什么是無線空口？

“無線空口”（Wireless Air Interface），通常簡稱為“空口”，是無線通信系統中，用戶設備與基站之間通過無線電波進行信息傳輸的接口規范的總稱。你可以把它理解為移動設備（如手機、平板、物聯網設備）和網絡基站（如蜂窩基站、Wi-Fi路由器）之間“看不見的數據高速公路”。它定義了信號如何在空中“行走”的規則。

什么是無線空口資源？

“空口資源”指的是在無線通信系統的空口（Air Interface）上，可供基站分配給用戶設備（UE）用于傳輸數據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中“看不見的頻譜高速公路上的車道、通行時間和通行證”。

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、動態地管理和分配這些空口資源，才能讓多個用戶同時進行可靠、高速的通信。

無線空口資源管理是移動通信系統的核心挑戰之一。隨著用戶數量、業務類型和性能需求的爆炸式增長，有限的無線資源（頻率、時間、空間、碼字）面臨前所未有的壓力。以下是當前及未來無線空口資源面臨的主要挑戰。

空口資源的雙重挑戰：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，需通過國際協調與授權實現平衡。
• 資源分配效率：用戶并發沖突、終端距離AP過遠等問題會導致信號衰減和吞吐量下降。Wi-Fi 6的OFDMA、MU-MIMO等技術正是通過優化空口資源分配提升性能。

空口利用率：衡量無線網絡效能的關鍵

空口利用率指空口承載有效數據的比例，常規企業場景下50%為合理閾值。提升利用率需多管齊下：

• 優化AP信道規劃與負載均衡
• 減少廣播/組播報文對資源的占用
• Probe Request 幀：由無線客戶端發送，用于主動掃描周圍的無線網絡。也就是終端搜索信號的過程;
• Probe Response 幀：由 AP 回應客戶端的 Probe Request 幀，提供網絡的具體信息。AP 響應中斷的過程。達到負載也可能在這個環節拒絕終端的連接請求
• DHCP 廣播報文：設備通常通過 DHCP 協議獲取 IP 地址 Discover、Offer、Request 和 ACK 報文都是廣播報文，用于在無線網絡中分配 IP 地址
• ARP 廣播報文：ARP (地址解析協議)廣播報文用于將IP地址解析為 MAC 地址。在無線網絡中， ARP 廣播報文會占用空口資源，尤其是在設備較多的場景中
• 組播報文：通常用于向多個設備發送相同的數據，如視頻流或音頻流，組播報文在無線空口以低速發送，且沒有 ACK 機制保障，因此可能會占用較多的空口資源
• 廣播數據報文：如某些網絡管理協議或服務發現協議(如 mDNS )會通過廣播方式發送數據

“減法思維”重構網絡

通過引入云網中的先進理念和開放網絡技術，云園區網絡構造了一個全三層無廣播的新一代云園區網絡，從多維度節省了寶貴的無線空口資源，同時也降低整網的帶寬波動和資源消耗、讓網絡更快更穩更安全。

• 廣播丟棄：終端發出的廣播報文，除了 ARP 等協議報文會上送至交換機 CPU 處理，其余廣播報文會被丟棄；此舉同時也隔離了發生在終端間的二層廣播攻擊，讓網絡更安全
• 網關ARP代理：Leaf 層設備開啟 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，終端的訪問均由網關轉發，進一步抑制廣播在網絡中的傳播（從連接終端的接口向上都是三層）。交換機不再進行大量廣播泛洪動作，減低相關場景因為廣播帶來的資源消耗，進一步提升業務轉發效率
• ARP-TO-HOST：憑借 ARP-TO-HOST 能力，交換機將 ARP/NDP 表項轉換為精確路由條目后進行路由轉發
• DHCP中繼：終端的 DHCP 交互均通過交換機以單播形式代理轉發，中繼到 DHCP Server
• 嚴格轉發：AP 上使能嚴格轉發，無線側接口到的除組播報文外的所有報文均轉發至上行口，避免無線側的終端在 AP 上直接互訪學習到終端真實的 MAC 地址，降低被攻擊的風險
• 廣播轉單播：AP 將從上行接口接收到的廣播報文，查找本地的 IP 地址和 MAC 地址對應關系轉換為單播報文，減少大量廣播報文對空口資源的占用。如果終端不是直接連接在該 AP 下，就不再轉發該報文，避免資源浪費

無線空口資源是無線通信系統中最核心、最寶貴的物理層傳輸能力。基站的調度器就像一個精明的“空中交通管制員”，不斷地在頻率、時間、空間（甚至碼字）這幾個維度上切割、組合、動態分配這些資源塊，指揮著無數用戶設備的數據流在看不見的空中高速路上有序、高效、可靠地穿梭。你手機上網的快慢、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”。