无线网络（Wi-Fi）和蓝牙是我们每天都在用的技术，但你有没有想过：当几十台手机同时在一个房间里抢网速时，为什么信号没有在空气中撞成一锅粥？

答案在于一套精心设计的“交通规则”。今天我们结合6张核心技术图，深入浅出地聊聊无线通信是如何维持秩序的。

第一章：Wi-Fi 的基本礼仪 —— CSMA/CA

Wi-Fi 遵循的核心原则是CSMA/CA (载波侦听多址/碰撞避免)。听起来很拗口？其实它就是一个“非常有礼貌的对话者”。

1.1 核心流程：先听后说

这是 Wi-Fi 发送数据的基本动作：

1. DIFS (分布式帧间间隔)：

   • 图解：看左上角，Sender 在发送数据前，必须先等待一段DIFS时间。

   • 比喻：就像大家在聊天，你想说话前，得先等别人把话说完，并且空气安静了一小会儿（DIFS），确认真的没人说话了，你才能开口。

2. Backoff (随机退避)：

   • 图解：DIFS 之后那个Backoff的斜线阴影区。

   • 比喻：如果空气一安静，所有人都同时开口，肯定会吵架（碰撞）。所以 Wi-Fi 规定：等完 DIFS 后，每个人心里默数一个随机数（比如你数3秒，我数5秒）。谁先数完谁先说。

3. SIFS (短帧间间隔)与 ACK：

   • 图解：数据发完后，Receiver 回复ACK之前等待的时间叫SIFS。注意看，SIFS 比 DIFS 短。

   • 为什么？因为ACK是用来确认“我听到了”的，这非常重要。缩短等待时间（SIFS < DIFS），就是为了让ACK享有特权插队，防止别人以为信道空闲而打断确认。

第二章：看不见的死角 —— 隐蔽与暴露终端

现实世界是不完美的，有时候“听”是不够的，因为存在视线死角。

2.1 隐蔽终端问题 (Hidden Node Problem)

• 场景：A 和 C 分别在两头，B 在中间。A 能连 B，C 能连 B，但A 和 C 互相听不见（超出了范围）。

• 后果：A 正在跟 B 说话。C 竖起耳朵听，发现“没人说话”（因为听不到 A），于是 C 也冲着 B 说话。结果 B 的耳朵里同时进了两股声音，数据全毁。

• 比喻：你在餐厅角落跟服务员点菜，另一个角落的人听不到你在说话，也大声喊服务员。服务员夹在中间，两边的话都听不清。

2.2 暴露终端问题 (Exposed Node Problem)

• 场景：S1 正在给 R1 发数据。S2 在 S1 旁边，想给远处的 R2 发数据。

• 后果：S2 听到 S1 在说话，心想“哎呀信道忙，我得礼貌等待”。实际上，R2 离 S1 很远，S2 就算说话也干扰不到 R1。S2白等了，浪费了网速。

• 比喻：你听到邻居在打电话，你就不敢在自己家跟家人说话了，生怕打扰邻居。其实邻居的电话线跟你完全没关系，你这是“过度礼貌”。

第三章：终极解决方案 —— RTS/CTS 与 NAV

为了解决上面那些“看不见”的问题，Wi-Fi 引入了一套预约机制。

3.1 四次握手：RTS/CTS

在发长数据（DATA）之前，先发两个短包探路：

1. RTS (请求发送)：发送方大喊一声：“我想发数据，大概要占 5 秒，可以吗？”

2. CTS (清除发送)：接收方回复一声：“可以，准了！其他人请闭嘴 5 秒。”

3. 作用：

   • 解决隐蔽终端：回到 Image 3，虽然 C 听不到 A 的 RTS，但C 能听到 B 的 CTS！一旦听到 CTS，C 就知道 B 没空，乖乖闭嘴。

3.2 虚拟载波侦听：NAV

• 绿色长条 (NAV)：注意看下方的NAV (RTS)和NAV (CTS)。

• 原理：RTS 和 CTS 包里都带有一个数字（比如“持续 5ms”）。所有听到的围观群众（Other stations），不管能不能听到对方，只要收到了这个数字，就会在自己肚子里设一个闹钟（NAV Timer）。

• 虚拟侦听：在闹钟响之前，即使空气里静悄悄的，我也认为信道是忙的，绝对不捣乱。这就是网络分配矢量 (NAV)——一种虚拟的“请勿打扰”牌子。

第四章：蓝牙与接触追踪 —— 另一种连接

除了 Wi-Fi，我们的生活还离不开蓝牙（Bluetooth Low Energy, BLE）。展示了 BLE 协议栈以及新加坡TraceTogether (BlueTrace)的工作原理。

4.1 BLE 协议栈 (左侧)

• Physical Layer：物理层，负责发无线电波。

• Link Layer：链路层，负责管理连接状态（Advertising/Scanning）。

• Host & App：上层应用，处理具体的数据。

4.2 接触追踪的握手 (右侧)

这幅图解释了疫情期间接触追踪 App 是如何工作的：

1. 角色分配：手机既是Advertiser (广播者)也是Scanner (扫描者)。

2. Discovery (发现)：手机不断向外发送广播包（ADV_IND），就像在喊：“我在這，這是我的临时ID。”

3. Handshake (握手)：

   • 当两部手机靠近时，Scan 到了对方。

   • BlueTrace 协议通过Encounter messages（相遇消息）交换加密的身份信息。

   • 关键点：这不需要如果你连 Wi-Fi 那样复杂的 RTS/CTS 避让，因为 BLE 的数据包极短，且跳频速度极快，它们更像是在人群中快速交换名片，而不是长篇大论的演讲。