In this paper, federated learning (FL) over wireless networks is investigated. In each communication round, a subset of devices is selected to participate in the aggregation with limited time and energy. In order to minimize the convergence time, global loss and latency are jointly considered in a Stackelberg game based framework. Specifically, age of information (AoI) based device selection is considered at leader-level as a global loss minimization problem, while sub-channel assignment, computational resource allocation, and power allocation are considered at follower-level as a latency minimization problem. By dividing the follower-level problem into two sub-problems, the best response of the follower is obtained by a monotonic optimization based resource allocation algorithm and a matching based sub-channel assignment algorithm. By deriving the upper bound of convergence rate, the leader-level problem is reformulated, and then a list based device selection algorithm is proposed to achieve Stackelberg equilibrium. Simulation results indicate that the proposed device selection scheme outperforms other schemes in terms of the global loss, and the developed algorithms can significantly decrease the time consumption of computation and communication.


翻译:在本文中,对无线网络的联邦学习(FL)进行了调查。在每轮通信中,选择一组设备参加集成,时间和能量有限。为了最大限度地减少趋同时间,在基于Stackelberg的游戏框架中共同考虑全球损失和延迟。具体地说,基于信息(AoI)的装置选择年龄在领导一级被视为全球损失最小化问题,而次级通道分配、计算资源分配和电力分配则在后续一级被视为延迟最小化问题。通过将后续级别问题分为两个子问题,通过基于资源配置的单调优化算法和基于匹配的子通道分配算法获得跟踪者的最佳反应。通过得出趋同率的上限,对领导级别问题进行重新拟订,然后提出基于清单的装置选择算法,以实现斯塔克勒伯格的均衡。模拟结果表明,拟议的装置选择计划在全球损失方面优于其他计划,而发达的算法可以大大减少计算和通信的时间消耗。

0
下载
关闭预览

相关内容

Explanation:无线网。 Publisher:Springer。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/journals/winet/
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
75+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月25日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月20日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员