Evaluation du protocole Quick Charge 2.0

Rem : Voir l’article actualisé concernant la charge rapide ici

 

Le protocole de charge Quick Charge 2.0 a été défini et lancé par Qualcomm . Ce protocole est resté sa propriété à ce jour. Il a pour objectif de réduire le temps de charge des smartphones et tablettes qui implémentent ce protocole.

La conformité des matériels se réclamant de ce protocole est vérifié par le laboratoire UL de Fremont en Californie  . La liste complète des matériels homologués est tenue à jour sur le site Qualcomm. Il est recommandé de vérifier la présence dans cette liste du matériel dont l’achat est envisagé, des matériels  »dits conformes » commencent à apparaître sur le marché……

1°) Principe du protocole:

Il est assez difficile de trouver des éléments techniques concernant ce protocole. J’ai trouvé ce schéma sur le site HTC qui donne quelques informations

Ces éléments m’ont conduits à faire un test sur ma tablette Sony Xpéria Z3 compact qui est certifiée conforme Quick Charge 2.0: Les tension des  lignes D+ et D- sont entre 0.14 et 0.38V au repos . Lorsqu’un chargeur,  lui aussi certifié conforme, est connecté on constate que les tensions des ligne D+ et D- passent immédiatement à  0,7 V , la tension chargeur est à 5V, puis une fraction de seconde plus tard la tension de la ligne D+ passe à  3,3 V  alors que la tension de la ligne D- reste vers les 0,8V , le tension chargeur passe alors à 9V. On se retrouve alors bien dans la configuration décrite sur le schéma HTC ci-dessus.

Si on utilise un chargeur standard la tension des lignes D+ et D-  restent aux alentours de 0.9V et la tension du chargeur reste à 5V.

De même  si on utilise un câble de charge sans ligne de données ou un dock sans contact avec les lignes de données, le chargeur même certifié Quick Charge 2.0 reste avec une tension de sortie de 5V, puisqu’il ne peut pas identifier le type de smartphone ou de tablette auquel il est connecté.

Si on connecte un smartphone ou  une tablette non conforme au protocole Quick Charge 2.0 à un chargeur certifié la tension de sortie du chargeur reste aussi à 5V

2°) Chargeur testé:

J’ai utilisé le chargeur AUKEY PA-T2 qui dispose d’une sortie conforme Quick-Charge 2.0 et deux sorties  »traditionnelles ».

 

 

J’ai relevé les caractéristiques courant tension de ces deux types de sorties sur des charges résistives. La caractéristique du chargeur Sony fourni avec la tablette Xperia Z3 compact est aussi représentée pour comparaison

En connectant la tablette Sony en parallèle du jeu de résistances de test on peut effectuer un relevé de caractéristiques de la sortie QC2.0 configurée en 9V:

 

On peut noter que les performances en courant annoncées : 2A sur les sorties en 5V ou 9V sont largement tenues

3°) Résultats des tests en vraie grandeur

A) Tablette Sony Xperia Z3 compact

Afin de mettre d’évaluer l’apport d’un chargeur Quick Charge2.0, j’ai effectué les relevés des courants de charge obtenus d’une part avec le chargeur Sony EP et le cordon, tous deux fournis avec la tablette  et d’autre part  avec le chargeur Aukey connecté sur la sortie QC 2.0 et le cordon fourni avec.

 

On constate une très nette réduction du temps de charge: on passe de 4h46mn  à 2h27mn , soit presque une réduction par deux du temps de charge….. Spectaculaire.

Vu les niveaux de courant atteints: 2,7A ,on peut se demander si les caractéristiques électriques des cordons USB et de leurs connecteurs ne deviennent pas critiques. J’ai donc associé  le chargeur Aukey à des cordons de différents fournisseurs.

Les relevés reportés dans cette figure montrent que c’est la cordon Sony livré avec la tablette qui est le plus performant.

On a enregistré des courants de charge de 3A alors que la notice du chargeur n’indique que 2 A. En fait la tension de sortie du chargeur descend nettement en dessous de 9V ( on est déjà à 8,2V avec 2,8A sur le relevé effectué), mais elle reste suffisante pour fournir 3A à la tablette avec un très bon cordon, Par contre les  9V de sortie ne sont même pas suffisants pour atteindre les 2A avec un mauvais cordon comme le  »no name »  utilisé ici……

Il faut donc être attentif à la qualité des cordons pour tirer la meilleur parti de ce type de chargeurs.

B) Smartphone Nexus 5

Le smartphone Nexus 5 n’est pas Quick Charge 2.0 compatible. Que peut apporter dans ce cas le chargeur Aukey?

Ces essais ont été réalisés avec le cordon USB Sony qui s’est révélé être le plus performant au cours des essais sur la tablette.

Le chargeur Aukey ne se révèle pas le plus performant dans cette série d’essais comparatifs. On peut se demander d’où provient la différence entre ces chargeurs?

On constate que le courant de charge est d’autant plus élevé que le tension de sortie du chargeur est élevée. Ainsi le chargeur LG , bien que limité en courant à 1,2A délivre plus de courant lors de la charge du Nexus 5 que le chargeur Sony qui lui est censé pouvoir délivrer 1,5A …..

Comment interpréter cette observation?

J’ai comparé la tension du chargeur EP-TA10EWE directement à la sortie du boitier puis au bout du cordon Sony ( au niveau de la prise micro-usb) : J’ai obtenu les résultats suivants:

 

On constate que , bien que la tension de sortie du générateur augmente quand le courant augmente, il se passe exactement le contraire au bout du câble ,c’est à dire  à l’entrée du smartphone ou de la tablette ( courbe rouge) . On obtient une bonne simulation de cette observation (courbe verte) en introduisant une  résistance série de 0.31Ohm  au schéma équivalent du chargeur. Cette dernière résistance représente l’ensemble des résistances liées aux  connecteurs, à leurs contacts et au câble du cordon.

On constate que les pertes de tension peuvent vite devenir importantes et limiter la disponibilité de courant pour le smartphone ou la tablette à charger. C’est cette observation qui a conduit Qualcomm à introduire  d’autres tensions de chargeur: 9V et 12V. Toutes fois on se rend compte que basculer de 5V à  9V la tension d’alimentation est loin de tout régler: on voit bien que la chargeur Aukey ne travaille pas du tout dans des conditions normales quand il alimente la tablette Sony : le courant de 3A et la tension correspondante ( probablement inférieure à 8V) sont en dehors des spécifications du chargeur: 2A et 9V …… Il est probable que c’est la raison pour laquelle le nouveau standard Qualcomm QC3.0 prévoit des incrémentation de la tension de sotie du chargeur par pas de 0,2V ….. C’est bien plus satisfaisant sur le plan théorique, reste à le mettre en place en pratique sans créer des chargeurs trop complexes.

 

4°) Conclusion

Le nouveau protocole de charge QuickCharge 2.0 accélère effectivement la charge des  smartphones et tablettes compatibles avec cette norme. Par contre il faut être attentif à la qualité des cordons utilisés faute de quoi on peut perdre une grande partie de l’avantage de cette norme.

L’analyse de divers chargeurs à ma disposition montre que la vitesse de charge des  smartphones et tablettes est aussi corrélée au niveau effectif des tensions des chargeurs utilisés. Ce paramètre n’apparaît pas dans  les caractéristiques  des chargeurs indiquées par les fournisseurs…… c’est dommage…..

Dans tous les cas la vitesse de charge des smartphones et tablettes est aussi plafonnée par le courant maximal que peut admettre chacun de ces smartphones ou tablettes. Ainsi la courbe de charge du Nexus 5 obtenue avec la chargeur Samsung EP-TA10EWE et le cordon Sony s’est révélée être la courbe maximale, en effet certains autres chargeurs et câbles m’ont donné exactement la même courbe de charge.

 

Test compratif de transmission de données entre Galaxy Nexus vs Toughshield R500+ et Rangerfone S19

1°) Les cartes SIM

Le Toughshield R500+ et le RangerFone S19 ( qu’on peut trouver aussi sous la référence S15 chez certains distributeurs) offrent la possibilité d’installer deux cartes. Le Samsung Galaxy Nexus n’accepte qu »une carte SIM

Sur le R500+, le choix du connecteur de la carte SIM fixe le mode de communication : Connecteur 1: WDCMA (3G/UMTS) ; Connecteur 2: GSM (2.5/2.75G)

(Voir en annexe les débits moyens de chaque protocoles)

Sur le S19 le mode de communication WCDMA/GSM est aussi défini par le choix du connecteur dans lequel on place la carte SIM.

Sur le  Samasung Galaxy Nexus  Le mode 3G est proposé par défaut. Il est possible d’imposer le mode 2G ( GPRS/EDGE) dans la section  »Paramètres du réseau mobile ».

2°) Conditions des tests:

Les deux tests présentés ici ont été réalisés avec deux cartes SIM Bouygues Telecom attachées à deux abonnements identiques.

Les smartphones ont été testés 2 par 2 ,en même temps, placés côte à côte dans le même véhicule.

Les données de communication sont enregistrées par l’application VDLysPDA Geo ( option Cidlog activée voir ici :http://tuto.vdlys.com/Website1.php?data=VDLysPDA_Geo) . Cette application  envoie un relevé de position GPS toutes les minutes et attend l’accusé de réception du serveur pour valider le transfert de donnée. Le volume de donnée à chaque transaction est de quelques octets seulement.

Les données validées sont notées OK. Si l’accusé de réception n’est pas reçu, la donnée correspondante est notée NOK.

A chaque transfert de données les caractéristiques de l’émetteur radio sont enregistrées dans un fichier de log. Chaque ligne du fichier est composé des éléments suivants : Exploitant, date et heure, CID,LAC , niveau de réception, type de transfert de données : Edge; UMTS etc, coordonnées GPS et  résultat de la transmission des données ( OK/NOK).

3°) Résultats

            I) Le secteur de St Clair sur Epte sur lequel on se penche particulièrement ici est couvert par un  émetteur Bouygues Telecom dont les caractéristiques déclarées sont les suivantes:

(Source www. cartoradio.fr)

                  a) R500+ et S19 en WCDMA à St Clair sur Epte

test comparatif R500+( Carte SIM en 1:WCDMA)  vs  S19 ( carte SIM en  WCDMA)
Exploitant	date heure	CID	LAC		P	Mode	Lati	Longi
BYTEL	20140729214100	246	32158	CONNECTED	13	EDGE	49,206681	1,67899	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729214104	246	32158	CONNECTED	13	EDGE	49,205885	1,67832	OK	R500+
BYTEL	20140729214205	246	32158	CONNECTED	19	EDGE	49,204953	1,67316	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729214209	246	32158	CONNECTED	26	EDGE	49,205932	1,67167	OK	R500+
BYTEL	20140729214307	246	32158	CONNECTED	18	EDGE	49,208556	1,66808	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729214311	246	32158	CONNECTED	24	EDGE	49,209229	1,66823	OK	R500+
BYTEL	20140729214409	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,209806	1,6685	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729214413	246	2459156	CONNECTED	30	EDGE	49,209818	1,66844	NOK	R500+
BYTEL	20140729214511	246	32159	CONNECTED	24	EDGE	49,209806	1,6685	OK	S19
	20140729214524	-1	-1				49,209818	1,66844	NOK	R500+
BYTEL	20140729214615	246	32159	CONNECTED	26	EDGE	49,209806	1,6685	OK	S19
	20140729214634	-1	-1				49,209818	1,66844	NOK	R500+
BYTEL	20140729214717	246	32159	CONNECTED	27	EDGE	49,20977	1,66849	OK	S19
	20140729214735	-1	-1				49,209818	1,66844	NOK	R500+
BYTEL	20140729214820	246	32159	CONNECTED	25	EDGE	49,20977	1,66849	OK	S19
	20140729214836	-1	-1				49,209818	1,66844	NOK	R500+
BYTEL	20140729214922	246	32159	CONNECTED	28	EDGE	49,20977	1,66849	OK	S19
	20140729214937	-1	-1				49,209002	1,66809	NOK	R500+
BYTEL	20140729215024	246	32158	CONNECTED	20	EDGE	49,207919	1,66791	OK	S19
	20140729215039	-1	-1				49,207363	1,66955	NOK	R500+
BYTEL	20140729215126	246	32158	CONNECTED	21	EDGE	49,204535	1,67364	OK	S19
	20140729215140	-1	-1				49,203797	1,67646	NOK	R500+
BYTEL	20140729215228	246	32158	CONNECTED	13	EDGE	49,206488	1,67875	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729215248	246	32158	CONNECTED	17	EDGE	49,207082	1,68045	OK	R500+
BYTEL	20140729215330	246	32157	CONNECTED	11	EDGE	49,204919	1,68391	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729215350	246	32158	CONNECTED	16	EDGE	49,203278	1,6877	OK	R500+
BYTEL	20140729215434	246	32158	CONNECTED	5	EDGE	49,199358	1,69628	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729215452	246	32158	CONNECTED	10	EDGE	49,19728	1,70063	OK	R500+
BYTEL	20140729215538	246	32158	CONNECTED	11	EDGE	49,192836	1,71133	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729215555	246	32158	CONNECTED	13	EDGE	49,19109	1,71544	OK	R500+
BYTEL	20140729215650	246	32158	CONNECTED	12	EDGE	49,185558	1,72876	OK	S19
Bouygues Telecom	20140729215657	246	32158	CONNECTED	17	EDGE	49,185204	1,72964	OK	R500+

Les données sont classées par ordre chronologique.

On constate qu’en arrivant vers St Clair sur Epte les deux smartphones sont connectés sur le même canal ( LAC) du même émetteur (CID) : 32158/246. Les données sont transférées  avec succès. Puis le R500+ cherche à se connecter sur le canal 2459156 !!!!. Ce canal correspond à une communication UMTS. La liaison est un échec , donc les données ne sont pas transférées: Notées NOK

Ce qui suit est plus gênant: Le R500+  n’arrive plus à se connecter et les 7 tentatives suivantes de transfert de données sont un échec.

Pendant ce temps de S19 fonctionne correctement. Il nous indique un niveau de réception très élevé, ce qui parait normal : on est à proximité immédiate de l’émetteur.

En s’éloignant, le niveau de réception baisse,  le R500+ arrive alors à rétablir la connexion avec l’émetteur.

                         b) R500+ en GSM et Galaxy Nexus à St Clair sur Epte

Test comparatif Galaxy  Nexus ( noté GN)   vs  R500+ (carte SIM en 2: GSM)
B.T.	20140617202925	256	458	CONNECTED	13	EDGE	49,19825	1,69862	OK	R 500+
B.T.	20140617203011	20371	2459156	CONNECTED	24	UMTS	49,205897	1,67187	OK	GN
B.T.	20140617203027	256	458	CONNECTED	13	EDGE	49,205905	1,68685	OK	R 500+
B.T.	20140617203115	20371	2459156	CONNECTED	24	UMTS	49,209549	1,66834	OK	GN
B.T.	20140617203129	256	458	CONNECTED	13	EDGE	49,209483	1,68362	OK	R 500+
B.T.	20140617203218	20371	2459156	CONNECTED	20	UMTS	49,209915	1,66853	OK	GN
B.T.	20140617203231	246	32157	CONNECTED	13	EDGE	49,206659	1,67873	OK	R 500+
B.T.	20140617203334	246	32158	CONNECTED	22	EDGE	49,205672	1,67216	OK	R 500+
B.T.	20140617203422	246	32159	CONNECTED	31	EDGE	49,209775	1,66863	OK	GN(1)
B.T.	20140617203438	246	32158	CONNECTED	24	EDGE	49,209428	1,66827	OK	R 500+
B.T.	20140617203525	246	32159	CONNECTED	29	EDGE	49,209195	1,66818	OK	GN
B.T.	20140617203540	246	32159	CONNECTED	29	EDGE	49,209823	1,66849	OK	R 500+
B.T.	20140617203627	246	32158	CONNECTED	26	EDGE	49,206505	1,67088	OK	GN
B.T.	20140617203644	246	32159	CONNECTED	29	EDGE	49,209823	1,66849	OK	R 500+
B.T.	20140617203729	246	32158	CONNECTED	21	EDGE	49,205026	1,67799	OK	GN
B.T.	20140617203746	246	32159	CONNECTED	29	EDGE	49,209823	1,66849	OK	R 500+
B.T.	20140617203831	246	32158	CONNECTED	22	EDGE	49,206087	1,68162	OK	GN
B.T.	20140617203848	246	32159	CONNECTED	27	EDGE	49,209255	1,66818	OK	R 500+
B.T.	20140617203933	246	32158	CONNECTED	19	EDGE	49,200722	1,69333	OK	GN
B.T.	20140617203950	246	32158	CONNECTED	25	EDGE	49,206549	1,67075	OK	R 500+
B.T.	20140617204035	246	32158	CONNECTED	17	EDGE	49,194013	1,70807	OK	GN
B.T.	20140617204053	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,204986	1,67793	OK	R 500+
B.T.	20140617204138	246	32158	CONNECTED	14	EDGE	49,187349	1,72436	OK	GN
B.T.	20140617204155	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,206023	1,68165	OK	R 500+
B.T.	20140617204242	246	32158	CONNECTED	25	EDGE	49,183015	1,73479	OK	GN
B.T.	20140617204257	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,200954	1,69304	OK	R 500+
B.T.	20140617204344	246	32516	CONNECTED	13	EDGE	49,176017	1,75137	OK	GN
B.T.	20140617204359	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,194343	1,70769	OK	R 500+
B.T.	20140617204446	246	32054	CONNECTED	17	EDGE	49,165711	1,76176	OK	GN
B.T.	20140617204502	246	32158	CONNECTED	27	EDGE	49,187502	1,72412	OK	R 500+

Ce relevé réalisé dans le même secteur que le précédent montre que le R500+  configuré en GSM n’a pas rencontré de problèmes de connexions.

Le relevé sur le Galaxy Nexus  nous apprend que le canal 2459456 est bien de l’UMTS et que l’émetteur correspondant est le 20371 et non le 246 ……

Par la suite ( A partir de la ligne repérée GN(1)) le Galaxy Nexus a été bloqué en 2G de manière à pouvoir mieux comparer le comportement des deux smartphones.

   II) Bilan sur l’ensemble du test, comportant environ 130 transferts de données:

                       – Perte complète de connexion: On ne récupère aucune donnée de l’émetteur: Exemple de donnée collectée:

20140617210615

-1

-1

49.080899

2.003806

NOK

R500+

                   R500+ /WCDMA : 7 cas ( en plus du cas de St Clair sur Epte présenté plus haut )

                   S19      /WCDMA : 0 cas

                   R500+ /GSM        : 2 cas ( dont 1 comportant 2 tentatives successives)

                   Galaxy Nexus       : 0 cas

                        – Echec de connexion:  On récupère seulement l’identification de l’émetteur et du canal mais la connexion data n’a pu être établie

B.T.

20140729230246

20181

33967895

48,93978

2,251455

NOK

R500+

                   R500+ /WCDMA : 1 cas ( comportant 2 tentatives successives)

                   S19      /WCDMA : 1 cas ( comportant 5 tentatives successives)

            Ces deux cas ont été observés au même endroit , devant un feu rouge, ce qui explique le nombre de tentatives successives enregistrées. Il peut y avoir aussi un doute sur le fonctionnement de l’émetteur correspondant au moment du passage

                  R500+ /GSM        : 0 cas

Galaxy Nexus      : 0 cas. Ce cas d’échec de connexion ( observé très rarement avec le GN) peut correspondre à un émetteur en panne spécifique sur la transmission de données, mais pas sur la téléphonie . Il convient de confirmer la panne par plusieurs relevés à des moments différents pour avoir quelque chance d’être crédible auprès de l’exploitant…….( Expérience vécue……)

                        – Echec de  transmission de données : Accusé de réception des données pas reçu.

B.T.

20140617211535

246

30681

CONNECTED

9

EDGE

49.081575

2.069395

NOK

R500+

                     R500+ /WCDMA : 1 cas ( en plus du cas de St Clair sur Epte)

                     S19      /WCDMA : 7 cas

                     R500+ /GSM       : 2 cas

                     Galaxy Nexus      : 0 cas. A l’issue de nombreux relevés effectués avec ce smartphone, son taux d’échec se révèle inférieur à 1%; tout à fait satisfaisant pour un matériel  »grand public »

 

4°) Commentaires :

            Le R500+/

Le taux d’échecs de transfert  du R500+ est de 8/130 en WDCMA. et de 4/130 en mode EDGE

Le R500+ a du mal à se régler quand le niveau de réception est très élevé .en WCDMA..

L’observation visuelle du fonctionnement en WCDMA montre que le smartphone change beaucoup plus fréquemment d’émetteur que les autres smartphones. Est-ce l’une des origines du problème?

  Le S19

            Le S19 n’a été testé pour l’instant qu’en WCDMA; son taux d’échecs est similaire au R500+: 7 /130 . Ces échecs ont tous eu lieu à un niveau de réception inférieur à 11. A l’opposé du R500+ on peut se demander si le processus de changement d’émetteur n’est pas trop lent ou se déclenche à un niveau trop faible .

   Le Samsung Galaxy Nexus  On n’a enregistré aucun échec avec ce smartphone sur ce test. En fait les enregistrements du fonctionnement des transferts de données sont faits en permanence sur ce smartphone. On enregistre un taux d’échecs moyen inférieur à 1%.

            Sur St Clair sur Epte où la seule offre 3G (UMTS) est en 900MHz on constate que les deux smartphones  R500+ et S19 fonctionnent en 2G (EDGE) faute de disposer de la  gamme 3G en 900MHz alors que le Galaxy Nexus l’exploite.

5°) Conclusions

Ces tests montrent que le transfert de données  »en live » n’est pas très fiable avec le R500+ et le S19. Il est indispensable que les applications qui mettent en oeuvre des transferts de données disposent d’une mémoire tampon permettant ce transfert de données en différé et effectuent autant de tentatives de transferts que nécessaire jusqu’au succès de la transmission. L’absence de la bande 3G 900MHz n’est un handicap qu’au niveau de la vitesse de transmission, les smartphones basculant automatiquement en 2G  EDGE, si le fournisseur la met à disposition ou sinon en GPRS, encore un peu plus lent…..

6°) Annexe:  Débits moyens selon les protocoles ( Source Wikipédia)

2G	GSM	Échanges de type voix uniquement	9,05 kbps
2.5G	GPRS	Échange de données ou voix( pas les deux en même temps)	17,9 kbps
2.75G	EDGE	Basé sur réseau GPRS existant	64 kbps
3G	UMTS	Voix + données	144 kbps rurale, 384 kbps urbaine,1,9 Mbps point fixe
3.5G ou 3G+ ou H	HSDPA	Évolution de l’UMTS	3,6 Mbps
3.75G ou 3G++ ou H+	HSDPA+	Évolution de l’UMTS	5 Mbps

Présentation

Je vous propose de partager des informations en relation avec mes centres d’intérêts

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et quelques billets d’humeur