AI baserad prediktering av nätverkstraffik

In this Internet and big data era, resource management has become a crucial task to ensure the quality of service for users in modern wireless networks. Accurate and rapid Internet traffic data is essential for many applications in computer networking to enable high networking performance. Such applications facilitate admission control, congestion control, anomaly detection, and bandwidth allocation. In radio networks, these mechanisms are typically handled by features such as Carrier Aggregation, Inter-Frequency Handover, and Predictive Scheduling. Since these mechanisms often take time and cost radio resources, it is desirable to only enable them for users expected to gain from them. The problem of network traffic flow prediction is forecasting aspects of an ongoing traffic flow to mobilize networking mechanisms that ensures both user experience quality and resource management. The expected size of an active traffic flow, its expected duration, and the anticipated amount of packets within the flow are some of the aspects. Additionally, forecasting individual packet sizes and arrival times can also be beneficial. The wide-spread availability of Internet flow data allows machine learning algorithms to learn the complex relationships in network traffic and form models capable of forecasting traffic flows. This study proposes a deep-learning-based flow prediction method, established using a residual neural network (ResNet) for regression. The proposed model architecture demonstrates the ability to accurately predict the packet count, size, and duration of flows using only the information available at the arrival of the first packet. Additionally, the proposed method manages to outperform traditional machine learning methods such as linear regression and decision trees, in addition to conventional deep neural networks. The results indicate that the proposed method is able to predict the general magnitude of flows with high accuracy, providing precise magnitude classifications. I denna Internet och data era har resurshantering blivit allt mer avgörande för att säkerställa tjänstekvaliteten för användare i moderna trådlösa nätverk. Noggrann och hastig Internet-trafikinformation är avgörande för många applikationer inom datanätverk för att möjliggöra hög nätverksprestanda. Sådana applikationer underlättar kontroll av behörighet, kontroller av trängsel, detektering av avvikelser och allokering av bandbredd. I radionätverk hanteras dessa mekanismer vanligtvis av funktioner som Carrier Aggregation, Inter- Frequency Handover och Predictive Scheduling. Eftersom dessa funktioner ofta tar tid och kostar resurser så är det önskvärt att nätverk endast möjliggör sådana funktioner för användare som förväntas dra nytta av dem. Prediktering av trafikflöden i nätverk grundar sig i att förutsäga aspekter av ett pågående trafikflöde för att kunna mobilisera nätverksfunktioner som säkerställer både kvaliteten för användare samt resurshantering. Den förväntade storleken på ett aktivt trafikflöde, dess varaktighet och mängden paket inom flödet är några av dessa aspekter. Det kan dessutom vara fördelaktigt att förutsäga individuella paketstorlekar och ankomsttider. Den stora tillgången till data med nätverks-flöden gör det möjligt för maskininlärningsmetoder att lära sig de komplexa förhållandena i nätverkstrafik och därigenom formulera modeller som kan förutsäga flöden i nätverk. Denna studie föreslår en djupinlärningsbaserad metod för att prediktera flöden i nätverk, med hjälp av ett anpassat neuralt nätverk som utnyttjar genvägar i modellens konstruktion (ResNet). Den föreslagna modell-arkitekturen visar sig nöjaktigt kunna förutsäga antalet paket, storlek och varaktighet för flöden med endast den information som är tillgänglig från det första paketet. Dessutom lyckas den föreslagna metoden att överträffa både traditionella maskininlärningsmetoder som linjär regression och beslutsträd, samt konventionella djupa neurala nätverk. Resultaten indikerar att den föreslagna metoden kan förutsäga den allmänna storleken på flödens egenskaper med hög noggrannhet, givet att IP-adresser är tillgängliga