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电动汽车驱动
★ 4.0
基于动态惩罚系数分布式ADMM方法的D2D网络能效功率控制
Energy-Efficient Power Control in D2D Networks: A Distributed ADMM Approach With Dynamic Penalty Coefficient
| 作者 | Yuting Huang · Xiaozheng Gao · Minwei Shi · Neng Ye · Kai Yang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Vehicular Technology |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | D2D通信 功率控制算法 ADMM算法 SCA算法 能量效率 |
语言:
中文摘要
由于物联网(IoT)设备的爆炸式增长,设备到设备(D2D)通信在未来网络中发挥着重要作用。移动设备数量的激增要求更高的数据传输速率和资源利用效率。为满足这些需求,开发有效的功率控制算法对于提高网络性能和降低能耗至关重要。在这项工作中,我们提出了一种基于交替方向乘子法(ADMM)算法和逐次凸近似(SCA)算法相结合的分布式功率控制方案。为了实现能效最大化,通过SCA将原问题分解为多个凸子问题,并利用ADMM的分布式优化方法求解每个子问题,从而使问题的求解更加高效。特别地,还提出了一种动态惩罚系数策略来提高分布式算法的收敛性能。仿真结果表明,与集中式功率控制方法相比,所提出的方法能够达到相近的最优值,并能有效地将计算负载分配到每个设备,这可为未来D2D通信系统的优化设计和实现提供支持。
English Abstract
Device-to-device (D2D) communication plays an important role in future networks due to the explosive growth in Internet of Things (IoT) devices. The surge of mobile devices necessitates higher data transmission rates and resource utilization efficiency. To address the requirements, developing effective power control algorithms is crucial to improve network performance and reduce energy consumption. In this work, we propose a distributed power control scheme based on the combination of the alternating direction method of multipliers (ADMM) algorithm and the successive convex approximation (SCA) algorithm. With the aim of maximizing energy efficiency, the original problem is decomposed into multiple convex subproblems through SCA, and the distributed optimization of ADMM is used to solve each subproblem, thus making the solution of the problem more efficient. In particular, a dynamic penalty coefficient strategy is also developed to improve the convergence performance of the distributed algorithm. The simulation results demonstrate that compared with centralized power control methods, the proposed method can achieve similar optimal values and effectively distribute the computational load to each device, which can support the optimization design and implementation of future D2D communication systems.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的分布式能效优化算法具有显著的应用价值。随着光伏电站、储能系统和微电网规模的不断扩大,海量智能设备间的高效通信与协同控制已成为系统优化的关键瓶颈。
该技术的核心价值在于通过ADMM与SCA算法的结合,实现了分布式架构下的能效最优化。这与阳光电源大型光伏电站中数千台逆变器的协同控制场景高度契合。传统集中式控制方案存在通信负载集中、单点故障风险高等问题,而该论文提出的分布式方案能将计算负荷分散到各设备节点,显著提升系统可靠性。特别是动态惩罚系数策略的引入,可加速算法收敛,这对于需要实时响应的能源管理系统至关重要。
在储能系统的应用场景中,该技术可优化储能单元间的功率分配与通信能耗,提升整体系统效率。对于阳光电源正在布局的虚拟电厂和源网荷储一体化项目,分布式优化算法能够支撑海量分布式能源的协同调度,降低云端计算压力和通信带宽需求。
然而,技术落地仍面临挑战:首先,D2D通信协议需与现有工业通信标准(如Modbus、IEC 61850)兼容;其次,算法的实时性需在嵌入式硬件平台上验证;此外,大规模部署时的网络拓扑动态变化对算法鲁棒性提出更高要求。建议阳光电源关注该技术方向,结合自身应用场景开展适配性研究,特别是在边缘计算与分布式能源管理领域探索创新应用模式。