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TLIFES におけるスマートフォンの消費電力低減対策の検討 山田

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Academic year: 2021

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(1)

TLIFES におけるスマートフォンの消費電力低減対策の検討

山田 凌大,旭 健作,鈴木 秀和,渡邊 晃(名城大学)

A Study of Power Consumption Reduction of Smart Phones in TLIFES Ryota Yamada , Kensaku Asahi , Hidekazu Suzuki , Akira Watanabe (Meijo University)

1. はじめに

我々はスマートフォンとモバイルネットワーク環境を利用 してユーザが所有するスマートフォンで情報共有し,弱者(高 齢者,子供)を含む一般市民が協力し合う社会を作るシステ ム と し て 統 合 生 活 支 援 シ ス テ ム

TLIFES(Total LIFE Support system) [1]を提案している.TLIFES

ではユーザの 様々な状態や現在位置などをスマートフォンで検出し,その 状態を許可された人であればいつでも閲覧できる.一方,近 年急速に普及するスマートフォンはアプリケーションの利用 により大きく電力を消費することが課題とされており,GPS 起動による電力消費の大きさが大きな要因となっている.

TLIFES

においても

GPS

起動による消費電力が大きく,スマ ートフォンの稼働時間の短さが課題となっている.本稿では この課題を解決するため

GPS

起動をできるだけ抑える手法 についての検討結果を報告する.

2. TLIFES の概要

TLIFES

はスマートフォンの通信機能とセンサ機能を活用 し,住民全員が情報を共有できるシステムである.TLIFES に係る人全員がスマートフォンを所持し,様々なセンサ情報 を取得する.センサ情報の取得には,GPS や加速度センサ,

地磁気センサなどを用いる.これらのセンサ情報は定期的に インターネット上の管理サーバに送られ,データベースに蓄 積される.管理サーバに蓄積された情報は,

PC

や携帯端末か ら許可された人であれば,いつでも閲覧が可能である.管理 サーバ上では過去の履歴から異常の傾向がないかどうかを常 にチェックする.異常が検出された場合,登録されているメ ールアドレスにアラームメールを配信する.

3. 電力消費低減のための提案

ユーザの位置情報を取得する

GPS

を,継続して起動すると 電力消費が大きくなる.そこで,GPSの利用頻度を抑えるた めに

Wi-Fi

GPS

捕捉衛星数などを用いてユーザの周囲の 状況を把握し,効率的に

GPS

を利用する.

Fig.1

に処理手順を示す.以下に示す番号は

Fig.1

の番号に 対応している.

(1)スマートフォン保持判定

加速度センサを用いて,ユーザがスマートフォンを保持して いるかどうかをチェックする.放置中であると判定した場合 は,GPSによる位置測位は行わない.

(2)スマートフォンの移動・停滞判定

Wi-Fi

で周囲の

BSSID(Basic Service Set Identifier)を検索

し,前回

GPS

により位置取得した時と

BSSID

の組が

1

つで も一致した場合は,ユーザが

Wi-Fi

の電波到達範囲内にとど まっていると考えられるので,GPSによる位置測位は行わな い.

(3)捕捉衛星数を用いた

GPS

制御

GPS

起動時,ユーザが屋内にいるなど

GPS

の電波が届かな いことがある.このとき,GPSはデータを取得できるまで起 動を続け,無駄な電力を消費する.そこで,捕捉している

GPS

衛星数と電波強度(信号対雑音比,SNR)を用いて

GPS

デー タが確実に取得できるかどうかの判定を行う.

GPS

4

機以 上の衛星を捕捉しないと正確な位置測位を行えない.GPS 起動して一定時間後の捕捉衛星数と

SNR

が,一定値未満で あった場合は

GPS

データが取得できないと判定し位置測位 を即座に終了する.一定値以上の場合は

GPS

による位置測位 を続け,位置測位を完了する.

4.まとめ

TLIFES

におけるスマートフォンの消費電力低減対策につ いて検討した結果を報告した.今後はフィールド試験の結果 をふまえ,消費電力をさらに低減できる手法について検討し ていく.

文 献

[1]

加藤 大智,他:TLIFESにおける省電力化を目的とした位置測位

,

会,2013-CDS-6,No.13,pp.1-6,Jan.2013

Fig.1 Flow chart of GPS control

(2)

名城大学 理工学部

山田凌大 旭健作 鈴木秀和 渡邊晃

(3)

 スマートフォンの普及

◦ Wi-Fi、GPS、センサ類など多機能

◦ 位置情報を利用するアプリケーション(地図、ナビゲーション など)

 アプリケーションによる消費電力

◦ アプリケーション開発には消費電力に注意

◦ スマートフォンの稼働時間の短さにつながる

1

(4)

 統合生活支援システム

 ユーザ全員がスマートフォンを所持

2

(5)

 スマートフォンの消費電力低減

◦ スマートフォンの消費電力を測定

◦ TLIFESアプリケーションによる消費電力を解析

◦ 測定結果から消費電力低減の方法を提案

3

(6)

 スマートフォン(Galaxy Nexus)

◦ TLIFESのアプリケーションを搭載

 Androidアプリケーション「Power Profiler」(CORE社)

◦ スマートフォンの消費電力を計測するアプリケーション

◦ アプリケーション単位またはハードウェア単位で測定可能

◦ 測定結果は1時間単位で表示

※株式会社CORE http://www.core.co.jp

4

(7)

ハード名 条件 ハード単位の 消費電力

3G セルスタンバイ 334,800

Wi-Fi 設定オン 3,601

画面 明るさ最小 762,376

画面 明るさ最大 1,189,614

CPU TLIFESアプリなし 28,500

CPU TLIFESアプリあり 117,000

加速度センサ 常に起動 500

GPS 常に起動 198,001

5

単位:mAs

(8)

ハード名 条件 ハード単位の 消費電力

3G セルスタンバイ 334,800

Wi-Fi 設定オン 3,601

画面 明るさ最小 762,376

画面 明るさ最大 1,189,614

CPU TLIFESアプリなし 28,500

CPU TLIFESアプリあり 117,000

加速度センサ 常に起動 500

GPS 常に起動 198,001

6

単位:mAs

(9)

7

 基礎消費電力(比較対象)

◦ 動いているアプリケーションを可能な限り停止

◦ 画面、Wi-Fi、GPSオフ

◦ CPUバックグラウンド処理と3Gセルスタンバイのみ

 TLIFESアプリ起動、GPSオフ

◦ GPS設定オフ

 TLIFESアプリ起動、GPSを常に起動

◦ GPSを常に起動

(10)

8 3G

3G 3G

CPU

CPU GPS

0 400000 800000 1200000

3G CPU

GPS

加速度

Other

1.00

1.29

3.22

基礎消費電力 TLIFES、GPSオフ

GPS(常に起動)

測定条件 場所・状況 SP全体の 消費電力

基礎消費電力 ― 364,401

TLIFES、GPSオフ ― 468,994

TLIFES、GPS(常に起動) 室内、屋外 1,172,790

(11)

 2 分ごとに処理を開始

9 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数

移動・停滞 判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(12)

 加速度センサを用いてユーザがスマートフォンを保持 しているかどうかを判定

10 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数

移動・停滞 判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(13)

 移動・停滞判定

11 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数

移動・停滞 判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(14)

 周囲のWi-FiアクセスポイントのBSSIDを取得すること で、ユーザの移動・停滞を判定する

12 移動中

Wi-Fi アクセスポイント 停滞中

電波到達範囲

( 約 100m)

(15)

 ユーザが移動したと判断したら、 GPS を起動

13 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数

移動・停滞 判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(16)

 捕捉衛星数を用いた GPS 制御

14 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数 移動・停滞

判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(17)

 GPSを起動し、捕捉衛星数をカウント

 一定時間後、4機未満ならすぐに測位停止

15

(18)

 位置情報取得後はすぐに GPS 終了

16 保持判定

(加速度) 2分ごとに開始

捕捉衛 星数

移動・停滞 判定 (BSSID)

GPS終了

GPS起動

位置測位 完了

GPS終了

停滞中

放置中 なし

あり 一致する

一致しない

4機未満

4機以上

(19)

17

測定条件 場所・状況 SP全体の 消費電力

基礎消費電力 ― 364,401

TLIFES、GPSオフ ― 468,994 GPS(常に起動) 室内、屋外 1,172,790 GPS(2分ごと起動) 室内 673,620 GPS(2分ごと起動) 屋外 484,116

保持判定 放置中 455,515

移動・停滞判定 室内、Wi-FiのAPあり 479,394 捕捉衛星数(4機未満) 室内、Wi-FiのAPなし 482,206

単位:mAs

(20)

18

スマートフォン全体の消費電力[mAs]

3G 3G 3G 3G 3G 3G 3G 3G

CPU

CPU CPU

CPU CPU CPU

CPU

GPS GPS

0 400000 800000 1200000

3G CPU GPS 加速度 Other

3.22 1.29

1.00

1.33 1.25

1.65 1.33

1.32

基礎消費電力 TLIFES、GPSオフ

GPS(常に起動)

GPS(2分ごと)、室内 GPS(2分ごと)、屋外

保持判定、放置中

移動・停滞判定(停滞)

捕捉衛星数(4機未満)

(21)

19

スマートフォン全体の消費電力[mAs]

3G 3G 3G 3G 3G 3G 3G 3G

CPU

CPU CPU

CPU CPU CPU

CPU

GPS GPS

0 400000 800000 1200000

3G CPU GPS 加速度 Other

3.22 1.29

1.00

1.33 1.25

1.65 1.33

1.32

基礎消費電力 TLIFES、GPSオフ

GPS(常に起動)

GPS(2分ごと)、室内 GPS(2分ごと)、屋外

保持判定、放置中

移動・停滞判定(停滞)

捕捉衛星数(4機未満)

(22)

 各ハードウェアによる消費電力の計測結果

◦ 3G、画面、CPU、GPSによる消費電力が大きい

 GPSの起動を制御することで消費電力を低減

◦ スマートフォン保持判定が一番有効であった

 今後の課題

◦ より消費電力を低減する方法の検討

◦ アルゴリズムの簡略化と実装

20

(23)

21

(24)

22

(25)

 スマートフォンの通信機能とセンサ機能を活用し、

ユーザが情報を共有できるシステム

 ユーザ全員がスマートフォンを所持

 ユーザの行動情報、位置情報、歩数などを収集

 情報は定期的にサーバへ送信しデータを蓄積

 許可されたメンバはデータの閲覧可能

 過去の履歴と比較し,ユーザの異常があると判断した らアラームを送信

23

(26)

 統合生活支援システム

 ユーザ全員がスマートフォンを所持

24

(27)

25 単位:mAs

測定条件 場所・状況 GPSによる 消費電力

基礎消費電力 ― 0

TLIFES、GPSオフ ― 0

GPS(常に起動) 室内、屋外 198,000 GPS(2分ごと起動) 室内 99,750

GPS(2分ごと起動) 屋外 5,246

保持判定 放置中 0

移動・停滞判定 室内、Wi-FiのAPあり 0

捕捉衛星数 室内、Wi-FiのAPなし 16,078

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