Wireless charging coupled with computation offloading in edge networks offers a promising solution for realizing power-hungry and computation intensive applications on user-devices. We consider a multi-access edge computing (MEC) system with collocated MEC server and base-station/access point (AP), each equipped with a massive MIMO antenna array, supporting multiple users requesting data computation and wireless charging. The goal is to minimize the energy consumption for computation offloading and maximize the received energy at the user from wireless charging. The proposed solution is a novel two-stage algorithm employing a nested descent algorithm, primal-dual subgradient and linear programming techniques to perform data partitioning and time allocation for computation offloading and design the optimal energy beamforming for wireless charging, all within MEC-AP transmit power and latency constraints. Algorithm results show that optimal energy beamforming significantly outperforms other schemes such as isotropic or directed charging without beam power allocation. Compared to binary offloading, data partition in partial offloading leads to lower energy consumption and more charging time, resulting in better wireless charging performance. The charged energy over an extended period of multiple time-slots both with and without computation offloading can be substantial. Wireless charging from MEC-AP thus offers a viable untethered approach for supplying energy to user-devices.

中文翻译：

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多接入边缘计算系统中的按需无线充电和部分计算卸载

无线充电与边缘网络中的计算卸载相结合，为在用户设备上实现耗电和计算密集型应用提供了一种有前景的解决方案。我们考虑了一个多址边缘计算 (MEC) 系统，它具有并置的 MEC 服务器和基站/接入点 (AP)，每个都配备了大规模 MIMO 天线阵列，支持多个用户请求数据计算和无线充电。目标是最小化计算卸载的能量消耗，并最大化用户从无线充电接收的能量。所提出的解决方案是一种新颖的两阶段算法，采用嵌套下降算法、原始对偶次梯度和线性规划技术来执行数据分区和时间分配以进行计算卸载，并设计用于无线充电的最佳能量波束成形，所有这些都在 MEC-AP 传输功率和延迟限制内。算法结果表明，最佳能量波束成形明显优于其他方案，例如各向同性或无波束功率分配的定向充电。与二进制卸载相比，部分卸载中的数据分区导致更低的能耗和更长的充电时间，从而带来更好的无线充电性能。在有和没有计算卸载的情况下，在多个时隙的延长时间段内充电的能量可能是巨大的。因此，来自 MEC-AP 的无线充电为向用户设备提供能量提供了一种可行的不受限制的方法。算法结果表明，最佳能量波束成形明显优于其他方案，例如各向同性或无波束功率分配的定向充电。与二进制卸载相比，部分卸载中的数据分区导致更低的能耗和更长的充电时间，从而带来更好的无线充电性能。在有和没有计算卸载的情况下，在多个时隙的延长时间段内充电的能量可能是巨大的。因此，来自 MEC-AP 的无线充电为向用户设备提供能量提供了一种可行的不受限制的方法。算法结果表明，最佳能量波束成形明显优于其他方案，例如各向同性或无波束功率分配的定向充电。与二进制卸载相比，部分卸载中的数据分区导致更低的能耗和更长的充电时间，从而带来更好的无线充电性能。在有和没有计算卸载的情况下，在多个时隙的延长时间段内充电的能量可能是巨大的。因此，来自 MEC-AP 的无线充电为向用户设备提供能量提供了一种可行的不受限制的方法。在有和没有计算卸载的情况下，在多个时隙的延长时间段内充电的能量可能是巨大的。因此，来自 MEC-AP 的无线充电为向用户设备提供能量提供了一种可行的不受限制的方法。在有和没有计算卸载的情况下，在多个时隙的延长时间段内充电的能量可能是巨大的。因此，来自 MEC-AP 的无线充电为向用户设备提供能量提供了一种可行的不受限制的方法。