As an efficient distributed machine learning approach, Federated learning (FL) can obtain a shared model by iterative local model training at the user side and global model aggregating at the central server side, thereby protecting privacy of users. Mobile users in FL systems typically communicate with base stations (BSs) via wireless channels, where training performance could be degraded due to unreliable access caused by user mobility. However, existing work only investigates a static scenario or random initialization of user locations, which fail to capture mobility in real-world networks. To tackle this issue, we propose a practical model for user mobility in FL across multiple BSs, and develop a user scheduling and resource allocation method to minimize the training delay with constrained communication resources. Specifically, we first formulate an optimization problem with user mobility that jointly considers user selection, BS assignment to users, and bandwidth allocation to minimize the latency in each communication round. This optimization problem turned out to be NP-hard and we proposed a delay-aware greedy search algorithm (DAGSA) to solve it. Simulation results show that the proposed algorithm achieves better performance than the state-of-the-art baselines and a certain level of user mobility could improve training performance.


翻译:作为高效的分布式机器学习方法,联邦学习通过用户侧迭代本地模型训练与中心服务器侧全局模型聚合来获取共享模型,从而保护用户隐私。联邦学习系统中的移动用户通常通过无线信道与基站进行通信,而用户移动性导致的不稳定接入可能降低训练性能。然而,现有工作仅研究静态场景或用户位置的随机初始化,无法捕捉真实网络中的移动性。为解决这一问题,我们提出了一种跨多个基站的联邦学习用户移动性实用模型,并开发了在有限通信资源约束下最小化训练延迟的用户调度与资源配置方法。具体而言,我们首先构建了一个联合考虑用户选择、基站分配与带宽分配以最小化每轮通信延迟的移动性优化问题。该优化问题被证明为NP难问题,我们提出了一种延迟感知贪心搜索算法进行求解。仿真结果表明,所提算法优于当前最优基准方法,且一定程度的用户移动性能提升训练性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月7日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
1+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
4+阅读 · 7月17日
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
12+阅读 · 7月16日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员