論文の概要: Joint Routing and Model Pruning for Decentralized Federated Learning in Bandwidth-Constrained Multi-Hop Wireless Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15188v1
• Date: Mon, 16 Mar 2026 12:25:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 18:28:58.212856
• Title: Joint Routing and Model Pruning for Decentralized Federated Learning in Bandwidth-Constrained Multi-Hop Wireless Networks
• Title（参考訳）: 帯域制約マルチホップ無線ネットワークにおける分散フェデレーション学習のための連成ルーティングとモデルプルーニング
• Authors: Xiaoyu He, Weicai Li, Tiejun Lv, Xi Yu,
• Abstract要約: 分散連合学習(D-FL)は、中央サーバーなしでプライバシ保護トレーニングを可能にする。 本稿では,ルーティング経路とプルーニング率を最適化し,通信遅延を所定の範囲内で維持する共同ルーティング・アンド・プルーニングフレームワークを提案する。 提案手法は,未処理システムと比較して平均伝送遅延を27.8%削減し,テスト精度を約12%向上することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.79625047908881
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Decentralized federated learning (D-FL) enables privacy-preserving training without a central server, but multi-hop model exchanges and aggregation are often bottlenecked by communication resource constraints. To address this issue, we propose a joint routing-and-pruning framework that optimizes routing paths and pruning rates to maintain communication latency within prescribed limits. We analyze how the sum of model biases across all clients affects the convergence bound of D-FL and formulate an optimization problem that maximizes the model retention rate to minimize these biases under communication constraints. Further analysis reveals that each client's model retention rate is path-dependent, which reduces the original problem to a routing optimization. Leveraging this insight, we develop a routing algorithm that selects latency-efficient transmission paths, allowing more parameters to be delivered within the time budget and thereby improving D-FL convergence. Simulations demonstrate that, compared with unpruned systems, the proposed framework reduces average transmission latency by 27.8% and improves testing accuracy by approximately 12%. Furthermore, relative to standard benchmark routing algorithms, the proposed routing method improves accuracy by roughly 8%.
• Abstract（参考訳）: 分散統合学習(D-FL)は、中央サーバーを使わずにプライバシ保護トレーニングを可能にするが、マルチホップモデル交換や集約は通信リソースの制約によってボトルネックとなることが多い。 この問題に対処するために、ルーティングパスとプルーニングレートを最適化し、所定の制限内で通信遅延を維持する共同ルーティング・アンド・プルーニングフレームワークを提案する。 我々は、全てのクライアントにおけるモデルバイアスの和がD-FLの収束境界にどのように影響するかを分析し、これらのバイアスを最小限に抑えるためにモデル保持率を最大化する最適化問題を定式化する。 さらに分析した結果、各クライアントのモデル保持率がパス依存であることが判明し、元の問題をルーティング最適化に還元する。 この知見を生かして、遅延効率の高い伝送経路を選択するルーティングアルゴリズムを開発し、時間予算内でより多くのパラメータを配信し、D-FL収束を改善する。 シミュレーションにより、未実行システムと比較して、提案フレームワークは平均伝送遅延を27.8%削減し、テスト精度を約12%向上することを示した。 さらに,標準的なベンチマークルーティングアルゴリズムと比較して,提案手法は精度を約8%向上させる。

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