第20届研究生数学建模竞赛A题——WLAN 网络信道接入机制建模

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代码:2023数A题——WLAN网络信道接入机制建模

A23100070049

概述

这篇论文来自北京理工大学的一个研究团队,他们参加了“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究主题是WLAN网络信道接入机制建模,特别关注了Bianchi模型的推广及其在处理隐藏终端、暴露终端和自然丢包等复杂网络场景中的应用。

主要研究内容

  • 推广的Bianchi模型:作者推广了Bianchi模型以处理多种复杂网络场景。
  • 理论分析:理论分析了不同场景下启用RTS/CTS机制对系统吞吐的影响。
  • 仿真验证:基于MATLAB编写了一个离散事件仿真器,用来验证理论分析结果。
  • 问题一:分析了2 BSS互听且干扰的网络场景,得到了理论冲突概率和理论吞吐量,并与仿真结果进行了比较。
  • 问题二:考虑2 BSS互听但不干扰的网络场景,分析了暴露终端问题。
  • 问题三:考虑2 BSS不互听、有干扰且系统存在丢包的场景。
  • 问题四:考虑3 BSS的网络场景,分析了每个节点的互听节点和干扰节点,并对每个节点的碰撞概率和吞吐进行了分析。

结论

  • 该研究通过理论分析和仿真验证了在不同复杂场景下WLAN网络的吞吐性能。
  • 研究结果表明,在特定场景下RTS/CTS机制可以有效提升或降低系统理论吞吐。

A23102890028

概述

这篇论文来自江苏科技大学的研究团队,同样参加了“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究重点放在了同信道多BSS系统吞吐计算问题上,主要研究了隐藏节点与非理想信道情况下的信道吞吐估计。

主要研究内容

  • 问题一:针对2BSS互听仅下行系统中存在同频干扰时吞吐性能进行评估。
  • 问题二:针对2BSS互听仅下行系统中不存在同频干扰时吞吐性能进行评估。

结论

  • 通过建立Markov状态转移模型和Monte Carlo仿真方法,研究了不同场景下多BSS系统的吞吐性能。
  • 验证了数值方法计算结果的准确性,并与仿真结果进行了对比。

A23102480015

概述

这篇论文来自上海交通大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们关注的是基于Markov chain的WLAN网络信道接入机制建模,着重于节点互听和传输成功与否这两个方面。

主要研究内容

  • 问题一:要求建模两BSS互听情况下并发传输不能成功时的吞吐。
  • 问题二:由于并发传输必定成功,所以建模为一维Markov chain。
  • 问题三:需要对两BSS不互听情况建模,并且需要考虑信道干扰。
  • 问题四:主要目标是对3BSS模型进行建模。

结论

  • 提出了基于改进Markov chain的机制建模,实现多种情况下的WLAN网络接入信道机制的模型建立。
  • 对于不同问题场景,通过数值分析和仿真验证了模型的准确性。

A23102860239

概述

这篇论文来自东南大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究集中在WLAN网络信道接入机制建模,特别是针对隐藏节点和同频干扰问题,使用Bianchi模型进行解析建模。

主要研究内容

  • 问题一:考虑SIR较小的2BSS互听场景。
  • 问题二:考虑SIR较大的2BSS互听场景。
  • 问题三:考虑SIR较小的2BSS不互听场景且存在隐藏节点问题。

结论

  • 通过理论分析和仿真验证了不同场景下的系统吞吐性能。
  • 使用Monte Carlo法进行仿真,对比分析了模型的准确性。

A23102470073

概述

这篇论文来自同济大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究关注于WLAN网络信道接入机制建模,特别是分布式协调功能(DCF)机制在不同应用场景下的表现。

主要研究内容

  • 问题一:两BSS互听系统存在同频干扰情形。
  • 问题二:两BSS互听系统存在终端接收数据SIR较高,两个AP数据传输都能成功的情形。
  • 问题三:两BSS不互听系统存在AP发包在时间上有交叠时SIR较小,导致两AP发包均失败的情形。
  • 问题四:三BSS系统存在AP1与AP3不互听,AP2与两者都互听,SIR较大使得AP1和AP3发包时间交叠也都发送成功的情形。

结论

  • 通过数值分析方法和仿真器模拟结果对比验证了改进Bianchi模型的准确性。

A23103840031

概述

这篇论文来自厦门大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究关注于WLAN网络信道接入机制建模,特别是针对不同的多服务集(BSS)信道接入场景。

主要研究内容

  • 问题一:评估存在同频干扰的2BSS场景的系统吞吐。
  • 问题二:评估在两个互听AP并发传输数据时均会成功的2BSS场景的系统吞吐。
  • 问题三:评估两个不互听AP并发时会因交叠而导致失败的2BSS场景的系统吞吐。
  • 问题四:评估三个BSS且并发时SIR较大的复杂场景的系统吞吐。

结论

  • 通过建立二维马尔可夫模型和数值求解方法,评估了不同场景下的系统吞吐性能。
  • 通过仿真验证了模型的准确性。

A23103360079

概述

这篇论文来自杭州电子科技大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究聚焦于WLAN组网中多BSS系统建模研究,特别是针对2BSS互听、2BSS不互听和三BSS场景下的建模分析。

主要研究内容

  • 问题一:2BSS互听的场景下,仅考虑两个AP分别向各自关联的STA发送数据,并且假设2个AP并发传输时的SIR较低,导致两个AP数据传输都失败。
  • 问题二:假设并发时两个终端接收到数据的SIR较高,两个AP的数据传输都能成功。
  • 问题三:需考虑两BSS不互听的情况,此时在AP1(AP2)发送数据时,AP2(AP1)不会停止回退,因此需要考虑隐藏节点问题,同时由于外界干扰存在随机丢包的概率。
  • 问题四:需考虑3BSS情况,此时AP1和AP3不互听,AP1和AP2之间、AP2和AP3之间均互听。

结论

  • 通过建立数学模型和编写仿真器验证了模型的精确度。
  • 使用平均相对误差、均方根误差和经验累积分布函数等多种方法验证了模型的准确性。

A23104860166

概述

这篇论文来自武汉大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究关注于基于Markov链的WLAN网络信道接入机制建模。

主要研究内容

  • 问题一问题二:需要对WLAN组网中DCF机制下的两BSS互听场景进行数据传输过程的分析和建模,实现对系统吞吐率的评估。

结论

  • 通过建立Markov chain模型求解节点在每个虚拟时隙发送数据帧的概率和发生碰撞的条件概率。
  • 编写仿真器验证了模型的精确度。

A23105330383

概述

这篇论文来自中南大学的研究团队,参加“华为杯”第二十届中国研究生数学建模竞赛。他们的研究关注于WLAN中多BSS场景下的信道竞争建模与性能分析。

主要研究内容

  • 问题一:考虑2BSS互听的场景,其存在同频干扰,当节点并发时数据传输失败。
  • 问题二:同样考虑2BSS互听的场景,但是当节点并发时数据传输成功。
  • 问题三:考虑2BSS不互听的场景,节点可能在信道上同时或先后传输数据,当两个AP发包时间交叠时数据传输失败,同时还需要考虑10%的丢包率。
  • 问题四:考虑3BSS场景,其中节点之间存在互听和不互听的情况。

结论

  • 通过建立二维马尔科夫模型和其他数值分析方法,评估了不同场景下的系统吞吐性能。
  • 通过仿真验证了模型的准确性。

总结

这些研究团队主要关注WLAN网络信道接入机制的建模,特别是针对不同的BSS配置和信道条件。大多数研究采用了Markov chain建模方法,并通过仿真验证了模型的准确性。这些研究为理解和优化WLAN网络性能提供了有价值的见解。

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