Network models are an essential block of modern networks. For example, they are widely used in network planning and optimization. However, as networks increase in scale and complexity, some models present limitations, such as the assumption of markovian traffic in queuing theory models, or the high computational cost of network simulators. Recent advances in machine learning, such as Graph Neural Networks (GNN), are enabling a new generation of network models that are data-driven and can learn complex non-linear behaviors. In this paper, we present RouteNet-Fermi, a custom GNN model that shares the same goals as queuing theory, while being considerably more accurate in the presence of realistic traffic models. The proposed model predicts accurately the delay, jitter, and loss in networks. We have tested RouteNet-Fermi in networks of increasing size (up to 300 nodes), including samples with mixed traffic profiles -- e.g., with complex non-markovian models -- and arbitrary routing and queue scheduling configurations. Our experimental results show that RouteNet-Fermi achieves similar accuracy as computationally-expensive packet-level simulators and it is able to accurately scale to large networks. For example, the model produces delay estimates with a mean relative error of 6.24% when applied to a test dataset with 1,000 samples, including network topologies one order of magnitude larger than those seen during training.


翻译:网络模型是现代网络的基本组成部分。例如,它们被广泛用于网络规划和优化。然而,随着网络规模和复杂性的扩大,一些模型具有局限性,例如假设在排队理论模型中的马可夫交通量或网络模拟器的高计算成本。最近机器学习的进展,例如Greab Neal网络(GNN),正在使新一代的网络模型成为数据驱动的网络模型,并能够学习复杂的非线性行为模式。在本文中,我们介绍WatterNet-Fermi,这是定制的GNNN模型,其目标与排队理论相同,同时在现实的交通模型存在时,其准确得多。拟议的模型准确地预测网络的延迟、急转速和损失。我们已经测试了网络规模越来越大的网络(高达300个节点)中的TeabourNet-Fermi模型,包括复杂的非标志模型 -- 以及任意的路线和排队安排配置。我们的实验结果表明,6Net-Fermi模型的准确性与排队理论相同,而实际的精确的精确的精确精确精确性,包括计算和模拟网络的比标准级的模型,在比例上,在计算- bal-basermaserma-al的网络的模型的模型中,能够进行模拟到一个比测测算的模型的模型到一个比测测测测测测算的模型到一个比。

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