Modern mobile devices are equipped with multiple network interfaces, including 3G/LTE and WiFi. Bandwidth aggregation over LTE and WiFi links offers an attractive opportunity of supporting bandwidth-intensive services, such as high-quality video streaming, on mobile devices. However, achieving effective bandwidth aggregation in mobile environments raises several challenges related to deployment, link heterogeneity, network fluctuation, and energy consumption. We present GreenBag, an energy-efficient bandwidth aggregation middleware that supports real-time data-streaming services over asymmetric wireless links, requiring no modifications to the existing Internet infrastructure. GreenBag employs several techniques, including medium load balancing, efficient segment management, and energy-aware mode control, to resolve such challenges. We implement a prototype of GreenBag on Android-based mobile devices which hosts, to the best knowledge of the authors, the first LTE-enabled bandwidth aggregation prototype for energy-efficient real-time video streaming. Our experiment results in both emulated and real-world environments show that GreenBag not only achieves good bandwidth aggregation to provide QoS in bandwidth-scarce environments but also efficiently saves energy on mobile devices. Moreover, energy-aware GreenBag can minimize video interruption while consuming 14-25% less energy than the non-energy-aware counterpart in real-world experiments.
현대 모바일 기기들은 3G/LTE, WiFi와 같은 다수의 네트워크 인터페이스를 지닌다. 이러한 모바일 환경에서 LTE와 WiFi 링크 간의 대역폭 병합은 고화질 비디오 스트리밍과 같은 bandwidth-intensive 서비스 지원을 가능하게 한다. 하지만 모바일 환경에서 대역폭을 효과적으로 병합하기 위해서는 deployment, 링크 간의 이종, 네트워크 환경의 변동, 에너지 소모량과 같은 몇 가지 문제를 해결할 필요가 있다. 이를 위해 우리는 이기종 무선 링크를 통해 데이터 스트리밍 서비스를 지원하도록 하는 전력 효율 대역폭 병합 middleware인 GreenBag을 제시한다. 이는 현재 Internet infrastructure에 어떠한 수정도 할 필요가 없다. GreenBag은 위에서 언급한 문제들을 해결하기 위해 medium load balancing, efficient segment management, energy-aware mode control과 같은 몇 가지 기술들을 사용한다. 우리는 안드로이드 기반 모바일 기기에 GreenBag의 prototype을 구현 하였으며, 이는 전력 효율적으로 실시간 비디오 스트리밍을 지원하기 위해 처음으로 LTE을 사용한 대역폭 병합 prototype이다. 에뮬레이션 환경과 실제 환경에서 수행된 실험 결과들은 GreenBag이 대역폭 병합을 통해 대역폭이 나쁜 환경에서도 QoS를 보장하고, 뿐만 아니라 모바일 기기의 전력을 효율적으로 절약할 수 있다는 것을 보여준다. 특히, 실제 환경에서 수행된 실험에서는 energy-aware GreenBag이 non-energy-aware GreenBag 보다 14-25%보다 적게 전력을 소모하면서 비디오 interruption 시간을 최소화 시킬 수 있었다.
