Joint computation offloading and resource allocation strategy for D2D-assisted and NOMA-empowered MEC systems

EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

Research

Waleeed Almughalles¹  Rong Chai¹  Umar Ajaib Khan¹  Shabeer Ahmad² 

[1] School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications (CQUPT), Chongqing, China;School of Electronics Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications (BUPT), Beijing, China;

关键词: Multi-access edge computing;    Computation offloading;    Resource allocation;    Non-orthogonal multiple access;    Delay;    Energy consumption;    Energy efficiency;   

DOI  :  10.1186/s13638-022-02207-2

 received in 2022-08-29, accepted in 2022-12-20,  发布年份 2022

来源: Springer

【 摘 要 】

Multi-access edge computing (MEC) emerged as a promising network paradigm that provides computation, storage and networking features within the edge of the pervasive mobile radio access network. This paper jointly considers computation offloading and resource allocation problem in device-to-device (D2D)-assisted and non-orthogonal multiple access (NOMA)-empowered MEC systems, where each mobile device (MD) is allowed to execute its task in one of the three ways, i.e., local computing, MEC offloading or D2D offloading. We invoke orthogonal multiple access (OMA) and NOMA schemes for MDs that select D2D offloading mode, allowing them to assign tasks to their peers using OMA or NOMA. The original problem is formulated as an overall energy consumption minimization problem, which proves to be NP-hard, making it intractable to solve optimally. We start from a simple case, OMA case and transform the original problem into two sub-problems, i.e., resource allocation sub-problem and computation offloading sub-problem and propose two heuristic algorithms to obtain the sub-optimal solutions of both sub-problems. Then, for the MDs selecting D2D offloading mode, we conduct user pairing and apply the NOMA scheme. Finally, simulation results demonstrate the efficiency of the proposed scheme when compared with the related schemes.

【 授权许可】

CC BY   
© The Author(s) 2023

【 图 表 】

41116_2022_35_Article_IEq350.gif

41116_2022_35_Article_IEq349.gif

41116_2022_35_Article_IEq348.gif

41116_2022_35_Article_IEq346.gif

41116_2022_35_Article_IEq345.gif

41116_2022_35_Article_IEq344.gif

41116_2022_35_Article_IEq343.gif

41116_2022_35_Article_IEq342.gif

41116_2022_35_Article_IEq341.gif

41116_2022_35_Article_IEq340.gif

41116_2022_35_Article_IEq339.gif

41116_2022_35_Article_IEq338.gif

41116_2022_35_Article_IEq337.gif

41116_2022_35_Article_IEq336.gif

41116_2022_35_Article_IEq335.gif

41116_2022_35_Article_IEq334.gif

41116_2022_35_Article_IEq333.gif

Fig. 2

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq330.gif

41116_2022_35_Article_IEq329.gif

41116_2022_35_Article_IEq328.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq326.gif

41116_2022_35_Article_IEq325.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq323.gif

41116_2022_35_Article_IEq310.gif

41116_2022_35_Article_IEq321.gif

41116_2022_35_Article_IEq319.gif

41116_2022_35_Article_IEq318.gif

41116_2022_35_Article_IEq317.gif

41116_2022_35_Article_IEq316.gif

41116_2022_35_Article_IEq315.gif

41116_2022_35_Article_IEq313.gif

41116_2022_35_Article_IEq311.gif

41116_2022_35_Article_IEq309.gif

41116_2022_35_Article_IEq307.gif

41116_2022_35_Article_IEq306.gif

41116_2022_35_Article_IEq305.gif

41116_2022_35_Article_IEq304.gif

41116_2022_35_Article_IEq303.gif

41116_2022_35_Article_IEq302.gif

41116_2022_35_Article_IEq301.gif

41116_2022_35_Article_IEq300.gif

41116_2022_35_Article_IEq299.gif

41116_2022_35_Article_IEq298.gif

41116_2022_35_Article_IEq297.gif

41116_2022_35_Article_IEq296.gif

41116_2022_35_Article_IEq295.gif

41116_2022_35_Article_IEq294.gif

Fig. 3

41116_2022_35_Article_IEq292.gif

Fig. 2

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq288.gif

41116_2022_35_Article_IEq287.gif

41116_2022_35_Article_IEq286.gif

Fig. 7

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq283.gif

Fig. 6

41116_2022_35_Article_IEq281.gif

41116_2022_35_Article_IEq280.gif

41116_2022_35_Article_IEq279.gif

41116_2022_35_Article_IEq278.gif

41116_2022_35_Article_IEq277.gif

41116_2022_35_Article_IEq276.gif

41116_2022_35_Article_IEq275.gif

41116_2022_35_Article_IEq274.gif

41116_2022_35_Article_IEq273.gif

41116_2022_35_Article_IEq272.gif

41116_2022_35_Article_IEq271.gif

41116_2022_35_Article_IEq270.gif

41116_2022_35_Article_IEq269.gif

41116_2022_35_Article_IEq268.gif

41116_2022_35_Article_IEq267.gif

41116_2022_35_Article_IEq266.gif

41116_2022_35_Article_IEq265.gif

41116_2022_35_Article_IEq264.gif

41116_2022_35_Article_IEq262.gif

Fig. 4

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq259.gif

41116_2022_35_Article_IEq258.gif

41116_2022_35_Article_IEq257.gif

41116_2022_35_Article_IEq256.gif

41116_2022_35_Article_IEq255.gif

41116_2022_35_Article_IEq254.gif

41116_2022_35_Article_IEq253.gif

41116_2022_35_Article_IEq252.gif

41116_2022_35_Article_IEq251.gif

41116_2022_35_Article_IEq250.gif

41116_2022_35_Article_IEq249.gif

41116_2022_35_Article_IEq248.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq244.gif

41116_2022_35_Article_IEq243.gif

41116_2022_35_Article_IEq242.gif

41116_2022_35_Article_IEq241.gif

41116_2022_35_Article_IEq240.gif

41116_2022_35_Article_IEq239.gif

41116_2022_35_Article_IEq238.gif

Fig. 4

Fig. 3

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq234.gif

Fig. 1

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq231.gif

41116_2022_35_Article_IEq230.gif

41116_2022_35_Article_IEq229.gif

41116_2022_35_Article_IEq228.gif

41116_2022_35_Article_IEq227.gif

41116_2022_35_Article_IEq226.gif

41116_2022_35_Article_IEq225.gif

41116_2022_35_Article_IEq224.gif

41116_2022_35_Article_IEq223.gif

41116_2022_35_Article_IEq222.gif

41116_2022_35_Article_IEq221.gif

41116_2022_35_Article_IEq220.gif

41116_2022_35_Article_IEq219.gif

41116_2022_35_Article_IEq218.gif

41116_2022_35_Article_IEq217.gif

41116_2022_35_Article_IEq216.gif

41116_2022_35_Article_IEq215.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq213.gif

41116_2022_35_Article_IEq212.gif

41116_2022_35_Article_IEq211.gif

41116_2022_35_Article_IEq210.gif

41116_2022_35_Article_IEq209.gif

40249_2023_1056_Article_IEq5.gif

41116_2022_35_Article_IEq208.gif

41116_2022_35_Article_IEq207.gif

41116_2022_35_Article_IEq206.gif

41116_2022_35_Article_IEq205.gif

41116_2022_35_Article_IEq204.gif

41116_2022_35_Article_IEq203.gif

41116_2022_35_Article_IEq201.gif

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq199.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq197.gif

41116_2022_35_Article_IEq196.gif

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq194.gif

41116_2022_35_Article_IEq193.gif

41116_2022_35_Article_IEq192.gif

41116_2022_35_Article_IEq191.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq189.gif

41116_2022_35_Article_IEq188.gif

41116_2022_35_Article_IEq187.gif

41116_2022_35_Article_IEq186.gif

Fig. 44

41116_2022_35_Article_IEq185.gif

41116_2022_35_Article_IEq184.gif

Fig. 3

41116_2022_35_Article_IEq182.gif

41116_2022_35_Article_IEq181.gif

41116_2022_35_Article_IEq180.gif

Fig. 42

Fig. 4

41116_2022_35_Article_IEq179.gif

41116_2022_35_Article_IEq177.gif

41116_2022_35_Article_IEq176.gif

41116_2022_35_Article_IEq175.gif

Fig. 39

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq174.gif

41116_2022_35_Article_IEq173.gif

41116_2022_35_Article_IEq172.gif

41116_2022_35_Article_IEq171.gif

Fig. 7

Fig. 5

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq170.gif

41116_2022_35_Article_IEq169.gif

41116_2022_35_Article_IEq168.gif

Fig. 2

Fig. 4

41116_2022_35_Article_IEq165.gif

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq163.gif

Fig. 1

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq162.gif

41116_2022_35_Article_IEq161.gif

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq159.gif

41116_2022_35_Article_IEq158.gif

41116_2022_35_Article_IEq157.gif

41116_2022_35_Article_IEq156.gif

41116_2022_35_Article_IEq155.gif

41116_2022_35_Article_IEq154.gif

41116_2022_35_Article_IEq153.gif

41116_2022_35_Article_IEq152.gif

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq150.gif

41116_2022_35_Article_IEq149.gif

41116_2022_35_Article_IEq148.gif

41116_2022_35_Article_IEq147.gif

41116_2022_35_Article_IEq146.gif

41116_2022_35_Article_IEq145.gif

41116_2022_35_Article_IEq144.gif

41116_2022_35_Article_IEq143.gif

41116_2022_35_Article_IEq142.gif

41116_2022_35_Article_IEq141.gif

41116_2022_35_Article_IEq140.gif

Fig. 2

41116_2022_35_Article_IEq138.gif

41116_2022_35_Article_IEq135.gif

Fig. 23

41116_2022_35_Article_IEq127.gif

Fig. 4

Fig. 21

Fig. 5

Fig. 20

Fig. 3

41116_2022_35_Article_IEq125.gif

41116_2022_35_Article_IEq124.gif

41116_2022_35_Article_IEq123.gif

41116_2022_35_Article_IEq122.gif

Fig. 2

42004_2022_796_Article_IEq4.gif

41116_2022_35_Article_IEq119.gif

41116_2022_35_Article_IEq117.gif

41116_2022_35_Article_IEq97.gif

41116_2022_35_Article_IEq96.gif

41116_2022_35_Article_IEq95.gif

41116_2022_35_Article_IEq94.gif

Fig. 2

Fig. 6

41116_2022_35_Article_IEq93.gif

41116_2022_35_Article_IEq92.gif

41116_2022_35_Article_IEq91.gif

41116_2022_35_Article_IEq90.gif

Fig. 4

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq88.gif

41116_2022_35_Article_IEq87.gif

Fig. 4

40854_2022_413_Article_IEq262.gif

Fig. 3

Fig. 3

41116_2022_35_Article_IEq84.gif

41116_2022_35_Article_IEq83.gif

Fig. 1

Fig. 5

Fig. 2

Fig. 4

41116_2022_35_Article_IEq81.gif

41116_2022_35_Article_IEq80.gif

41116_2022_35_Article_IEq79.gif

41116_2022_35_Article_IEq78.gif

Fig. 6

41116_2022_35_Article_IEq77.gif

41116_2022_35_Article_IEq76.gif

41116_2022_35_Article_IEq75.gif

41116_2022_35_Article_IEq74.gif

Fig. 1

Fig. 4

Fig. 1

Fig. 1

Fig. 1

Fig. 7

Fig. 1

41116_2022_35_Article_IEq1.gif

Fig. 6

Fig. 1

Fig. 1

40249_2022_1049_Article_IEq8.gif

40249_2022_1049_Article_IEq55.gif

Fig. 1

Fig. 3

Fig. 1

40249_2022_1049_Article_IEq52.gif

40249_2022_1049_Article_IEq50.gif

Fig. 8

42004_2022_800_Article_IEq93.gif

Fig. 4

12894_2022_1156_Figa_HTML.png

Fig. 1

42004_2022_803_Article_IEq36.gif

Fig. 66

Fig. 6

Fig. 1

42004_2022_800_Article_IEq86.gif

Fig. 4

42004_2022_800_Article_IEq84.gif

42004_2022_800_Article_IEq83.gif

42004_2022_800_Article_IEq82.gif

Fig. 5

Fig. 65

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 64

42004_2022_800_Article_IEq75.gif

Fig. 2

42004_2022_800_Article_IEq73.gif

Fig. 3

Fig. 1

Fig. 63

Fig. 2

Fig. 2

Fig. 1

Fig. 3

Fig. 3

Fig. 5

Fig. 62

40798_2022_490_Article_IEq91.gif

Fig. 1

40798_2022_490_Article_IEq87.gif

13690_2022_1010_Article_IEq14.gif

13690_2022_1010_Article_IEq12.gif

13690_2022_1010_Article_IEq10.gif

Fig. 2

13690_2022_1010_Article_IEq8.gif

13690_2022_1010_Article_IEq7.gif

Fig. 61

13690_2022_1010_Article_IEq5.gif

13690_2022_1010_Article_IEq4.gif

Fig. 1

13690_2022_1010_Article_IEq1.gif

40798_2022_490_Article_IEq73.gif

Fig. 3

40798_2022_490_Article_IEq71.gif

40798_2022_490_Article_IEq70.gif

Fig. 2

Fig. 2

Fig. 1

Fig. 60

Fig. 1

Fig. 1

40798_2022_490_Article_IEq64.gif

40798_2022_490_Article_IEq63.gif

Fig. 3

Fig. 4

40798_2022_490_Article_IEq60.gif

Fig. 4

Fig. 59

Fig. 3

42004_2022_800_Article_IEq39.gif

Fig. 3

Fig. 1

Fig. 1

Fig. 5

Fig. 4

Fig. 2

40798_2022_490_Article_IEq56.gif

40798_2022_490_Article_IEq54.gif

40798_2022_490_Article_IEq510.gif

40798_2022_490_Article_IEq48.gif