En futuras redes celulares de múltiples niveles, la radio cognitiva (CR) compatible con la comunicación de dispositivo a dispositivo (D2D) puede ser de ayuda para mejorar la eficiencia espectral del sistema (SE) y la eficiencia energética (EE). Los usuarios en proximidad pueden establecer una conexión directa con la comunicación D2D y evitar las estaciones base (BS), descargando así la infraestructura de la red y mejorando la EE. Utilizamos la geometría estocástica para modelar y analizar la comunicación cognitiva D2D subyacente a una red celular de múltiples niveles/multicanal donde los transmisores D2D son capaces de recolectar energía de RF de la interferencia ambiental resultante de las transmisiones simultáneas de enlace descendente celular. Para mejorar aún más la EE, las celdas pequeñas (SCs) pueden ponerse en modo de ahorro de energía especificando un coeficiente de potencia de transmisión (TPC) dependiente de la carga para las BS de SC. Además, para considerar escenarios prácticos de comunicación D2D, proponemos un marco de intercambio de video inalámbrico donde los usuarios con memoria caché pueden almacenar e intercambiar archivos de video populares a través de la comunicación D2D. Investigamos los efectos potenciales del TPC y la capa D2D introducida en la EE y SE de la red. También observaremos que el diseño de red de comunicación D2D basado en CR con recolección de energía no solo aliviará el problema de escasez de espectro, sino que también resultará en una red más verde gracias a su dependencia de las energías ambientales.