(추가) S24의 특정 상황 전력 사용량 증가에 대해서 나름대로 분석했씁니다. GPS 파트는 별로 중요하지 않으니, 정리 부분을 참고해주세요.

GPS. 전지구 위치 결정 시스템은 보통의 경우 지구 궤도의 GPS 위성과 통신합니다. 이 때 주요하게 전송되는 정보는 다음과 같습니다.

(출처 - 위키백과)

각각의 GPS 위성은 위성에 탑재된 시계의 시각 및 오차와 위성의 상태 정보,모든 위성과 관련된 궤도 정보와 상태(almanac), 각각의 궤도정보와 이력(ephemeris), 오차 보정을 위한 계수 등이 포함된 항법메시지(navigation message)를 50 bps의 속도로 지속적으로 방송한다.

모든 위성의 궤도 정보 및 상태(almanac)에는 모든 GPS 위성의 비교적 장기간 동안 유지되는 궤도 정보가 들어 있는데 이를 완전히 송신하는 데 12.5분이 걸린다. 갓 생산된 GPS 수신기의 초기 구동을 위해서는 궤도 정보 및 이력의 완전한 수신이 필요하다. 즉, GPS 수신기에서 한 GPS 위성으로부터 궤도 정보 및 이력의 수신이 완료된 경우, 다른 위성으로부터의 수신이 진행된다.

하지만, 이러한 위성 정보의 유효성에 따라서, 이러한 최초 인식 절차(TTFF)가 생략될 수 있습니다. 즉, 휴대폰에서 지도 앱을 열고 12분 30초를 기다려야 하는 대참사가 일어나지 않는다는 뜻입니다. 

(위키백과_영문)

The TTFF is commonly broken down into three more specific scenarios, as defined in the GPS equipment guide:

Cold or factory

The receiver is missing or has inaccurate estimates of its position, velocity, the time, or the visibility of any of the GPS satellites. As such, the receiver must systematically search for all possible satellites. After acquiring a satellite signal, the receiver can begin to obtain approximate information on all the other satellites, called the almanac. This almanac is transmitted repeatedly over 12.5 minutes. Almanac data can be received from any of the GPS satellites and is considered valid for up to 180 days.

Warm or normal

The receiver has estimates of the current time within 20 seconds, the current position within 100 kilometers, its velocity within 25 m/s, and it has valid almanac data. It must acquire each satellite signal and obtain that satellite's detailed orbital information, called ephemeris data. Each satellite broadcasts its ephemeris data every 30 seconds, considered valid for up to 4 hours.

Hot or standby

The receiver has valid time, position, almanac, and ephemeris data, enabling a rapid acquisition of satellite signals. The time required of a receiver in this state to calculate a position fix may also be termed time to subsequent fix (TTSF).

3가지 모드에 대한 서술입니다. 휴대폰의 경우에는 Normal/Standby 모드에 있다고 볼 수 있습니다.

또한, 휴대폰과 같은 특수한 기기(무선 기지국과 연동으로 시간이 정해짐/통신이 가능함)의 경우에는 이러한 시간을 극도로 단축할 수 있고, 그것이 A-GPS의 원리입니다. 

위성의 천문학적 위치 정보를 무선망으로 수신받고 또한 동일한 무선망으로부터 비교적 정확한 시간을 전송받으면, A-GPS의 기능은 끝납니다. 여기서 더 나아가 삼각 측량 연산 일부를 외부 장비에서 분담하는 기능도 있지만, 레이턴시 이슈로 최신 기기에선 있으나 마나한 기능입니다.

여기서 문제는 A-GPS의 경우에는 무선망을 쓴다는 부분입니다. 위성 연결이 순간적으로 최소 작동요건인 4개 이하로 떨어진다고 해서 당장 영구적으로 연결이 불가해지는 건 아니나, 휴대폰에 탑재된 지도 시스템은 단지 GPS에만 의존하는 것이 아니기 떄문입니다. 

가까이 보면, 다른 기기들의 정보를 받아다가 교통량을 분석하는 것부터, 도시의 온갖 시스템과 상호작용하며 정보를 받아다가 현재 위치를 특별히 정밀하게 보정하는 데에도 송수신망에 부하가 지속적으로 걸립니다. 

S-GPS(재래식 GPS)의 경우 요구하는 연산량이 많지 않습니다.

그러나, 휴대폰의 지도 등과 같은 서비스는 모뎀에 걸리는 부하가 추가로 발생하므로, 단순한 GPS 모듈만이 관여하는 것이 아닙니다.

---정리---

이러한 특성을 S24, 엑시노스 탑재 모델에 비추어 생각해보면-

엑시노스 2400의 Modem 5400의 전력 효율성에 있어 의문이 제기되고 있습니다. 기존 외장형 5123 모뎀의 실 탑재 기기인 픽셀의 특정 상황에서, 무선망 사용 시 과도한 전력 소비라는 선례가 있어 저로서는 모뎀 단의 문제라고 강하게 추측할 뿐입니다.

(실탑제된 모뎀이 5153이라는 명칭이라는 보고도 있습니다. Deviceinfo 등의 자료가 있으면 부탁드립니다. 수정하겠습니다.)

모뎀이 포함하는 건 단순한 안테나 데이터 송수신만이 아닙니다. 특정 특화된 연산을 처리하는 프로세서에 가까운 물건입니다. ASIC의 정의에 충분히 부합하는 물건이죠. 현상이 모뎀의 설계 불량이라고 해서, 원인이 한가지인 건 아닙니다.

1. 모뎀이 약전계 상황에서 악화된 전력 소모를 보인다.

2. 모뎀 작동 상황 자체가 높은 전력 소모를 보인다.

당연히 모뎀 내부에서는 수신된 신호의 증폭/재처리 과정이 포함될 것입니다. 약전계 상황에서는 이 효율이 떨어질 것이며, 연산 실패 등의 확률도 높을 것입니다. 즉, 연산 및 열의 부하가 증가한다는 뜻이며 이는 퀄컴 모뎀도 크게 다르지 않습니다. 

(제 개인적인 체감으로 독립형 퀄컴 모뎀을 사용하는 아이폰 14.플러스도 약전계 상황에서는 발열감이 심해졌습니다.)

모뎀은 '특화된' 프로세서이기 때문에 랜덤성에 강하게 영향을 받지 않고, 따라서 캐시, SRAM 성능에 영향을 적게 받는다는 증언과 합치된다고 보입니다. 다만, 그냥 단순히 전성비가 낮아 동 부하시 경쟁 모델 대비 전력 소비가 높으며, 부하 증가시 전력 증가 비율이 높은 양상을 보인다고 해석할 수 있습니다. 

전성비...는 모뎀의 경우 명확히 하기 어려운 측면이 있습니다. 연산 회로의 비중이 CPU/GPU보다 낮고 전력 회로에도 비중이 있기 때문입니다. 또한, 불균일한, 편차가 큰 환경이 이러한 어려움을 더하는 측면이 있습니다. 

메탈 레이어를 뜯어 회로를 본다고 해서 알 수 있는 영역이 아닙니다. 실무진의 영역이죠. 눈으로 본다고 전력 효율을 계측할 수 있는 것이 아니며, 도대체 전력 회로의 비중이 얼마만큼인지, 연산 회로의 비중이 얼마인지조차 확실하지 않기 때문입니다.

다만, 확실하다고 느끼는 건, 모뎀에서 발생한 설계 오류가 분명히 존재하며, SRAM 이슈와 같은 전력 소자의 효율에 대한 파운더리 단의 문제인지, 아니면 전성비 개선에 실패한 회로 설계단 이슈인지 알 수 없다는 데 있다고 봅니다.