什么是無線空口？

“無線空口”（Wireless Air Interface），通常簡稱為“空口”，是無線通信系統(tǒng)中，用戶設(shè)備與基站之間通過無線電波進(jìn)行信息傳輸?shù)?a target="_blank">接口規(guī)范的總稱。你可以把它理解為移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）和網(wǎng)絡(luò)基站（如蜂窩基站、Wi-Fi路由器）之間“看不見的數(shù)據(jù)高速公路”。它定義了信號如何在空中“行走”的規(guī)則。

什么是無線空口資源？

“空口資源”指的是在無線通信系統(tǒng)的空口（Air Interface）上，可供基站分配給用戶設(shè)備（UE）用于傳輸數(shù)據(jù)的有限且寶貴的物理層傳輸資源。你可以把它理解為無線通信系統(tǒng)中“看不見的頻譜高速公路上的車道、通行時(shí)間和通行證”。

由于無線頻譜是稀缺、共享且易受干擾的公共資源，基站必須高效、公平、動(dòng)態(tài)地管理和分配這些空口資源，才能讓多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行可靠、高速的通信。

無線空口資源管理是移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn)之一。隨著用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)類型和性能需求的爆炸式增長，有限的無線資源（頻率、時(shí)間、空間、碼字）面臨前所未有的壓力。以下是當(dāng)前及未來無線空口資源面臨的主要挑戰(zhàn)。

空口資源的雙重挑戰(zhàn)：有限性與分配策略

• 頻譜稀缺性：高頻段帶寬大但覆蓋弱，低頻段覆蓋廣但容量低，需通過國際協(xié)調(diào)與授權(quán)實(shí)現(xiàn)平衡。
• 資源分配效率：用戶并發(fā)沖突、終端距離AP過遠(yuǎn)等問題會(huì)導(dǎo)致信號衰減和吞吐量下降。Wi-Fi 6的OFDMA、MU-MIMO等技術(shù)正是通過優(yōu)化空口資源分配提升性能。

空口利用率：衡量無線網(wǎng)絡(luò)效能的關(guān)鍵

空口利用率指空口承載有效數(shù)據(jù)的比例，常規(guī)企業(yè)場景下50%為合理閾值。提升利用率需多管齊下：

• 優(yōu)化AP信道規(guī)劃與負(fù)載均衡
• 減少廣播/組播報(bào)文對資源的占用
• Probe Request 幀：由無線客戶端發(fā)送，用于主動(dòng)掃描周圍的無線網(wǎng)絡(luò)。也就是終端搜索信號的過程;
• Probe Response 幀：由 AP 回應(yīng)客戶端的 Probe Request 幀，提供網(wǎng)絡(luò)的具體信息。AP 響應(yīng)中斷的過程。達(dá)到負(fù)載也可能在這個(gè)環(huán)節(jié)拒絕終端的連接請求
• DHCP 廣播報(bào)文：設(shè)備通常通過 DHCP 協(xié)議獲取 IP 地址 Discover、Offer、Request 和 ACK 報(bào)文都是廣播報(bào)文，用于在無線網(wǎng)絡(luò)中分配 IP 地址
• ARP 廣播報(bào)文：ARP (地址解析協(xié)議)廣播報(bào)文用于將IP地址解析為 MAC 地址。在無線網(wǎng)絡(luò)中， ARP 廣播報(bào)文會(huì)占用空口資源，尤其是在設(shè)備較多的場景中
• 組播報(bào)文：通常用于向多個(gè)設(shè)備發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，如視頻流或音頻流，組播報(bào)文在無線空口以低速發(fā)送，且沒有 ACK 機(jī)制保障，因此可能會(huì)占用較多的空口資源
• 廣播數(shù)據(jù)報(bào)文：如某些網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議或服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(如 mDNS )會(huì)通過廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)

“減法思維”重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

通過引入云網(wǎng)中的先進(jìn)理念和開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，云園區(qū)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了一個(gè)全三層無廣播的新一代云園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，從多維度節(jié)省了寶貴的無線空口資源，同時(shí)也降低整網(wǎng)的帶寬波動(dòng)和資源消耗、讓網(wǎng)絡(luò)更快更穩(wěn)更安全。

• 廣播丟棄：終端發(fā)出的廣播報(bào)文，除了 ARP 等協(xié)議報(bào)文會(huì)上送至交換機(jī) CPU 處理，其余廣播報(bào)文會(huì)被丟棄；此舉同時(shí)也隔離了發(fā)生在終端間的二層廣播攻擊，讓網(wǎng)絡(luò)更安全
• 網(wǎng)關(guān)ARP代理：Leaf 層設(shè)備開啟 ARP 代理(代答)功能，使用自身MAC地址快速對終端的請求完成代理，終端的訪問均由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)一步抑制廣播在網(wǎng)絡(luò)中的傳播（從連接終端的接口向上都是三層）。交換機(jī)不再進(jìn)行大量廣播泛洪動(dòng)作，減低相關(guān)場景因?yàn)閺V播帶來的資源消耗，進(jìn)一步提升業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)效率
• ARP-TO-HOST：憑借 ARP-TO-HOST 能力，交換機(jī)將 ARP/NDP 表項(xiàng)轉(zhuǎn)換為精確路由條目后進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)
• DHCP中繼：終端的 DHCP 交互均通過交換機(jī)以單播形式代理轉(zhuǎn)發(fā)，中繼到 DHCP Server
• 嚴(yán)格轉(zhuǎn)發(fā)：AP 上使能嚴(yán)格轉(zhuǎn)發(fā)，無線側(cè)接口到的除組播報(bào)文外的所有報(bào)文均轉(zhuǎn)發(fā)至上行口，避免無線側(cè)的終端在 AP 上直接互訪學(xué)習(xí)到終端真實(shí)的 MAC 地址，降低被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)
• 廣播轉(zhuǎn)單播：AP 將從上行接口接收到的廣播報(bào)文，查找本地的 IP 地址和 MAC 地址對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為單播報(bào)文，減少大量廣播報(bào)文對空口資源的占用。如果終端不是直接連接在該 AP 下，就不再轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，避免資源浪費(fèi)

無線空口資源是無線通信系統(tǒng)中最核心、最寶貴的物理層傳輸能力?；镜恼{(diào)度器就像一個(gè)精明的“空中交通管制員”，不斷地在頻率、時(shí)間、空間（甚至碼字）這幾個(gè)維度上切割、組合、動(dòng)態(tài)分配這些資源塊，指揮著無數(shù)用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)流在看不見的空中高速路上有序、高效、可靠地穿梭。你手機(jī)上網(wǎng)的快慢、通話的清晰度，都直接取決于基站是否能為你分配合適、充足的“空口資源塊”。