1. Distance-Aware Relay Selection in an Energy-Efficient Discovery Protocol for 5G D2D Communication
- Author
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Nadège Varsier, Cesar Vargas Anamuro, Jean Schwoerer, Xavier Lagrange, Advanced technologies for operated networks (ADOPNET), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-RÉSEAUX, TÉLÉCOMMUNICATION ET SERVICES (IRISA-D2), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec, Orange Labs [Meylan], Orange Labs, Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (IMT Atlantique - SRCD), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), This paper is part of and thereby supported by the Horizon 2020 project ONE5G (ICT-760809) receiving funds from the European Union., European Project: ICT-760809,ONE5G(2017), Université de Rennes (UR)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and IMT Atlantique (IMT Atlantique)
- Subjects
Computer science ,stochastic geometry ,02 engineering and technology ,law.invention ,[INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI] ,[INFO.INFO-MC]Computer Science [cs]/Mobile Computing ,Base station ,Relay ,law ,Telecommunications link ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,Path loss ,Electrical and Electronic Engineering ,business.industry ,Applied Mathematics ,energy-efficient ,020206 networking & telecommunications ,Energy consumption ,relay selection ,Computer Science Applications ,User equipment ,D2D relaying ,Cellular network ,mMTC ,business ,Efficient energy use ,Computer network - Abstract
International audience; Massive machine-type communications (mMTC) is one of the main services delivered by the fifth Generation (5G) mobile network. The traditional cellular architecture where all devices connect to the base station is not energy efficient. For this reason, the use of device-to-device (D2D) communications is considered to reduce the energy consumption of mMTC devices. The main idea is to use nearby user equipment (UE) as a relay and establish with it D2D communication. However, the relay selection process also consumes energy, and this consumption can be significant compared to the energy consumed during the data transmission phase. In this paper, we propose a distributed energy-efficient D2D relaying mechanism for mMTC applications. This mechanism favors the selection of the UEs with low path loss with the mMTC device. Through mathematical analysis and simulations, we show that our mechanism allows a reduction of the total energy consumption of mMTC devices (up to 75% compared to direct transmission) when they have an unfavorable link budget. Moreover, our mechanism achieves almost constant energy consumption for a large range of UE densities and distances between the mMTC device and the base station.
- Published
- 2021