GOALI: CNS: Medium: Communication-Computation Co-Design for Rural Connectivtiy and Intelligence under Nonuniformity: Modeling, Analysis, and Implementation

目标:CNS:媒介:非均匀性下农村互联和智能的通信计算协同设计:建模、分析和实现

基本信息

  • 批准号:
    2212565
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 100万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-10-01 至 2025-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Urban societies throughout the world have come to depend on access to reliable and high-speed wireless, as well as the intelligent data-driven services they can deliver to end users. Low population densities and sparse infrastructure in rural areas, however, make them less attractive for investment in network connectivity. Fifth generation (5G)’s support for vertical industry integration has further magnified the broadband access inequalities between urban and rural environments. Technologies that have been proposed to provide rural broadband access are not designed to address the non-uniformity in demand for communication and computation resources that are found throughout these environments; for example, many automated farming services will have stringent delay requirements for short periods during the day while residential areas exhibit traditional diurnal patterns. This project aims to address this challenge by establishing a core set of methodologies that synergize the design of rural connectivity and computing. Emerging massive multiple-input multiple-output (MIMO) technology is integrated with the design of hierarchical data processing architectures across the rural infrastructure to adapt based on spatial and temporal demand variations. Extensive evaluations are conducted based on a massive MIMO platform and wireless device equipment available from the industrial partner. The project contributes to the development of a diverse workforce in rural broadband and intelligence through the formation of research teams integrating undergraduate and graduate students across institutions.Project research activities are organized into three thrusts. Thrust 1 develops agile communication techniques under non-uniform rural settings, addressing the needs for multi-user management and resource allocation for massive MIMO infrastructure. This includes the development of novel network control algorithms with scheduling policies that are customized for heterogeneous rural connectivity needs. The developed algorithms are further enhanced by reducing scheduling overhead through position-aided channel representation techniques. Thrust 2 investigates the orchestration of computation tasks under rural non-uniformity, focusing on establishing intelligent rural data processing architectures leveraging the broadband connectivity provided by Thrust 1. Techniques for distributing data processing among clusters of rural devices aiming to execute collaborative tasks rapidly are developed via joint optimization of device-to-device communications and task utility metrics. The orchestration of data processing and intelligence synchronization steps along the rural network hierarchy is also considered to adapt based on task demand variations. Thrust 3 consists of proof-of-concept implementation and testing of the methodologies in Thrust 1&2. This employs a testbed developed leveraging a commercial-grade hybrid massive MIMO base station system engineered by the industrial partner. This project is jointly funded by CNS and the Established Program to Stimulate Competitive Research (EPSCoR).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
世界各地的城市社会已经开始依赖于可靠和高速的无线接入,以及它们可以向最终用户提供的智能数据驱动服务。然而,农村地区人口密度低,基础设施稀疏,对网络连接投资的吸引力较小。第五代(5G)对垂直行业整合的支持进一步放大了城乡环境之间的宽带接入不平等。已经提出的用于提供农村宽带接入的技术并没有被设计为解决在这些环境中发现的对通信和计算资源的需求的不一致性;例如,许多自动化农业服务将在白天的短时间内具有严格的延迟要求,而住宅区则表现出传统的昼夜模式。该项目旨在通过建立一套核心方法来应对这一挑战,这些方法可使农村连接和计算的设计产生协同作用。新兴的大规模多输入多输出(MIMO)技术与整个农村基础设施的分层数据处理架构的设计相集成,以根据空间和时间需求变化进行适应。基于工业合作伙伴提供的大规模MIMO平台和无线设备设备进行了广泛的评估。该项目通过组建由各机构本科生和研究生组成的研究团队,促进农村宽带和智能领域多样化劳动力的发展。Thrust 1开发了非均匀农村环境下的敏捷通信技术,解决了大规模MIMO基础设施的多用户管理和资源分配需求。这包括开发新的网络控制算法与调度策略,定制异构农村连接的需求。通过位置辅助信道表示技术减少调度开销,进一步增强了所开发的算法。Thrust 2研究了农村非均匀性下计算任务的编排,重点是利用Thrust 1提供的宽带连接建立智能农村数据处理架构。通过设备到设备通信和任务效用度量的联合优化,开发了用于在旨在快速执行协作任务的农村设备集群之间分配数据处理的技术。数据处理和智能同步步骤的编排沿着农村网络层级也被认为是基于任务需求变化来适应的。推力3包括推力1和推力2中的方法的概念验证实施和测试。这采用了利用工业合作伙伴设计的商业级混合大规模MIMO基站系统开发的测试平台。该项目由CNS和刺激竞争研究的既定计划(EPSCoR)共同资助。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Time-Varying Noise Perturbation and Power Control for Differential-Privacy-Preserving Wireless Federated Learning
Optimal Single-Bit Relaying Strategies With Multi-Relay Diversity
具有多中继分集的最佳单比特中继策略
  • DOI:
    10.1109/tit.2023.3292356
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Bliss, Matthew;Wang, Chih-Chun;Love, David J.
  • 通讯作者:
    Love, David J.
Linear Coding for Gaussian Two-Way Channels
高斯双向通道的线性编码
  • DOI:
    10.1109/allerton49937.2022.9929416
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kim, Junghoon;Hosseinalipour, Seyyedali;Kim, Taejoon;Love, David J.;Brinton, Christopher G.
  • 通讯作者:
    Brinton, Christopher G.
Dynamic and Robust Sensor Selection Strategies for Wireless Positioning With TOA/RSS Measurement
用于 TOA/RSS 测​​量无线定位的动态且鲁棒的传感器选择策略
  • DOI:
    10.1109/tvt.2023.3279833
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Oh, Myeung Suk;Hosseinalipour, Seyyedali;Kim, Taejoon;Love, David J.;Krogmeier, James V.;Brinton, Christopher G.
  • 通讯作者:
    Brinton, Christopher G.
On the Optimal Delay Growth Rate of Multi-Hop Line Networks: Asymptotically Delay-Optimal Designs and the Corresponding Error Exponents
  • DOI:
    10.1109/tit.2023.3283802
  • 发表时间:
    2023-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Dennis Ogbe;Chih-Chun Wang;D. Love
  • 通讯作者:
    Dennis Ogbe;Chih-Chun Wang;D. Love
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Taejoon Kim其他文献

A Hybrid Cache Architecture for Meeting Per-Tenant Performance Goals in a Private Cloud
用于满足私有云中每个租户性能目标的混合缓存架构
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taejoon Kim;Yu Gu;Jinoh Kim
  • 通讯作者:
    Jinoh Kim
Leveraging subspace information for low-rank matrix reconstruction
利用子空间信息进行低秩矩阵重建
  • DOI:
    10.1016/j.sigpro.2019.05.013
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wei Zhang;Taejoon Kim;Guojun Xiong;S. Leung
  • 通讯作者:
    S. Leung
A Sequential Subspace Method for Millimeter Wave MIMO Channel Estimation
毫米波MIMO信道估计的顺序子空间方法
Design optimization of heat exchanger using deep reinforcement learning
  • DOI:
    10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.107991
  • 发表时间:
    2024-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Geunhyeong Lee;Younghwan Joo;Sung-Uk Lee;Taejoon Kim;Yonggyun Yu;Hyun-Gil Kim
  • 通讯作者:
    Hyun-Gil Kim
Interference Analysis for Millimeter-Wave Networks With Geometry-Dependent First-Order Reflections
具有几何相关一阶反射的毫米波网络的干扰分析

Taejoon Kim的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Taejoon Kim', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: NSF-AoF: CNS Core: Small: Towards Scalable and Al-based Solutions for Beyond-5G Radio Access Networks
合作研究:NSF-AoF:CNS 核心:小型:面向超 5G 无线接入网络的可扩展和基于人工智能的解决方案
  • 批准号:
    2225577
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF Convergence Accelerator Track G: Combating Vulnerability and Unawareness in 5G Network Security
NSF 融合加速器轨道 G:对抗 5G 网络安全中的漏洞和无意识
  • 批准号:
    2326898
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
NSF Convergence Accelerator Track G: Combating Vulnerability and Unawareness in 5G Network Security: Signaling and Full-Stack Approach
NSF 融合加速器轨道 G:对抗 5G 网络安全中的漏洞和无意识:信令和全栈方法
  • 批准号:
    2226447
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

IL-17A通过STAT5影响CNS2区域甲基化抑制调节性T细胞功能在银屑病发病中的作用和机制研究
  • 批准号:
    82304006
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
miR-20a通过调控CD4+T细胞焦亡促进CNS炎性脱髓鞘疾病的发生及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
血浆CNS来源外泌体中寡聚磷酸化α-synuclein对PD病程的提示研究
  • 批准号:
    82101506
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于脑微血管内皮细胞模型的毒力岛4在单增李斯特菌CNS炎症中的作用及机制研究
  • 批准号:
    32160834
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    35 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
胱硫醚-β-合成酶介导小胶质细胞极化致糖皮质激素CNS毒性作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
生物工程化微泡干扰MAPK通路重编程CNS微环境起始脑胶质瘤免疫检查点抑制剂的应答研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
百合中“桉树脑盒”挥发物生物合成关键酶基因CNS的功能解析
  • 批准号:
    32002082
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大气细颗粒物通过NF-κB/LBP-9信号通路诱导小胶质细胞激活加剧CNS脱髓鞘损伤的作用机制研究
  • 批准号:
    82071396
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型化合物组合抑制STAT6维持Foxp3-CNS2去甲基化产生稳定的iTreg细胞诱导小鼠肾移植免疫耐受的机制研究
  • 批准号:
    82070773
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于菌群-肠-脑轴探讨柚皮素改善CNS髓鞘脱失的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:

相似海外基金

Collaborative Research: CNS Core: Medium: Reconfigurable Kernel Datapaths with Adaptive Optimizations
协作研究:CNS 核心:中:具有自适应优化的可重构内核数据路径
  • 批准号:
    2345339
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Movement of Computation and Data in Splitkernel-disaggregated, Data-intensive Systems
合作研究:CNS 核心:媒介:Splitkernel 分解的数据密集型系统中的计算和数据移动
  • 批准号:
    2406598
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Innovating Volumetric Video Streaming with Motion Forecasting, Intelligent Upsampling, and QoE Modeling
合作研究:CNS 核心:中:通过运动预测、智能上采样和 QoE 建模创新体积视频流
  • 批准号:
    2409008
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CNS Core: Medium: Privacy-Preserving and Censorship-Resistant Domain Name System
CNS 核心:中:隐私保护和抗审查域名系统
  • 批准号:
    2310927
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Programmable Computational Antennas for Sensing and Communications
合作研究:中枢神经系统核心:中:用于传感和通信的可编程计算天线
  • 批准号:
    2343964
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CNS: Medium: Scalable Learning from Distributed Data for Wireless Network Management
合作研究:CNS:媒介:无线网络管理的分布式数据可扩展学习
  • 批准号:
    2333887
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CNS Core: Medium: A Systems and User-based Approach to Floating Point Correctness and Resilience
CNS 核心:中:基于系统和用户的浮点正确性和弹性方法
  • 批准号:
    2211315
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: The Privacy Backplane - A Full Stack Approach to Individualized Privacy Controls Throughout the Internet-of-Things
合作研究:CNS 核心:媒介:隐私背板 - 整个物联网个性化隐私控制的全栈方法
  • 批准号:
    2211508
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Access, Mobility, and Security above 100 GHz
合作研究:CNS 核心:中:100 GHz 以上的访问、移动性和安全性
  • 批准号:
    2211617
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Access, Mobility, and Security above 100 GHz
合作研究:CNS 核心:中:100 GHz 以上的访问、移动性和安全性
  • 批准号:
    2211618
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 100万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了