We consider distributed machine learning at the wireless edge, where a parameter server builds a global model with the help of multiple wireless edge devices that perform computations on local dataset partitions. Edge devices transmit the result of their computations (updates of current global model) to the server using a fixed rate and orthogonal multiple access over an error prone wireless channel. In case of a transmission error, the undelivered packet is retransmitted until successfully decoded at the receiver. Leveraging on the fundamental tradeoff between computation and communication in distributed systems, our aim is to derive how many edge devices are needed to minimize the average completion time while guaranteeing convergence. We provide upper and lower bounds for the average completion and we find a necessary condition for adding edge devices in two asymptotic regimes, namely the large dataset and the high accuracy regime. Conducted experiments on real datasets and numerical results confirm our analysis and substantiate our claim that the number of edge devices should be carefully selected for timely distributed edge learning.


翻译:我们考虑在无线边缘进行分布式机器学习, 参数服务器在多部无线边缘设备的帮助下构建了一个全球模型, 该模型对本地数据集分区进行计算。 边缘设备使用固定费率和正方位多访问, 将计算结果( 当前全球模型的更新) 传送到服务器上。 在传输错误易变无线频道上, 未交付的包被重新传送到接收器成功解码之前。 利用分布式系统中的计算和通信之间的基本平衡, 我们的目标是显示需要多少个边缘设备来最大限度地减少平均完成时间, 同时保证合并 。 我们为平均完成提供了上下限, 我们发现在两个零位系统中添加边缘设备的必要条件, 即大型数据集和高精度系统 。 在真实数据集和数字结果上进行的实验证实了我们的分析, 并证实了我们的主张, 即边端设备的数量应该谨慎选择, 以便及时分布边缘学习 。

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