The number of end devices that use the last mile wireless connectivity is dramatically increasing with the rise of smart infrastructures and require reliable functioning to support smooth and efficient business processes. To efficiently manage such massive wireless networks, more advanced and accurate network monitoring and malfunction detection solutions are required. In this paper, we perform a first time analysis of image-based representation techniques for wireless anomaly detection using recurrence plots and Gramian angular fields and propose a new deep learning architecture enabling accurate anomaly detection. We examine the relative performance of the proposed model and show that the image transformation of time series improves the performance of anomaly detection by up to 29% for binary classification and by up to 27% for multiclass classification. At the same time, the best performing model based on recurrence plot transformation leads to up to 55% increase compared to the state of the art where classical machine learning techniques are used. We also provide insights for the decisions of the classifier using an instance based approach enabled by insights into guided back-propagation. Our results demonstrate the potential of transformation of time series signals to images to improve classification performance compared to classification on raw time series data.


翻译:随着智能基础设施的兴起,使用最后一英里无线连接的终端设备数量急剧增加,需要可靠的功能来支持平稳和高效的业务流程。为了有效管理如此庞大的无线网络,需要更先进和准确的网络监测和故障检测解决方案。在本文件中,我们首次对利用复发地块和格拉姆角场进行无线异常检测的图像代表技术进行了分析,并提出新的深层次学习结构,以便能够准确检测异常现象。我们检查了拟议模型的相对性能,并表明时间序列的图像转换提高了异常现象检测的性能,在二进制分类中达到29%,在多级分类中达到27%。同时,基于重复地块转换的最佳性能模型与使用古典机器学习技术的艺术状态相比,则导致高达55%的增长。我们还利用对导向反调的洞察,以实例为基础的方法为分析者提供了决策的见解。我们的结果表明,将时间序列信号转换成图像,以便比原始时间序列数据分类改进分类的性能。

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