A Low-Power Sensing Method Using Linux Kernel on Android Devices



Simplified Android architecture and concept of the proposed framework. We exploit the Linux kernel on Android devices to drastically reduce the battery consumption during the boot procedure.



提案するフレームワークがカバーする機能ブロック(赤)と通常のAndroid OSがカバーする機能ブロック(赤+緑).

Coverage of the proposed framework (red) and normal Android OS (red+green).




Comparison of the power consumption during the boot procedure. In the measurement, we removed the internal battery of the smartphone and supplied power from external power source.


近年のスマートフォンの低価格化に伴い,格安スマートフォンや中古スマートフォンをセンサデバイスとして活用する試みが広く行われるようになりました.しかしながら,スマートフォンは高機能なハードウェアゆえに消費電力を抑えることが難しく,商用電源なしで長期間の稼働が必要となる場面には適しませんでした.そこで我々は,Android OSの基礎部分として搭載されているLinuxカーネルを活用し,スマートフォンを10秒という短時間で起動し,センシングを行うフレームワークを提案します.このフレームワークでは,スマートフォンを起動する際の時間的,電力的なオーバーヘッドを最大78.5%削減しつつ,CPU,RAM,本体メモリ,SDカード,ボタン,ディスプレイ,タッチセンサ,温度センサ,Bluetooth通信,USB通信といった重要な機能を利用可能とします.また,我々の実装したブートセレクタを用いることでカーネルモードとAndroidモードを選択的に起動することも可能であるため,普段のセンシング活動を省電力なカーネルモードで行い,異常検知時のみAndroid OSを起動して写真撮影やLTE/3G通信を行うことも可能です.このフレームワークは,root権限の利用とブートローダーのロック解除が可能な全てのAndroid端末に対して原則適用が可能であり,幅広い用途に応用が可能です.


Cheap or unused smartphones can act as an attractive option for wireless sensing applications when they are utilized as data collection devices. However, the main reason why this idea does not work is the relatively short battery life of smartphones. We propose a power-saving sensing framework for Android smartphones exploiting Linux kernel on which Android OS runs. Our framework takes advantage of the Linux kernel mode so that the smartphone can be instantly turned on and completely off for short repetitive sensing tasks. The energy consumed by the boot procedure is only 21.5\% as compared to that of a regular Android OS boot procedure. Even in the kernel mode, important hardware modules on the target device such as the Bluetooth interface, temperature sensor, and USB terminal is accessible from the sensing application. Our framework can be applied to any Android device with an unlocked bootloader and enabled root privilege in principle.


M. Takagi, Y. Kawahara, and T. Asami, “A Low-Power Sensing Method Using Linux Kernel on Android Devices,” ACM SenSys 2015, pp. 413-414, Seoul, South Korea, Nov. 2015.

高木雅,川原圭博,浅見徹,”リカバリーモードを用いた省電力なセンシングにおけるAndroid端末と外部機器の連携手法,” 信学総大 2016,B-18-18, March 2016.

高木雅,川原圭博,浅見徹,”Android端末のLinuxカーネルを用いた低電力なセンシング手法,” 信学ソ大 2015,B-18-28, Sept. 2015.