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融合差分隐私联邦学习的无人机辅助边缘计算任务调度
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作者 刘建华 王可心 +1 位作者 涂晓光 樊荣 《电讯技术》 北大核心 2025年第5期700-709,共10页
随着物联网的发展,无人机辅助的边缘计算对于提高网络性能和数据处理能力至关重要。然而,在动态环境中,障碍物可能会导致无人机与用户之间的通信中断,间接影响用户的数据处理性能,对时间敏感的数据处理和用户隐私保护提出了挑战。针对... 随着物联网的发展,无人机辅助的边缘计算对于提高网络性能和数据处理能力至关重要。然而,在动态环境中,障碍物可能会导致无人机与用户之间的通信中断,间接影响用户的数据处理性能,对时间敏感的数据处理和用户隐私保护提出了挑战。针对该问题,提出了一种无人机辅助边缘计算的任务调度方案,旨在解决在涉及物理障碍的复杂条件下的时延成本优化和用户隐私问题。该方案融合局部差分隐私联邦学习(Local Differentially Private Federated Learning,LDP-FL)框架,通过协调用户任务调度、无人机轨迹和任务卸载率,在增强用户设备隐私保护的同时显著降低了系统的平均总时延成本。每个无人机-用户组都被分配了一个独立的深度强化学习代理,用于开发本地训练模型。然后,使用融合LDP-FL的加权聚合算法来处理和聚合它们的梯度,提高系统的时延性能和隐私安全性。与现有的将联邦学习与深度强化学习集成的算法相比,所提方案将时延成本降低了20.11%;此外,相对于用户设备的数量、随机任务的大小、无人机的计算能力和飞行持续时间,时延成本分别降低了25.46%、19.03%、14.59%和15.12%。 展开更多
关键词 无人机通信 任务调度 边缘计算 联邦学习 差分隐私
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基于演化博弈的分层联邦学习边缘联合动态分析
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作者 项钰斐 倪郑威 《计算机应用》 北大核心 2025年第4期1077-1085,共9页
针对现有边缘服务器提供商(ESP)边缘资源有限导致的分层联邦学习的边缘节点服务质量(QoS)降低的问题,考虑边缘服务器潜在的边缘联合可能性,提出一种动态边缘联合框架(EFF)。所提框架内,不同的ESP相互协作,为分层联邦学习中由于客户端的... 针对现有边缘服务器提供商(ESP)边缘资源有限导致的分层联邦学习的边缘节点服务质量(QoS)降低的问题,考虑边缘服务器潜在的边缘联合可能性,提出一种动态边缘联合框架(EFF)。所提框架内,不同的ESP相互协作,为分层联邦学习中由于客户端的异构性或数据的非独立同分布(Non-IID)等问题而降低的模型训练效率提供额外的边缘资源。首先,通过量化通信模型设定卸载决策,并将卸载任务发布给框架内其他ESP的边缘服务器,从而解决边缘资源的弹性化需求;其次,通过多轮迭代EFF参与策略(MIEPS)算法求解ESP之间的演化博弈均衡解,从而为ESP找到合适的资源分配策略;最后,通过理论和仿真实验验证均衡点的存在性、唯一性和稳定性。实验结果表明,相较于非联合策略和成对联合策略,通过MIEPS算法构建的三联EFF在基于独立同分布(IID)数据集训练得到的全局模型的预测准确率上分别提高了1.5和1.0个百分点,而在基于Non-IID数据集的准确率上分别提升了2.1和0.7个百分点。此外,通过改变ESP的资源配置方式,验证了EFF能够公平地分配ESP的报酬,激励更多的ESP参与其中,并形成良性的合作环境。 展开更多
关键词 分层联邦学习 边缘联合 任务卸载 资源分配 演化博弈
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6G联邦边缘学习新范式:基于任务导向的资源管理策略 被引量:6
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作者 王志勤 江甲沫 +5 位作者 刘沛西 曹晓雯 李阳 韩凯峰 杜滢 朱光旭 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期16-27,共12页
综述了面向6G的联邦边缘学习技术,能够充分利用分布在网络边缘的丰富数据使之服务于人工智能模型训练,以联邦边缘学习为代表的边缘智能技术应运而生,其中无线资源管理策略将以最优化任务学习性能为导向,例如优化模型训练时间、学习收敛... 综述了面向6G的联邦边缘学习技术,能够充分利用分布在网络边缘的丰富数据使之服务于人工智能模型训练,以联邦边缘学习为代表的边缘智能技术应运而生,其中无线资源管理策略将以最优化任务学习性能为导向,例如优化模型训练时间、学习收敛性等,从而实现从通信导向到任务导向的设计范式变革。首先,概述了联邦边缘学习基本概念、典型应用场景及其在无线资源管理中的关键问题。然后,以联邦边缘学习中带宽资源分配和用户调度策略为典型的资源管理案例,深入阐述了基于任务导向的设计范式思想。最后,对联邦边缘学习的未来潜在研究方向进行了展望,包括与无线空中计算、通信感知一体化等全新技术的融合赋能。 展开更多
关键词 6G智能网络 任务导向的联邦边缘学习 资源管理策略 用户调度策略
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面向多任务联邦学习的移动设备调度方法
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作者 焦翔 魏祥麟 +2 位作者 范建华 薛羽 贾茹娜 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期88-99,共12页
边缘指挥控制场景下,将多任务联邦学习中的移动设备调度问题建模为多目标优化问题,在模型收敛性、传输可靠性、计算资源有限性约束下,最小化联邦学习任务每轮的训练时延和能耗。为了求解该0-1整数规划问题,提出了一种基于差分进化的移... 边缘指挥控制场景下,将多任务联邦学习中的移动设备调度问题建模为多目标优化问题,在模型收敛性、传输可靠性、计算资源有限性约束下,最小化联邦学习任务每轮的训练时延和能耗。为了求解该0-1整数规划问题,提出了一种基于差分进化的移动设备调度算法,将调度方案作为个体,通过交叉变异迭代进化得到具有最佳适应度的次优解。仿真结果表明,所提算法能够在保证模型准确率的前提下,有效降低训练过程中的时延与能量消耗。 展开更多
关键词 任务联邦学习 移动边缘计算 时延 能量消耗
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车联网中基于联邦深度强化学习的任务卸载算法 被引量:1
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作者 林欣郁 姚泽玮 +2 位作者 胡晟熙 陈哲毅 陈星 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第9期347-356,共10页
随着车联网应用服务体系日益丰富,计算资源有限的车辆难以处理这些计算密集和时延敏感的车联网应用。计算卸载作为移动边缘计算中的一种关键技术可以解决这一难题。对于车联网中动态的多车辆多路侧单元的任务卸载环境,提出了一种基于联... 随着车联网应用服务体系日益丰富,计算资源有限的车辆难以处理这些计算密集和时延敏感的车联网应用。计算卸载作为移动边缘计算中的一种关键技术可以解决这一难题。对于车联网中动态的多车辆多路侧单元的任务卸载环境,提出了一种基于联邦深度强化学习的任务卸载算法。该算法将每辆车都看作是智能体,采用联邦学习的框架训练各智能体,各智能体分布式决策卸载方案,以最小化系统的平均响应时间。设置评估实验,在多种动态变化的场景下对提出的算法的性能进行对比分析。实验结果显示,提出的算法求解出的系统平均响应时间短于基于规则的算法和多智能体深度强化学习算法,接近于理想方案,且求解时间远短于理想方案。实验结果表明,所提算法能够在可接受的算法执行时间内求解出接近于理想方案的系统平均响应时间。 展开更多
关键词 边缘计算 任务卸载 车联网 深度强化学习 联邦学习
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面向公平性的无人机协同轨迹优化与任务卸载
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作者 田旭 王华华 +1 位作者 廖福建 郑少杰 《电讯技术》 北大核心 2025年第6期903-912,共10页
为了满足物联网(Internet of Things,IoT)系统的用户设备计算需求,使用携带移动边缘计算服务器的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协同用户设备进行任务卸载。针对用户设备存在的数据隐私和数据开销问题,引入联邦学习进行模型训练... 为了满足物联网(Internet of Things,IoT)系统的用户设备计算需求,使用携带移动边缘计算服务器的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协同用户设备进行任务卸载。针对用户设备存在的数据隐私和数据开销问题,引入联邦学习进行模型训练。针对计算资源分配不合理的现象,考虑了用户公平性,基于Jain公平指数引入了公平性因子。通过联合优化每架无人机的飞行轨迹和卸载决策,共同最大化系统的总能耗和覆盖范围内的用户公平性,并提出了一种结合Actor-Critic网络的联邦强化学习算法(Federated Reinforcement Learning Combined with Actor-Critic Network,FRLACN),使用Actor-Critic为每个设备生成最优决策动作,进行了更精确的梯度更新,充分利用其异构资源。仿真结果表明,所提FRLACN算法相比传统联邦学习算法降低了11%的总能耗,数据传输成本方面减少了8.7%,并提高了用户公平性。 展开更多
关键词 多无人机协同 任务卸载 移动边缘计算 联邦强化学习 公平性
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针对差异化设备的任务卸载方法
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作者 余楚佳 胡晟熙 +2 位作者 林欣郁 陈哲毅 陈星 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第8期1816-1824,共9页
在边缘计算中,为缓解移动设备计算能力、存储容量受限问题,通常将部分计算密集型任务卸载至边缘服务器.然而,由于移动设备计算能力的差异,无法为所有的移动设备制定统一的卸载方案.若对每个设备均单独进行训练,则无法满足时延需求.针对... 在边缘计算中,为缓解移动设备计算能力、存储容量受限问题,通常将部分计算密集型任务卸载至边缘服务器.然而,由于移动设备计算能力的差异,无法为所有的移动设备制定统一的卸载方案.若对每个设备均单独进行训练,则无法满足时延需求.针对这一问题,本文提出了一种差异化设备上基于联邦深度强化学习的任务卸载方法.该方法使用环境内已有移动设备的卸载经验,结合深度Q网络和联邦学习框架,构建了一个全局模型.随后,使用新移动设备上少量经验在全局模型上微调以构建个人模型.基于多种场景的大量实验,将本文所提出方法与理想方案、Naive、全局模型和Rule-based算法进行对比.实验结果验证了本文所提出方法针对差异化设备任务卸载问题的有效性,能在花费较短时延的同时得到接近理想方案的卸载方案. 展开更多
关键词 边缘计算 任务卸载 依赖感知 深度强化学习 联邦学习
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