Offline Thermal Modeling and Online Thermal Management for NANS (N-App N-Screen) Services

Abstract

미러링 기술을 비롯한 기존 모바일 멀티 스크리닝 기술은 스마트폰의 화면을 외부 디스플레이 장치에 그대로 표시하는데 그쳐왔다. 이와 달리, 우리가 제안한 NANS(N-App N-Screen) 기술은 서로 다른 복수 개의 디스플레이 장치(N-Screen)에 서로 다른 복수 개의 응용 프로그램(N-App)을 동시에 표시하는 것이 가능하기 때문에 사용자들이 보다 효율적으로 멀티스크린을 활용할 수 있다. 하지만 이러한 NANS 기술을 상용화하기 위해서는 반드시 해결해야할 문제가 남아 있다. 우리는 실험을 통해 NANS 기술을 제공하면서 빠르게 소비되는 배터리로 인한 문제보다도 스마트폰 내부 소자들의 발열 문제와 그에 따른 모바일 어플리케이션들의 심각한 QoS (Quality of Service) 저하 문제가 훨씬 시급한 문제임을 밝혀냈다. 본 논문에서는 NANS 기술의 이러한 발열 문제과 그에 따른 QoS 저하 문제를 해결하기 위해 NANS 기술을 위한 오프라인 온도 모델과 온라인 온도 관리 기법을 제안한다. 첫째, NANS 기술에 맞게 설계된 새로운 온도 모델과 온도 예측 기법을 제시한다. 이 기법은 멀티코어 CPU와 디스플레이 인터페이스 칩셋 사이의 온도 상호 작용 및 멀티코어 CPU의 동작 주파수를 변경할 때 발생하는 온도 점프 및 드롭을 고려함으로써 한계 온도에 가까운 고온에서도 충분히 정확한 온도 예측을 제공한다. 둘째, 우리는 고온에서도 지속 가능한 NANS 서비스 제공하기 위한 동적 온도 관리 기법을 제안한다. 이를 위해 우리는 온도 제한 조건에서 총 QoS를 최대화하는 최적화 문제를 정형화하고, 온라인에서 근사 최적 해를 찾기 위한 효율적인 휴리스틱 알고리즘을 제안한다. 실험 결과에 따르면, 우리의 온도 예측 기법에 기반한 동적 온도 관리 기법은 기존 기법에 비해 온도 위반으로부터 안전하면서도 높은 수준의 QoS로 지속 가능한 NANS 서비스를 제공할 수 있음을 보여준다.

Existing multi-screening technologies have been limited to mirroring the current screen of the smartphone onto all the connected external display devices. In contrast, NANS (N-App N-Screen) technology is able to display different applications (N-App) on different multiple display devices (N-Screen) using only a smartphone. For such NANS services, this paper empirically shows that the thermal violation constraint is more critical than the battery life constraint. For preventing the thermal violation, the existing DTM (Dynamic Thermal Management) techniques cannot be used since they consider thermal violations as abnormal, and hence prevent them by severely throttling CPU frequencies resulting in serious QoS degradation. In NANS service scenarios, it is normal to operate in high temperature ranges to continue services with acceptable QoS. Targeting such scenarios, we first propose a novel thermal prediction method specially designed for NANS services. Based on the novel thermal prediction method, we then propose a novel DTM technique called, "thermal planning" to provide sustainable NANS services with sufficiently high QoS without thermal violations.