Graph neural networks (GNN) have shown outstanding applications in many fields where data is fundamentally represented as graphs (e.g., chemistry, biology, recommendation systems). In this vein, communication networks comprise many fundamental components that are naturally represented in a graph-structured manner (e.g., topology, configurations, traffic flows). This position article presents GNNs as a fundamental tool for modeling, control and management of communication networks. GNNs represent a new generation of data-driven models that can accurately learn and reproduce the complex behaviors behind real networks. As a result, such models can be applied to a wide variety of networking use cases, such as planning, online optimization, or troubleshooting. The main advantage of GNNs over traditional neural networks lies in its unprecedented generalization capabilities when applied to other networks and configurations unseen during training, which is a critical feature for achieving practical data-driven solutions for networking. This article comprises a brief tutorial on GNNs and their possible applications to communication networks. To showcase the potential of this technology, we present two use cases with state-of-the-art GNN models respectively applied to wired and wireless networks. Lastly, we delve into the key open challenges and opportunities yet to be explored in this novel research area.


翻译:图像神经网络(GNN) 在许多领域显示数据基本以图表形式呈现出来的未完成应用(例如化学、生物学、建议系统) 。在这一点上,通信网络由许多基本组成部分组成,这些基本组成部分自然地以图表结构化的方式(例如地形学、配置、交通流量) 。这个位置文章将GNN作为建立、控制和管理通信网络的基本工具。 GNN是新一代的数据驱动模型,可以准确学习和复制真实网络背后的复杂行为。因此,这些模型可以应用于广泛的联网使用案例,例如规划、在线优化或排除麻烦。GNN对传统神经网络的主要优势在于其前所未有的通用能力,在培训期间将其应用到其他网络和未见的配置,这是实现以数据驱动的实用网络解决方案的关键特征。这篇文章包括一个关于GNNP及其对通信网络的可能应用的简短辅导。为了展示这一技术的潜力,我们将两种案例与最先进的GNNM模型一起,分别用于这个关键和无线网络的探索领域。

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