Adaptive Wi-Fi Power Save Operation Coexisting with LTE-U

Abstract

LTE-Unlicensed (LTE-U) supports LTE downlink operation in 5~GHz unlicensed bands, where Wi-Fi has been a traditional incumbent for a long time. To achieve a fair coexistence with Wi-Fi, LTE-U employs carrier sense adaptive transmission (CSAT), but it does not guarantee a perfectly fair coexistence. Therefore, many studies have dealt with unfair coexistence problems of Wi-Fi and LTE-U. In this paper, our experiment results show that a Wi-Fi station not only suffers from unfair coexistence but also wastes energy and air time when it coexists with LTE-U. To cope with this problem, we propose AWARE, a station-driven adaptive Wi-Fi power save operation coexisting with LTE-U, which does not require any hardware modification. We implement AWARE on a commercial 802.11n device, and our evaluation shows that AWARE enhances throughput of Wi-Fi by up to 50% while reducing the power consumption of Wi-Fi station by up to 33% by effectively adapting Wi-Fi power state.

LTE-Unlicensed(LTE-U)는 Wi-Fi가 오랫동안 사용하던 5~GHz 비면허 대역에서 LTE 하향링크 동작을 지원한다. 비면허 대역을 사용하는 Wi-Fi와의 공평한 공존을 하기 위해 LTE-U는 carrirer sense adaptive transmission(CSAT)을 이용하지만, 이는 공평한 공존을 완벽하게 보장하지 않는다. 따라서 많은 연구들은 Wi-Fi와 LTE-U의 불공평한 공존 문제를 다룬다. 본 논문에서, 우리는 실험을 통해 LTE-U와 공존하는 경우에 Wi-Fi 단말이 불공평한 공존 문제뿐만 아니라 에너지 낭비와 매체 점유 시간 낭비문제를 겪는다는 것을 확인했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 AWARE를 제안한다. AWARE는 하드웨어의 수정없이 단말기에서 동작하는 적응적인 Wi-Fi 절전 동작이다. 우리는 상용 802.11n 장비에 AWARE를 구현하여 기존의 Wi-Fi와 성능을 비교하였다. AWARE를 통해 효과적으로 Wi-Fi 단말기의 파워 상태를 조절하여 Wi-Fi 단말기의 에너지가 약 33% 절약되었고 동시에 Wi-Fi 단말기의 수율이 약 50% 증가하였다.