DP-LET:効率的な時空間ネットワークトラフィック予測フレームワーク

DP-LET:効率的な時空間ネットワークトラフィック予測フレームワーク

なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。

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概要:現代の通信システムにおける計算資源の動的管理と省エネルギー化のためには、時空間ネットワークトラフィックの正確な予測が不可欠である。時空間トラフィック予測は盛んに研究されているものの、予測精度と計算効率の更なる向上が必要とされている。特に、既存の分解ベース手法やハイブリッドアーキテクチャは、局所的および大域的な特徴相関を捉える際に大きなオーバーヘッドを伴うことが多く、精度と複雑さを最適化する新たなアプローチが必要とされている。本論文では、データ処理モジュール、局所特徴強調モジュール、Transformerベースの予測モジュールから構成される、効率的な時空間ネットワークトラフィック予測フレームワークDP-LETを提案する。データ処理モジュールは、ネットワークデータの高効率ノイズ除去と空間的デカップリングを目的として設計されている。一方、局所特徴強調モジュールは、複数のTemporal Convolutional Networks (TCNs)を利用して、きめ細かい局所特徴を捉える。予測モジュールは、Transformerエンコーダを用いて長期依存性をモデル化し、特徴の関連性を評価する。現実世界の携帯電話トラフィック予測に関するケーススタディは、DP-LETの実用性を示しており、低い計算複雑性を維持しながら最先端の性能を達成し、ベースラインモデルと比較してMSEを31.8%、MAEを23.1%削減している。

原文(英語)を表示

Title (EN): DP-LET: An Efficient Spatio-Temporal Network Traffic Prediction Framework

arXiv:2504.03792v2 Announce Type: replace-cross
Abstract: Accurately predicting spatio-temporal network traffic is essential for dynamically managing computing resources in modern communication systems and minimizing energy consumption. Although spatio-temporal traffic prediction has received extensive research attention, further improvements in prediction accuracy and computational efficiency remain necessary. In particular, existing decomposition-based methods or hybrid architectures often incur heavy overhead when capturing local and global feature correlations, necessitating novel approaches that optimize accuracy and complexity. In this paper, we propose an efficient spatio-temporal network traffic prediction framework, DP-LET, which consists of a data processing module, a local feature enhancement module, and a Transformer-based prediction module. The data processing module is designed for high-efficiency denoising of network data and spatial decoupling. In contrast, the local feature enhancement module leverages multiple Temporal Convolutional Networks (TCNs) to capture fine-grained local features. Meanwhile, the prediction module utilizes a Transformer encoder to model long-term dependencies and assess feature relevance. A case study on real-world cellular traffic prediction demonstrates the practicality of DP-LET, which maintains low computational complexity while achieving state-of-the-art performance, significantly reducing MSE by 31.8% and MAE by 23.1% compared to baseline models.

Published: 2025-09-24 19:00 UTC


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