华为杯第二十届中国研究生数学建模竞赛.zip

## 比赛链接 ##### 比赛链接：[“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛](https://cpipc.acge.org.cn/cw/hp/4) ##### 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 <img src="https://github.com/LZH20001220/HuaweiCup2023/assets/65153649/645d5765-a709-4420-9e1f-407a35117bef" width="800" height=auto> ### 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](https://cpipc.acge.org.cn//cw/detail/4/2c9080178aee323d018bccd11b4e428a)