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比赛链接：“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛

比赛选题：WLAN 网络信道接入机制建模(A题)

代码说明

0. 总体流程图

1. 仿真器

1.1 仿真器说明

本仿真程序是基于MATLAB R2021a 进行开发的，基于MATLAB 的面向对象编程工具，将每个 AP 封装为了一个类，并采用元组传递拓扑关系。所有 AP 通过一个 Simulator 类进行管理与交互， AP 将自己的行为抽象为事件， Simulator 将循环遍历所有AP 的事件，并按照时间顺序从前向后执行。

本程序只需改动 main.m 文件的参数配置，即可对不同场景进行仿真。

1.2 主脚本运行说明

主脚本为 main.m 函数，问题一的运行示例如下代码所示。

每个 AP 类通过结构体 simu_conf 进行构造，其中 mbps, simulator, r, p_e 是必选参数， W_min, W_max 是可选参数。

构造完 AP 后，将它们组成一个元组，同时传入参数 topoAP2AP，topoAP2STA ，这两个参数定义了网络的拓扑关系，该代码对应了问题一的场景。

simulator.Init 初始化仿真， simulator.RunAll 执行仿真， simulator.PlotAllEvent 将绘制事件的时序图， simulator.PlotThroughput 将统计每个AP 的吞吐量、碰撞概率。

1.3 核心功能模块说明

• ApState.m:用于定义AP的状态，包括退避状态，其他人发包时HOLD等待状态，SEND发送状态。
• Callback.m:代表事件对应的回调函数，包含触发时间，执行内容。
• EventState.m:用于记录事件的状态，用于仿真输出。
• Events.m:事件的状态，用三元组 (起始时间, 终止时间, 状态) 来定义一个事件。
• Simulator.m:用于与各AP的事件与状态交互，实现整个仿真程序的运行。
• AP.m:用于定义每个AP的行为逻辑和状态，与仿真器实现交互。

2. 理论计算：

2.1 代码说明：

• calculate_1.m:计算第一问的冲突概率和系统吞吐
• calculate_2.m:计算第二问的冲突概率和系统吞吐
• calculate_3.m:计算第三问的冲突概率和系统吞吐
• calculate_4_1.m:计算第四问情况一的冲突概率和系统吞吐
• calculate_4_2_3.m:计算第四问情况二和情况三的冲突概率和系统吞吐
• calculate_4_4.m:计算第四问情况四的冲突概率和系统吞吐

2.2 结果文件：

• result_1.mat:第一问的计算结果
• result_2.mat:第二问的的计算结果
• result_3.mat:第三问的的计算结果
• result_4_1.mat:第四问情况一的计算结果
• result_4_2_3.mat:第四问情况二和情况三的计算结果
• result_4_4.mat:第四问情况四的计算结果

2.3 冲突概率计算：

通过Mathematica用于求解多元方程计算第四问四种情况下的冲突概率。

3. 画图

3.1 仿真器

simulator.m是画每一章的仿真事件图与吞吐量曲线图，对应代码内的第五部分第六部分，执行main.m文件并修改每问相应的参数即可绘制。 为确保main.m文件中最大仿真时间固定在2e6，不必为每次画两张图修改参数，这里将simulator.m中92行x轴范围限定在10000。如有修改可写回原形。

3.2 理论数据画图

q3_therotical_value_bar.m与q4_therotical_value_bar.m分别导入result_3，result_4_1，result_4_2_3，result_4_4数据，其分别为第三题，第四题第一种情况，二三种情况和第四种情况中理论值的解。绘制柱状图。

3.3 仿真数据画图

q3_simu_bar.m、q4_simu_bar.m是在运行完simulator.m的基础上记录每组数据，将其写入3×3的数组中绘制柱状图代码。

比赛结果

一等奖(华为专项二等奖) 成绩公示网址