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Federated Learning for Wireless Networks (Hong, Choong Seon / Khan, Latif U. / Chen, Mingzhe / Chen, Dawei / Saad, Walid / Han, Zhu)
Federated Learning for Wireless Networks
Autor Hong, Choong Seon / Khan, Latif U. / Chen, Mingzhe / Chen, Dawei / Saad, Walid / Han, Zhu
Verlag Springer
Sprache Englisch
Einband Fester Einband
Erscheinungsjahr 2021
Seiten 268 S.
Artikelnummer 36907253
ISBN 978-981-1649-62-2
Reihe Wireless Networks
CHF 198.00
Zusammenfassung

Recently machine learning schemes have attained significant attention as key enablers for next-generation wireless systems. Currently, wireless systems are mostly using machine learning schemes that are based on centralizing the training and inference processes by migrating the end-devices data to a third party centralized location. However, these schemes lead to end-devices privacy leakage. To address these issues, one can use a distributed machine learning at network edge. In this context, federated learning (FL) is one of most important distributed learning algorithm, allowing devices to train a shared machine learning model while keeping data locally. However, applying FL in wireless networks and optimizing the performance involves a range of research topics. For example, in FL, training machine learning models require communication between wireless devices and edge servers via wireless links. Therefore, wireless impairments such as uncertainties among wireless channel states, interference, and noise significantly affect the performance of FL. On the other hand, federated-reinforcement learning leverages distributed computation power and data to solve complex optimization problems that arise in various use cases, such as interference alignment, resource management, clustering, and network control. Traditionally, FL makes the assumption that edge devices will unconditionally participate in the tasks when invited, which is not practical in reality due to the cost of model training. As such, building incentive mechanisms is indispensable for FL networks. This book provides a comprehensive overview of FL for wireless networks. It is divided into three main parts: The first part briefly discusses the fundamentals of FL for wireless networks, while the second part comprehensively examines the design and analysis of wireless FL, covering resource optimization, incentive mechanism, security and privacy. It also presents several solutions based on optimizationtheory, graph theory, and game theory to optimize the performance of federated learning in wireless networks. Lastly, the third part describes several applications of FL in wireless networks.

S. M. AHSAN KAZMI received his Master's degree in Communication System Engineering from National University of Sciences and Technology (NUST), Pakistan, in 2012, and the Ph.D. degree in Computer Science and Engineering from Kyung Hee University, South Korea in 2017, respectively. His research interests includes applying analytical techniques of optimization, and game theory to radio resource management for future cellular networks. Nguyen H. Tran (S'10-M'11) received the B.S. degree from Ho Chi Minh City University of Technology, Ho Chi Minh City, Vietnam, and the Ph.D. degree from Kyung Hee University, Seoul, South Korea, in electrical and computer engineering, in 2005 and 2011, respectively. Since 2012, he has been an Assistant Professor in the Department of Computer Science and Engineering, Kyung Hee University. His research interests include applying analytic techniques of optimization, game theory, and stochastic modeling to cutting-edge applications, suchas cloud and mobileedge computing, datacenters, 5G, and big data for networks. He received the Best KHU Thesis Award in engineering in 2011 and several best paper awards, including the IEEE ICC 2016, the APNOMS 2016, and the IEEE ICCS 2016. He is the Editor of the IEEE Transactions on Green Communications and Networking. Choong Seon Hong (AM'95-M'07-SM'11) received the B.S. and M.S. degrees in electronic engineering from Kyung Hee University, Seoul, South Korea, and the Ph.D. degree from Keio University, Tokyo, Japan, in 1983, 1985, and 1997, respectively. In 1988, he joined KT, where he worked on broadband networks as a Member of the Technical Staff. In September 1993, he joined Keio University. He was with the Telecommunications Network Laboratory, KT, as a Senior Member of Technical Staff and as the Director of the Networking Research Team until August 1999. Since September 1999, he has been a Professor in the Department of Computer Science and Engineering, Kyung HeeUniversity. His research interests include future Internet, ad hoc networks, network management, and network security. He has served as a General Chair, a TPC Chair/Member, or an Organizing Committee Member for International conferences, such as NOMS, IM, APNOMS, E2EMON, CCNC, ADSN, ICPP, DIM, WISA, BcN, TINA, SAINT, and ICOIN. He is currently an Associate Editor of the IEEE Transactions on Services and Networks Management, International Journal of Network Management, Journal of Communications and Networks, and an Associate Technical Editor of the IEEE Communications Magazine. He is a member of ACM, IEICE, IPSJ, KIISE, KICS, KIPS, and OSIA.