In Federated Learning (FL), a global statistical model is developed by encouraging mobile users to perform the model training on their local data and aggregating the output local model parameters in an iterative manner. However, due to limited energy and computation capability at the mobile devices, the performance of the model training is always at stake to meet the objective of local energy minimization. In this regard, Multi-access Edge Computing (MEC)-enabled FL addresses the tradeoff between the model performance and the energy consumption of the mobile devices by allowing users to offload a portion of their local dataset to an edge server for the model training. Since the edge server has high computation capability, the time consumption of the model training at the edge server is insignificant. However, the time consumption for dataset offloading from mobile users to the edge server has a significant impact on the total time consumption. Thus, resource management in MEC-enabled FL is challenging, where the objective is to reduce the total time consumption while saving the energy consumption of the mobile devices. In this paper, we formulate an energy-aware resource management for MEC-enabled FL in which the model training loss and the total time consumption are jointly minimized, while considering the energy limitation of mobile devices. In addition, we recast the formulated problem as a Generalized Nash Equilibrium Problem (GNEP) to capture the coupling constraints between the radio resource management and dataset offloading. We then analyze the impact of the dataset offloading and computing resource allocation on the model training loss, time, and the energy consumption.


翻译:在联邦学习组织(FL)中,通过鼓励移动用户对其本地数据进行示范培训,并以迭接方式汇总产出当地模型参数,开发了全球统计模式,鼓励移动用户对其本地数据进行示范培训,并以迭接方式汇总产出当地模型参数;然而,由于移动设备的能源和计算能力有限,模型培训的绩效始终处于危险之中,以实现本地能源最小化的目标;在这方面,多存取环境计算(MEC)的功能应用FL解决模型性能与移动设备能源消耗之间的权衡问题,允许用户将其部分本地数据集卸载到边端服务器,从而将部分本地数据集降至边端服务器;由于边端服务器具有高计算能力,边端服务器对模型培训时间的消耗是微不足道的;然而,从移动用户向边端服务器卸载数据的时间消耗对总时间消耗有重大影响;因此,多存取环境电子计算(MEC)的资源管理具有挑战性,目标是在节省移动设备的能源消耗的同时减少总时间消耗量;在本文中,我们为MEC的FL开发了一种能源意识资源管理,在模型培训损失模型中,并且将总计算成本的能源成本设备的完全减少,同时考虑我们再分析能源成本的能源管理。

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