We propose a network traffic prediction model based on linear and nonlinear model combination. Network traffic is modeled by an autoregressive moving average model, and the error between the measured and predicted network traffic values is obtained. Then, an echo state network is used to fit the prediction error with nonlinear components. In addition, an improved slime mold algorithm is proposed for reservoir parameter optimization of the echo state network, further improving the regression performance. The predictions of the linear (autoregressive moving average) and nonlinear (echo state network) models are added to obtain the final prediction. Compared with other prediction models, test results on two network traffic datasets from mobile and fixed networks show that the proposed prediction model has a smaller error and difference measures. In addition, the coefficient of determination and index of agreement is close to 1, indicating a better data fitting performance. Although the proposed prediction model has a slight increase in time complexity for training and prediction compared with some models, it shows practical applicability.
The network traffic prediction of a smart substation is key in strengthening its system security protection. To improve the performance of its traffic prediction, in this paper, we propose an improved gravitational search algorithm (IGSA), then introduce the IGSA into a wavelet neural network (WNN), iteratively optimize the initial connection weighting, scalability factor, and shift factor, and establish a smart substation network traffic prediction model based on the IGSA-WNN. A comparative analysis of the experimental results shows that the performance of the IGSA-WNN-based prediction model further improves the convergence velocity and prediction accuracy, and that the proposed model solves the deficiency issues of the original WNN, such as slow convergence velocity and ease of falling into a locally optimal solution; thus, it is a better smart substation network traffic prediction model.
The traffic flow in an urban area is affected by the date, weather, and regional traffic flow. The existing methods are weak to model the dynamic road network features, which results in inadequate long-term prediction performance. To solve the problems regarding insufficient capacity for dynamic modeling of road network structures and insufficient mining of dynamic spatio-temporal features. In this study, we propose a novel traffic flow prediction framework called shared spatio-temporal attention convolution optimization network (SSTACON). The shared spatio-temporal attention convolution layer shares a spatio-temporal attention structure, that is designed to extract dynamic spatio-temporal features from historical traffic conditions. Subsequently, the graph optimization module is used to model the dynamic road network structure. The experimental evaluation conducted on two datasets shows that the proposed method outperforms state-of-the-art methods at all time intervals.
A routing strategy based on traffic prediction and dynamic cache allocation for satellite nodes is proposed to address the issues of high propagation delay and overall delay of inter-satellite and satellite-to-ground links in low Earth orbit (LEO) satellite systems. The spatial and temporal correlations of satellite network traffic were analyzed, and the relevant traffic through the target satellite was extracted as raw input for traffic prediction. An improved gradient boosting regression tree algorithm was used for traffic prediction. Based on the traffic prediction results, a dynamic cache allocation routing strategy is proposed. The satellite nodes periodically monitor the traffic load on inter-satellite links (ISLs) and dynamically allocate cache resources for each ISL with neighboring nodes. Simulation results demonstrate that the proposed routing strategy effectively reduces packet loss rate and average end-to-end delay and improves the distribution of services across the entire network.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.1
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pp.216-238
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2023
In intelligent transportation systems, traffic management is an important task. The accurate forecasting of traffic characteristics like flow, congestion, and density is still active research because of the non-linear nature and uncertainty of the spatiotemporal data. Inclement weather, such as rain and snow, and other special events such as holidays, accidents, and road closures have a significant impact on driving and the average speed of vehicles on the road, which lowers traffic capacity and causes congestion in a widespread manner. This work designs a model for multivariate short-term traffic congestion prediction using SLSTM_AE-BiLSTM. The proposed design consists of a Bidirectional Long Short Term Memory(BiLSTM) network to predict traffic flow value and a Convolutional Neural network (CNN) model for detecting the congestion status. This model uses spatial static temporal dynamic data. The stacked Long Short Term Memory Autoencoder (SLSTM AE) is used to encode the weather features into a reduced and more informative feature space. BiLSTM model is used to capture the features from the past and present traffic data simultaneously and also to identify the long-term dependencies. It uses the traffic data and encoded weather data to perform the traffic flow prediction. The CNN model is used to predict the recurring congestion status based on the predicted traffic flow value at a particular urban traffic network. In this work, a publicly available Caltrans PEMS dataset with traffic parameters is used. The proposed model generates the congestion prediction with an accuracy rate of 92.74% which is slightly better when compared with other deep learning models for congestion prediction.
PURPOSES : This study is to investigate the relationship of socioeconomic characteristics and road network structure with traffic growth patterns. The findings is to be used to tweak traffic forecast provided by traditional four step process using relevant socioeconomic and road network data. METHODS: Comprehensive statistical analysis is used to identify key explanatory variables using historical observations on traffic forecast, actual traffic counts and surrounding environments. Based on statistical results, a multiple regression model is developed to predict the effects of socioeconomic and road network attributes on traffic growth patterns. The validation of the proposed model is also performed using a different set of historical data. RESULTS : The statistical analysis results indicate that several socioeconomic characteristics and road network structure cleary affect the tendency of over- and under-estimation of road traffics. Among them, land use is a key factor which is revealed by a factor that traffic forecast for urban road tends to be under-estimated while rural road traffic prediction is generally over-estimated. The model application suggests that tweaking the traffic forecast using the proposed model can reduce the discrepancies between the predicted and actual traffic counts from 30.4% to 21.9%. CONCLUSIONS : Prediction of road traffic growth patterns based on surrounding socioeconomic and road network attributes can help develop the optimal strategy of road construction plan by enhancing reliability of traffic forecast as well as tendency of traffic growth.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.30
no.4C
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pp.296-304
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2005
ATCoP(Abnormal traffic controller based on prediction) is presented to securely support reliable Internet service and to guarantee network survivability, which is deployed in Internet access point. ATCoP is a method to control abnormal traffic that is entering into the network When unknown attack generates excessive traffic, service survivability is guaranteed by giving the priority to normal traffic than abnormal traffic, that is reserving some channels for normal traffic. If the reserved channel number increases, abnormal traffic has lower quality service by ATCoP system and then its service survivability becomes worse. As an analytic result, the proposed scheme maintains the blocking probability of normal traffic on the predefined level in the specific interval of input traffic.
Network-based model were developed to predict short term future traffic volume based on current traffic, historical average, and upstream traffic. It is presumed that upstream traffic volume can be used to predict the downstream traffic in a specific time period. Three models were developed for traffic flow prediction; a combination of historical average and upstream traffic, a combination of current traffic and upstream traffic, and a combination of all three variables. The three models were evaluated using regression analysis. The third model is found to provide the best prediction for the analyzed data. In order to balance the variables appropriately according to the present traffic condition, a heuristic adaptive weighting system is devised based on the relationships between the beginning period of prediction and the previous periods. The developed models were applied to 15-minute freeway data obtained by regular induction loop detectors. The prediction models were shown to be capable of producing reliable and accurate forecasts under congested traffic condition. The prediction systems perform better in the 15-minute range than in the ranges of 30-to 45-minute. It is also found that the combined models usually produce more consistent forecasts than the historical average.
The applicability of network-based computing depends on the availability of the underlying network bandwidth. Such a growing gap between the capacity of the backbone network and the end users' needs results in a serious bottleneck of the access network in between. As a result, ISP incurs disadvantages in their business. If this situation is known to ISP in advance, or if ISP is able to predict traffic volume end-to-end link high-load zone, ISP and end users would be able to decrease the gap for ISP service quality. In this paper, simulation tools, such as ACE, ADM, and Flow Analysis, were used to be able to perceive traffic volume prediction and end-to-end link high-load zone. In using these simulation tools, we were able to estimate sequential transaction in real-network for e-Commerce. We also imported virtual network environment estimated network data, and create background traffic. In a virtual network environment like this, we were able to find out simulation results for traffic volume prediction and end-to-end link high-load zone according to the increase in the number of users based on virtual network environment.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2018.10a
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pp.362-364
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2018
Predicting network traffic volume has become a popular topic recently due to its support in many situations such as detecting abnormal network activities and provisioning network services. Especially, predicting the volume of the next upcoming traffic from the series of observed recent traffic volume is an interesting and challenging problem. In past, various techniques are researched by using time series forecasting methods such as moving averaging and exponential smoothing. In this paper, we propose a long short-term memory neural network (LSTM) based network traffic volume prediction method. The proposed method employs the changing rate of observed traffic volume, the corresponding time window index, and a seasonality factor indicating the changing trend as input features, and predicts the upcoming network traffic. The experiment results with real datasets proves that our proposed method works better than other time series forecasting methods in predicting upcoming network traffic.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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