同一房间里增加几个无线发送者，为什么一个小请求也可能等待更久？无线链路除了发送数据，还需要决定谁在什么时间占用共享介质。应用没有增加负载长度，等待介质、失败后的重试和重新竞争仍然可能改变完成时间。

第 01 篇分开了发送、传播与排队时延，第 04 篇观察了交换端口的转发范围。本篇增加介质竞争这一条件，用一个有界模型比较单发送者和多个竞争者。模型没有操作无线网卡，也不是完整的 IEEE 802.11 实现；所有时间数字都是模型单位，不能换算为真实 Wi-Fi 吞吐。

交换端口与共享介质

第 04 篇的实验从一个网桥入口选择出口，解决的是帧应该转发到哪里。即使目的地已经明确，发送者仍要获得底层介质的使用机会。Wi-Fi 的多个站点可能竞争同一信道，AP 本身也需要参与相应的介质访问过程。

讨论经典分布式协调功能 DCF 时，发送资格与载波侦听、帧间间隔和退避计数有关。不能把一条应用消息已经排到网卡队列前端，等同于它马上开始在无线介质上传输。

现代 Wi-Fi 还有优先级、聚合、多用户调度等机制。为了隔离基本因果，本篇只讨论共享介质竞争的一个简化视角，不把它作为所有制式、所有工作模式的完整模型，也不罗列未经本次核查的标称速率。

侦听之后仍然可能同时发送

若两个站点都在等待介质空闲，介质刚恢复空闲时，它们可能同时具备发送意愿。只要求“先听一下”，并不能保证只有一个站点在同一时刻开始。随机退避把资格分散到多个候选时隙，以减少相同起点的机会。

RFC 8325 §6.1描述了 DCF 的时隙、帧间间隔与竞争窗口。退避计数从零到 CW 的整数中选择，两端都包含。因此 CW 为 3 时有四个候选值：0、1、2、3，不是三个。

设两个站点独立、均匀地从这四个值中选择。共有十六种有序组合，其中四种相同，初始计数相同的概率为四分之一。这只是一次抽样的手算，尚未包含介质冻结、其他站点或失败后的新窗口，不能直接写成某张网卡的碰撞率。

竞争窗口扩大后，相同计数通常更难碰到，但空闲等待可能增加。这是减少同步竞争与增加等待之间的具体代价。若以候选数量翻倍，包含端点的窗口公式应写为：

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CW_next = min(2 × (CW + 1) - 1, CW_max)

本篇模型从 CW=3 开始，依次扩到 7、15、31。它们是教学参数，不是所有无线设备都采用的默认值。

忙时冻结，空闲后继续

退避计数不是不管介质状态都持续走完的普通定时器。经典竞争机制在介质忙时冻结剩余计数，满足相应空闲条件后再继续。否则一个站点在别人发送期间把计数耗尽，就会在仍然忙时强行开始。

手算一个简化例子：A 的计数是零，B 的计数是二。A 获得本轮发送资格，占用介质五个模型单位；这期间 B 仍保持二。A 结束后，再经过两个空闲槽，B 才到零并开始。本篇脚本用确定性用例检查这一点。

实际规则比这个例子细致。ns-3 官方设计文档引用 IEEE 802.11 条文，区分已有退避计数、物理或虚拟载波侦听以及取得发送资格的条件。因此不能概括成“每个新帧都必须重新抽一个随机数再发”。附件为了容易推演，恰好采用了每个新帧重新抽数的简化规则，不能据此声称逐条实现 DCF。

未收到确认与重传

一个发送者没有按预期收到确认，能够观察到的是这次交换尚未得到所需确认。真实环境下，数据碰撞、信道误码、接收端未解码和确认帧丢失等都可能造成这种结果；仅凭发送侧重试计数无法唯一确定根因。

本篇模型刻意排除误码和确认帧独立丢失：同一轮恰好一个发送者取得资格就成功，两个及以上同时取得资格则全部失败。模型里的失败因此可以称为碰撞，但这个等价关系是模型假设，不能移到真实无线日志上。

失败也不能无限重试。模型为一帧最多允许四次发送尝试；失败后扩大窗口，达到第四次失败就丢弃这一帧并处理下一帧。成功或丢弃后窗口恢复为三。实际标准与设备的重试规则可能区分不同情况，本篇的四次上限只是显式的实验约束。

重试消耗介质时间，却未增加成功交付的帧数。比较结果时必须同时列出完成、丢弃和未完成数量。如果一组实验更早结束，只是因为它更早丢弃了大量帧，就不能把较短运行时间称为更好的交付性能。

隐藏终端改变了谁能侦听谁

载波侦听是局部观察。设 A 和 C 都能向 B 发送，但 A、C 彼此听不到。A 判断本地介质空闲时，C 可能已经向 B 发送；两份信号在 B 附近重叠，本地空闲判断因此不能排除接收端的干扰。

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2
A  ──可达──  B  ──可达──  C
└──────── A 与 C 彼此不能可靠侦听 ────────┘

这个拓扑条件称为隐藏终端问题。它不是简单的“用户数量多”，也不能通过同属一个 AP 就排除。是否彼此可听与传播环境有关，本篇没有射频测量，图中可达关系是用于解释机制的假设。

RTS/CTS 让短控制交换先传达占用信息，能帮助收到相关控制帧的站点推迟发送。它也增加控制开销，RTS 本身仍可能碰撞，隐藏站是否能听到 CTS 等条件也会影响效果。因此不能写成开启 RTS/CTS 就消除了全部隐藏终端问题。

附件模型假定所有发送者都能知道介质忙闲，只有在同一轮同时取得资格时才碰撞。它没有实现隐藏终端、RTS/CTS 或虚拟载波侦听。把模型的碰撞数字用于评价这些机制，超出了程序实际表达的条件。

一个能复跑的有界竞争模型

附件 model.py 使用 Python 标准库。总负载固定为三十帧：单发送者持有三十帧，多发送者为三个站点各十帧。所有帧具有相同的抽象发送成本，成功轮和碰撞轮都占五个模型时间单位。

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python3 source/_posts/2026-09-19-计算机网络05-Wi-Fi为什么不同于网线/model.py --seed 20260919

每次循环先找仍有积压、计数为零的站点。没有站点到零时，消耗一个空闲槽，并把活跃站点的计数减一；存在到零站点时，处理一次忙轮，其他站点的计数保持原值。成功者移除一帧，碰撞参与者更新失败次数和窗口，然后为仍需处理的帧抽取计数。

成功与碰撞采用相同的五单位成本，是为了把成本变化集中到额外轮次和空闲槽上。模型没有把数据时长、ACK 超时、不同帧间隔分别还原，也没有模拟信道传播。它能回答“这组规则如何累计等待”，不能预测某个真实数据帧的空口时长。

事件循环最多执行二万次。达到上限仍有积压时，结果明确标记 capped 并报告 pending，不能把未完成部分悄悄当成丢包。程序始终检查守恒式：

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初始帧数 = 成功完成 + 明确丢弃 + 仍未完成

本次在 Python 3.14.4 上得到以下结果，完整输出保存在 result.json。随机种子只保证在指定程序与运行条件下可复跑，不代表随机结果具有真实无线统计意义。

模型场景 完成 / 丢弃 / 未完成 碰撞轮次 空闲槽 忙时间单位 合计时间单位
一个发送者，三十帧 30 / 0 / 0 0 32 150 182
三个发送者，各十帧 30 / 0 / 0 3 48 165 213

单发送者没有竞争对象，碰撞为零是规则直接保证的。三发送者这一种子中有三次碰撞，因此忙时间增加十五单位；空闲槽又增加十六，合计多三十一单位。这个差额有可追溯的组成，而不是把“无线更慢”作为未经分解的结论。

程序还运行种子零到九。十次的碰撞轮次为 4、6、9、5、3、11、6、5、5、5；其中种子零丢弃一帧，种子五丢弃两帧。这说明单次种子不能代表所有运行，也说明比较完成时间时不能忽略丢弃量。这十个种子没有构成置信区间，更不支持设备之间的性能排名。

确定性检查与反例

模型包含三项不依赖随机“碰巧发生”的检查。两个站点初始计数都为零、每帧仅允许一次尝试时，必须出现一次碰撞并丢弃两帧；单站点初值三、事件上限一时，必须保留一帧待处理；初值零和二时，必须观察到忙轮没有扣减另一站点的计数。

这些检查验证的是代码是否执行明示规则。它们没有验证无线驱动或协议实现。模型也没有用断言要求“多个发送者在所有种子下总耗时必然更长”，因为多个计数器并行竞争时，空闲等待的组合与单站点连续抽样并不相同；碰撞成本和空闲时间都需要具体计算。

手算练习。 两个独立站点从零到七均匀抽取初值，同值概率是多少？若窗口写作 CW=7，为什么不能把答案写成七分之一？

核对：八个候选值产生六十四种有序组合，八种相同，概率为八分之一。这个概率仍然只描述初始抽样相同，不是整个连接的失败概率。

证据练习。 一台设备重试增加，是否足以证明附近有隐藏终端？如果增加 RTS/CTS 后完成时间反而增长，是否足以证明 RTS/CTS 实现错误？

核对：两项都不充分。重试还可能来自其他无线错误；控制交换本身有开销，缺少适用的竞争条件时可能得不偿失。应补充接收端证据、无线环境和受控对照，而不是从单个计数推导唯一原因。

验证边界与一手资料

本次完成了有界竞争模型、三项确定性检查、固定种子对照及十个补充种子运行。没有发送真实无线流量，没有验证无线吞吐、隐藏终端、RTS/CTS 或真实端到端通信。后续出现 Wi-Fi 环境参数时，需要重新测量，不能把本篇单位当作微秒。

以下资料于 2026-09-19 写作当次核查。实现文档和模拟案例用于说明规则及限制，其结果没有被移植成本篇实测。