移动计算笔记

考核:无期末考,老师讲8-10课,学生6-8课,每周2篇论文,讨论答疑

pre 45%

lab 25%:移动计算服务的算法,c++,matlab

final project30%:做一个实际的东西,survey,论文

image-20220214115650118

class-1

image-20220214101117654

课程内容

image-20220214101439145

移动计算分为

  • 移动通信
  • 移动硬件
  • 移动软件

image-20220214102809060

移动通信演进

image-20220214103846785

关键技术

image-20220214110904123

可见光的无线通信

image-20220214111446423

用LED阵列传输信息,LIFI,速度10~100Gbps

通信感知一体化

image-20220214111930776

AI for system

image-20220214112203951

多模信任模型,新型密码技术

image-20220214112632015

节能

image-20220214113341240

沉浸式用户体验

10ms是底线,不然会让用户头晕想吐image-20220214113949434

感知、定位、成像

矿场里机器人挖矿,精细化

image-20220214114600781

class-2

一些术语,缩写

RAN:接入网

UE:user equipment

移动计算通用架构

image-20220221102031389

3G时代,你的请求可能会跑到3 4公里外的基站处理,而不是你身边1cm的基站,因为做负载均衡。

4G时代,做端到端时延的降低,让eNodeB之间互联。个人用户的电路交换是附在ip包上的,4G没有拉到电话网里数据传输,纯用ip网络,但是ip是锁死的,灵活性不如纯ip

S-GW:和基站相连,gate way,负责数据业务转发

MME:移动性管理,小区切换,接管了BSC和RNC的一部分功能

P-GW:和ip网络相连

整体趋势:2G->3G->4G解耦,功能上移

image-20220221103349081

234G网络对比

十倍量级的变化

image-20220221103939677

万物互联时代

image-20220221104548573

5G指标

空中接口:空口,用户设备-RAN之间的接口(目前的瓶颈)

LTE:4G LTE

image-20220221104727830

5G组网架构

1

最简单的一个图了嗷,两层架构

gNB:G Node B

image-20220221104904190

2

灵活性和可扩展性的要求,要求建立更多基站,但没这么多地皮来建基站了,咋办?

所以5G尽量继承一下234G的基础设施,一点点演进过来。非独立子网->演进到独立子网

现在的5G还是借助4G的非独立子网,有点类似ipv6藏在ipv4里运输?

5G的接入网:

34G基站体积都很大,覆盖范围1km

5G覆盖范围200m,微基站50m

要想覆盖江苏省,需要的基站也忒多了。。现在每个楼的楼顶都有基站,一人高,白盒子,一打开里面密密麻麻都是线

5G的核心网:

可靠,可扩展,稳定性,大负载,低时延

不能像以前那样用专有设备来做这件事,这样不满足可扩展,面对潮汐时也不经济(只能按最大流量买设备)

灵活:要求网络切片,粒度要很小,比如就这几小时,在南大体育馆,办一个比赛,直播。

5G接入网

从左到右时代进化ing,解耦

image-20220221112512011

5G组网架构变革技术

NFV

NFV:虚拟化,用通用设备达到专用设备的效果

专用设备,无论是路由器还是交换机,其设计都是很完美的,CPU,内存都是匹配好的,当需求变化时,只能新买整机

image-20220221112832803

SDN

用软件做一切的功能

开放可编程的接口,方便做验证,部署,升级

问题:分布式系统可以做到自适应,鲁棒性好,集中式的管理容易出问题。但历史就是在分布式-集中式之间跳转,循环向上

image-20220221113538334

5G技术要点

亚马逊,微软Azure,阿里,腾讯的云服务,可以体验下

image-20220221114341526

image-20220221114714741

class-3 Iot&Edge

edge和iot所在的位置,红圈

image-20220228101524021

物联网发展

隐私要求、低功耗要求

本地数据安全、传输安全(传输层,应用层都加密)、云计算安全

image-20220228101725128

什么是物

提到了数字孪生设备

image-20220228102022633

朴素iot模型

四层模型

image-20220228103657188

iot七层模型

image-20220228104736405

iot平台

一张arm的架构图

大厂在做小盒子,学名SD-WAN,提供第二列的服务

tx阿里只做了12列

华为做了全4列

image-20220228110049167

iot edge计算平台

edge位于Iot hub之前/

image-20220228112102214

MQTT协议

IBM自己搞的协议

image-20220228114434714

CoAP协议

IETF官方协议,TCP也是这个组织制定的

内容很复杂

protobuf底层也是这个,在网络环境不好时使用

image-20220228114557171

C-RAN

买本书系统化看看,不要看视频碎片化

class-4

讲了2h的趋势

计算能力部署

  • 物联网网关,CDN
  • 提供服务质量保证
  • 业务流调度:多云,多网
  • 安全与隐私:SASE:secure access service edge

另,课件没发,下节课信号处理

class-5

感知

感知:移动设备对周围环境的感知能力,利用传感器等实现,日后做产品这是一个很重要的概念

模拟信号 vs. 数字信号

模拟信号:连续函数,连续的dom和rang,蕴含了无穷的信息量(从不同方向解读出无穷信息)

数字信号:对模拟信号进行采样得到的离散函数

傅里叶变换 Fourier Transform

为什么要有傅里叶变换?在deep learning领域,有些样本特征太小,不好学,放大到频率域之后特征就很显著了

连续傅里叶变换

傅里叶变换:对于周期函数,进行时域和频率域的变换,借助cos和sin的性质

image-20220314162900162

离散傅里叶变换

image-20220314163811730

正vs.逆 离散vs.连续

image-20220314164045598

应用

应用:通过傅里叶变换,可以把心跳、呼吸区分出来(变换后有明显区别)

卷积 convolution vs 相关性 correlation

计算得到信号量的某种属性

image-20220314164240617

线性

f(a+b) = f(a) + f(b),具体是讲什么没听清

class-6

迟到40min,课件未发

Orithogonal Frame Structure

做OFDM的时候

循环位移,保证信号互相正交不干扰,循环10位,在频域上表现为加上了一个数,可以逆向出来

image-20220321104507966

然后讲下一个课件了

sensor

继续sensor

手机摄像头的光圈是按一行一行的条状采样,如果LED灯的频率和细条适合,就会显示几条暗,几条亮,照片呈条纹状。

步幅,步频,判断走路,跑步和摔倒状态

image-20220321115333247

class-7 定位

两大定位方法

image-20220328102305660

Range-Based Localization

image-20220328102346580

三角定位

image-20220328103042450

一式减掉二式,得到线性方程,二式减掉三式,同样,所以只要解线性方程组

测距方法

TOA受限于source和dst的时钟不一致,时钟慢1微秒,光速走了300m

TDOA:多个接受天线、用声波

image-20220328103941320

TOA-GPS

非常厉害的工程,1970s,没有大规模集成电路,还要考虑由于卫星飞行造成相对论的时钟误差,精度几十米

并且提供了纳秒级的时间信息

国内的所有基站都连了GPS天线,用于时间同步,如果GPS关了,那么基站的时钟会慢慢偏掉

image-20220328104621697

GPS信号的频率高,没有办法穿墙

比特率很低,50bit/s,传递一个超帧要30s

image-20220328105325235

TDOA-Cricket

image-20220328111304727

BeepBeep

声音采样率48k/s,每秒采样48k次,声速340m/s,除一下就是7mm

image-20220328111647532

测相位,波峰的距离差

image-20220328111943924

Centroid

天花板上布置密集的bacon

image-20220328113543990

APIT

不那么密集

如果一个点M在三角形ABC内部,他无论往哪个方向移动,都会离某个顶点越来越近

如果在外部,总能找到某个方向,同时远离三个顶点

APIT使用邻居作为虚拟移动点,用户不用真的去移动来移动去

image-20220328113618333

class-8

3节课讲部署DeepLearning的知识,最后一节讲大作业

image-20220402101748119

logistic regression vs. lonear regression

损失函数不同,梯度是一样的

image-20220402112852652

class-9

class-10

review on last class

用硬件方案对深度学习进行加速

模型大小进行优化

提高并行度,优化矩阵乘法


分享论文

  1. ppt准备好,可以使用原作的ppt,魔改一下
  2. 20min讲解,10min讨论,回答其他同学的问题
  3. 最后提交一篇review,内容类似审论文的pros&cons,其他同学的问题,基于这篇论文的启发等等,ddl期末

实验

  1. 有框架,自己要改的不多

首先是数据解调,raw->cir

然后是数据拼接,*.cir 拼成 *.nmp

然后是hand_recognition,深度学习识别手势

toAndroid_cnn.py中三条线训练,可以自行修改该文件

论文分享

题目:Ekya: Continuous Learning of Video Analytics Models on Edge Compute Servers

一句话总结:在计算边缘上用持续学习进行视频流分析

问题list

1、为什么视频分析要在edge上跑,而不上传到server?

2、edge上跑DNN有什么限制,怎么解决?

3、 持续学习的代价是什么?

4、基于此,改进目标是什么?

1、为什么视频分析要在edge上跑,而不上传到server?

两方面原因,隐私和带宽

隐私方面:

  1. 视频是敏感数据
  2. 法规禁止将视频传到公有云上

带宽方面:

  1. 带宽不够传
  2. 网络不稳定
  3. 网络不可靠

2、edge上跑DNN有什么限制,怎么解决?

两方面限制,模型和数据漂移

模型方面:

  1. 模型小,泛化能力差

数据漂移:

  1. 观察到的数据分布与训练集数据分布不一致
  2. 例如,训练时,对车辆识别的准确率高,行人识别率低。但实际观察到的行人很多,车很少

解决方法:持续学习

  1. 持续性学习会周期性进行重复训练

3、持续学习的代价

  1. retraining的时候会占用资源,影响模型推理的精度
  2. 适当的配置可以改变代价

4、基于此,改进目标是什么?

通过选择配置和资源分配,最大化所有相机的平均推理精度

5、改进策略是什么?

总目标是最大化平均精度,自变量是GPU cost

如果一个retraining job可以带来更高的精度,那就多给他资源

平衡一下retaining从推理部分拿走的时间和资源,防止推理部分精度出现跳水现象