Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40922
ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2596-2225
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: MTP-NT: a mobile traffic predictor enhanced by neighboring and transportation data
Alternate title (s): MTP-NT: um preditor de tráfego móvel aprimorado por vizinhança e dados de transporte
Author: Araújo, Patrick Luiz de
First Advisor: Pasquini, Rafael
First coorientator: Carneiro, Murillo Guimarães
First member of the Committee: Coelho, Paulo Rodolfo da Silva Leite
Second member of the Committee: Rothenberg, Christian Rodolfo Esteve
Summary: O desenvolvimento de técnicas que consigam realizar a previsão do tráfego de rede em uma metrópole podem alimentar aplicações data driven, como orquestradores de funções virtuais, chamados de Virtual Network Functions (VNF), otimizando a alocação de recursos e aumentando o número de usuários cobertos por redes móveis. Apesar de diversos estudos terem endereçado este problema, vários não consideraram a relação do tráfego em diferentes regiões da cidade e nem a informação de estações de transporte público, que podem prover informações úteis para uma melhor previsão do tráfego de rede. Nesta pesquisa, propomos uma nova arquitetura de deep learning para prever o tráfego de rede usando aprendizado por representação e redes neurais recorrentes. O modelo, chamado Mobile Traffic Predictor Enhanced by Neighboring and Transportation Data (MTP-NT), tem dois principais componentes: o primeiro responsável por aprender a partir das séries temporais de uma dada região e o segundo por aprender a partir das séries temporais das regiões vizinhas e estações de transporte público. O trabalho também revisa a infraestrutura 5G baseada em especificações 3GPP abertas para explorar formas de implementar a estrutura em uma arquitetura real. Diversos experimentos foram conduzidos considerando um dataset com dados reais da cidade de Milão, assim como comparações contra técnicas estado-da-arte amplamente adotadas. Os resultados mostrados nesta pesquisa demonstram que o uso de informação de transporte público contribuem para melhorar as previsões em regiões centrais da cidade, assim como em regiões com demandas aperiódicas, tais como regiões turísticas. Desta forma, esta pesquisa busca avaliar a performance de modelos de previsão de tráfego com o uso de dados públicos, com o intuito de validar o ganho de performance com a agregação de dados de transporte público. A agregação de dados não convencionais pode ser uma forma de adicionar informação ao modelo por meio de informações até então não exploradas no escopo desta área de pesquisa.
Abstract: The development of techniques able to forecast the mobile network traffic in a city can feed data driven applications, as VNF orchestrators, optimizing the resource allocation and increasing the capacity of mobile networks. Despite the fact that several studies have addressed this problem, many did not consider neither the traffic relationship among city regions nor information from public transport stations, which may provide useful information to better anticipate the network traffic. In this dissertation, we propose a new deep learning architecture to forecast the network traffic using representation learning and recurrent neural networks. The framework, named MTP-NT, has two major components: the first responsible to learn from the time series of the region to be predicted, and the second one learning from the time series of both neighboring regions and public transportation stations. The work also reviews the 5G infrastructure based on open 3GPP specifications to explore ways to implement the framework in a real architecture. Several experiments were conducted over a dataset from the city of Milan, as well as comparisons against widely adopted and state-of-the-art techniques. The results shown in this work demonstrate that the usage of public transport information contribute to improve the forecasts in central areas of the city, as well as in regions with aperiodic demands, such as tourist regions. Thus, this research seeks to evaluate the performance of traffic forecasting models using public data, in order to validate the performance gain with the aggregation of public transport data. The aggregation of unconventional data can be a way of adding information to the model through input that has not been explored in the scope of this research area.
Keywords: Mobile Networks
5G
Time Series
Network Traffic Forecasting
NFV
Deep Learning
NTMA
Redes móveis
Séries temporais
Previsão de tráfego de rede.
Deep Learning
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::MATEMATICA DA COMPUTACAO::MODELOS ANALITICOS E DE SIMULACAO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO
Subject: Computação
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: ARAUJO, Patrick Luiz de. MTP-NT: a mobile traffic predictor enhanced by neighboring transportation data. 2023. 97 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.561.
Document identifier: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.561
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40922
Date of defense: 21-Nov-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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