KR101346147B1 - 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법 - Google Patents

복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법이 개시된다. 파라미터 추정부 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정한다. 에너지 산출부는 추정된 파라미터 값을 기초로 이동단말에서 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 원격지 서버에서 오프로딩에 의해 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 이동단말의 에너지 소비량을 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출한다. 동작 방식 결정부는 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 수행 대상 작업을 처리하기 위한 이동단말의 동작 방식을 결정한다. 본 발명에 따르면, 이동단말의 에너지 소비를 최소화하기 위한 작업 처리 방식을 결정함에 있어서 이동단말의 에너지 소비량을 복수의 인터페이스 각각에 대하여 예측함으로써 효율적으로 오프로딩 여부 및 적절한 무선 인터페이스의 종류를 결정할 수 있다.

Description

복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for processing computation on mobile device with multi-interface}
본 발명은 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 이동단말이 복수의 무선 인터페이스 중 하나를 사용하여 작업을 이동단말에서 수행하거나 원격지 서버로 전송하도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
클라우드 컴퓨팅(Cloud computing) 환경에서 사용자는 유무선 인터페이스를 통해 원격지 서버의 프로세서 또는 메모리를 이용함으로써 작업 수행시 필요한 연산의 효율성을 높일 수 있다. 예를 들면, 복잡한 연산을 필요로 하는 작업을 사용자의 단말에서 수행하는 대신 원격지 서버로 전송하고, 서버가 작업을 수행하여 얻어진 결과만을 전송받아 활용함으로써 단말의 프로세서 및 메모리 등의 자원 사용을 줄여 결과적으로 전력 소비를 줄일 수 있다.
이와 같은 클라우드 컴퓨팅 환경에서는 단말에서 작업을 직접 수행할 것인지 또는 원격지 서버가 수행하도록 할 것인지 여부가 유무선 인터페이스의 대역폭 및 작업의 연산량 등과 관련하여 문제된다. 특히 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서는 이동단말의 사용자가 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버 등의 네트워크 자원에 접근하며, 이동단말은 배터리 전력을 소모하여 동작하기 때문에 이동단말의 에너지 보존이 중요한 문제로 다루어지고 있다.
"Adaptive computation offloading for energy conservation on battery-powered systems"(C. Xian, Y. H. Lu and Z. Li, IEEE International Conference on Parallel and Distributed Systems, Dec. 2007)에는 이동단말의 에너지 소비를 절약하기 위하여 사전에 설정된 타임아웃 타이머(timeout timer)에 의해 타임아웃 타이머의 설정시간이 종료될 때까지 연산이 완료되지 않으면 해당 연산이 무선 인터페이스를 통해 서버로 전달되는 기술(이하, '선행기술1'이라 한다)이 개시되어 있다.
또한 "Cloud computing for mobile users: can offloading computation save energy?"(K. Kumar and Y. H. Lu, IEEE Computer, vol. 43, no. 4, April 2010, pp. 51-56)에는 작업을 수행하는 데 필요한 연산 시간을 예측하여 이동단말의 무선 인터페이스의 대역폭에 따라 이동단말 또는 원격지 서버 중 어디에서 연산을 수행할 것인지 결정하는 기술(이하, '선행기술2'라 한다)이 개시되어 있다.
선행기술1과 선행기술2에서는 작업이 이동단말에서 완료되는 경우의 이동단말의 에너지 소비량과 작업이 네트워크 서버로 전송되어 해당 네트워크 서버에서 전송된 작업을 완료하는 경우의 이동단말의 에너지 소비량이 대비된다. 그러나 이러한 비교방법은 동일한 시간 동안의 에너지 소비량을 대비한 것이 아니며, 작업이 네트워크 서버로 전송되어 처리되는 경우에 이동단말은 서버로부터 작업의 수행 결과를 전송받은 후의 유휴 상태(idle state)에서도 에너지를 소비하기 때문에 적절하지 않다.
나아가 선행기술1 및 선행기술2에서 제시된 기법들은 이동단말이 하나의 무선 인터페이스를 가지는 경우를 전제로 하여 고안된 것으로, 이동단말이 서로 다른 대역폭 및 전력 소비 특성을 가지는 복수의 무선 인터페이스를 가지는 경우에는 그대로 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말이 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 이동단말과 네트워크 서버 중 작업을 수행할 주체 및 작업 수행시 사용될 무선 인터페이스의 종류를 효율적으로 결정하여 이동단말의 전력 소비를 줄일 수 있는 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 서로 다른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말이 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 이동단말과 네트워크 서버 중 작업을 수행할 주체 및 작업 수행시 사용될 무선 인터페이스의 종류를 효율적으로 결정하여 이동단말의 전력 소비를 줄일 수 있는 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치는, 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정하는 파라미터 추정부; 상기 추정된 파라미터 값을 기초로 상기 이동단말에서 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 상기 원격지 서버에서 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 상기 이동단말의 에너지 소비량을 상기 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출하는 에너지 산출부; 및 상기 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 상기 수행 대상 작업을 처리하기 위한 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 동작 방식 결정부;를 구비한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 방법은, (a) 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정하는 단계; (b) 상기 추정된 파라미터 값을 기초로 상기 이동단말에서 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 상기 원격지 서버에서 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 상기 이동단말의 에너지 소비량을 상기 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출하는 단계; 및 (c) 상기 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 상기 수행 대상 작업을 처리하기 위한 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 단계;를 갖는다.
본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법에 의하면, 이동단말의 에너지 소비를 최소화하기 위한 작업 처리 방식을 결정함에 있어서 이동단말의 에너지 소비량을 복수의 인터페이스 각각에 대하여 예측함으로써 효율적으로 오프로딩 여부 및 적절한 무선 인터페이스의 종류를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 이동단말이 직접 수행 대상 작업을 처리하기 위해 연산을 수행하는 경우의 이동단말에서의 전력 소비를 도시한 그래프,
도 3은 이동단말의 지역 수행 시간 동안 원격지 서버에서 수행 대상 작업을 처리하기 위한 연산이 수행되는 경우의 이동단말에서의 전력 소비를 도시한 그래프,
도 4는 표 2에 나타난 값을 가지는 파라미터들을 사용하여 산출한, 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스에 대하여 지역 연산 및 원격 연산이 수행되는 경우의 이동단말의 에너지 소비량을 추정된 지역 수행 시간의 길이에 따라 도시한 그래프,
도 5는 추정된 지역 수행 시간의 길이에 따른 이동단말의 에너지 소비량을 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스 각각에서 지역 연산 및 원격 연산 중 최적의 방식으로 작업이 처리되는 경우에 대하여 도시한 그래프, 그리고,
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연산 처리 장치는 파라미터 추정부(110), 에너지 산출부(120) 및 동작 방식 결정부(130)를 구비한다. 또한 본 발명에 따른 연산 처리 장치는 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말, 예를 들면 스마트폰에 구현될 수 있으며, 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업이 이동단말에 의해 직접 처리되도록 할 것인지 이동 클라우드 컴퓨팅 환경의 원격지 서버에서 처리되도록 할 것인지 여부 및 복수의 인터페이스 중 수행 대상 작업을 처리하는 데 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정한다.
이하, 본 발명의 대표적인 실시예로서 이동단말이 두 개의 무선 인터페이스, 즉 제1 무선 인터페이스로서의 무선랜(WLAN) 인터페이스 및 제2 무선 인터페이스로서의 이동통신(cellular) 인터페이스를 가지는 경우를 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 원격지 서버와 데이터를 송수신하기 위해 사용되는 모든 무선 인터페이스에 적용될 수 있으며, 나아가 두 개의 무선 인터페이스에 한정되지 않고 이동단말이 세 개 이상의 무선 인터페이스를 가지는 경우에도 적용 가능하다.
특정한 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에 대하여 예측 가능한 작업 수행 시간인 지역 수행 시간과 관련하여 이동단말이 직접 수행 대상 작업을 처리하는 경우와 원격지 서버로 전송하여 수행 대상 작업의 처리 결과를 전송받는 경우는 서로 트레이드오프(tradeoff) 관계에 있다. 또한 서로 다른 무선 인터페이스들 사이에도 무선랜 인터페이스가 동작 상태와 유휴 상태에서 이동통신 인터페이스보다 많은 에너지를 소비하지만 데이터 전송 속도가 빠르다는 점에서 트레이드오프 관계가 존재한다.
이러한 트레이드오프 관계를 기초로 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스를 가지는 이동단말이 수행 대상 작업을 처리하는 방식은 다음의 표 1과 같이 네 가지로 분류할 수 있다.
방식 설명
방식 1 유휴 상태의 무선랜 인터페이스를 사용한 이동단말에서의 연산
방식 2 유휴 상태의 이동통신 인터페이스를 사용한 이동단말에서의 연산
방식 3 무선랜 인터페이스를 사용한 원격지 서버에서의 연산
방식 4 이동통신 인터페이스를 사용한 원격지 서버에서의 연산
이때 방식 1에서는 이동단말의 에너지 소비를 최소화하기 위해 이동통신 인터페이스를 매우 낮은 전력의 절전 모드로 전환하게 되며, 방식 2에서는 무선랜 인터페이스가 절전 모드로 전환된다. 이와 같은 절전 모드에서의 에너지 소비량은 동작 및 유휴 상태와 대비하여 무시할 수 있을 정도이므로, 이후 전력 소비 예측 과정을 간소화하기 위해 절전 모드로 전환된 무선 인터페이스에 의한 전력 소비는 고려하지 않아도 무방하다.
본 발명에 따른 연산 처리 장치는 수행 대상 작업을 이동단말에서 직접 처리하는 경우 및 원격지 서버로 전송하여 처리하는 경우와 수행 대상 작업을 처리할 때 사용되는 무선 인터페이스의 종류에 따른 이동단말의 에너지 소비량을 각각 예측하여 이동단말이 표 1의 네 가지 방식 중 에너지 소비량을 최소화하는 방식으로 수행 대상 작업을 처리하도록 한다.
이동단말의 전력 소비는 이동단말 내부의 프로세서에 의한 전력 소비와 이동단말이 데이터 송수신에 사용하는 무선 인터페이스에 의한 전력 소비로 분류될 수 있다. 또한 이동단말의 전송 및 수신을 위한 전력 소비는 프로세서에 의한 전력 소비와 무선 인터페이스에 의한 전력 소비를 별개로 고려함에 따라 각각 별도로 분류된다. 나아가 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스는 동일한 상태에 있을 때에도 상이한 전력을 소비하므로, 이들의 전력 소비 역시 별개로 정의되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에서 위와 같이 이동단말 내부의 프로세서에 의한 전력 소비 및 무선 인터페이스에 의한 전력 소비를 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 추정함으로써 이동단말의 작업 처리 방식을 결정하는 구체적인 방법을 본 발명의 각 구성요소별로 상세히 설명한다.
먼저 본 발명과 관련하여 본 명세서 전반에 걸쳐 사용될 각종 파라미터의 정의를 다음과 같이 설명한다. 이하 이동단말의 프로세서와 무선 인터페이스에 의한 소비전력 및 각각의 무선 인터페이스를 사용하는 경우에 대한 이동단말의 에너지 소비량의 산출 과정을 설명함에 있어서 다음의 파라미터들이 별도의 부가설명 없이 사용된다.
Figure 112012035117712-pat00001
- 프로세서의 동작 전력
Figure 112012035117712-pat00002
- 프로세서의 유휴 전력
Figure 112012035117712-pat00003
- 무선랜 인터페이스의 유휴 전력
Figure 112012035117712-pat00004
- 이동통신 인터페이스의 유휴 전력
Figure 112012035117712-pat00005
- 무선랜 인터페이스를 사용하는 프로세서의 전송 전력
Figure 112012035117712-pat00006
- 무선랜 인터페이스의 전송 전력
Figure 112012035117712-pat00007
- 무선랜 인터페이스를 사용하는 프로세서의 수신 전력
Figure 112012035117712-pat00008
- 무선랜 인터페이스의 수신 전력
Figure 112012035117712-pat00009
- 이동통신 인터페이스를 사용하는 프로세서의 전송 전력
Figure 112012035117712-pat00010
- 이동통신 인터페이스의 전송 전력
Figure 112012035117712-pat00011
- 이동통신 인터페이스를 사용하는 프로세서의 수신 전력
Figure 112012035117712-pat00012
- 이동통신 인터페이스의 수신 전력
Figure 112012035117712-pat00013
- 무선랜 인터페이스의 전송 속도
Figure 112012035117712-pat00014
- 무선랜 인터페이스의 수신 속도
Figure 112012035117712-pat00015
- 이동통신 인터페이스의 전송 속도
Figure 112012035117712-pat00016
- 이동통신 인터페이스의 수신 속도
Figure 112012035117712-pat00017
- 이동단말에서 원격지 서버로 전송되는 메시지의 크기
Figure 112012035117712-pat00018
- 원격지 서버로부터 이동단말로 전송되는 메시지의 크기
Figure 112012035117712-pat00019
- 이동단말에서의 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00020
- 원격지 서버에서의 원격 수행 시간
파라미터 추정부(110)는 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스, 즉 앞에서 예로 든 것과 같이 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 수행 대상 작업이 발생하면 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정한다.
구체적으로, 파라미터 추정부(110)는 위에서 설명한 파라미터들 중 수행 대상 작업이 이동단말에서 처리되는 경우에 소요되는 시간인 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00021
, 원격지 서버에서 수행 대상 작업을 처리하도록 하기 위해 이동단말이 수행 대상 작업을 원격지 서버로 전송할 때의 메시지 크기인
Figure 112012035117712-pat00022
및 원격지 서버에서 수행 대상 작업을 처리한 결과를 이동단말로 전송할 때의 메시지 크기인
Figure 112012035117712-pat00023
을 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업에 대하여 추정한다. 여기서
Figure 112012035117712-pat00024
,
Figure 112012035117712-pat00025
및
Figure 112012035117712-pat00026
은 공지된 방법에 의해 추정될 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00027
을 추정하기 위해 선행기술1에 개시된 eventchaser 시스템이 사용될 수 있다. 또한
Figure 112012035117712-pat00028
및
Figure 112012035117712-pat00029
은 이동단말에서 원격지 서버로 특정 작업을 요청하기 위해 발생시키는 메시지의 크기 및 원격지 서버로부터 수신할 것으로 예상되는 메시지의 크기에 해당되며, 이동단말에서 원격지 서버로 전달하고자 하는 작업과 관련된 정보의 크기 및 원격지 서버로부터 수신하고자 하는 결과와 관련된 정보의 크기로부터 추정 가능하다.
또한 파라미터 추정부(110)에 의해 그 값이 추정되는 파라미터 외의 나머지 파라미터들은 이동단말의 프로세서 및 무선 인터페이스의 특성에 따라 사전에 주어질 수 있다. 구체적으로, 전력과 관련된 파라미터들은 이동단말 및 무선 인터페이스에 대해 측정장비를 사용함으로써 얻어질 수 있으며, 속도와 관련된 파라미터들은 무선 인터페이스가 정의되면 그에 따라 해당 무선 인터페이스에서 사용 가능한 최대 전송속도로부터 얻어지게 된다.
다음으로 에너지 산출부(120)는 파라미터 추정부(110)에 의해 추정된 파라미터 값들 및 이동단말의 특성으로부터 얻어지는 파라미터 값들을 기반으로 하여 이동단말에서 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 원격지 서버가 오프로딩에 의해 수행 대상 작업을 처리하는 경우, 즉 이동단말이 원격지 서버로 수행 대상 작업을 전송하여 그 처리 결과를 전송받는 경우의 이동단말의 에너지 소비량을 이동단말이 가진 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출한다.
이동단말에서의 에너지 소비량은 파라미터 추정부(110)에 의해 추정된 이동단말의 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00030
동안 수행 대상 작업이 이동단말 또는 원격지 서버에서 처리되는 각각의 경우에 이동단말의 프로세서 및 각각의 무선 인터페이스가 소비하는 전력을 기초로 산출될 수 있다.
도 2는 이동단말이 직접 수행 대상 작업을 처리하기 위해 연산을 수행하는 경우(이하, '지역 연산(local computation)'이라 한다)의 이동단말에서의 전력 소비를 도시한 그래프로서, 도 2의 (a)는 이동단말의 프로세서에 의한 전력 소비, 그리고 (b)는 무선 인터페이스에 의한 전력 소비를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 이동단말에서 연산을 수행하는 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00031
동안 이동단말의 프로세서는 동작 상태이며, 무선 인터페이스는 유휴 상태로 유지된다.
또한 도 3은 이동단말의 지역 수행 시간 동안 원격지 서버에서 수행 대상 작업을 처리하기 위한 연산이 수행되는 경우(이하, '원격 연산(remote computation)'이라 한다)의 이동단말에서의 전력 소비를 도시한 그래프로서, 도 3의 (a)는 이동단말의 프로세서에 의한 전력 소비, 그리고 (b)는 무선 인터페이스에 의한 전력 소비를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 초기 상태에서 din/rtx의 시간 동안 이동단말의 프로세서와 무선 인터페이스는 모두 원격지 서버로 수행 대상 작업을 전송하기 위한 데이터 전송 과정에 참여하므로 각각 데이터 전송을 위한 전력을 소비한다. 다음으로 원격지 서버가 연산을 수행하는 원격 수행 시간 tc 동안 이동단말의 프로세서와 무선 인터페이스는 모두 유휴 상태로 유지된다.
이후 원격지 서버에서 연산 수행이 완료되면, 이동단말은 dout/rrx의 시간 동안 원격지 서버로부터 수행 대상 작업의 처리 결과를 포함하는 데이터를 수신한다. 이를 위해 이동단말의 프로세서와 무선 인터페이스는 모두 데이터 수신을 위한 전력을 소비한다.
이동단말이 원격지 서버로부터 데이터를 모두 수신한 후, 이동단말의 프로세서와 무선 인터페이스는 모두 유휴 상태로 유지된다. 선행기술1 및 선행기술2에서 이와 같이 데이터 수신 후 프로세서와 무선 인터페이스가 유휴 상태로 유지되는 시간은 이동단말이 직접 수행 대상 작업을 처리하는 경우와의 비교 과정에서 고려되지 않았으나, 본 발명에 따른 연산 처리 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 이동단말이 원격지 서버로부터 데이터를 수신한 후 유휴 상태로 유지되는 시간 역시 이동단말의 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00032
에 포함시킴으로써 지역 연산과 원격 연산시의 전력 소비를 공정하게 대비할 수 있다.
도 2 및 도 3의 그래프로부터 지역 연산과 원격 연산에 대한 이동단말의 에너지 소비량을 산출할 수 있으며, 먼저 이동단말이 무선랜 인터페이스를 유휴 상태로 하여 수행 대상 작업에 대한 지역 연산을 수행하는 경우
Figure 112012035117712-pat00033
동안의 에너지 소비량은 도 2로부터 다음의 수학식 1과 같이 얻어질 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00034
위 수학식의 각 파라미터의 정의는 앞에서 설명한 바와 같다.
다음으로 무선랜 인터페이스를 사용한 원격 연산시의 이동단말의 에너지 소비량은 도 3으로부터 다음의 수학식 2와 같이 얻어질 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00035
위 수학식 1 및 수학식 2와 동일한 과정을 이동단말의 이동통신 인터페이스에 적용하면, 지역 연산 및 원격 연산에 대한 이동단말의 에너지 소비량은 각각 다음의 수학식 3 및 수학식 4와 같이 얻어질 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00036
Figure 112012035117712-pat00037
한편, 각 무선 인터페이스에서 지역 연산과 원격 연산 중 이동단말이 더 적은 에너지를 소비하는 연산을 선택하기 위해서는 무선랜 인터페이스 및 이동통신 인터페이스 각각에 대하여 원격지 서버로의 오프로딩의 평형시간(break-even time)을 고려하는 것이 바람직하다.
먼저 무선랜 인터페이스에 대한 평형시간
Figure 112012035117712-pat00038
을 산출하기 위해
Figure 112012035117712-pat00039
와 같은 관계가 사용되며, 그에 따라 평형시간은 다음의 수학식 5에 의해 얻어진다.
Figure 112012035117712-pat00040
또한 평형시간 동안 무선랜 인터페이스에 의해 소비되는 에너지, 즉 평형시간 에너지는 다음의 수학식 6에 의해 얻어진다.
Figure 112012035117712-pat00041
이와 유사하게, 무선통신 인터페이스에 대하여 평형시간 및 평형시간 에너지는 각각 다음의 수학식 7 및 수학식 8에 의해 얻어진다.
Figure 112012035117712-pat00042
Figure 112012035117712-pat00043
본 발명에서는 지역 연산 또는 원격 연산을 선택하기 위해 선행기술1에 개시된 오라클 기법이 사용될 수 있다. 오라클 기법에서는 지역 수행 시간이 평형시간보다 작거나 평형시간과 동일한 경우에는 수행 대상 작업을 이동단말이 직접 처리하도록 하고, 그 외의 경우에는 원격지 서버가 처리하도록 한다.
이러한 오라클 기법은 EventChaser 시스템의 실행 시간 입증 시스템(runtime verification system) 등과 같은 응용 프로그램에 의해 지역 수행 시간이 얻어진다는 가정을 전제로 한다. 본 발명에서도 이동단말의 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00044
을 미리 추정하여 이동단말의 동작 방식을 결정하므로, 기존의 오라클 기법을 사용할 수 있다.
에너지 산출부(120)는 이상의 수학식 1 내지 수학식 8로부터 얻어진 결과들을 오라클 기법에 적용함으로써 무선랜 인터페이스 및 이동통신 인터페이스를 사용하는 경우 각각의 이동단말의 에너지 소비량을 다음 수학식 9 및 수학식 10에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00045
Figure 112012035117712-pat00046
동작 방식 결정부(130)는 에너지 산출부(120)에 의해 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 수행 대상 작업을 처리하기 위한 동작 방식, 즉 이동단말 및 원격지 서버 중 수행 대상 작업이 처리될 위치 및 수행 대상 작업을 처리하는 데 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정한다. 나아가 동작 방식 결정부(130)는 결정된 동작 방식을 기초로 이동단말을 직접 제어함으로써 수행 대상 작업이 처리되도록 할 수 있다.
구체적으로, 동작 방식 결정부(130)는 앞에서 정의한 파라미터 값들 및 수학식 9와 수학식 10에 의해 산출된 이동단말의 에너지를 기초로 표 1의 네 가지 동작 방식 중 하나를 이동단말이 수행 대상 작업을 처리하기 위한 방식으로 결정할 수 있다. 예를 들면, 동작 방식 결정부(130)는 무선랜 인터페이스의 유휴 전력, 전송 전력 및 수신 전력이 이동통신 인터페이스보다 크고, 무선랜 인터페이스의 전송 속도 및 수신 속도가 이동통신 인터페이스에 비해 훨씬 빠르다는 점을 전제로 하여 작업이 수행될 장소 및 작업 수행에 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정할 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00047
를 원격 연산시 무선랜 인터페이스를 사용하는 이동단말의 에너지 소비량과 지역 연산시 이동통신 인터페이스를 사용하는 이동단말의 에너지 소비량이 동일하게 되는 시간으로 정의하고,
Figure 112012035117712-pat00048
를 원격 연산시 무선랜 인터페이스를 사용하는 이동단말의 에너지 소비량과 원격 연산시 이동통신 인터페이스를 사용하는 이동단말의 에너지 소비량이 동일하게 되는 시간으로 정의하면,
Figure 112012035117712-pat00049
및
Figure 112012035117712-pat00050
는 각각 다음의 수학식 11 및 수학식 12에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112012035117712-pat00051
Figure 112012035117712-pat00052
앞에서 설명한 바 있는
Figure 112012035117712-pat00053
,
Figure 112012035117712-pat00054
및
Figure 112012035117712-pat00055
의 전제조건, 그리고 수학식 5 내지 수학식 8과 수학식 11 및 수학식 12로부터 다음 수학식 13과 같은 관계가 얻어지게 된다.
Figure 112012035117712-pat00056
최종적으로 동작 방식 결정부(130)는 추정된 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00057
과
Figure 112012035117712-pat00058
및
Figure 112012035117712-pat00059
를 대비하여 이동단말의 에너지 소비를 최소화할 수 있는 연산 수행 방식을 결정한다.
예를 들면, 지역 수행 시간이
Figure 112012035117712-pat00060
의 관계를 만족하는 경우에 동작 방식 결정부(130)는 이동단말이 표 1의 방식 2에 의해 무선랜 인터페이스를 절전 모드로 전환하고 이동통신 인터페이스를 사용하여 지역 연산을 수행하도록 하고,
Figure 112012035117712-pat00061
의 관계를 만족하는 경우에는 방식 3에 의해 이동단말이 이동통신 인터페이스를 절전 모드로 전환하고 무선랜 인터페이스를 사용하여 전역 연산을 수행하도록 할 수 있다. 또한 지역 수행 시간이
Figure 112012035117712-pat00062
의 관계를 만족하는 경우에는 방식 4에 의해 이동단말이 무선랜 인터페이스를 절전 모드로 전환하고 이동통신 인터페이스를 사용하여 전역 연산을 수행하도록 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 구체적 실시예로서 앞에서 설명한 파라미터들이 다음의 표 2와 같은 값을 가지는 경우를 기초로 하여 본 발명의 동작을 설명한다.
파라미터 값 파라미터 값
Figure 112012035117712-pat00063
 0.9W
Figure 112012035117712-pat00064
 0.3W
Figure 112012035117712-pat00065
 0.3W
Figure 112012035117712-pat00066
 0.1W
Figure 112012035117712-pat00067
 0.5W
Figure 112012035117712-pat00068
 1.3W
Figure 112012035117712-pat00069
 0.5W
Figure 112012035117712-pat00070
 1.3W
Figure 112012035117712-pat00071
 0.5W
Figure 112012035117712-pat00072
 0.9W
Figure 112012035117712-pat00073
 0.5W
Figure 112012035117712-pat00074
 0.9W
Figure 112012035117712-pat00075
 8Mbps
Figure 112012035117712-pat00076
 8Mbps
Figure 112012035117712-pat00077
 2Mbps
Figure 112012035117712-pat00078
 2Mbps
Figure 112012035117712-pat00079
 1Mbyte
Figure 112012035117712-pat00080
 0.5Mbyte
도 4는 표 2에 나타난 값을 가지는 파라미터들을 사용하여 산출한, 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스에 대하여 지역 연산 및 원격 연산이 수행되는 경우의 이동단말의 에너지 소비량을 추정된 지역 수행 시간의 길이에 따라 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스 모두에 대하여 지역 연산의 에너지 소비량과 원격 연산의 에너지 소비량 사이에 트레이드오프 관계가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 수행 대상 작업을 이동단말에서 처리할 것인지 원격지 서버에서 처리할 것인지, 그리고 어떠한 무선 인터페이스를 사용할 것인지 여부는 추정된 지역 수행 시간에 따라 이동단말이 최적의 성능을 보이도록 결정된다.
또한 도 5는 추정된 지역 수행 시간의 길이에 따른 이동단말의 에너지 소비량을 무선랜 인터페이스와 이동통신 인터페이스 각각에서 지역 연산 및 원격 연산 중 최적의 방식으로 작업이 처리되는 경우에 대하여 도시한 그래프로서, 에너지 소비량은 도 4의 그래프로부터 얻어질 수 있다. 도 5에서 E(무선랜)은 수학식 9에 의해 산출되는 에너지 소비량이며, E(이동통신)은 수학식 10에 의해 산출되는 에너지 소비량을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 수행 대상 작업에 대하여 추정된 지역 수행 시간이 증가함에 따라 지역 연산 및 원격 연산 모두에 대하여 무선랜 인터페이스를 사용하는 경우의 에너지 소비량의 증가 속도가 이동통신 인터페이스를 사용하는 경우에 비해 빠른 것을 확인할 수 있다. 또한 그래프에서 수학식 13에도 나타나 있는 두 개의 교차점을 확인할 수 있다.
도 5의 그래프에서 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00081
이 1≤
Figure 112012035117712-pat00082
≤4.5인 구간의 경우, 이동통신 인터페이스를 유휴 상태로 하고 이동단말에서 지역 연산을 수행하는 경우의 에너지 소비량이 최소이다. 반면, 지역 수행 시간
Figure 112012035117712-pat00083
이 4.5≤
Figure 112012035117712-pat00084
≤21인 구간에서는 무선랜 인터페이스를 사용한 원격 연산의 에너지 소비량이 최소이다. 또한
Figure 112012035117712-pat00085
≥21인 구간에서는 이동통신 인터페이스를 사용한 원격 연산의 에너지 소비량이 최소이다.
이러한 사실로부터, 수행 대상 작업에 대한 이동단말의 지역 수행 시간이 적절히 추정된다면 이동단말의 에너지 소비량을 최소화하는 동작 방식을 효과적으로 결정할 수 있다는 점을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 복수의 무선 인터페이스를 가지는 이동단말에서의 연산 처리 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 수행 대상 작업이 발생하면(S1010), 파라미터 추정부(110)는 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값들, 구체적으로
Figure 112012035117712-pat00086
,
Figure 112012035117712-pat00087
및
Figure 112012035117712-pat00088
을 추정한다(S1020). 또한 나머지 파라미터 값들은 이동단말의 특성 및 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에 따라 달라지는 값들로서 사전에 주어질 수 있다.
다음으로 에너지 산출부(120)는 추정된 파라미터 값들을 기반으로 이동단말에서 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 원격지 서버에서 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 이동단말의 에너지 소비량을 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출한다(S1030).
동작 방식 결정부(130)는 에너지 산출부(120)에 의해 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 수행 대상 작업을 처리하기 위한 동작 방식, 즉 이동단말 및 원격지 서버 중 수행 대상 작업이 처리될 위치 및 수행 대상 작업을 처리하는 데 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정한다(S1040).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
110 - 파라미터 추정부
120 - 에너지 산출부
130 - 동작 방식 결정부

Claims (10)

  1. 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정하는 파라미터 추정부;
    상기 추정된 파라미터 값을 기초로 상기 이동단말에서 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 상기 원격지 서버에서 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 상기 이동단말의 에너지 소비량을 상기 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출하는 에너지 산출부; 및
    상기 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 상기 수행 대상 작업을 처리하기 위한 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 동작 방식 결정부;를 포함하며,
    상기 파라미터 추정부는 상기 이동단말이 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 데 소요되는 시간인 지역 수행 시간, 상기 원격지 서버가 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하도록 하기 위해 상기 이동단말이 상기 원격지 서버로 전송하는 메시지의 크기 및 상기 원격지 서버에 의한 상기 수행 대상 작업의 처리 결과가 포함된 메시지의 크기를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 동작 방식 결정부는 상기 산출된 상기 에너지 소비량 및 상기 이동단말과 상기 이동 클라우드 컴퓨팅 환경의 특성을 기초로 사전에 주어진 파라미터 값들을 기초로 상기 이동단말이 상기 복수의 무선 인터페이스 각각을 사용하는 경우의 에너지 소비량이 동일하게 얻어지는 시간을 산출하여 상기 지역 수행 시간과 대비함으로써 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 동작 방식 결정부는 상기 이동단말 및 상기 원격지 서버 중 상기 수행 대상 작업이 처리될 위치 및 상기 수행 대상 작업을 처리하는 데 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 장치.
  5. 삭제
  6. (a) 이동 클라우드 컴퓨팅 환경에서 복수의 무선 인터페이스를 통해 원격지 서버와 연결된 이동단말에서 발생한 수행 대상 작업의 처리와 관련된 파라미터 값을 추정하는 단계;
    (b) 상기 추정된 파라미터 값을 기초로 상기 이동단말에서 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 경우 및 상기 원격지 서버에서 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하는 경우의 상기 이동단말의 에너지 소비량을 상기 복수의 무선 인터페이스 각각에 대하여 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 산출된 에너지 소비량들을 대비하여 상기 수행 대상 작업을 처리하기 위한 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 (a) 단계에서, 상기 이동단말이 상기 수행 대상 작업을 직접 처리하는 데 소요되는 시간인 지역 수행 시간, 상기 원격지 서버가 오프로딩에 의해 상기 수행 대상 작업을 처리하도록 하기 위해 상기 이동단말이 상기 원격지 서버로 전송하는 메시지의 크기 및 상기 원격지 서버에 의한 상기 수행 대상 작업의 처리 결과가 포함된 메시지의 크기를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 산출된 상기 에너지 소비량 및 상기 이동단말과 상기 이동 클라우드 컴퓨팅 환경의 특성을 기초로 사전에 주어진 파라미터 값들을 기초로 상기 이동단말이 상기 복수의 무선 인터페이스 각각을 사용하는 경우의 에너지 소비량이 동일하게 얻어지는 시간을 산출하여 상기 지역 수행 시간과 대비함으로써 상기 이동단말의 동작 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 방법.
  9. 제 6항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 이동단말 및 상기 원격지 서버 중 상기 수행 대상 작업이 처리될 위치 및 상기 수행 대상 작업을 처리하는 데 사용될 무선 인터페이스의 종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동단말에서의 연산 처리 방법.
  10. 제 6항 또는 제 8항에 기재된 이동단말에서의 연산 처리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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