软件定义 UASN 中基于多头注意力掩码机制驱动 MARL 的智能中断路由
网络与互联网体系结构
2025-09-22 v1
摘要
在水声传感器网络（UASNs）中，路由驱动的及时数据采集对于海洋环境监测、灾害预警和海底资源勘探等至关重要。然而，恶劣的水下条件，包括高延迟、有限带宽和动态拓扑，使得在 UASNs 中做出高效的路由决策极具挑战性。在本文中，我们提出了一种面向 UASNs 的智能中断路由方案，以应对动态水下挑战。我们首先根据真实的水下路由特征（例如湍流和风暴）对水下噪声影响进行建模。然后，我们提出了一种基于软件定义网络（SDN）的中断软件定义 UASNs 强化学习（ISURL）框架，该框架通过动态故障处理（例如传感器节点能量耗尽或链路不稳定）和实时中断恢复来确保自适应路由。基于 ISURL，我们提出了 MA-MAPPO 算法，该算法将多头注意力掩码机制与 MAPPO 相结合，以过滤不可行动作并简化训练。此外，为了支持 UASNs 中的中断数据路由，我们引入了带有中断策略的 MA-MAPPO_i，以在 UASNs 中实现智能中断路由决策。评估结果表明，与现有方法相比，我们提出的路由方案能够实现精确的水下数据路由决策，具有更快的收敛速度和更低的路由延迟。
引用
@article{arxiv.2509.15856,
title = {Smart Interrupted Routing Based on Multi-head Attention Mask Mechanism-Driven MARL in Software-defined UASNs},
author = {Zhenyu Wang and Chuan Lin and Guangjie Han and Shengchao Zhu and Ruoyuan Wu and Tongwei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.15856},
year = {2025}
}