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专利号: 2020107055320
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于联邦学习的用户选择和资源分配方法,其特征在于:该方法根据所提供网络场景的特性,联合优化IDs选择、QoS需求分析和传输资源分配以最小化联邦学习FL任务的总开销,该方法包括以下步骤:

S1:基于信誉值的用户选择方案;

S2:基于层次分析法的QoS分析方案;

S3:基于用户异构性的FL计算开销优化方案;

S4:传输资源分配方案;

在所述步骤S1中,建立一个多用户联邦学习FL网络模型,包括用户端和边缘服务器;考虑由无线通信基础设施;即雾节点FNs和一组物联网设备IDs组成的通用移动网络;M={1,

2,...,m,…,M}表示FN的集合,每个FN与若干个IDs相关联,IDs的集合表示为U={1,2,…,u,...,U};IDs配备一定的计算和通信资源,从移动应用中产生多种用户数据,以及采集大量的传感数据;FN将综合考虑IDs交互可靠度和交互新鲜度,对IDs的局部模型进行评估,生成IDs的信誉值;FN选择信誉大于阈值的IDs,加入FL用户集,设置训练决策向量αu,m=1,并为其分配传输RB;被选择的IDs分别进行本地模型更新,通过分配的RB上传模型参数和本地模型梯度到FN;

在所述步骤S2中,IDs的QoS参数由S={1,2,...,S}表示;卸载决策应满足IDs的传输速率、时延和误码率需求,并相应的考虑IDs的能耗敏感度和时延敏感度;将IDs的QoS需求作为决策标准,基于3GPP标准的典型数据流的QoS参数值,评估QoS参数之间的相对重要性,得到局部权重 评估每个IDs的局部权重和最小QoS需求,得到IDs的全局权重 其中 分别表示FN m对于IDs u1,u2,u3的偏好权重值;

在所述步骤S3中,在任务计算阶段,FL任务计算开销包括本地计算能耗和时延;考虑到IDs的异构性,不同IDs的CPU频率不同,因此要在计算能耗和计算时延之间做出权衡;将IDs分成三个类别:χ1是以最大频率训练数据的“合格”IDs;χ2是“优秀”IDs,即使以最小频率训练数据,也会在最大计算时间, 内完成任务;χ3是“良好”IDs,以最优频率进行训练的IDs;

在所述步骤S4中,在通信阶段,FL通信开销包括传输时间、传输能耗和误码率;

提出基于用户QoS需求的RB分配算法;该算法根据步骤S2中基于AHP的QoS分析模型,确定IDs优先级,高优先级的ID优先选择和接入RB,同时又不对低优先级ID产生过大影响;该算法综合考虑IDs的优先级、IDs的满意度和RBs的质量,将RBs分配到执行FL任务的IDs,以分布式进行,降低算法复杂度和通信开销。