Fog radio access networks (F-RANs), which consist of a cloud and multiple edge nodes (ENs) connected via fronthaul links, have been regarded as promising network architectures. The F-RAN entails a joint optimization of cloud and edge computing as well as fronthaul interactions, which is challenging for traditional optimization techniques. This paper proposes a Cloud-Enabled Cooperation-Inspired Learning (CECIL) framework, a structural deep learning mechanism for handling a generic F-RAN optimization problem. The proposed solution mimics cloud-aided cooperative optimization policies by including centralized computing at the cloud, distributed decision at the ENs, and their uplink-downlink fronthaul interactions. A group of deep neural networks (DNNs) are employed for characterizing computations of the cloud and ENs. The forwardpass of the DNNs is carefully designed such that the impacts of the practical fronthaul links, such as channel noise and signling overheads, can be included in a training step. As a result, operations of the cloud and ENs can be jointly trained in an end-to-end manner, whereas their real-time inferences are carried out in a decentralized manner by means of the fronthaul coordination. To facilitate fronthaul cooperation among multiple ENs, the optimal fronthaul multiple access schemes are designed. Training algorithms robust to practical fronthaul impairments are also presented. Numerical results validate the effectiveness of the proposed approaches.


翻译:由云和多边缘节点(ENs)通过前方链接连接的云和多边缘连接网络(F-RANs)构成的F-RAN网络被视为充满希望的网络结构。F-RAN网络需要联合优化云和边缘计算以及前方互动,这对传统优化技术具有挑战性。本文提出了云-增强合作-激励学习框架(CECIL),这是处理一般F-RAN优化问题的结构性深层次学习机制。拟议解决方案模拟云-助合作优化政策,在云中集中计算,在ENs分配决定,及其上链接-下行前方链接互动。一组深层神经网络(DNNNS)被用于对云和ENs计算进行定性。DNNNS的前方路经过精心设计,可以将实用的前方链接(如频道噪音和信号管理)的影响纳入培训阶段。因此,云与ENS的运行可以以最终至上方方式联合培训,而前方访问前方操作则是以前端的方式进行最佳访问。

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