I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   6 ,   No . 4 Dec em b er   2 0 1 7 ,   p p .   2 8 3 ~2 9 2   I SS N:  2252 - 8814          283       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   Co m pa ra tive  Stu dy  of Vario us Ne ura l Net w o rk  Ar c hitectu res  for MPE G - 4  Vid e o  Tra ff ic  Predic ti o n       J.   P.   K ha r a t *   DK T Ic h a lk a r a n ji ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 5 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   2 0 ,   2 0 1 7       Ne tw o rk   tra ff ic  a it   is  V BR  i n   n a tu re   e x h i b it str o n g   c o rre lati o n w h ich   m a k e   it   su it a b le  f o p re d ictio n .   R e a l - ti m e   f o re c a stin g   o n e t w o rk   t ra ff ic   lo a d   a c c u ra tel y   a n d   in   a   c o m p u tatio n a ll y   e ff icie n m a n n e is  th e   k e y   e le m e n o p ro a c ti v e   n e tw o rk   m a n a g e m e n a n d   c o n g e stio n   c o n tr o l.   T h is  p a p e c o m m e n ts  o n   t h e   M P EG - 4   v id e o   traf f ic  p re d ictio n e v a lu a ted   b y   d if fe re n ty p e o n e u ra n e tw o rk   a rc h it e c tu re a n d   c o m p a re th e   p e r f o rm a n c e   o f   th e   sa m e   in   term o f   m e a n   sq u a re   e rro f o th e   sa m e   v id e o   f ra m e s.  F o th a t   th r e e   t y p e o f   n e u ra a rc h it e c tu re a re   u se d   n a m e l y   F e e d   f o r w a rd ,   Ca sc a d e d   F e e d   f o rw a rd   a n d   T im e   D e la y   N e u ra Ne tw o rk .   T h e   re su lt sh o w   th a c a sc a d e   fe e d   f o rwa rd   n e tw o rk   p ro d u c e m in im u m   e rro r   a c o m p a re d   to   o th e n e tw o rk s.   T h is  p a p e a lso   c o m p a re th e   re su lt o f   trad it io n a p re d icti o n   m e th o d   o f   a v e ra g in g   o f ra m e f o f u tu re   f ra m e   p re d i c ti o n   w it h   n e u ra b a se d   m e th o d s.  T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt sh o w   th a n o n li n e a p re d ictio n   b a se d   o n   NN is  b e tt e su it e d   f o traf f ic p re d ictio n   p u r p o se s th a n   li n e a f o re c a stin g   m o d e ls.     K ey w o r d :   C ascad ed   f ee d   f o r w ar d   n eu r al   Feed   f o r w ar d   n e u r al  n et w o r k   L i n ea r   p r ed ictio n   MP E G - 4   v id eo   tr af f ic   n et w o r k   No n li n ea r   p r ed ictio n   T im d ela y   n eu r al  n et w o r k     Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J.   P.   Kh ar at,   DKT E   I ch alk ar an j i I n d ia.       1.   I NT RO D UCT I O N     Ma n y   m u lti m ed ia  ap p licatio n s ,   s u c h   as  v id eo - co n f er en c in g   an d   v id eo - b ased   en ter tain m e n s er v ices,   r el y   o n   th e f f icien tr an s m i s s i o n   o f   liv o r   s to r ed   v id eo .   T h ese  v id eo s   ar co m p r es s ed   b ef o r tr an s m i s s io n   i n   o r d er   t o   r ed u ce   th s ize  o f   v id eo s .   Fo r   th is   p u r p o s MP E G - 4 ( Mo v in g   P ictu r E x p er Gr o u p )   v id eo   co m p r es s io n   s tan d ar d   is   u s ed .   T h is   ME G - 4   s tan d ar d   g en er at es  v ar iab le  b it  r ate  tr af f ic  w h i ch   is   v er y   b u r s t y   i n   n atu r e,   d u to   th f r a m s tr u c tu r o f   th en co d in g   s c h e m an d   n atu r al  v ar iat io n s   w it h i n   an d   b et w ee n   s ce n e s   [1 - 7 ] .   I f   o n h as  to   tr an s m it  th is   tr a f f ic  o v er   n et w o r k ,   th i s   tr af f ic  w ill  b tr an s m it ted   b y   p ea k   r ate.   B u as  MP E G - 4   tr af f ic  i s   VB R   i n   n a t u r e,   I - f r a m is   lar g i n   s ize  as  co m p ar ed   to   P   an d   B   f r am s i ze s .   Hen ce   e f f ic ien t   u tili za t io n   o f   b an d w id th   w i ll  n o tak p lace .   A l s o   Var iab le - b it - r ate  ( VB R )   tr af f ic  co m p li ca tes  th d esi g n   o f   ef f icien r ea l - ti m s to r ag e,   r etr iev al,   tr an s p o r t,  an d   p r o v is io n i n g   m ec h a n i s m s   ca p ab le  o f   ac h iev i n g   h ig h   r eso u r ce   u tili za tio n   T o   o v er co m t h i s   p r o b lem ,   g en er all y   VB R   tr af f ic  is   s m o o th ed .   Fo r   s m o o t h in g   o f   tr af f i c,   v ar io u s   ap p r o ac h es h av b ee n   s u g g e s t ed .   Ma in l y   t h er ar t w o   t y p e s : L i n ea r   Me th o d   an d   No n - li n e ar   m e th o d   [ 8 ] .   I n   lin ea r   m e th o d ,   v ar io u s   ap p r o ac h es  h a v b ee n   s u g g es ted .   Fe w   o f   th e m   ar e :   T h f ir s ap p r o ac h   is   to   co n v er t   VB R   to   C B R .   I n   th is   ap p r o ac h ,   f ir s f e w   f r a m es a r tak e n   f r o m   s o u r ce   i n   b u f f er .   T h en   th av er ag o f   t h ese  f r am es  is   ta k e n .   Fin al l y   f r a m e s   w il b tr an s m itted   at  th is   a v er ag r ate.   B u th i s   s c h e m i n tr o d u ce s   f i n ite  d ela y   i n   p la y b ac k   at  r ec eiv er .   A ls o   t h er ar ch a n ce s   th at   f e w   f r a m e s   m i g h t   g et  lo s t d u to   b u f f er   f u ll n ess ,   an d   m a y   a f f ec t t h q u alit y   o f   p ictu r an d   h e n ce   QO C .   T h s ec o n d   ap p r o ac h   is   as  f r a m es  co m f r o m   t h s o u r ce ,   th r ate  is   u p d ated   p er   f r am e .   B u th i s   ap p r o ac h   also   in tr o d u ce s   p la y b ac k   d ela y   a r ec ei v er .   T h m o s co m m o n   n o n l in ea r   f o r ec asti n g   m et h o d s   in v o l v n e u r al  n e t w o r k s   ( NN)   [ 9 - 1 1 ] .   A lth o u g h   s o m ar ticle s   s tate  t h at  li n ea r   p r ed ictio n   m o d els  ar u n ab le  to   d escr ib th ch ar ac ter is tics   o f   n et w o r k   tr a f f ic  [ 1 1 ] ,   o th er   s tu d ie s   co n f ir m   th p r ac tica l   u s ab ilit y   o f   lin ea r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  6 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 7   :   2 8 3     2 9 2     284   p r ed icto r s   f o r   r ea l - ti m tr af f i p r ed ictio n   [ 1 2 ] .   T h u s ,   it  r em ai n s   u n clea r   w h ic h   p r ed icto r s   p r o v id th b est   p er f o r m a n ce ,   b ein g   i n   th s a m ti m s i m p le,   ad ap tab le  an d   ac cu r ate.   T h r est  o f   p ap er   is   o r g a n iz ed   as  b elo w :   Sectio n   I   d escr i b es  th e   th r ee   d i f f er en t   t y p e s   o f   n eu r al   ar ch itect u r es  u s ed   f o r   p r ed icti o n .   Sectio n   I I   f o cu s e s   o n   th t r ain in g   an d   T esti n g   o f   Neu r al   n et w o r k s .   Sectio n   I I I   d ea ls   w it h   s i m u lat io n   r e s u l ts   o f   t h r ee   ar ch itect u r es.  Sect i o n   I p r ese n ts   t h co m p ar ati v an al y s is   o f   al t h e   th r ee   ar ch i tectu r e s .   Sectio n   co m p ar es  t h Neu r al  Net w o r k   r esu lts   w it h   t h co n v e n tio n al   m eth o d s   an d   f i n all y ,   s ec tio n   m a k es t h f i n al  co n cl u s io n .       2.   NE URA L   N E T WO RK   A   NN  h as  m u lt ip le  in ter co n n ec ted   p r o ce s s in g   ele m en t s   g r o u p ed   in to   la y er s .   E ac h   la y er   h as  s ev er al  n o d es.  T h in p u ts   to   o n n o d in   la y er   ar t h o u tp u t s   o f   all  o th er   n o d es  in   th p r ev io u s   la y er .   T h n o d es   alg eb r aica ll y   s u m   th e s w ei g h ted   s ig n als   an d   p as s   th e m   th r o u g h   n o n l in ea r   s q u as h i n g   f u n ctio n   to   p r o d u ce   a   n et  o u tp u t.   T h f u n cti o n   is   u s u all y   a   s i g m o id   f u n ctio n   o r   h y p er b o lic  ta n g e n t.   B ased   o n   th s tr u ct u r o f   t h e   n et w o r k   o r   th e   w a y   th n o d es  ar in ter co n n ec ted ,   t h er ar t w o   b r o ad   ca teg o r ies  o f   N Ns;   t h f ee d   f o r w ar d   m u lti - la y er   p er ce p tr o n   ( FML P )   an d   th r ec u r r e n m u lti - la y er   p er ce p tr o n   ( R M L P ) .   FML P   is   d i f f er en t   f r o m   R M L P   in   t h s e n s t h at  th er is   n o   cr o s s   tal k   b et w ee n   t h n o d es  o f   g i v en   la y er .   E ac h   la y er   i n   m u ltil a y er   n eu r al  n et w o r k   h as it s   o w n   s p ec if ic  f u n ctio n .   T h in p u t la y e r   ac ce p ts   in p u t si g n als  f r o m   t h o u ts id w o r ld   a n d   r ed is tr ib u tes  t h ese   s i g n als  to   all  n e u r o n s   i n   t h h id d en   l a y er .   T h in p u la y er   r ar el y   in cl u d es  co m p u ti n g   n eu r o n s ,   an d   th u s   d o es  n o p r o ce s s   in p u p atter n s .   T h o u tp u la y er   ac ce p ts   o u tp u s ig n als ,   s ti m u l u s   p atter n ,   f r o m   t h h id d en   la y er   a n d   est ab lis h es   t h o u tp u p atter n   o f   th e n tire   n et w o r k .   An y   co n t i n u o u s   f u n c tio n   ca n   b ex p r ess ed   w it h   o n h id d en   la y er .   T w o   h id d en   la y er s   ca n   p r ed ict  d is co n tin u o u s   f u n ctio n s   to o   [ 1 3 ] .     2 . 1 .     F ee dfo rwa rd  Neura l N et wo rk   T h n et w o r k   is   co m p o s ed   o f   an   i n p u t   la y er ,   s er ies  o f   h id d en   la y er s   a n d   a n   o u tp u la y e r .   I n   t h is   n et w o r k ,   th s i g n als  f r o m   ea ch   n o d ar tr an s m itted   to   all  th n o d es  in   th n ex la y er ,   an d   o n ly   t h h id d en   la y er s   h av s ig m o id - t y p d i s cr i m i n ato r y   f u n ct io n .   I n   t h is   w o r k ,   h y p er b o lic  tan g en h a s   b ee n   u s ed   as  t h e   d is cr i m i n ato r y   f u n ctio n .   T h in p u a n d   th o u tp u la y er s   h av li n ea r   d is cr i m i n ato r y   f u n ctio n s   a n d   th i n p u t   la y er   h as  n o   b iases .   FM L P s   w it h   ap p r o p r iate  s ig n al s   in   t h in p u la y er   ar g o o d   at  ap p r o x im a tin g   s ta tic   n o n li n ea r itie s ,   i.e .   m e m o r y - le s s   n o n li n e ar   f u n ctio n s .   E ac h   o f   th p r o ce s s i n g   ele m en ts   o f   an   FM L P   n et w o r k   is   g o v er n ed   b y   t h f o llo w i n g   eq u atio n .      = [ , ] ( [ 1 , ] [ , ] | 1 | = 1 [ 1 , ] + [ , ] )                           ( 1 )     W h er x   [ l,  i]   is   th i th  n o d o u tp u o f   t h l st  la y er   f o r   s a m p le  t,  w   [ l−1 ,   j ]   [ l,  i]   is   th w ei g h t,  th e   ad j u s tab le  p ar a m eter ,   co n n ec ti n g   t h j th  n o d o f   th e   (   1 )   th   la y er   to   t h i th   n o d o f   th e   l th  l a y er ,   b   [ l,  i]   i s   t h e   b ias,  also   an   ad j u s tab le  p ar am eter ,   o f   th i th   n o d in   t h l th   la y er .                                                      W i 11                                                                  W h 11                              X1                                                                                                                                  Y1                                                                    X2                                                                                                                                                                               Y2                                                                  X                                     W i nm                                                                             W i m                                                                                                                             Y n           Fig u r 1.   Feed - f o r w ar d   Neu r al   Net w o r k       2 . 2 .     Ca s ca de - F o rwa rd  Neura l N et w o rk   ( CF )   T h is   n et w o r k   is   Feed - Fo r w ar d   n et w o r k   w i th   m o r t h a n   o n e   h id d en   la y er .   M u lt ip le  la y er s   o f   n eu r o n s   w i th   n o n li n ea r   tr an s f er   f u n ctio n s   a llo w   t h n et w o r k   to   lear n   m o r co m p lex   n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   b et w ee n   in p u a n d   o u tp u v e cto r s .   T h is   n et w o r k   ca n   b u s ed   as  g en er al  f u n ctio n   ap p r o x i m ato r .   I ca n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       C o mp a r a tive  S tu d o f V a r io u s   N eu r a l Netw o r A r ch itectu r e s   ...   ( J. P   K h a r a t )     285   ap p r o x im a te  an y   f u n ctio n   w it h   f in i te  n u m b er   o f   d is co n ti n u itie s ,   ar b itra r ily   w ell,   g i v e n   s u f f icie n n e u r o n s   in   th h id d en   la y er .   Fi g u r 2   s h o w s   th ar c h itect u r o f   ca s ca d e - f o r w ar d   Net w o r k   w it h   t w o   h id d en - la y er s .             Fig u r e   2.   C ascad ed   Feed - Fo r w ar d   Neu r al  Net w o r k       2 . 3 .     F ee d - F o rwa rd  w it h T a pp ed  T i m Dela y s   ( F F T D)   A   tap p ed   d ela y   li n ca n   b u s ed   w i th   li n ea r   n e u r o n s   to   m o d if y   o n l y   t h i n p u la y er   ( to   allo w   f o r   d elay ed   in p u ts ) .   T h tap p ed   d ela y   li n s en d s   th e   cu r r e n s ig n al,   i n   ad d itio n   to   a   n u m b er   o f   d ela y ed   v er s io n s ,   to   th e   w ei g h t   m atr ix .   T h r est  o f   t h n et w o r k ,   b e y o n d   th in p u la y er ,   i s   t h s a m a s   th e   f ee d - f o r w ar d   n et w o r k .   Fi g u r e   3   s h o w s   tap p ed   d elay   li n ap p lied   to   a   s i n g le  i n p u t.  T h s a m e   co n ce p c an   b e   ap p lied   to   a ll   n et w o r k   i n p u t s .                                                                                                                                                                                                                                                                                                     0                                                  ( n - 1)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Y                                                   ( n - 2)                                                       ( n - p)                              1                   Fig u r e   3.   Feed - Fo r w ar d   w it h   T ap p ed   T im Dela y s   ( FF T D)       3.   P RE DIC T I O O F   M P E G - CO DE VI DE O   T RAC E S   3 . 1   Appro a ch   Neu r al   n et w o r k s   ar g en er all y   co n s id er ed   to   b o n o f   th m o s ef f ec tiv to o ls   f o r   p r ed icti o n .   Du to   th eir   an alo g y   w i th   b io lo g ical  n eu r al  n et w o r k s   ( h u m a n   b r ain ) ,   th e y   s ee m s   to   b s u itab le  to   s o lv p r ed ictio n   r elate d   task s .   Ou r   p r ed ictio n s   w er b ased   o n   tak in g   N   p r ev io u s   p atter n s   to   p r ed ict  o n f o llo w i n g   p atter n .   Z - 1   Z - 1   Y 3   Y 2   Y 1   X 2 X 3   X 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  6 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 7   :   2 8 3     2 9 2     286   Sin ce   w u s ed   s u p er v is ed   l ea r n in g   p ar ad ig m ,   o u r   n et w o r k s   w o r k ed   w it h   d esire d   v al u e s   o f   tar g et  p atter n s   d u r in g   th tr ai n i n g   p r o ce s s .     3 . 2 .   M et ho do lo g y   Used   Fo r   n eu r al  n et w o r k s ,   it  is   n o ch allen g to   p r ed ict  p atter n s   ex is ti n g   o n   s eq u en ce   w it h   w h ic h   th e y   w er tr ai n ed .   T h r ea ch a llen g i s   to   p r ed ict  s eq u e n ce s   o r   m o v ie s   t h at  t h n et w o r k   d id   n o u s f o r   tr ai n in g .   Ho w e v er ,   th p ar o f   th s eq u en ce   to   b u s ed   f o r   tr ain i n g   s h o u ld   b r ich   en o u g h ”  to   eq u i p   th n et w o r k   w it h   en o u g h   p o w er   to   r ec o n s tr u ct   o r   ex tr ap o late  p atter n s   t h at   m a y   e x i s i n   o t h er   s eq u en c es  o r   m o v ies.   T h is   r eq u ir es  p r o p e r   s elec tio n   o f   th m o v ie  to   b u s ed   f o r   tr a in i n g   i n   ad d itio n   to   th p r o p er   s elec tio n   o f   th e   n u m b er   o f   tr ai n i n g   p o in ts .   T h en ,   th e   tr ain ed   n et w o r k s   ar te s ted   w it h   d if f er en p o r tio n   o f   t h tr ain in g   m o v ie   in   ad d itio n   to   n u m b er   o f   s e g m e n t s   f r o m   th e   r e m ai n i n g   m o v ies  ( n o u s ed   d u r i n g   tr ai n i n g ) .   T h o th er   i s s u th at  n ee d s   to   b ad d r ess ed   is   h o w   lo n g   t h tr ain i n g   s eq u e n ce   s h o u l d   b in   o r d er   t o   ca p tu r j u s e n o u g h   u s e f u p atter n s   f r o m   t h tr ain in g   m o v ie.   T h is   is s u is   i m p o r tan b ec au s lo n g er - t h a n - n ec es s ar y   tr ain in g   s eq u en ce   w i ll g iv g o o d   r esu lt s   f o r   th m o v ie  u s ed   d u r i n g   tr a in i n g   a n d   p o o r   r esu lts   f o r   th r e m ai n in g   m o v ie s .     Fo r   all  p r ed icto r s   d esig n ed   i n   th is   s t u d y ,   o n l y   s e g m e n t   o f   t h J u r as s ic  P ar k   v id eo   s eq u en ce   is   u s e d   f o r   tr ain i n g   an d   cr o s s - v alid ati o n ,   to   d eter m in th s to p p in g   p o in f o r   th e   tr ain i n g   p r o ce s s .   Af ter   f i x in g   all   o f   th n et w o r k   p ar a m eter s ,   t h d ev elo p ed   p r e d icto r s   ar test ed   o n   th r e m ai n i n g   s eg m e n o f   th J u r ass ic  P ar k .   A ll  ti m e - s er ie s   ar s ca led   b y   s in g le  s ca li n g   f ac to r   s o   th at  th e y   lie  m o s tl y   in   t h r an g f r o m   1   to   - 1 ,   m ak i n g   th e m   s u itab le  f o r   p r o ce s s in g   b y   t h n e u r al  n et w o r k .   So m o f   th d etails  o f   t h e   v id eo   d ata  tr ac es  u s ed   in   t h e   cu r r en t r esear ch ,   alo n g   w i th   t h s eg m en ts   u s ed   in   tr ai n i n g   a n d   cr o s s - v al id atio n ,   ar as f o llo w s :   T r ain in g   Seq u e n ce   co n s is o f   f ir s t   3 0 0 0   f r a m es  f r o m   m o v i J u r ass ic  p ar k   en co d ed   in   h i g h   q u alit y   m o d e.   T esti n g   Seq u e n ce   co n s is t s   o f   First  1 0 0 0 ,   Mid d le  1 0 0 0   an d   L ast  4 0 0   f r a m es  f r o m   t h s a m m o v ie  s eq u en ce .   I n   o r d er   to   ac h iev e   g o o d   r esu lts ,   p r o b ab l y   o n o f   t h m o s i m p o r tan p r o b le m s   is   to   c h o o s th e   ap p r o p r iate  co n f i g u r atio n   o f   n eu r al  n e t w o r k .   D u r in g   tr ai n i n g   o f   M L P s ,   w tr ied   m an y   t y p e s   o f   co n f i g u r atio n s   f o r   o u r   p r ed ictio n s .   T h er w e r n o tab le  d if f er e n ce s   o f   p r ed ictio n   er r o r s   a m o n g   t h e m .   W ch o s e   th e   R M SE   ( r o o t m ea n   s q u ar er r o r )   as a n   o b j ec tiv cr iter io n   to   co m p ar th e m .   W m ad e x p er i m e n t s   w ith   th n u m b er   o f   in p u t   n e u r o n s   ch a n g in g   f r o m   1   to   2 0   an d   also   ex p er i m en ts   w it h   v ar io u s   n u m b er   o f   h i d d en   n e u r o n s   a n d   n u m b er   o f   h id d en   la y er s .   W ac h ie v ed   t h b est   r es u lt s   o f   tr ai n in g   th e   M L P   n et w o r k   u s i n g   n et w o r k   co n f i g u r atio n   2 0 - 15 - 10 - 1   ( wh ich   m ea n s 2 0   i n p u n eu r o n s ,   1 0   an d   1 5   n eu r o n s   in   h id d en   la y er ,   1   o u tp u t   n eu r o n ) ,   L e v e n b er g - Ma r q u ar d tr ain in g   alg o r ith m   an d   lear n in g - r ate  p ar am e ter   0 . 0 0 1 . W e   also   m ad ex p er i m e n ts   w it h   t h lear n i n g   r ate  an d   n u m b er   o f   iter atio n s   w h ile  tr ai n in g   t h n et w o r k .   W g o th b est   r esu lt   f o r   L r   ( l   ea r n in g   r ate) =0 . 0 1   an d   E p o c h s =1 5 0 0 . A ls o   w tr ied   t h p r ed ictio n   f o r   v ar io u s   w i n d o w   s izes.  T h e   w i n d o w   s ize  v ar iatio n ,   w p r ef er r ed   is   5   to   1 2 .   T h r esu lts   o f   th p r ed ictio n   f o r   th tr ain in g   a n d   test   s et  ar e   s h o w n   in   n ex t sectio n .     3 . 3 .   P er f o r m a nce  M et rics   Her w d ef i n th p er f o r m a n ce   m etr ic s   u s ed   to   co m p ar th p er f o r m an ce   o f   t h d if f er en m o d els   d ev elo p ed   in   t h i s   r esear c h .   T h r ee   t y p es  o f   er r o r s   ca n   b u s ed   as  p er f o r m an ce   m etr ic   f o r   t h p r ed ictio n   s ch e m es d ev e lo p ed   in   th i s   w o r k .   T h th r ee   p er f o r m an ce s   m et r ic  ar d ef in ed   as:   a.   Me an   Sq u ar E r r o r   ( MSE ) :   MSE   is   th r atio   b et w ee n   t h e   s u m   o f   th s q u ar o f   t h p r ed ictio n   er r o r   an d   th s u m   o f   t h s q u ar o f   t h i n p u d ata.   I t is r ep r esen ted   b y   t h f o llo w i n g   E q u a tio n :     MSE   =   (  ( )  ( ) ̂ ) 2  = 1   = 1 ( ) 2     × 100                                                     ( 2 )     W h er i s   t h e   len g t h   o f   t h m o v i n g   a v er ag e   ti m e - s er ies,   X MA   i s   t h ac t u al   s ize   o f   th e   j - t h   ele m e n t   o f   th m o v in g   av er ag ti m e - s er ies  an d   X MA   is   t h p r ed ictio n   o f   th j - th   ele m en t.  MSE   is   an   in d icato r   o f   th e   o v er a ll q u alit y   o f   t h p r ed ictio n .   b .   Ma x i m u m   A b s o lu te   E r r o r   ( MA E ) :   M A E   i s   t h m a x i m u m   er r o r   b et w ee n   th e   ac t u al  m o v in g   a v er ag o f   t h e   VOP   s izes a n d   th p r ed icted   m o v i n g   av er a g o f   th V OP   s izes.  I t is g i v en   b y   th f o llo w in g   E q u atio n :     = ma x 1 |  ( )  ̂ ( ) |                                         ( 3 )     MA E   is   th e   m ax i m u m   p r ed ict io n   er r o r   an d   p r o v id es  th e   in f o r m at io n   ab o u t   t h w o r s t   ca s e   o f   f ail u r e   o f   th p r ed ictio n   m o d el.   c.   Ma x i m u m   R elati v E r r o r   ( MRE) MRE  i s   t h m ax i m u m   o f   th r atio   b et w ee n   t h p r ed ictio n   e r r o r   an d   th ac tu al  i n p u t d ata  an d   is   g i v en   b y   t h eq u atio n :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       C o mp a r a tive  S tu d o f V a r io u s   N eu r a l Netw o r A r ch itectu r e s   ...   ( J. P   K h a r a t )     287     MRE= ma x 1 |  ( )  ̂ ( ) | |  ( ) |                             ( 4 )     MRE  is   m ea s u r o f   t h r el ativ co m p ar i s o n   b et w ee n   t h e   p r ed ictio n   er r o r   an d   th co r r esp o n d in g   ac tu al  m o v i n g   a v er ag v al u o f   th e   V OP   s ize.     3 . 4 . Sca lin g   o f   t he  Da t a   Fo r   th p u r p o s o f   n o n - li n ea r   m o d elin g   u s i n g   NNs,  t h i n p u d ata  m u s b s ca led   to   lie  w it h i n   ce r tain   b o u n d s .   T h s ca lin g   o f   in p u d ata  is   v er y   i m p o r tan asp ec o f   tr ain in g   th n et w o r k .   I n   o r d er   t o   p r ev en t t h s at u r atio n   o f   n o d es in   NN s ,   th i n p u t d ata  is   f o r ce d   to   lie  b etw ee n   −1   an d   1 .       4.   SI M UL AT I O R E S UL T   4 . 1 .   F ee d - f o rwa rd  Neura l N et wo rk   a. P r ed ictio n   R esu lt s   f o r   Var io u s   W in d o w   Size s   I n   t h is   s ec tio n   w w ill  d i s cu s s   th e   s i m u latio n   r es u lts .   I n   t h i s   s tu d y   3   n eu r al   n et w o r k s   w er test ed   f o r   th s a m i n p u p atter n s .   W h av tak e n   t h p r ev io u s   f r a m s izes  to   p r ed ict  f u tu r s in g le  f r a m s ize.   T h is   ca n   b r ef er r ed   as  s in g le  s tep   ah ea d   p r ed ictio n .   T h n u m b er   o f   p r ev io u s   d ata  p o in t s   u s ed   to   p r ed ict  th n e x d ata   p o in is   ter m e d   a s   W i n d o w   Si ze .   Fo r   o u r   ex p er i m e n tatio n   w e   h a v v ar ied   t h w i n d o w   s i ze   f r o m   5   f r a m e s   to   1 2   f r a m es  a n d   co m p ar ed   th e   r esu lt s   f o r   v ar io u s   ar ch itect u r es.   I n   t h is   w o r k ,   f iv e   e m p ir ic al  MP E G - 4   v id eo   tr ac es g en er ated   b y   F itzek   et  a l an d   av ailab le  o n   t h p u b lic  d o m ai n   [ 1 4 ]   ar u s ed .   Fig u r 4 .   r ep r esen ts   t h tr ai n i n g   s et  f o r   1 2   w i n d o w   s ize.   H er 1 2   w in d o w   s izes  r ep r esen ts   t h at  f ir s t   1 2   f r a m es   in   th e   s eq u e n ce   h a v b ee n   tak e n   to   p r ed ict  t h 1 3 th   f r a m e   in   t h s eq u en ce .   Su c h   f ir s 3 0 0 0   f r a m es   f r o m   th m o v ie  J u r ass ic  P ar k   h av ta k en   as  tr ain i n g   s et  to   tr ain   th n e u r al  n et w o r k .   Fro m   Fig u r 4   it  is   clea r   th at  t h p r ed icted   f r a m e s   an d   ac tu al  f r a m e s   ar v er y   m u c h   clo s er .   I n   th i s   ca s th p r ed ictio n   er r o r   is   v er y   s m al l.             Fig u r 4 .   T r ain in g   Seq u e n ce   f o r   1 2   W in d o w   Size     Fig u r 5 .   T est Seq u en ce   f o r   Fi r s t 1 0 0 0   Fra m es             Fig u r 6.   T est  Seq u en ce   f o r   Mid d le  1 0 0 0   Fra m es     Fig u r 7.   T est  Seq u en ce   f o r   L ast 4 0 0   Fra m e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  6 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 7   :   2 8 3     2 9 2     288   Fig u r e   5   to   7   r ep r esen t s   t h t est  r es u lts .   T h d if f er en t   f r a m s eq u e n ce s   f r o m   t h s a m m o v ie  h a v e   b ee n   tak e n   t o   te s t h tr ai n ed   n et w o r k .   F ig u r e   5   r ep r esen t s   t h tes r es u lt  f o r   f ir s 1 0 0 0   f r a m es  in   th m o v ie   J u r as s ic  P ar k ”.   T h R ed   in d icate s   p r ed icted   f r a m es  w h ile  b l u in d icate s   o r ig in a f r a m s eq u en ce .   F ig u r e   6   r ep r esen ts   t h test   r e s u l f o r   t h m id d le  1 0 0 0   f r a m es  i n   t h m o v ie  J u r a s s ic  P ar k ”.   Fi g u r 7   r ep r esen ts   th test   r esu lt s   f o r   th la s t 4 0 0   f r a m es  in   th m o v ie  J u r ass ic  P ar k ”.   I n   th s a m w a y   t h n et w o r k   is   e v a lu a ted   f o r   th s a m test   s eq u e n ce s   s i m p l y   b y   c h an g i n g   th e   w i n d o w   s izes.  Fo r   ea ch   w in d o w   s ize  th r o o m ea n   s q u ar er r o r   is   ca lcu lated .   A s   t h w i n d o w   s ize  c h an g es ,   th p r ed ictio n   er r o r   also   ch an g es.           Fig u r e   8.   B ar   C h ar t Rep r esen t atio n   o f   E r r o r s   o f   Var io u s   W i n d o w   S izes         Fig u r 8   r ep r esen ts   th e   b ar   ch ar   r ep r ese n tatio n   o f   er r o r s   o f   v ar io u s   w i n d o w   s iz es.  W h il e   tr an s m is s io n   o f   th m o v ie,   i n   o r d er   to   r e d u ce   th d ela y   ti m e,   it  is   r eq u ir ed   to   tak th m in i m u m   n u m b er   o f   f r a m e s   to   p r ed ict  th f u t u r f r a m es.   Mi n i m u m   t h w i n d o w   s ize,   less er   w il b th d ela y .   Hen ce   w ev a lu ated   th p er f o r m a n ce   o f   th f ee d   f o r w ar d   n e u r al  n e t w o r k   f o r   v ar i o u s   f r a m s izes.  T h w i n d o w   s ize,   w co n s id er ed   is   f r o m   5   to   1 2 .   Fro m   ab o v f ig .   it  ca n   b co n cl u d ed   th at,   n et w o r k   g i v es  m i n i m u m   er r o r   f o r   1 2   w i n d o w   s ize.   Gen er all y   in   MP E G - 4   s ta n d ar d   o n GOP   co n s is o f   1 2   f r a m es.  I f   f u r t h er   w i n d o w   s ize   is   i n cr ea s ed ,   th e   p r ed ictio n   er r o r   w ill   b d ec r ea s ed   f u r t h er .   B u t   it  w i ll  in c r ea s th e   d ela y   ti m e.   B y   co n s id er in g   b o th   th e s e   p ar am eter s ,   w ca n   s a y   th a t n e t w o r k   g i v es t h b est p r ed ictio n   r esu lts   f o r   1 2   w i n d o w   s ize.     4 . 2 .   Ca s ca ded F ee d - f o rw a rd  Neu ra l N et wo rk   4 . 2 . 1 .   P re dict io n Re s ults f o Va rio us   Wind o w   Sizes   Fig u r 9 .   r ep r esen ts   th tr ai n in g   s et  f o r   1 2   w i n d o w   s ize.   Su c h   f ir s 3 0 0 0   f r am e s   f r o m   th m o v ie   J u r ass ic  P ar k   h a v tak e n   as a   t r ain in g   s et  to   tr ai n   th n e u r al  n et w o r k .             Fig u r 9 .   T r ain in g   Seq u e n ce   f o r   1 2   W in d o w   Size      Fig u r 1 0 .   T est Seq u en ce   f o r   First 1 0 0 0   Fra m e s   5 6 7 8 9 10 11 12 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 E R R O R   C O M P A R I S O N   f o r   V A R I O U S   W I N D O W   S I Z E S W I N D O W   S I Z E R S M E   E R R O R Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       C o mp a r a tive  S tu d o f V a r io u s   N eu r a l Netw o r A r ch itectu r e s   ...   ( J. P   K h a r a t )     289         Fig u r 1 1 .   T est Seq u en ce   f o r   Mid d le  1 0 0 0   Fra m es     Fig u r 1 2 .   T est  Seq u en ce   f o r   L ast 4 0 0   Fra m e s       Fig u r e   10   to   12   r ep r esen ts   t h test   r es u lt s .   T h f r a m s eq u en ce s   f r o m   t h s a m e   m o v ie   h a v b ee n   tak en   t o   test   th tr ain ed   n et w o r k .   Fig u r e   10   r ep r esen ts   t h tes r es u lt  f o r   f ir s 1 0 0 0   f r a m es  i n   t h m o v ie   J u r as s ic  P ar k ”.   T h R ed   in d icate s   p r ed icted   f r a m es  w h ile  b lu in d icate s   o r ig i n al  f r a m s eq u en ce .   F ig u r e   11   r ep r esen ts   th te s r esu l f o r   th m id d le  1 0 0 0   f r am e s   in   t h e   m o v ie  J u r ass ic  P ar k ”.   F ig u r e   12   r ep r esen ts   th e   test   r esu lts   f o r   th last   4 0 0   f r a m es i n   t h m o v ie  J u r ass ic  P a r k ”.           Fig u r 13.   B ar   C h ar t Rep r esen tatio n   o f   E r r o r s   o f   Var io u s   W i n d o w   S izes       Fig u r e   13.   s h o w s   th er r o r   c o m p ar is o n   f o r   v a r io u s   w i n d o w   s ize s .   Fro m   ab o v F ig u r e   it  ca n   b co n clu d ed   th at,   n et w o r k   g iv e s   m i n i m u m   er r o r   f o r   1 2   w i n d o w   s ize.       4 . 3 .   T i m Dela y   Neura l N et w o rk   4 .3 . 1.   P re dict io n Re s ults f o Va rio us   Wind o w   Sizes   Fig u r 1 4   r ep r esen t s   t h tr ain in g   s e f o r   1 2   w i n d o w   s ize.   Su c h   f ir s t   3 0 0 0   f r a m e s   f r o m   th m o v ie   J u r ass ic  P ar k   h a v tak e n   as a   t r ain in g   s et  to   tr ai n   th n e u r al  n et w o r k .             Fig u r 1 4 .   T r ain in g   Seq u e n ce   f o r   1 2   W in d o w   S ize      Fig u r 1 5 .   T est Seq u en ce   f o r   First 1 0 0 0   Fra m e s   5 6 7 8 9 10 11 12 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 E R R O R   C O M P A R I S O N   f o r   V A R I O U S   W I N D O W   S I Z E S W I N D O W   S I Z E R S M E   E R R O R Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  6 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 7   :   2 8 3     2 9 2     290         Fig u r 1 6 .   T est Seq u en ce   f o r   Mid d le  1 0 0 0   Fra m es     Fig u r 1 7 .   T est Seq u en ce   f o r   L ast 4 0 0   Fra m e s       Fig u r e   15   to   17   r ep r esen ts   t h test   r es u lt s .   T h f r a m s eq u en ce s   f r o m   t h s a m e   m o v ie   h a v b ee n   tak en   to   test   th tr ain ed   n et w o r k .   Fig u r e   15   r ep r esen ts   t h tes r es u lt  f o r   f ir s 1 0 0 0   f r a m es  i n   t h m o v ie   J u r as s ic  P ar k ”.   T h R ed   in d icate s   p r ed icted   f r a m es  w h ile  b lu in d icate s   o r ig i n al  f r a m s eq u en ce .   F ig u r e   16   r ep r esen ts   th te s r esu l f o r   th m id d le  1 0 0 0   f r am e s   in   t h e   m o v ie  J u r ass ic  P ar k ”.   F ig u r e   17   r ep r esen ts   th e   test   r esu lts   f o r   th last   4 0 0   f r a m es i n   t h m o v ie  J u r ass ic  P a r k ”.   Fig u r 1 8   s h o w s   t h er r o r   co m p ar i s o n .   Fro m   ab o v f i g u r e   it  ca n   b co n c lu d ed   t h at,   n e t w o r k   g i v es   m i n i m u m   er r o r   f o r   1 2   w i n d o w   s ize.           Fig u r e   18.   B ar   C h ar R ep r esen tatio n   o f   E r r o r s   o f   Var io u s   W i n d o w   S izes       5.   E VA L UA T I O O F   T H E   P E RF O RM ANCES   O F   3   NE URAL AR CH I T E C T UR E S   Fig u r 19   r ep r esen t s   t h er r o r   w is e   co m p ar is o n   o f   th r ee   n e u r al  ar ch itectu r e s .   Fo r   t h s ai d   p r o b lem   th r ee   n e u r al  n et w o r k   ar ch ite ctu r es  ar co n s id er ed   n a m el y   f ee d - f o r w ar d ,   ca s ca d ed   f ee d - f o r w ar d   an d   t i m e   d elay   n e u r al  n et w o r k .   All  th e   th r ee   ar ch itect u r es  ar tr ain e d   an d   test ed   f o r   th s a m f r am s eq u e n ce s .   T h e   tr ain i n g   a n d   te s ti n g   d ata   f o r   al th ar c h itect u r es  ar s a m e.   A l s o   t h la y er s   a n d   n o   o f   n e u r o n s   i n   ea ch   la y er   is   also   k ep co n s tan t.  T h la y er   w i s an d   n eu r o n   w i s all  ar ch itect u r es  ar h a v i n g   s a m co n f i g u r atio n .   T h tr ain i n g   p ar a m e ter s ,   s u ch   a s   n o   o f   ep o ch s ,   lear n i n g   r ate  a n d   p er f o r m a n ce   g o al  ar also   s a m f o r   all  th t h r ee   ar ch itect u r es.  A l th ar ch itec tu r es  ar ev alu a ted   in   ter m s   o f   r o o m ea n   s q u ar er r o r .   T h e   er r o r   is   ca lcu lated   f o r   all  t h w i n d o w   s izes.  Fro m   t h ab o v e   f i g u r e ,   it  i s   clea r   th at,   f o r   ca s ca d ed   f ee d - f o r w ar d   n eu r al   n et w o r k   t h e   er r o r   p er   w in d o w   s ize  i s   v er y   s m all  a s   co m p ar ed   to   r e m ai n i n g   ar ch i tectu r e s .   T h p er f o r m an ce   o f   t h f ee d - f o r w ar d   n et w o r k   is   s u p er io r   to   th at  o f   ti m d ela y   n eu r al  n et wo r k .   Hen ce   b y   r ef er r i n g   th F ig u r 4 ,   w ca n   co n cl u d th at,   th o u o f   th t h r ee   ar ch ite ctu r es,  t h e   p er f o r m a n ce   o f   ca s ca d ed   f ee d - f o r w ar d   n et w o r k   is   h ig h e s a s   co m p ar ed   to   r em ai n i n g   t w o   ar ch itect u r es.  A ls o   w ca n   s a y   th at  t h n eu r al  n et w o r k s   ca n   b u s ed   as th e f f ec tiv to o l f o r   v id eo   tr af f ic  p r ed ictio n .   5 6 7 8 9 10 11 12 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 E R R O R   C O M P A R I S O N   f o r   V A R I O U S   W I N D O W   S I Z E S W I N D O W   S I Z E R S M E   E R R O R Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       C o mp a r a tive  S tu d o f V a r io u s   N eu r a l Netw o r A r ch itectu r e s   ...   ( J. P   K h a r a t )     291       Fig u r e   19 .   P er f o r m an ce   E v alu atio n   o f   A r ch i tectu r e s   I n   T er m s   o f   E r r o r       6.   CO M P ARIS O O F   E URAL  AP P RAO CH   WI T H   CO N VE N T I O NA L   AP P RAO CH   Gen er all y   t h co n v e n tio n al  m et h o d   o f   p r ed ictio n   is   Av e r ag in g   m e th o d .   T h is   is   ca lle d   as  lin ea r   m et h o d   o f   p r ed ictio n .   I n   th is   m et h o d   th av er ag o f   p r ev io u s   f r a m s ize s   is   ta k en   to   p r ed ict  th n e x f r a m e   s ize.   I n   o u r   p r o b l e m   o f   p r ed ictio n ,   w h ad   ta k e n   t h is   l in ea r   a p p r o ac h   f o r   co m p ar i n g   r es u lt s   an d   f o r   ev a lu at in g   th p er f o r m a n ce   o f   n e u r al  n e t w o r k .   F ir s f o r   av er ag i n g   m eth o d ,   w co n s id er ed   1 2   w i n d o w   s izes.  B y   t h i s   ap p r o ac h ,   w p r ed icted   th f r a m es.   Fig u r e   20   in d icate s   th co m p ar is o n   b et w ee n   NN  ap p r o ac h   an d   Av er ag i n g   ap p r o ac h .   B lu in d icate s   th er r o r   b etw ee n   ac tu al  f r am es  a n d   p r ed icted   f r am es  b y   NN  ap p r o ac h .   W h ile  R ed   in d icate s   th er r o r   b et w ee n   t h ac t u al  f r a m e s   an d   p r ed icted   f r am e s   b y   a v er ag i n g   m et h o d .   Fro m   t h ab o v f i g u r e ,   it  is   clea r   t h a t   th les s   er r o r   is   g iv e n   b y   n eu r a l n et w o r k   as c o m p ar ed   to   Av e r ag in g   m eth o d   er r o r   o u tp u t.           Fig u r e   20 .   E r r o r   C o m p ar is o n   f o r   NN  A p p r o ac h   an d   T r a d itio n al  A p p r o ac h       7.   CO NCLU SI O NS   T r af f ic  p r ed ictio n   m o d els  u s in g   n e u r al  n et w o r k s   ar u s ef u t o o ls   f o r   tr af f ic  m a n ag e m e n al g o r ith m s ,   f lo w   co n tr o m ec h a n is m s ,   co n g e s tio n   co n tr o s ch e m e s ,   d y n a m ic  b an d w id th   al lo ca tio n ,   an d   QOS  co n tr o o f   liv VB R   v id eo s   an d   o th er   r ea l - ti m v id eo   ap p licatio n s   w h er th v id eo   s tr ea m   is   n o k n o w n   in   ad v a n ce .   W h ile  s ev e r al  p ap er s   h av d ea lt  w it h   tr af f ic  p r ed ictio n   m o d els  th at  ca n   ca p tu r s o m s tati s t ical  ch ar ac ter is tic s   o f   th tr af f ic  an d   th i n h er en n o n - s tatio n ar ities   a n d   n o n li n ea r ities   as s o ciate d   w it h   MP E v id eo   tr af f ic,   a   d etailed   s tu d y   o f   d i f f er en n eu r al  n et w o r k s   t ec h n iq u es  h as  n o t b ee n   d o n e.     I n   th is   w o r k ,   w h av e x a m in ed   th r ee   d if f er en n e u r al  n et wo r k   tech n iq u es  ( C F,  FF ,   an d   F FT D)   an d   ev alu a ted   th e m   in   ter m s   o f   th e ir   p er f o r m a n ce   in   p r ed ictin g   MP E G - 4   v id eo   tr af f ic.   T h is   w o r k   ca n   b co n clu d ed   with   t h f o llo w i n g   s ta te m e n ts .   1.   W h av e   tr ied   m a n y   co n f i g u r a tio n s   an d   t y p es   o f   n e u r al  n et wo r k s   f o r   v id eo   s tr ea m   d ata  p r e d ictio n .   Firs t,  w tr ied   to   f i n d   s u itab le   n et w o r k   co n f i g u r atio n s .   T h is   p r o ce s s   led   u s   to   th n e t w o r k     ar ch itect u r 2 0 - 10 - 6 - 1.   0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -1 0 1 2 x   1 0 4     0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 x   1 0 4     E R R O R   B E T W E E N   N N O U T P U T   A N D   A C T U A L   F R A M E S E R R O R   B E T W E E N   A V G O U T P U T   A N D   A C T U A L   F R A M E S Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  6 ,   No .   4 ,   Dec em b er   201 7   :   2 8 3     2 9 2     292   2.   Fo r   co m p ar is o n   p u r p o s es,  w e   tr ied   to   p r ed ict  th d ata   u s i n g   v ar io u s   i n p u p atter n s .   W ch o s 5   to   1 2   in p u p atter n s .   Fro m   f i g s . 6 . 5 ,   7 . 5 ,   8 . 5 ,   th b est  s u itab le  p att er n   w as  1 2   in p u p atter n s .   I n   o r d er   to   m ak e   th p r ed ictio n   m o r ef f ec ti v e,   it  is   p o s s ib le  to   tak also   th ch ar ac ter   o f   th ti m s er ie s   in to   ac co u n t.  Fo r   o u r   d ata,   ap p r o x i m atel y   ea c h   1 2th   p atter n   f o r m s   p ea k   ( in   o th er   w o r d s ,   t h d is ta n ce   o f   t h co n s ec u ti v p ea k s   is   m o s t l y   1 2   p atter n s ) .   T h is   is   w h y   f o r   1 2   in p u p atte r n w g e th e   m in i m u m   p r ed ict io n   er r o r   as  co m p ar ed   to   o th er   in p u t p atter n s .   3.   W h av e v alu a ted   th r ee   ar c h itect u r es.  T h b est  p er f o r m a n ce   w g et  f o r   ca s ca d ed   f ee d - f o r w ar d   an d   f ee d - f o r w ar d   n eu r al  n et w o r k   i n   ter m s   o f   er r o r   m ea s u r e.   T h p er f o r m a n ce   o f   ti m d ela y   n eu r al  n et w o r k   is   f air l y   lo w   as  co m p ar ed   to   p r ev io u s   t w o   ar c h itect u r es.  B u t   if   w co m p ar in   ter m s   o f   s i m u latio n   t i m e,   ti m d ela y   n e u r al  n et w o r k   i s   s i m u lated   in   le s s   ti m as c o m p ar ed   to   p r ev io u s   t w o   ar ch itect u r es.   4.   B y   co n s id er i n g   all  ab o v e   p o in ts   w ca n   co n clu d th at,   ac c u r ate  tr af f ic  p r ed ictio n   u s in g   n e u r al  n et w o r k s   is   in d ee d   p o s s ib le.   T h is   i s   es p ec iall y   tr u f o r   MP E G - 4   v id eo   tr af f ic  w h ic h   i s   m o r d if f i cu lt  to   p r ed ict   th an   o t h er   MP E v id eo   s tan d ar d s   b ec au s it  is   b u r s tier   o v e r   w id r an g o f   ti m s ca les  an d   h as  h ig h er   d eg r ee   o f   s elf - s i m ilar itie s .       8 .   T RACK S F O F E AA T U RE   WO RK   So m r ec o m m en d atio n s   f o r   f u tu r w o r k   ar e:   1.   Use  o f   m o r t h an   o n m o d el  f o r   m u lti - s tep - ah ea d   p r ed ictio n   o f   t h s o u r ce   v id eo   tr af f ic.   T h is   r eq u ir e th d esi g n   o f   a   s c h e m e   w h ich   s w itc h es  b et w ee n   t h p r ed icti o n s   m o d el s   d ep en d in g   o n   t h b it  r ate  o f   t h v id eo   tr af f ic.   2.   Desig n   o f   n o n - li n ea r   p r ed ictio n   m o d els  w h ic h   ca n   b ad a p ted   o n lin e.   T ill  n o w   r e s ea r ch er s   h av e   u s ed   lin ea r ,   n o n - li n ea r   an d   ad ap ti v lin ea r   m o d els  f o r   t h p r ed ictio n   o f   MP E G - co d ed   v id eo   s o u r ce   tr af f ic.   T h d o m ain   n o n - li n ea r   m o d el in g   tec h n iq u e s   w h ic h   ca n   b ad ap ted   o n lin f o r   th p r ed ictio n   o f   MP E G - co d ed   v id eo   s o u r ce   tr af f ic  h a s   n o t b ee n   ex p lo r ed .   3.   Desig n   o f   a   co n tr o s ch e m f o r   ef f icie n d eli v er y   o f   m u lti m e d ia  tr af f ic  u s i n g   t h o u tp u t   o f   th e m p ir ical  m o d el s   d escr ib ed   in   th i s   r esea r ch   w o r k .       RE F E R ANC E S   [1 ]   E.   P .   Ra th g e b ,   P o li c in g   o f   Re a li stic  Vb V id e o   T ra ff ic  in   a n   A t m   Ne tw o rk ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o n   Dig it a l   a n d   An a l o g   Co mm u n ica ti o n   S y ste ms V o l .   6 ,   P p .   2 1 3 2 2 6 ,   Oc to b e r De c e m b e 1 9 9 3 .   [2 ]   W .   E.   L e lan d ,   M .   S .   T a q q u ,   W .   W il li n g e r,   A n d   D.  V .   W il so n ,   On   th e   S e lf - S i m il a Na tu re   o Et h e rn e T ra f f i c   (Ex ten d e d   V e rsio n ),   Ie e e /A c m T ra n s.  Ne two rk i n g ,   Vo l.   2 ,   P p .   1 1 5 ,   F e b ru a ry   1 9 9 4 .   [3 ]   A .   R.   Re ib m a n   A n d   A . W .   Be rg e r,   T ra ff ic  De s c rip to rs  F o V b r   V i d e o   T e lec o n f e re n c in g   Ov e A t m   Ne t w o rk s,”  Ie e e /A c m T ra n s.  Ne two rk in g ,   V o l .   3 ,   P p .   3 2 9 3 3 9 ,   Ju n e   1 9 9 5 .   [4 ]   M .   G ro ss g lau se r,   S .   Ke sh a v ,   A n d   D.  T se ,   R c b r:  A   S i m p le  A n d   Ef f icie n S e rv ice   F o M u lt ip le T im e - S c a le T ra f f i c ,   Ie e e /A c m T ra n s.  Ne two rk in g ,   De c e m b e 1 9 9 7 .   [5 ]   M .   Kru n z   A n d   S .   K.  T rip a t h i,   O n   T h e   C h a r a c ter isti c Of  Vb M p e g   S tre a ms ,   In   Pro c .   Acm   S ig me trics ,   P p .   1 9 2 2 0 2 ,   Ju n e   1 9 9 7 .   [6 ]   M .   G a rr e tt   A n d   W .   W il li n g e r,   An a lys is,   M o d e li n g   a n d   Ge n e ra t io n   o S e lf - S imil a Vb r   Vi d e o   T r a ff ic ,   In   Pro c .   Acm   S ig c o mm ,   S e p tem b e 1 9 9 4 .   [7 ]   M .   Kru n z   A n d   S .   K .   T rip a th i,   On   T h e   Ch a r a c ter isti c o V b M p e g   S tre a ms ,   In   Pro c .   Acm   S i g me trics ,   P p .   1 9 2 2 0 2 ,   Ju n e   1 9 9 7 .   [8 ]   A d e A b d e n n o u Ev a lu a ti o n   o f   Ne u ra Ne t w o rk   Arc h it e c tu re F o M p e g - 4   V i d e o   T ra ff ic  P re d ictio n ,   Ie e e   T ra n sa c ti o n   o n   Bro a d c a stin g ,   Vo l. 5 2 ,   No   2 ,   J u n e   2 0 0 6 .   [9 ]   P .   Co rtez ,   M .   Rio ,   M .   Ro c h a ,   P .   S o u sa ,   In tern e T ra ff ic   F o re c a st in g   Us in g   Ne u ra Ne t w o rk s,  In tern a ti o n a Jo in t   Co n f e re n c e   o n   Ne u ra Ne tw o rk s,  P p .   2 6 3 5 2 6 4 2 .   V a n c o u v e r,   Ca n a d a ,   2 0 0 6 .   [1 0 ]   V .   B.   Dh a rm a d h ik a ri,   J.  D.  G a v a d e ,   A n   Nn   A p p ro a c h   F o M p e g   V id e o   T ra ff ic   P re d icti o n ,   2 n d   In ter n a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   S o f twa re   Tec h n o l o g y   a n d   En g i n e e rin g ,   P p .   V 1 - 57 V1 - 6 1 .   S a n   Ju a n ,   Us a ,   2 0 1 0 .   [1 1 ]   H.  F e n g ,   Y.  S h u ,   S tu d y   o n   N e tw o rk   T r a ff ic  P re d ictio n   T e c h n i q u e s,  In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   W irele ss   Co m m u n ica ti o n s,  Ne tw o rk in g   a n d   M o b il e   C o m p u ti n g ,   P p .   1 0 4 1 1 0 4 4 .   W u h a n ,   Ch in a ,   2 0 0 5 .   [1 2 ]   L .   Ca i,   J.  W a n g ,   C.   W a n g ,   L .   Ha n ,   A   No v e F o rw a rd in g   A l g o rit h m   Ov e M u lt ip a th   Ne tw o r k ,   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   Co m p u ter De sig n   a n d   A p p li c a ti o n s,  P p .   V5 - 3 5 3 V5 - 3 5 7 .   Qi n h u a n g d a o ,   C h i n a ,   2 0 1 0 .   [1 3 ]   S .   Ha y k in ,   Ne u ra Ne tw o rk -   A   Co m p re h e n siv e   F o u n d a ti o n .   U p p e S a d d le Ri v e r,   Ne w   Je rse y P re n ti c e   Ha ll ,   1 9 9 4 .   [1 4 ]   M p e g - 4   A n d   H. 2 6 3   V id e o   T ra c e F o Ne tw o rk   P e rf o rm a n c e   Ev a lu a ti o n ,   Http :/ / Www - T k n . Ee.T u   Be rli n . De /Res e a rc h /T ra c e / T ra c e . Htm 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.