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Enregistrement W4412724700 · doi:10.1016/j.comcom.2025.108280

Overcoming data limitations in internet traffic forecasting: LSTM models with transfer learning and wavelet augmentation

2025· article· en· W4412724700 sur OpenAlexaff
Sajal Saha, Anwar Haque, Greg Sidebottom

Notice bibliographique

RevueComputer Communications · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueTraffic Prediction and Management Techniques
Établissements canadiensWestern UniversityUniversity of Northern British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceTransfer of learningWaveletArtificial intelligenceThe InternetTransfer (computing)Internet trafficMachine learningData miningWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Accurate internet traffic prediction in smaller ISP networks is challenged by limited data availability. This paper explores this issue using transfer learning and data augmentation techniques with two LSTM-based models, LSTMSeq2Seq and LSTMSeq2SeqAtn, initially trained on a comprehensive dataset provided by Juniper Networks, Inc. and subsequently applied to smaller datasets. The datasets represent real internet traffic telemetry, offering insights into diverse traffic patterns across different network domains. Our study found that although both models performed well in single-step predictions, multi-step forecasting was more challenging, especially regarding long-term accuracy. Empirical results demonstrated that LSTMSeq2Seq outperformed LSTMSeq2SeqAtn on smaller datasets, with improvements in forecasting accuracy by up to 36.70% in MAE and 27.66% in WAPE after applying data augmentation using Discrete Wavelet Transform. The LSTMSeq2Seq model achieved an accuracy improvement from 83% to 88% for 6-step forecasts, 82% to 88% for 9-step forecasts, and 81% to 87% for 12-step forecasts, whereas LSTMSeq2SeqAtn exhibited a more stable short-term performance but higher variability in longer forecasts. Additionally, the mean absolute percentage error (MAPE) of multi-step predictions increased over longer horizons, with LSTMSeq2Seq reaching 6.74% at 12 steps and LSTMSeq2SeqAtn at 6.77%, highlighting the challenge of long-term forecasting. Variability analysis showed that while the attention mechanism in LSTMSeq2SeqAtn improved short-term prediction consistency, it also increased uncertainty in longer forecasts, as seen in the interquartile range (IQR) rising from 0.578 at 6 steps to 1.237 at 9 steps. Outlier analysis further confirmed that LSTMSeq2Seq exhibited more stable improvements, whereas LSTMSeq2SeqAtn showed increased dispersion in forecast accuracy. These findings underscore the importance of transfer learning and data augmentation in enhancing forecasting accuracy, particularly for smaller ISP networks with limited data availability. Furthermore, our analysis highlights the trade-offs between model complexity, short-term consistency, and long-term stability in internet traffic prediction.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,111
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,157 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2025
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Résumé présentoui

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