Context Aware Power Management of Mobile Systems for Sensing Applications Türk Hava Kurumu Üniversitesi Bilişim Yönetimi Yüksek Lisans Programı BIL553-Mobil Hesaplama Dersi Sunum Ödevi Devrim DERİCİ

Hazırlayanlar: Ralf Herrmann Universität der Bundeswehr München (UniBwM) Werner-Heisenberg-Weg 39; Munich, Germany Piero Zappi, Tajana Simunic Rosing University of California San Diego 9500 Gilman Dr.; La Jolla, CA, {pzappi,

Özet: Mobil cihazların ve güçlü akıllı telefonların kullanımının yaygınlaşması, dağınık algılama (sensor) uygulamalarının geliştirilmesini kolaylaştırmıştır. Akıllı telefonlar, bu uygulamalar için giyilebilir algılayıcılar ile uzaktaki sunucular arasında bir köprü görevi görmektedir. Bu noktada; akıllı telefonların enerji tüketimi kritik bir konu halini almaktadır. Kullanıcı ve etkileşimde olduğu çevreye ait bağlamsal (context) ve sürekli değişiklikler ve uygulamaların bu dinamik yapıya uyum gösterecek şekilde hareket etmesi, enerji tüketiminde tasarruf edilmesini sağlayabilmektedir. Bu çalışmada; akıllı cihazlar üzerinde çalışan algılama amaçlı uygulamaların değişen bağlama göre uyum sağlamaları ve sonucunda da söz konusu enerji tasarruflarının sağlanması amaçlanmış ve örnek uygulama ile bu çalışmaya ilişkin sonuçlar incelenmiştir.

Giriş Günümüz akıllı telefonları, gelişmiş hesaplama kabiliyetleri, üzerindeki algılayıcılar ve kullanıcı arayüz kabiliyetleri ile karmaşık uygulamaların geliştirilmesine imkan vermektedir. Sağlık ve benzeri sürekli algılama gerektiren uygulamalar için etkili bir araçtır. Bu uygulamalar için en tipik senaryo, giyilebilen bir ya da birkaç algılayıcı kullanarak kullanıcı ve çevresi hakkında bilgi toplamaktır. Hareket algılayıcıları ya da GPS algılayıcıları üzerinden toplanan bu veriler kullanıcı ve ortamdan sağlanan diğer veriler ile ilişkilendirilerek akıllı cihaz üzerinde toplanmakta ve isteğe göre uzaktaki bir sunucu ile paylaşılmaktadır.

Örnek Uygulamalar BikeNet CitiSense

Enerji Tüketimi Probleminin Nedenleri Algılayıcılar ile bluetooth vb. kablosuz iletişimin sağlanması Algılayıcılardan sürekli olarak veri toplanması, Verilerin arka plandaki sunuculara gönderimi, Toplanan verilerle birlikte coğrafi konum bilgilerinin de okunması, akıllı cihazların pillerinin hızlı bir şekilde tüketilmesine neden olmaktadır. Bununla birlikte toplanan tüm veri amaca uygun olmayabilmektedir. Pil tüketiminin bu kısıtlar dahilinde dikkate alınması enerji tasarrufu sağlayabilmektedir. (Örneğin, arabada ya da kapalı alanda iken hava kirliliği ölçümü)

Öneri: Context Aware Dynamic Power Management Bu çalışmada, context-aware bir DPM uygulaması geliştirilerek, değişen koşullara ve kullanıcının hareketlerine göre enerji tasarrufu sağlanması ve bu sayede algılayıcılardan daha fazla ve etkin veri toplanmasının sağlanması hedeflenmiştir. «The Context Manager», «Sensing Applications» ve «Context Recognition Service» arasında bir ara katman durumundadır. Her bir uygulama «Context Recognition Service» tarafından sağlanan context setine kaydolur. Context yöneticisi, kullanıcının ilgili context’e dahil olup olmamasına göre söz konusu algılama uygulamalarını açıp kapatabilmektedir.

Akıllı Telefon Enerji Modeli - I Kullanılan cihaza göre (HTC Aria) deney yapılmış ve context değişikliklerine göre cihazın enerji tüketimleri hesaplanmıştır.

Akıllı Telefon Enerji Modeli - II

Akıllı Telefon Enerji Modeli - III

Akıllı Telefon Enerji Modeli - IV

Örnek Uygulama - I Context Aware DPM hava kalitesi izleme uygulaması olan CitiSense projesinde kullanılmış ve sonuçları değerlendirilmiştir. Bu proje kapsamında kullanıcılar hava kirliliğini ölçen algılıyıcıların olduğu cihazları taşımakta ve bu cihazdan gelen sonuçlar kullanıcıların akıllı telefonlarında toplanmakta ve arka plan sunuculara aktarılmaktadır. CitiSense algılıyıcıları, çevresel değişkenleri (nem, sıcaklık, barometrik basınç) ve hava kirliliğini (Nitrojen Diyoksit, Karbon Monoksit vb.) ölçümlemekte ve bluetooth aracılığıyla kullanıcının akıllı telefonuna bu verileri kablosuz olarak iletmektedir.

Örnek Uygulama -II Context Recognition Service, kullanıcının hareketliliğini ve konumunu algılamakta buna göre açık ya da kapalı alanda olduğunu ve dinlenme anında olup olmadığını belirlemektedir. Akıllı telefonun hareket algılayıcıları; yürüme, bisiklete binme, araba ya da otobüs ile seyahat ya da bekleme durumlarını algılamaktadır. Konum bilgisi GPS ile sağlanmakta. Kullanıcının açık ya da kapalı alanda olduğu bilgisi wifi noktalarına olan mesafesine göre belirlenmektedir. Kullanıcının hareket halinde olduğu ya da dinlenmekte olduğu bilgisi hareket algılayıcılarından alınan bilgiye (belirli bir süre boyunca hareketsiz kalınması vb.) göre değerlendirilmektedir. Hava ölçümünü yapan algılayıcıların sadece dış ortamda ölçümleme yapması istendiğinden GPS konumu ve kullanıcının hareketine göre belirlenen algoritma dahilinde ölçümleme yapılmaktadır.

Örnek Uygulama -III Ölçüm aygıtları ve akıllı telefon 2 gün boyunca taşınmıştır. Uygulama gece yarısı çalışmaya başlamış ve pil bitinceye kadar kullanılmıştır.

Uygulama Sonuçları - I

Uygulama Sonuçları - II DPM uygulamasının sonucunda; CPU, GPS, Bluetooth ve Memory pil kullanımlarında dramatik tasarruflar sağlandığı görülmüş; akıllı cihazın pil süresinin 5 kata kadar uzatılabileceği gözlemlenmiştir.

Teşekkürler