elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Barrierefreiheit | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Age-of-Gradient Updates for Federated Learning over Random Access Channels

Wu, Yu-Heng und Asgari, Hooman und Rini, Stefano und Munari, Andrea (2025) Age-of-Gradient Updates for Federated Learning over Random Access Channels. IEEE ICMLCN, 2025-05-26 - 2025-05-29, Barcelona, Spain. (im Druck)

[img] PDF
346kB

Kurzfassung

This paper addresses the problem of federated learning (FL) over a random access channel. In this setting, a group of remote users train a centralized deep neural network model using stochastic gradient descent with support from a parameter server. Model updates are transmitted using a contention-based slotted ALOHA protocol. A natural tension arises: while learning accelerates as more users transmit over the channel, increased transmissions lead to a higher likelihood of packet collisions. To address this trade-off, we propose the Age-of-Gradient (AoG) policy, which optimizes user participation and communication efficiency. AoG integrates gradient sparsification, dynamic transmission probabilities based on gradient freshness, and error feedback to mitigate the effects of packet collisions and gradient compression. Inspired by the age of information concept in communication theory, AoG quantifies the freshness of local gradients to guide transmission decisions. Numerical simulations demonstrate the superior performance of AoG compared to baseline policies, showcasing its scalability and effectiveness in resource-constrained FL scenarios.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213856/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Age-of-Gradient Updates for Federated Learning over Random Access Channels
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wu, Yu-HengNational Yang Ming Chiao Tung Univ. (NCTU)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Asgari, HoomanTechnical University of Munich (TUM)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rini, StefanoNational Yang Ming Chiao Tung Univ. (NCTU)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Munari, AndreaAndrea.Munari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1506-2792NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:im Druck
Stichwörter:federated learning; random access; age of information; IoT
Veranstaltungstitel:IEEE ICMLCN
Veranstaltungsort:Barcelona, Spain
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Mai 2025
Veranstaltungsende:29 Mai 2025
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Global Connectivity for People and Machines
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Munari, Dr. Andrea
Hinterlegt am:28 Apr 2025 14:55
Letzte Änderung:28 Apr 2025 14:55

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
OpenAIRE Validator logo electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.