WO2015102447A1 - 배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법 - Google Patents

배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015102447A1
WO2015102447A1 PCT/KR2015/000065 KR2015000065W WO2015102447A1 WO 2015102447 A1 WO2015102447 A1 WO 2015102447A1 KR 2015000065 W KR2015000065 W KR 2015000065W WO 2015102447 A1 WO2015102447 A1 WO 2015102447A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
data
energy
probability
data transmission
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/000065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이윤정
최옥영
정송
곽정호
안준기
김병훈
Original Assignee
엘지전자 주식회사
연세대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사, 연세대학교산학협력단 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to CN201580003772.3A priority Critical patent/CN105874843B/zh
Priority to US15/103,202 priority patent/US9986486B2/en
Publication of WO2015102447A1 publication Critical patent/WO2015102447A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0261—Power saving arrangements in terminal devices managing power supply demand, e.g. depending on battery level
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a data transmission method in a mobile terminal device, and more particularly, to a data transmission method and apparatus according to a battery usage pattern.
  • the WLAN cannot be used. Therefore, even if a lot of energy is consumed, the data is transmitted through the cellular network. On the contrary, if the data delay time is sufficient, the wireless LAN can be accessed. It waits without transmitting data until it exists.
  • This study proposes an algorithm that can select the optimal network for data transmission in consideration of energy efficiency when the delay of data can be tolerated to some extent, but does not consider the current battery level of the terminal device. That is, in order to efficiently use the energy of the terminal device, not only the degree of delay allowance of data but also the energy remaining amount must be considered. In other words, if energy is scarce, data transmission must be stopped even if an energy efficient WLAN is encountered.
  • One aspect of the present invention not only allows data to be transmitted through an energy efficient network as long as the delay allows, but also estimates the remaining energy until the next charging time to determine whether there is energy reserve, and only when there is energy reserve.
  • a data transmission method for transmitting data is provided.
  • One aspect of the present invention provides a method of opportunistic transmission of delay tolerance data through prediction of a user's future battery level.
  • a data transmission method of a terminal device In a data transmission method of a terminal device according to an embodiment of the present invention, accumulating information on a battery consumption pattern of a user, determining a probability density function of battery consumption over time, and information on a next charging time (T). Determining a battery depletion probability using the probability density function and the next charging time T, and transmitting data when the battery depletion probability is less than a predetermined threshold. Can be.
  • 1 is a diagram illustrating a probability density function according to battery consumption energy corresponding to 30 minutes.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a probability density function according to battery consumption energy corresponding to 4 hours.
  • 3 is a diagram illustrating a probability density function according to battery consumption energy corresponding to 8 hours.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an energy consumption curve of a battery.
  • FIG. 5 is a control flowchart illustrating a data transmission method of a terminal device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 6 is a control flowchart illustrating a data transmission method of a terminal device according to another aspect of the present invention.
  • FIG. 7 is a control block diagram of a terminal device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a probability that a battery is completely discharged according to the data transmission method according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a probability of successful data transmission when following the data transmission method according to an aspect of the present invention.
  • each configuration in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions, it does not mean that each configuration is implemented by separate hardware or separate software.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • a user of a terminal device such as a smartphone may transmit data uplink or downlink through the terminal device, where each data has a deadline (T_deadline) to be transmitted.
  • T_deadline a deadline to be transmitted.
  • the user would like to transmit the delay allowable data as far as possible without depleting the energy of his terminal device.
  • One aspect of the present invention provides a method of opportunistic transmission of delay tolerance data through prediction of a user's future battery level.
  • one aspect of the present invention is to ensure that the energy of the terminal device is not depleted so that the user is not inconvenient, and if the terminal device energy is not exhausted to transmit as much data as possible to the deadline Aim.
  • the user's battery consumption pattern may be repeatedly learned, and the next charging time may be known through the user's input.
  • the user's battery consumption pattern for a specific time may be determined through learning.
  • 1 to 3 are diagrams illustrating a probability density function according to battery consumption energy.
  • FIG. 1 shows the probability density function of the user's battery consumption s (t) for 30 minutes
  • FIG. 2 shows the user's battery consumption s (t) for 4 hours.
  • FIG. 3 shows a probability density function for the user's battery consumption s (t) for 8 hours.
  • 1 to 3 illustrate probability density functions obtained based on direct measurement of a battery consumption of 20 days or more of a user using a specific terminal device (Galaxy Note 2 manufactured by Samsung Electronics).
  • FIGS. 1 to 3 are displayed in the form of a probability density function for the battery consumption s (t) for a specific time, and thus the user's battery consumption pattern may be identified.
  • 1 to 3 illustrate Gaussian distributions having the same average value and variance as the solid line.
  • the two curves of the solid line and the dotted line show a somewhat large difference, but under the assumption that there is no correlation in the continuous battery consumption s (t), 4 hours and 8 It can be seen from FIGS. 2 and 3 that the probability density function for battery consumption over time is almost similar to a Gaussian distribution with the same mean and variance. Therefore, the present invention can predict the battery depletion probability under the assumption that the distribution of battery consumption of the terminal device follows the Gaussian distribution.
  • the remaining battery time of t hours is called E (t), and the energy consumed when transmitting data from a type slot (timeslot) to a cellular network (e.g., a 3G mobile communication network) or a wireless LAN (WiFi) can be expressed as E_t.
  • E_t the energy consumed when transmitting data from a type slot (timeslot) to a cellular network (e.g., a 3G mobile communication network) or a wireless LAN (WiFi)
  • E_t the energy consumed when transmitting data from a type slot (timeslot) to a cellular network (e.g., a 3G mobile communication network) or a wireless LAN (WiFi)
  • E_t the energy consumed when transmitting data from a type slot (timeslot) to a cellular network
  • WiFi wireless LAN
  • the length of the timeslot used when defining E_t may be variable to a value that can be set according to a situation.
  • E (T) Following a Gaussian distribution equal to the mean and variance for, the probability of battery depletion (Pr (E (T) ⁇ E_t)) can be determined.
  • Equation 1 The next battery charge time is T, and the battery consumption up to T, In Equation 1, the residual energy E (T) of the battery expected in T may be expressed as in Equation 1.
  • FIG. 4 is a graph showing an energy consumption curve of a battery, that is, a graph showing the amount of energy discharge and the remaining energy of the battery.
  • whether to transmit data in the terminal device may be performed only when the battery depletion probability Pr (E (T) ⁇ E_t) is smaller than a predetermined threshold value ⁇ .
  • Pr (E (T) ⁇ E_t) the battery depletion probability Pr (E (T) ⁇ E_t) is smaller than a predetermined threshold value ⁇ .
  • the threshold value ⁇ is a configurable value by the user or at the time of manufacture of the terminal device and, if possible, may be set to a low value so that the battery of the terminal device is not discharged.
  • the threshold value ⁇ in the algorithm according to the present invention means the probability of allowing the case of consuming more energy than the budget until the next charge (or until the next planned time according to the energy usage plan).
  • the battery of the terminal device may discharge or use more energy than a planned amount.
  • the threshold value e is small, instead of using energy relatively passively to transmit data, the battery of the terminal device will be discharged or use more energy than the planned amount.
  • the user can change and set the threshold ⁇ according to the propensity or characteristic of data transmission.
  • the threshold value ⁇ can be set to a small value.
  • the threshold value ⁇ may be expressed as a function f depending on the arrival characteristic of the delayed allowed traffic of the user (mean arrival rate ⁇ ) or the current amount of energy E (t).
  • the function f is a function that decreases according to the arrival characteristic [lambda] of delay allowed traffic and should be a function that increases with the amount of energy E (t).
  • T_s for determining the urgency of data transmission at the current time t may be expressed as Equation 2 below.
  • Equation 2 D (t) represents the amount of data remaining to be transmitted at time t, and r_cellular represents the average transmission speed of data through the cellular network.
  • T_s is a time when transmission should be started when only data is transmitted through the cellular network. That is, in order to transmit data normally, at least T_s must start transmitting data.
  • r_cellular may be set to the average data transmission rate over the network that consumes the most energy among the networks that terminal devices can access, not the average data transfer rate over the cellular network.
  • the average speed of transmitting data through the macro base station may be set to r_cellular.
  • r_cellular can be extended to the transmission speed for a network that requires the most energy consumption when the terminal device can be connected to multiple networks.
  • Equation 3 when the battery depletion probability until the next charging time T is less than the threshold value ( ⁇ ) (a), if the current time (t) is less than T_s, the terminal only when it is possible to transmit data through the WLAN
  • the device transmits the data using the WLAN, and transmits the data using the cellular network when the current time t is greater than or equal to T_s.
  • the terminal does not transmit data.
  • the data is transmitted only when there is a margin of energy, that is, when the probability of depletion of energy is low, and when there is a margin until the deadline (t ⁇ T_s), the data is transmitted only when the wireless LAN can be connected, and when there is no margin until the deadline ( t ⁇ T_s) to transmit data over the cellular network.
  • ⁇ can be expressed as shown in Equation 4
  • the tight bound chernoff bound is applied to Equation 4
  • the battery depletion probability can be expressed as shown in Equation 5.
  • ⁇ in Equation 4 Mean of ⁇ 2 .
  • the dispersion of ⁇ and ⁇ 2 are values representing battery discharge patterns of the terminal device by the user and may be obtained through predetermined learning as described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • Pr (E (T) ⁇ E_t) and the threshold value ( ⁇ ) in the proposed algorithm is calculated by calculating the right side of Equation 5, which is a tight bound of Pr (E (T) ⁇ E_t). ) Can be replaced by distinguishing between the magnitude and the relationship between the threshold value?
  • Equation 3 the proposed algorithm according to Equation 3 can be described as Equation 6 below.
  • Equation 4 in the case where N networks exist, NET1, NET2, ..., NETN in order from the network with less energy consumption when transmitting data of the same bit, Equation 4 and Equation
  • the T_s value used in 5 may be set to plural instead of one.
  • T_s (NETn) T_deadline-D (t) / r_NETn
  • T_s (NETn-1) T_deadline-D (t) / r_ (NETn-1), and so on. Equation 7.
  • FIG. 5 is a control flowchart illustrating a data transmission method of a terminal device according to an aspect of the present invention.
  • the method of estimating the battery depletion probability may be performed or executed by a predetermined application included in the terminal device, that is, an application program, and may be performed through a server or an application of another terminal device that may be connected to the terminal device.
  • the probability information may be transmitted to the terminal device through a wired or wireless network.
  • the terminal device may accumulate information on a user's normal battery consumption pattern to determine a probability density function of battery consumption over time (S510).
  • the terminal device can grasp information on the next charging time T (S520).
  • the next charging time T may be set by the user inputting an estimated time to charge the next battery through the user interface of the terminal device, and the terminal device may grasp the input value as the next charging time T.
  • the terminal may know the distribution (Y) of the user's battery charging time through statistics, in which case the terminal uses the mode or average value of the charging time as T, or the target threshold value ⁇ '.
  • the minimum time x * that satisfies P (Y> x) ⁇ 1- ⁇ ' may be used as T.
  • the terminal device can determine the battery depletion probability using the probability density function of the battery consumption and the next charging time T (S530).
  • the terminal device may determine whether to transmit data according to whether the battery depletion probability is smaller than a predetermined threshold value ⁇ (S540).
  • the terminal device may select a network for data transmission in consideration of a data transmission deadline indicating an urgent need for data transmission (S550).
  • the terminal may transmit data using the WLAN only when it is possible to transmit data through the WLAN (S560).
  • the terminal may transmit data through the WLAN if it is possible to transmit the data through the WLAN, or otherwise transmit the data through the cellular network ( S570).
  • the terminal device may not transmit data (S580).
  • the terminal sets the data transmission deadline in order from the network with low energy consumption, and transmits the data through the network corresponding to the data transmission deadline. Can be.
  • FIG. 6 is a control flowchart illustrating a data transmission method of a terminal device according to another aspect of the present invention.
  • the user may have a specific energy usage plan for the terminal device. For example, if there is a minimum energy remaining that the user wants to remain in the terminal at the desired m future times, the user may wish to consume energy based on the remaining energy. That is, the user may want to use the maximum amount of energy by dividing the energy into time sections and having a predetermined energy budget for each section.
  • the user may set m future times T_ (l *) and the energy level E_ (l *) of the battery to remain at the corresponding time in order to deliberately consume the battery energy to be used for data transmission (S610). ).
  • the user's energy use plan is based on the future m times T_1, T_2,... , T_m (0 ⁇ T_1 ⁇ T_2 ⁇ ? ⁇ T_m) and the remaining energy of the terminal battery corresponding to the time E_1, E_2,... , E_m (E (0)> E_1> E_2>?> E_m> 0).
  • l * can be expressed as.
  • the terminal device sets the energy level set by the user to the energy E (T_ (l *)) remaining at time T_ (l *). It is determined whether the probability that the probability E_ (l *) is smaller than the transmission energy E_t is less than or equal to the predetermined threshold value ⁇ (S620).
  • the terminal device may select a network for data transmission in consideration of the data transmission deadline according to the urgency of data transmission (S630).
  • the terminal device may transmit data using the WLAN only when it is possible to transmit data through the WLAN (S640).
  • the terminal may transmit data through the WLAN if it is possible to transmit the data through the WLAN, or otherwise transmit the data through the cellular network ( S650).
  • the terminal may not transmit data. There is (S660).
  • the user's nearest future battery usage plan (time, energy remaining amount) may be guaranteed.
  • Steps S630 to S650 of FIG. 6 are expressed as equations below.
  • FIG. 7 is a control block diagram of a terminal device according to an aspect of the present invention.
  • the terminal device includes a battery unit 710, a user interface 720, a communication unit 730, and a control unit 740 controlling them.
  • the user can input information on the next charging time T through the user interface, and m future times T_ (l *) and the energy level of the battery (E_ (l *) that must remain at the corresponding time. You can enter information about).
  • the controller 740 may accumulate information on the battery consumption pattern of the user and determine a probability density function of the battery consumption over time.
  • the controller 740 may determine the battery depletion probability using the probability density function and the next charging time T input through the user interface 720, and if the battery depletion probability is less than a predetermined threshold value, the communication unit may transmit data. The transmission may be made through 730.
  • the information about the next charging time T may be set arbitrarily according to conditions without a user input.
  • the probability density function may follow a Gaussian distribution curve.
  • the controller 740 may determine the network that transmitted the data based on the data transmission deadline indicating the urgency of data transmission.
  • the controller 740 may transmit data through the WLAN.
  • the controller 740 may transmit data through a wireless LAN or a cellular network.
  • the controller 740 may determine a battery exhaustion probability.
  • the energy E (T_ (l *)) remaining at the time T_ (l *) can be set with a probability that the energy level E_ (l *) set by the user is smaller than the transmission energy E_t.
  • first terminal device Sudsung Electronics Galaxy Note 2
  • second terminal device kg Electronics Manufacturing Optimus lte2
  • the threshold values ⁇ are set to 0.01 and 0.005. This means that data transmission is allowed only when the battery depletion probability is less than 1% and 0.5%.
  • the control data transmission method is a method of transmitting data only when a wireless LAN (Wi-Fi) can be connected, but when the current time is greater than T_s, transmits data through the cellular network.
  • the control data transmission method may be called an energy-minimal method because it corresponds to a method using the least energy when transmitting the same amount.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a probability that a battery is completely discharged according to the data transmission method according to an aspect of the present invention.
  • the battery when data is transmitted according to the algorithm proposed by the present invention, the battery is discharged in one case out of 26 cases in the first terminal device, and in up to four cases out of 56 cases in the second terminal device. The battery is discharged.
  • the battery was discharged in two cases out of 26 cases in the first terminal device, and the battery was discharged in as many as 22 cases out of 56 cases in the second terminal device. That is, when data is transmitted according to an energy minimization method, the battery is completely discharged in two to eight times as many cases as in the algorithm according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a probability of successful data transmission when following the data transmission method according to an aspect of the present invention.
  • the present invention is a method of using the remaining battery capacity of the current terminal device and the battery discharge pattern of the terminal device user has not considered in the transmission scheduling of delay tolerance data. More specifically, mathematically calculating the probability that the battery is completely discharged until the next charging time (Pr (E (T) ⁇ E_0)), the delay tolerance data only when the value is smaller than ⁇ , which is a value that can be directly determined by the user. By controlling the transmission to prevent the exhaustion of the battery to inconvenience the user of the terminal device.
  • data may be transmitted through an energy efficient WLAN.
  • the proposed method can transmit all data up to transmission deadline while using energy efficiently. Compared to the method of transmitting data only through the wireless LAN as much as possible without considering the remaining energy of the terminal device, it is possible to transmit similar data (at least 75% or more) while reducing the probability that the battery of the terminal device is depleted by 2 to 8 times. It can be confirmed through FIG. 8 and FIG.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 단말기기의 데이터 전송 방법은 유저의 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수를 파악하는 단계, 다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 파악하는 단계와, 상기 확률 밀도 함수와 상기 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악하는 단계와, 상기 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값 미만인 경우, 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법
본 발명은 이동 단말기기에서의 데이터 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 몇 년간 스마트 전화기와 같은 이동성 단말기기가 보급되면서 이동 단말기기의 에너지 소모와 배터리 부족이 중요한 이슈가 되고 있다. 이에 따라, 지연 허용(delay-tolerant)에 따라 데이터를 적응적으로 전송하거나 파워 소모에 따라 작업을 스케쥴링 하는 것과 같이 유저의 단말기기 에너지 사용 패턴을 분석하여 이용하는 방법들이 연구되었다. 예를 들어, 유저의 스마트폰 에너지 소모 패턴을 분석하여 미래의 에너지 잔량을 예상하고, 그에 따라 에너지가 여유가 있을 때에 좀 더 지연 허용 가능한 데이터를 전송하거나 작업을 적극적으로 스케쥴링 하고 그렇지 않다면 되도록 뒤로 데이터 전송이나 작업에 대한 스케줄링을 미루는 방법이 있을 수 있다.
이러한 알고리즘 개발에 앞서 선행된 연구로, 유저의 스마트폰 에너지 사용 패턴에 대한 연구[D. Ferreira, A. K. Dey and V. Kostakos, “Understanding Human-Smartphone Concerns: A Study of Battery Life,” Pervasive 2011, LNCS 6696, pp. 19-33, 2011]도 있었다. 이 연구에서는, 4000명 이상의 안드로이드 스마트폰에 개발된 앱을 설치하고, 스마트폰의 에너지 잔량 측정을 측정하였다.
또한 다른 연구[E. Oliver, and S. Keshav, “An Empirical Approach to Smartphone Energy Level Prediction,” ACM UbiComp’ 11, Setember 17-21, 2011, Beijing, China]에서는 20,100명의 스마트폰 사용자들을 대상으로 에너지 사용 패턴을 측정한 후, 유저들을 분류하여 미래의 배터리 잔량을 예측하는 간단한 알고리즘을 제안하였다. 위 연구에서 제안한 알고리즘은 사용자의 평균 배터리 방전률과 충전 시간을 이용하여 미래의 배터리 잔량을 예상하는 방법으로 시뮬레이션 결과 약 72% 정도의 정확도를 보였다. 이러한 유저의 스마트폰 에너지 소모 패턴 분석에 대한 연구들이 있음에도, 이를 활용하여 지연 허용 데이터의 기회적 전송에 대한 연구 또는 발명은 없었다.
한편, 셀룰러 네트워크와 무선랜(Wi-Fi)과 같이 이종(Heterogeneous) 네트워크가 혼재된 환경에서, 단말기기가 지연 허용 데이터의 업링크(uplink) 또는 다운 링크(downlink) 전송을 수행할 때, 단말기기의 전력 소모와 지연 시간을 복합적으로 고려하여 어떠한 네트워크를 선택할 것인지 결정하는 알고리즘을 제안한 연구가 있다 [M. Ra, J. Peak, A. Sharma, R. Govindan, M. Krieger, and M. Neely, “Energy-delay tradeoffs in smartphone applications,” in Proc. of MobiSys, SF, California, USA, Jun. 2010, pp. 255?270]. 이러한 연구에서는 같은 전력을 소모하는 경우, 무선랜을 통한 데이터 전송량이 셀룰러 네트워크를 통한 전송량에 비하여 3~4배 정도 많은 것으로 나타났다. 한편, 무선랜은 간혈적으로만(예를 들어, Wi-Fi 엑세스 포인트를 만났을 때 경우) 사용 가능하다는 사실을 알고리즘에 적극 반영하였다.
이에 따라, 데이터의 지연 시간이 과도하게 길어질 경우에는 무선랜을 이용할 수 없기 때문에 많은 에너지를 소모하더라도 셀룰러 네트워크를 통해 데이터를 전송하고, 반대로 데이터의 지연 시간이 여유가 있다면 에너지 효율적인 무선랜에 접속할 수 있을 때까지 데이터를 전송하지 않고 기다리는 것이다.
이러한 연구는 데이터의 지연을 어느 정도 감수 할 수 있을 경우 에너지 효율을 고려하여 데이터를 전송하기 위한 최적의 네트워크를 선택할 수 있는 알고리즘을 제안하지만, 단말기기의 현재의 배터리 잔량을 고려하지는 않았다. 즉, 단말기기의 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 데이터의 지연 허용 정도뿐만 아니라 에너지 잔량도 함께 고려하여야 한다. 즉, 에너지가 부족할 경우 에너지 효율적인 무선랜을 만나더라도 데이터 전송을 중지할 수 있어야 한다.
하지만 위의 연구를 포함한 다른 연구 및 발명은 배터리 잔량을 고려하지 않고 있다.
본 발명의 일 측면은 지연이 허용하는 한 되도록 에너지 효율적인 네트워크를 통하여 데이터를 전송하도록 할 뿐만이 아니라, 다음 충전시간까지의 에너지 잔량을 추정하여 에너지의 여유 여부를 판단하고, 에너지의 여유가 있을 때에만 데이터를 전송하게 하는 데이터 전송 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 유저의 미래 배터리 잔량 예측을 통한 지연 허용 데이터의 기회적 전송 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말기기의 데이터 전송 방법은 유저의 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수를 파악하는 단계, 다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 파악하는 단계와, 상기 확률 밀도 함수와 상기 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악하는 단계와, 상기 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값 미만인 경우, 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 사용자가 단말기기의 배터리 고갈에 의하여 유저가 불편을 겪는 상황을 방지할 수 있다.
도 1은 30분에 대응하는 배터리 소모 에너지에 따른 확률 밀도 함수를 도시한 도면이다.
도 2는 4시간에 대응하는 배터리 소모 에너지에 따른 확률 밀도 함수를 도시한 도면이다.
도 3은 8시간에 대응하는 배터리 소모 에너지에 따른 확률 밀도 함수를 도시한 도면이다.
도 4는 도 4는 배터리의 에너지 소모 곡선을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 측면에 따라 단말기기의 데이터 전송 방법을 설명하는 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따라 단말기기의 데이터 전송 방법을 설명하는 제어 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 단말기기의 제어블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법에 따를 경우, 배터리가 완전 방전될 확률을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법에 따를 경우, 데이터 전송에 성공한 확률을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
스마트폰과 같은 단말기기의 유저는 단말기기를 통하여 데이터를 업링크 전송 또는 다운링크 전송할 수 있으며, 이때 각 데이터는 전송되어야 하는 데드라인(T_deadline)이 존재한다. 유저는 자신의 단말기기의 에너지가 고갈되지 않는 범위 내에서 최대한 지연 허용 데이터를 전송하길 원할 것이다.
본 발명의 일 측면은 유저의 미래 배터리 잔량 예측을 통한 지연 허용 데이터의 기회적 전송 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 일 측면은 단말기기의 에너지가 고갈되지 않도록 하여 유저가 불편을 끼치지 않는 것을 최우선으로 하며, 만약 단말기기의 에너지가 고갈되지 않는 상황에서 최대한 많은 데이터를 데드라인까지 전송하는 것을 목표로 한다.
이하에서는, 사용자의 배터리 소모 패턴과 다음 충전시간(T)을 이용하여 다음 충전시간까지 에너지가 남아 있을 확률을 구하는 방법과 이를 이용하여 데이터 전송을 결정하는 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.
한편, 본 발명에서는 사용자의 배터리 소모에 대한 패턴을 반복적인 학습을 통해 할 수 있고, 다음 충전 시간을 유저의 입력을 통해 알 수 있다고 가정한다. 입력 받은 다음 충전 시간(T)까지의 배터리 고갈 확률을 예측하기 위해 앞서 가정한 바와 같이, 특정 시간 동안의 유저의 배터리 소모 패턴은 학습을 통하여 파악될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 배터리 소모 에너지에 따른 확률 밀도 함수를 도시한 도면이다.
도 1은 30분 동안의 유저의 배터리 소모량(s(t))에 대한 확률 밀도 함수(probability density function)을 도시한 것이고, 도 2는 4시간 동안의 유저의 배터리 소모량(s(t))에 대한 확률 밀도 함수를 도시한 것이고, 도 3은 8시간 동안의 유저의 배터리 소모량(s(t))에 대한 확률 밀도 함수를 도시한 것이다. 도 1 내지 도 3은 특정 단말기기(삼성 전자 제조의 갤럭시 노트 2)를 사용하는 유저의 20일 이상의 배터리의 소모량을 직접 측정한 것에 기초하여 구한 확률 밀도 함수를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3의 실선은 특정 시간 동안의 배터리 소모량(s(t))에 대한 확률 밀도 함수의 형태로 표시한 것으로, 이를 통하여 유저의 배터리 소모량 패턴을 파악할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 3의 점선은 실선과 동일한 평균값과 분산을 갖는 가우시안(Gaussian) 분포를 도시한 것이다.
도 1과 같이 배터리 소모량이 30분인 경우, 실선과 점선의 두 곡선은 다소 큰 차이를 나타내지만, 연속된 배터리 소모량(s(t))에 상관 관계(correlation)가 없다는 가정하에, 4시간 그리고 8시간 동안의 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수는 동일한 평균과 분산을 가지는 가우시안 분포와 거의 흡사해지는 것을 도 2와과 도 3을 통해서 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 단말기기의 배터리 소모량의 분포가 가우시안 분포를 따른다는 가정하에 배터리 고갈 확률을 예측할 수 있다.
t시간의 배터리 잔량을 E(t)라고 하고, 하나의 타입 슬롯(timeslot)에서 셀룰러 네트워크(예를 들어 3G 이동 통신 네트워크) 또는 무선랜(WiFi)으로 데이터를 전송할 때에 소모되는 에너지를 E_t이라고 표현할 경우, 데이터 전송을 시도했을 때, 다음 충전 시간(T)까지의 단말기기의 배터리 고갈 확률(Pr)은 다음 충전 시간(T)에서의 배터리 잔량(E(T))이 데이터를 전송할 때에 소모되는 에너지를 E_t보다 작은 확률에 대응될 수 있다(Pr(E(T)<E_t)).
이 때, E_t를 정의할 때 사용되는 타임슬롯의 길이는 상황에 따라 설정될 수 있는 값으로 가변적일 수 있다.
상술한 대로, E(T)가
Figure PCTKR2015000065-appb-I000001
에 대한 평균 및 분산과 동일한 가우시안 분포를 따를 경우, 배터리 고갈확률(Pr(E(T)<E_t)이 파악될 수 있다.
다음 배터리 충전 시간이 T이고, T까지의 배터리 소모량, 즉 에너지 방전량을
Figure PCTKR2015000065-appb-I000002
로 나타내는 경우, T에서 예상되는 배터리의 잔여 에너지 E(T)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015000065-appb-M000001
도 4는 배터리의 에너지 소모 곡선을 도시한 도면, 즉, 에너지 방전량과 이에 따른 배터리 잔여 에너지를 나타낸 그래프이다.
유저로부터 다음에 배터리를 충전하는 충전 시간 T에 대한 정보가 입력되면, 도 4와 같은 학습에 의한 배터리 소모 곡선을 통하여 t로부터 T까지의 에너지 방전량에 대한 정보(
Figure PCTKR2015000065-appb-I000003
)를 알 수 있고, 이를 통하여 T에서의 배터리 잔여 에너지를 파악할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따를 경우, 단말기기에서 데이터를 전송할지 여부는 상기 배터리 고갈 확률(Pr(E(T)<E_t)이 기설정된 임계값(ε)보다 작을 때에만 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 알고리즘에 따르면, 다음 충전 시간까지의 배터리 고갈 확률이 임계값(ε)보다 작을 때에만, 단말기기의 배터리 잔여 에너지가 여유가 있다고 판단될 수 있다.
임계값(ε)은 유저에 의하여 또는 단말기기의 제조 시 설정될 수 있는(configurable) 값이며, 가능하면 단말기기의 배터리가 방전되지 않도록 낮은 값으로 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 알고리즘에서의 임계값(ε)은 다음 충전까지(혹은 에너지 사용 계획에 따라 다음 계획시간까지) 에너지를 예정(budget)보다 더 소모하는 경우를 허용하는 확률을 의미한다.
따라서, 임계값(ε)이 크면 에너지를 적극적으로 사용하여 데이터를 전송하는 대신, 단말기기의 배터리가 방전되거나 계획한 양보다 에너지를 많이 사용하는 경우가 늘어날 수 있다. 한편, 임계값(ε)이 작으면 에너지를 상대적으로 소극적으로 사용하여 데이터를 전송하는 대신에, 단말기기의 배터리가 방전되거나 계획한 양보다 에너지를 많이 사용하는 경우가 감소될 것이다.
유저는 자신이 데이터 전송 성향 또는 특성에 따라 임계값(ε)을 변경 및설정할 수 있다. 통상적으로 임계값(ε)는 작은 값으로 설정될 수 있다.
또한, 임계값(ε)은 사용자의 지연 허용 트래픽의 도착(arrival) 특성(mean arrival rate λ)이나 현재의 에너지 양(E(t))에 따른 함수 f로 표현될 수도 있다. 함수 f는 지연허용 트래픽의 도착 특성 λ에 따라 감소하는 함수로 현재의 에너지 양 E(t)에 따라 증가하는 함수가 되어야 할 것이다. 예를 들어, 함수 f는 f=kexp(-αλ) 또는 f=clog(-βE(t))로 등이 될 수 있다. 이 때, α, β, k, c는 상수이다.
또한, 본 발명에 따를 경우, 배터리의 에너지가 여유가 있다고 판단되더라도, 데이터의 전송 데드라인(T_deadline)까지 많은 시간이 남은 경우에는 에너지 효율적인 무선랜(Wi-Fi망)을 통해서 데이터를 전송하도록 한다.
현재 시간 t에서 데이터 전송의 시급성을 판단하기 위한 변수 T_s는 아래수학식 2과 같이 표현될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2015000065-appb-M000002
수학식 2에서 D(t)는 t시간에서 전송해야할 남은 데이터의 양을 나타내고, r_cellular는 셀룰러 네트워크를 통한 데이터의 평균 전송속도를 나타낸다. 수학식 2에서 T_s는 셀룰러 네트워크를 통해서만 데이터를 전송하게 될 경우, 전송을 시작해야만 하는 시간이다. 즉, 데이터가 정상적으로 전송되기 위해서는 최소한 T_s에는 데이터의 전송이 시작되야 한다.
r_cellular는 셀룰러 네트워크를 통한 데이터의 평균 전송속도가 아닌, 현재 단말기기가 접속할 수 있는 네트워크 중에서 가장 많은 에너지를 소모하는 네트워크를 통한 데이터 평균 전송속도로 설정될 수 있다.
예를 들어, 단말기기가 매크로 기지국과 소형셀 기지국과 연결되어 있을 경우에는 매크로 기지국을 통해 데이터 전송하는 평균속도를 r_cellular라고 설정할 수 있다.
또는 r_cellular에 대한 개념은 단말기기가 여러 개의 네트워크게 접속될 수 있는 경우, 가장 에너지를 많이 소모하여 데이터를 전송해야 하는 네트워크에 대한 전송 속도로 확장될 수 있다.
데드라인을 고려한 데이터 전송 알고리즘은 수학식 3으로 정리될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2015000065-appb-M000003
수학식 3에 따르면, 다음 충전시간 T까지의 배터리 고갈 확률이 임계값(ε)보다 작을 경우(a), 현재 시간(t)이 T_s보다 작으면 무선랜을 통하여 데이터를 전송하는 것이 가능한 때만 단말기기는 데이터를 무선랜을 이용하여 데이터를 전송하고, 현재 시간(t)이 T_s보다 크거나 같으면 셀룰러 네트워크를 이용하여 데이터를 전송한다.
한편, 다음 충전시간 T까지 배터리 고갈 확률이 임계값(ε)보다 클 경우(b) 에는 단말기기는 데이터를 전송하지 않는다.
즉, 에너지의 여유가 있을 때, 즉 에너지 고갈 확률이 낮을 때만 데이터를전송하며, 데드라인까지 여유가 있으면(t<T_s) 무선랜과 접속 가능한 때만 데이터를 전송하고, 데드라인까지 여유가 없으면(t≥T_s) 셀룰러 네트워크를 통하여 데이터를 전송하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, Pr(E(T)〈 Et)〈ε에서 E(T)가 가우시안 분포를 따르는 것을 이용하여 현재 시간을 t라고 하는 경우, Pr(E(T)〈 Et)〈ε는 수학식 4와 같이 표현될 수 있고, 수학식 4에 타이트한 바운드인 체르노프 바운드(chernoff bound)를 적용하면 배터리 고갈 확률은 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2015000065-appb-M000004
수학식 5
Figure PCTKR2015000065-appb-M000005
수학식 4에서 μ는
Figure PCTKR2015000065-appb-I000004
의 평균을 의미하며, σ2는
Figure PCTKR2015000065-appb-I000005
의 분산을 나타낸다. Μ와 σ2는 유저에 의한 단말기기의 배터리 방전 패턴을 나타낸 값으로 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명된 바와 같이 소정의 학습을 통하여 획득될 수 있다.
제안 알고리즘에서의 Pr(E(T)<E_t)와 임계값(ε)의 대소 관계를 구분하는 것은 Pr(E(T)<E_t )의 타이트한 바운드인 수학식 5의 우변을 계산한 값 (
Figure PCTKR2015000065-appb-I000006
)과 임계값(ε)의 대소 관계를 구분하는 것으로 대체될 수 있다.
또한, 수학식 5의 우변값(
Figure PCTKR2015000065-appb-I000007
)은 현재 단말기기의 배터리의 양(E(t))과 전송에 사용될 에너지의 양(E_t) 그리고 학습된 사용자의 배터리 방전 패턴(μ, σ2)을 통해 정확히 구할 수 있다. 따라서, 수학식 3에 따른 제안된 알고리즘은 하기 수학식 6과 같이 기술될 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2015000065-appb-M000006
또한, 본 발명의 다른 예에 따르면, N개의 네트워크가 존재할 때, 동일한 비트의 데이터 전송 시 에너지 소모가 적은 네트워크부터 순서대로 NET1, NET2, ... , NETN라고 하는 경우, 수학식 4 및 수학식 5에서 사용된 T_s 값을 하나가 아닌 복수개로 설정할 수도 있다.
이런 경우, 복수개의 데드라인 값(T_deadline)에 대응하는 네트워크를 선택하는 것도 가능하다. 예를 들어, T_s(NETn)= T_deadline-D(t)/r_NETn, T_s (NETn-1)= T_deadline-D(t)/r_(NETn-1) 등으로 T_s 값을 여러 개를 설정할 수 있고, 이를 일반화하면 수학식 7과 같다.
수학식 7
Figure PCTKR2015000065-appb-M000007
도 5는 본 발명의 일 측면에 따라 단말기기의 데이터 전송 방법을 설명하는 제어 흐름도이다.
배터리 고갈 확률을 예측하는 방법은 단말기기에 포함되어 있는 소정의 어플리케이션, 즉 응용 프로그램에 의하여 수행 또는 실행될 수 있고, 단말기기와 연결될 수 있는 서버 또는 다른 단말기기의 어플리케이션을 통하여 수행될 수 있다. 단말기기와 연결되어 있는 다른 전자기기에서 배터리 고갈 확률이 예측되는 경우, 확률 정보는 유선 또는 무선 네트워크를 통하여 단말기기로 전달될 수 있다.
우선, 단말기기는 유저의 통상적인 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수를 파악할 수 있다(S510).
이렇게 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수가 파악되면, 단말기기는 다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 파악할 수 있다(S520).
다음 충전 시간(T)은 유저가 단말기기의 유저 인터페이스를 통하여 다음 배터리를 충전할 예상 시간을 입력함으로써 설정될 수 있고, 단말기기는 입력된 값을 다음 충전 시간(T)으로 파악할 수 있다.
또는 다른 예에 따르면, 단말기기가 통계를 통해 유저의 배터리 충전 시간의 분포(Y)를 알 수도 있으며, 이런 경우 단말기기는 충전 시간의 최빈값 또는 평균값을 T로 사용하거나, 타겟 임계값(ε')에 대해서 P(Y>x)<1-ε'를 만족하는 최소 시간 x*를 구하여 T로 사용할 수도 있다.
그런 후, 단말기기는 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수와 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악할 수 있다(S530).
배터리 고갈 확률을 파악한 후, 단말기기는 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값(ε)보다 작은지 여부에 따라 단말기기는 데이터 전송 여부를 결정할 수 있다(S540).
판단 결과, 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값(ε)보다 작은 경우, 단말기기는 데이터 전송의 시급성을 나타내는 데이터 전송 데드라인을 고려하여 데이터 전송을 위한 네트워크를 선택할 수 있다(S550).
만약, 현재 시간이 데이터 전송 데드라인보다 작으면, 단말기기는 무선랜을 통하여 데이터를 전송하는 것이 가능한 때만 무선랜을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다(S560).
반면, 현재 시간이 데이터 전송 데드라인과 같거나 크면, 단말기기는 무선랜을 통하여 데이터를 전송하는 것이 가능하면 무선랜을 이용하여 데이터를 전송하고, 그렇지 않은 경우 셀룰러 네트워크를 통하여 데이터를 전송할 수 있다(S570).
한편, 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값(ε)과 같거나 큰 경우, 단말기기는 데이터를 전송하지 않을 수 있다(S580).
또한, 단말기기가 접속할 수 있는 네트워크의 종류가 3개 이상으로 여러 개인 경우, 단말기기는 에너지 소모가 적은 네트워크부터 순서대로 데이터 전송 데드라인을 설정하고, 데이터 전송 데드라인에 대응하는 네트워크를 통하여 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따라 단말기기의 데이터 전송 방법을 설명하는 제어 흐름도이다.
유저는 단말기기에 대한 구체적인 에너지 사용 계획을 가질 수 있다. 예를 들어, 유저가 원하는 미래 m개의 시간에 단말기기에 남아있기를 바라는 최소한의 에너지 잔량이 존재하다면, 유저는 에너지 잔량을 기준으로 에너지를 소모하기를 바랄 수 있다. 즉, 유저는 에너지를 시간 구간별로 나누어 각 구간마다 정해진 에너지 버짓(budget)이 있어 최대 그 정도만큼의 에너지를 사용하길 원할 수 있다.
유저는 데이터 전송에 사용될 배터리 에너지를 계획적으로 소모하기 위하여 미래의 m개의 시간(T_(l*))과 해당 시간에 남아 있어야 하는 배터리의 에너지 레벨(E_(l*))을 설정할 수 있다(S610).
유저의 에너지 사용 계획은 미래의 m개의 시간 T_1,T_2,…,T_m (0<T_1<T_2<?<T_m )과 그 시간에 대응하는 단말기기 배터리의 에너지 잔량 E_1,E_2,…,E_m (E(0)>E_1>E_2>?>E_m>0)으로 표현할 수 있다.
현재 시간 이후 가장 가까운 에너지 사용 계획을 l*이라고 할 경우, l*는 로 표현될 수 있다.
단말기기는 도 5와 같이 배터리 고갈 확률에 대하여 파악하고 있다는 것을 전제로 한다.
현재 시간 t에서 시간 T_(l*)에 E_(l*)이상의 에너지를 보존하기 위해, 단말기기는 시간 T_(l*)에 남아있는 에너지 E(T_(l*))가 유저가 설정해 놓은 에너지 레벨인 E_(l*)에 전송에너지 E_t를 더한 값 보다 작을 확률이 소정 임계값(ε) 이하인지 여부를 판단한다(S620).
판단 결과, 시간 T_(l*)에 남아있는 에너지 E(T_(l*))가 에너지 레벨인 E_(l*)에 전송에너지 E_t를 더한 값 보다 작을 확률이 소정 임계값(ε) 이하이면, 단말기기는 데이터 전송의 시급성에 따른 데이터 전송 데드라인을 고려하여 데이터 전송을 위한 네트워크를 선택할 수 있다(S630).
만약, 현재 시간이 데이터 전송 데드라인보다 작으면, 단말기기는 무선랜을 통하여 데이터를 전송하는 것이 가능한 때만 무선랜을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다(S640).
반면, 현재 시간이 데이터 전송 데드라인과 같거나 크면, 단말기기는 무선랜을 통하여 데이터를 전송하는 것이 가능하면 무선랜을 이용하여 데이터를 전송하고, 그렇지 않은 경우 셀룰러 네트워크를 통하여 데이터를 전송할 수 있다(S650).
한편, 에너지 E(T_(l*))가 에너지 레벨인 E_(l*)에 전송에너지 E_t를 더한 값 보다 작을 확률이 임계값(ε)과 같거나 큰 경우, 단말기기는 데이터를 전송하지 않을 수 있다(S660).
도 6에 따를 경우, 시간 구간 별로, 유저의 가장 가까운 미래의 배터리 사용 계획(시간, 에너지 잔량)을 확률적으로 보장할 수 있다.
도 6의 단계 S630 내지 단계 S650을 수학식으로 표현하면 아래와 같다.
수학식 8
Figure PCTKR2015000065-appb-M000008
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 단말기기의 제어블록도이다.
도시된 바와 같이, 단말기기는 배터리부(710), 유저 인터페이스(720), 통신부(730), 및 이들을 제어하는 제어부(740)를 포함한다.
유저는 유저 인터페이스를 통하여 다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 입력할 수 있고, 미래의 m개의 시간(T_(l*))과 해당 시간에 남아 있어야 하는 배터리의 에너지 레벨(E_(l*))에 대한 정보를 입력할 수 있다.
제어부(740)는 유저의 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수를 파악할 수 있다.
또한, 제어부(740)는 확률 밀도 함수와 유저 인터페이스(720)를 통하여 입력된 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악하고, 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값 미만인 경우, 데이터를 통신부(730)를 통하여 전송할 수 있다.
다음 충전 시간(T)에 대한 정보는 유저가 입력하지 않고 임의이 조건에 따라 설정될 수도 있다.
확률 밀도 함수는 가우시안 분포 곡선을 따를 수 있다.
제어부(740)는 데이터 전송의 시급성을 나타내는 데이터 전송 데드라인에 기초하여 데이터를 전송한 네트워크를 결정할 수 있다.
예를 들어, 현재 시간이 상기 데이터 전송 데드라인 보다 작으면, 제어부(740)는 데이터를 무선랜을 통하여 전송할 수 있다. 또는, 현재 시간이 상기 데이터 전송 데드라인과 같거나 크면, 제어부(740)는 무선랜 또는 셀룰러 네트워크를 통하여 데이터를 전송할 수도 있다.
만약, 유저로부터 미래의 m개의 시간(T_(l*))과 해당 시간에 남아 있어야 하는 배터리의 에너지 레벨(E_(l*))에 대한 정보가 수신된다면, 제어부(740)는 배터리 고갈 확률을 시간 T_(l*)에 남아있는 에너지 E(T_(l*))가 유저가 설정해 놓은 에너지 레벨인 E_(l*)에 전송에너지 E_t를 더한 값 보다 작을 확률로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법의 성능을 검증하기 위해서, 특정 단말기기(제1 단말기기(삼성 전자 제조 갤럭시 노트2)와 제2 단말기기(kg 전자 제조 옵티머스 lte2))를 이용하여 시뮬레이션을 수행해보았다. 두 개의 단말기기를 이용하여 실제로 20일 동안 단말기기의 배터리 잔량을 측정하고, 배터리 잔량 기록 정보를 이용하여 상술된 제안하는 알고리즘을 테스트해 보았다.
제안하는 데이터 전송 방법에서 임계값(ε)은 0.01과 0.005로 설정되었다. 이는 배터리 고갈 확률이 1%와 0.5% 이하일 때에만 데이터 전송이 허용되는 것을 의미한다. 본 발명에서 제안하는 데이터 전송 방법과 비교되는 대조 데이터 전송 방법은 무선랜(Wi-Fi)에 접속 가능할 때만 데이터를 전송하다가 현재 시간이 T_s보다 커지면 셀룰러 네트워크를 통하여 데이터를 전송하는 방법이다. 대조 데이터 전송 방법은 동일한 양을 전송할 때 최대한 적은 에너지를 사용하는 방법에 해당하므로 에너지 최소화 (energy-minimal) 방법으로 명명될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법에 따를 경우, 배터리가 완전 방전될 확률을 도시한 도면이다.
도 8과 같이, 본 발명에서 제안한 알고리즘에 따라 데이터를 전송한 경우, 제1 단말기기에서는 26개의 케이스 중 1개의 케이스에서 배터리가 방전되었으며, 제2 단말기기에서는 56개의 케이스 중 최대 4개의 케이스에서 배터리가 방전되었다.
이와 비교하여 에너지 최소화 방법에서는 제1 단말기기의 경우 전체 26개의 케이스 중 2개의 케이스에서 배터리가 방전되었고, 제2 단말기기에서는 56개의 케이스 중 무려 22개의 케이스에서 배터리가 방전되었다. 즉, 에너지 최소화 방법에 따라 데이터를 전송하는 경우, 본 발명에 따른 알고리즘의 경우보다 무려 2배에서에서 8배 가량 많은 케이스에서 배터리가 완전 방전되었다.
배터리가 완전 방전되면, 데이터 전송으로 인하여 유저가 단말기기를 사용하는 데 불편을 야기할 가능성이 증가하는 것을 의미한다.
도 9는 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법에 따를 경우, 데이터 전송에 성공한 확률을 도시한 도면이다.
도 9와 같이, 제1 단말기기에서 데이터를 전송한 경우, 본 발명에 따른 알고리즘에 의한 경우나 에너지 최소화 방법에 따른 경우 모두 동일한 케이스 수만큼 데이터 전송을 완료 하였다.
제2 단말기기에서 데이터를 전송한 경우, 에너지 최소화 방법에 따른 경우 11개의 케이스에서, 본 발명에 따른 알고리즘에 의한 경우에는 8개 및 7개의 케이스에서 데이터 전송을 완료하였다. 제2 단말기기에서는 본 발명에 따른 알고리즘 보다 기존의 에너지 최소화 방법에 따를 경우 데이터 전송이 완료된 확률이 더 높게 나타났다. 하지만, 도 9에 나타난 바와 같이 에너지 최소화 방법에 따를 경우 22개의 케이스에서 배터리 방전이 이루어진 것을 고려하면 제안된 알고리즘이 더 효과적인 것으로 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 지연 허용 데이터의 전송 스케쥴링을 함에 있어, 기존 연구들이 고려하지 않았던 현재 단말기기의 배터리 잔량과 단말기기 유저의 배터리 방전 패턴을 이용하는 방법이다. 보다 구체적으로, 다음 충전시간까지 배터리가 완전 방전될 확률(Pr(E(T)<E_0))을 수학적으로 계산하여, 이를 유저가 직접 정할 수 있는 값인 ε보다 작은 값을 가질 때에만 지연 허용 데이터를 전송하도록 제어함으로써 배터리가 고갈되어 단말기기의 유저에게 불편을 주는 일을 방지할 수 있다.
또한, 배터리가 완전 방전 방전될 확률이 지정된 값보다 작더라도, 데이터의 전송 데드라인까지의 여유가 있는 한 (t<T_s), 에너지 효율적인 무선랜을 통해 데이터를 전송할 수 있다.
따라서 제안하는 방법은 에너지를 효율적으로 사용하면서 최대한 전송 데드라인까지 데이터를 모두 전송할 수 있다. 단말기기의 에너지 잔량을 고려하지 않고 최대한 무선랜을 통해서만 데이터를 전송하는 방법과 비교하여, 단말기기의 배터리가 고갈될 확률을 2~8배 정도 낮추면서도 비슷한 데이터(최소 75%이상)을 전송할 수 있음을 도 8 및 도 9를 통하여 확인할 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 단말기기의 데이터 전송 방법에 있어서,
    유저의 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수를 파악하는 단계와;
    다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 파악하는 단계와;
    상기 확률 밀도 함수와 상기 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악하는 단계와;
    상기 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값 미만인 경우, 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확률 밀도 함수는 가우시안 분포 곡선을 따르는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터를 전송하는 단계는,
    데이터 전송의 시급성을 나타내는 데이터 전송 데드라인에 기초하여 데이터를 전송한 네트워크를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    현재 시간이 상기 데이터 전송 데드라인 보다 작으면, 상기 데이터는 무선랜을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    현재 시간이 상기 데이터 전송 데드라인과 같거나 크면, 상기 데이터는 무선랜 또는 셀룰러 네트워크를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    유저로부터 미래의 m개의 시간(T_(l*))과 해당 시간에 남아 있어야 하는 배터리의 에너지 레벨(E_(l*))에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 고갈 확률은 시간 T_(l*)에 남아있는 에너지 E(T_(l*))가 유저가 설정해 놓은 에너지 레벨인 E_(l*)에 전송에너지 E_t를 더한 값 보다 작을 확률로 설정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 단말기기에 있어서,
    배터리부와;
    통신부와;
    유저의 배터리 소모 패턴에 대한 정보를 축적하여 시간에 따른 배터리 소모량에 대한 확률 밀도 함수 및 다음 충전 시간(T)에 대한 정보를 파악하고, 상기 확률 밀도 함수와 상기 다음 충전 시간(T)을 이용하여 배터리 고갈 확률을 파악하고, 상기 배터리 고갈 확률이 소정의 임계값 미만인 경우, 데이터를 상기 통신부를 통하여 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다음 충전 시간(T)에 대한 사용자 입력을 수신하는 유저 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기기.
PCT/KR2015/000065 2014-01-05 2015-01-05 배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법 WO2015102447A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580003772.3A CN105874843B (zh) 2014-01-05 2015-01-05 根据电池使用模式的数据发送方法
US15/103,202 US9986486B2 (en) 2014-01-05 2015-01-05 Data transmission method according to battery use pattern

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461923751P 2014-01-05 2014-01-05
US61/923,751 2014-01-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015102447A1 true WO2015102447A1 (ko) 2015-07-09

Family

ID=53493711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/000065 WO2015102447A1 (ko) 2014-01-05 2015-01-05 배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9986486B2 (ko)
CN (1) CN105874843B (ko)
WO (1) WO2015102447A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017164966A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Apple Inc. Techniques for managing wireless transmission energy budget
US11191027B2 (en) 2016-10-11 2021-11-30 Sony Group Corporation Automatic power saving selection based on target use

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201517086D0 (en) * 2015-09-28 2015-11-11 Nicoventures Holdings Ltd Electronic vapour provision system
US10424961B1 (en) * 2016-04-04 2019-09-24 Qnovo Inc. User identification from battery characteristics
DE102017004365B4 (de) * 2017-05-05 2024-02-08 Diehl Metering Systems Gmbh Batteriebetriebener Smartmetering-Zähler
CN113442791B (zh) * 2021-05-17 2022-07-12 隆瑞三优新能源汽车科技有限公司 一种电动汽车电能补充方法
US11956732B2 (en) * 2021-09-28 2024-04-09 Qualcomm Incorporated Autonomous physical uplink shared channel repetition cancellation for energy-limited devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033248A1 (ko) * 2010-09-07 2012-03-15 주식회사 프로파워 지능형 에너지 저장 시스템 및 방법
WO2012093795A2 (ko) * 2011-01-05 2012-07-12 주식회사 엘지화학 배터리 가용시간 추정 장치 및 방법
WO2013048199A2 (ko) * 2011-09-29 2013-04-04 삼성전자 주식회사 이동통신 시스템 및 그 이동통신 시스템에서 체감 성능을 개선하기 위한 정보 처리 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006180174A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Fujitsu Ltd 移動体端末制御プログラムおよび移動体端末装置
KR100969567B1 (ko) * 2008-07-04 2010-07-12 포항공과대학교 산학협력단 이동 통신 단말기의 비정상적인 배터리 소모 검출 방법 및장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033248A1 (ko) * 2010-09-07 2012-03-15 주식회사 프로파워 지능형 에너지 저장 시스템 및 방법
WO2012093795A2 (ko) * 2011-01-05 2012-07-12 주식회사 엘지화학 배터리 가용시간 추정 장치 및 방법
WO2013048199A2 (ko) * 2011-09-29 2013-04-04 삼성전자 주식회사 이동통신 시스템 및 그 이동통신 시스템에서 체감 성능을 개선하기 위한 정보 처리 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DENZIL FERREIRA ET AL.: "Understanding Human-Smartphone Concerns: A Study of Batter Life", PERVASIVE '11, PROCEEDINGS OF THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON PERVASIVE COMPUTING, 12 June 2011 (2011-06-12), SAN FRANCISCO, CA , USA, pages 19 - 33, Retrieved from the Internet <URL:http://d1.acm.org/citation.cfm?id=2021978> *
EARL OLIVER ET AL.: "An empirical approach to smartphone energy level prediction", UBICOMP '11, PRECEEDINGS OF THE 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON UBIQUITOUS COMPUTING, 17 September 2011 (2011-09-17), BEIJING, CHINA, pages 345 - 354, Retrieved from the Internet <URL:http://d1.acm.org/citation.cfm?id=2030159> *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017164966A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Apple Inc. Techniques for managing wireless transmission energy budget
US10123277B2 (en) 2016-03-21 2018-11-06 Apple Inc. Techniques for managing wireless transmission energy budget
US10660040B2 (en) 2016-03-21 2020-05-19 Apple Inc. Techniques for managing wireless transmission energy budget
US11218970B2 (en) 2016-03-21 2022-01-04 Apple Inc. Techniques for managing wireless transmission energy budget
US11191027B2 (en) 2016-10-11 2021-11-30 Sony Group Corporation Automatic power saving selection based on target use
EP3527008B1 (en) * 2016-10-11 2023-06-14 Sony Group Corporation Automatic power saving selection based on target use

Also Published As

Publication number Publication date
CN105874843A (zh) 2016-08-17
US9986486B2 (en) 2018-05-29
CN105874843B (zh) 2019-03-08
US20160309390A1 (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015102447A1 (ko) 배터리 사용 패턴에 따른 데이터 전송 방법
CN101611648B (zh) 在无线系统中用于增强不连续接收的方法和设备
CN114827987B (zh) 资源分配方法、第一设备及第二设备
WO2010137851A2 (en) System and method for preserving battery life for a mobile station
WO2011056028A2 (ko) 이동 통신 시스템에서 전력 헤드룸을 보고하는 방법 및 장치와 그 시스템
US20040254980A1 (en) Server, mobile communication system, positional information managing method, radio base station, mobile station method for calling in mobile communication system, and mobile communication method
WO2011139088A2 (ko) 이동통신 시스템에서 채널 측정 정보의 기록 방법 및 장치
WO2011084024A2 (en) Paging method and apparatus for communication of m2m/mtc device operating in high power saving reception mode in a mobile communication system, and system thereof
Al-Anbagi et al. Delay critical smart grid applications and adaptive QoS provisioning
US10149187B2 (en) Method for controlling access point operation in wireless communication system
US8310968B2 (en) Access point, wireless communication station, wireless communication system and wireless communication method
EP1511342A1 (en) Server, mobile communication system, positional information managing method, radio base station, mobile station, method for calling in mobile communication system, and mobile communication method
WO2010137777A1 (en) Apparatus and method for determination of frame structure for reducing interference in frequency reuse system using cognitive radio
KR20090099583A (ko) 무선 통신 방법, 장치 및 컴퓨터 판독가능 메모리
JPWO2010016123A1 (ja) 基地局装置、移動体通信方法および移動通信システム
WO2020022592A1 (ko) 인지 무선 네트워크에서 2차 사용자의 패킷 전송 성능 개선 방법 및 그 장치
WO2015041464A1 (ko) 무선 단말의 전력 소모를 제어하는 방법 및 장치
EP2804428A1 (en) Radio base station apparatus and transition control method
CN101547502B (zh) 一种终端设备的省电方法
EP1289171B1 (en) Mobile packet communications system, mobile packet communications method, and radio network controller
Sehati et al. Online energy management in IoT applications
CN102577574A (zh) 用于在无线网络中发送数据的方法及其无线网络
WO2009139600A9 (en) Method and system for managing paging in wireless communication network
CN103648127B (zh) 用于lte系统带广播包识别的ue活动性检测方法
WO2017105070A1 (ko) 업링크 자원 할당 방법 및 그 방법을 수행하는 인지 소형 셀 네트워크 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15733069

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15103202

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15733069

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1