señalización muy corto forzará a los dispositivos a capturar y analizar esas señales de forma continua. Aunque el procesamiento de estas señales de beacon es completamente transparente al usuario del dispositivo, requiere una cierta actividad por parte de la CPU que, obviamente, consume energía. Tal consumo será mayor cuanto más corto sea el intervalo. Poniéndonos en el caso completamente opuesto, en el que los intervalos de señalización son muy amplios, no se obtiene un mejor rendimiento en cuanto a ahorro de energía. Para este caso, se explicará el concepto de modo de ahorro de energía, mediante el cual, el dispositivo móvil permanece en un estado de bajo consumo mientras no tiene que procesar los paquetes de señalización de la red. Al incrementarse el tiempo entre estos paquetes, el dispositivo pasa mucho más tiempo ahorrando energía que interaccionando con la red, lo cual aumenta notablemente los tiempos de transferencia de datos y con ello, la energía consumida en total. Otro de los factores que se analizarán será la velocidad de transmisión de la red. Como se podrá ver, aunque existen ciertas diferencias entre el consumo observado con unas y otras velocidades, este factor no resulta tan determinante a la hora de realizar el consumo de energía total. También se podrá comprobar que la ubicación de los clientes de mensajería (pudiendo estar en la misma red o en redes distintas) tiene un efecto menor en el consumo energético. La comunicación es mucho más rápida si ambos clientes están conectados a la misma red desde el mismo punto de acceso, lo que provoca menores retardos, menor tiempo total de las comunicaciones y, en definitiva, menor consumo energético, pero las otras situaciones analizadas, en las que los dispositivos se encuentran en redes distintas, aunque ven aumentado su consumo, no se dispara como pudiera ocurrir con tamaños de información demasiado grandes. Además, hay que notar que, por norma general, en una comunicación instantánea, emisor y receptor de los mensajes están en redes separadas, por lo que no es un parámetro que se pueda controlar. Finalmente, el análisis de la frecuencia y la longitud de los mensajes enviados y recibidos, además de ser el más representativo, puesto que las aplicaciones de mensajería instantánea se usan principalmente para el intercambio de mensajes y no de ficheros, es el que muestra unos resultados más reveladores. Por otra parte, también muestra grandes diferencias entre los casos en que los mensajes son recibidos y entre los que envían mensajes. Cuando es el dispositivo móvil el que recibe los mensajes, la longitud del mensaje es prácticamente irrelevante a la hora de medir la energía consumida. Esto sucede debido a la limitación del mensaje que ofrecen las aplicaciones y que, en la mayoría de ellas, no se permite que un mensaje tenga más longitud que la del paquete donde va a ser encapsulado, por lo que la diferencia entre el consumo que provoquen unos mensajes cortos y otros largos está determinada por unos pocos bytes. El comportamiento es muy distinto a la hora de enviar un mensaje desde el dispositivo móvil, ya que por cada carácter que contenga el mensaje, habrá sido necesaria la pulsación de una tecla o un contacto en la pantalla táctil, eventos que sí tienen una gran repercusión en el consumo de energía. En este caso, la longitud del mensaje sí es determinante a la hora de ahorrar energía. Por otro lado, también influye la frecuencia con la que se envían los mensajes. Un envío continuo de mensajes provoca un mayor consumo que el enviar mensajes de forma espaciada. Respetando unos ciertos intervalos de tiempo entre mensaje y mensaje, el dispositivo puede de algún modo descansar (dependiendo de la configuración del usuario, incluso oscurece o apaga la pantalla, reduciendo el uso de la batería) y ahorrar energía. Combinando ambos aspectos, longitud y frecuencia de los mensajes, se observará que el mejor rendimiento en cuanto a ahorro de energía se consigue con mensajes largos y poco frecuentes. Finalmente, se darán unas pequeñas nociones sobre lo que podrían ser futuras investigaciones en el área tratada, como por ejemplo, el diseño de software que trate de evitar las peores condiciones para el consumo energético, como el envío de ficheros extremadamente grandes, elevados intervalos de señalización, etc.

Más información

ID de Registro: 6026
Identificador DC: http://oa.upm.es/6026/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:6026
Depositado por: Archivo Digital UPM
Depositado el: 17 Feb 2011 16:32
Ultima Modificación: 20 Abr 2016 14:40
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