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[提交于 2020年2月29日
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标题: 联合通信和计算设计的能效联邦边缘学习
标题: Energy-Efficient Federated Edge Learning with Joint Communication and Computation Design
摘要: 本文研究了一种联邦边缘学习系统,其中边缘服务器协调一组边缘设备,基于它们各自的本地分布式数据样本训练共享的机器学习模型。 在分布式训练过程中,我们利用通信与计算联合设计以提高系统的能量效率,在其中全局机器学习参数聚合的通信资源分配和本地更新机器学习参数的计算资源分配被联合优化。 特别是,我们考虑了两种传输协议供边缘设备上传机器学习参数到边缘服务器,分别基于非正交多址接入和时分多址接入。 在两种协议下,通过联合优化边缘设备上传机器学习参数的发送功率和速率以及其中央处理单元频率用于本地更新,在特定有限的训练时间内满足给定的训练精度,从而最小化所有边缘设备的总能耗。 我们提出了高效的算法,利用凸优化技术最优地解决所提出的能耗最小化问题。 数值结果显示,与其他基准方案相比,我们提出的通信与计算联合设计显著提高了联邦边缘学习系统的能量效率,通过在通信和计算之间的能量权衡得到了合理平衡。
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