BR112013007580B1 - Método de comunicação que emprega transmissão de banda larga e método para comunicações, ponto de acesso, unidade de comunicação sem fio e estação de altíssimo fluxo - Google Patents

Método de comunicação que emprega transmissão de banda larga e método para comunicações, ponto de acesso, unidade de comunicação sem fio e estação de altíssimo fluxo Download PDF

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método de comunicação que emprega transmissões de banda larga e método para comunicações, ponto de acesso, unidade de comunicação sem fio e estação de altíssimo fluxo. configurações de sistemas e métodos para detectar colisões em sistemas de banda alargada são aqui descritos de forma geral. outras configurações poderão vir a ser descritas e reivindicadas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] Esta aplicação se refere a sistemas de comunicação sem fio e, mais especificamente, a sistemas e métodos para transmissões concomitantes por uma ou mais redes sem fio.
ASPECTOS GERAIS
[0002] O aumento da demanda de transferência de volumes maiores de dados em redes de comunicação sem fio ou conjuntos básicos de serviços (BSS, basic service sets), tais como redes sem fio de área local (WLAN, wireless local area networks) e/ou redes sem fio de área pessoal (WPAN, wireless personal area networks) pode exigir fluxos mais elevados por cliente de comunicação sem fio, plex acima de 1 gigabit por segundo (Gbps). O fluxo mais elevado pode ser obtido utilizando-se um link de comunicação com largura de banda maior. Por exemplo, uma largura de banda igual ou superior a 40 Megahertz (MHz) em diversos canais pode ser necessária para elevar o fluxo em uma rede que opera em uma ou mais bandas de frequência de acordo com as normas IEEE 802.11.
[0003] O conjunto de canais de comunicação sem fio pode ser utilizado em diversas BSS, sendo que cada BSS se sobrepõe a um ou mais outras BSS. As colisões podem ocorrer quando uma BSS ocupa um dos canais de outra BSS, onde o tráfego em um canal da primeira BSS colide com o tráfego no canal da segunda BSS. As estações (STA, stations) da primeira BSS podem ser ocultas e não ser reconhecidas ou detectadas pela segunda BSS. A presença de nós ocultos ou STAs no alcance da BSS pode levar a colisões na BSS.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0004] A presente invenção é acompanhada por ilustrações para fins exemplificativos e que não constituem limitação da invenção às imagens que se seguem, sendo que:
[0005] A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático que mostra redes de comunicação sem fio adjacentes, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0006] A Figura 2 é um diagrama de blocos esquemático que mostra um sistema, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0007] A Figura 3 é um diagrama de blocos esquemático que mostra alocações de canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0008] A Figura 4 é um diagrama de blocos esquemático que mostra detecção de colisões em vários canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0009] A Figura 5 é um diagrama de blocos esquemático que mostra detecção de colisões em vários canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0010] A Figura 6 é um diagrama de blocos esquemático que mostra detecção de colisões em vários canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0011] A Figura 7 é um diagrama de blocos esquemático que mostra detecção de colisões em transmissões de banda larga, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
[0012] A Figura 8 é um diagrama de blocos esquemático que mostra detecção de colisões em transmissões de banda larga, de acordo com algumas configurações demonstrativas.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0013] Na descrição pormenorizada a seguir, diversos detalhes específicos são apresentados visando a permitir uma compreensão abrangente das configurações da invenção. Entretanto, os versados na técnica poderão observar que é possível implementar configurações da invenção sem adotar estes detalhes específicos. Em outros casos, alguns métodos, procedimentos, componentes e circuitos bem conhecidos não foram descritos detalhadamente para não prejudicar a clareza da exposição das configurações da invenção.
[0014] A descrição detalhada a seguir descreve várias configurações de sistemas de comunicação que utilizam dispositivos como plataformas, equipamentos de usuários (UE, user equipment), estação de assinante (SS, subscriber station), estações (STA), estações móveis (MS, mobile station), estações móveis avançadas (AMS, advanced mobile stations), estações de alto fluxo (STA HT, high throughput station) ou estações de altíssimo fluxo (VHT STA, very high throughput station). Os vários tipos de dispositivos acima descritos, como a plataforma, UE, SS, MS, HT STA e VHT STA podem ser intercambiados, e a menção de um dispositivo específico não descarta sua substituição por outros dispositivos em uma ou mais configurações. O dispositivo pode se comunicar em rede com um ou mais dispositivos, como uma estação de base (BS), um pouco de acesso (AP, access point), nó, nó B ou nó B avançado (eNB, enhanced node B). Além disso, esses termos podem ser permutados conceitualmente dependendo do protocolo de comunicação sem fio utilizado em uma rede sem fio específica, de modo que, por exemplo, uma referência a BS aqui encontrada pode também ser considerada, por exemplo, uma referência a ABS, eNB, HT AP, VHT AP ou AP. Da mesma forma, uma referência a MS aqui encontrada também pode ser considerada uma referência a HT STA, VHT STA ou SS. Referências a um dispositivo específico não significam que não se possa utilizar outros dispositivos em diversas configurações.
[0015] Algumas configurações podem ser empregadas em uma rede de área sem fio, uma rede Wireless Video Area Network (WVAN), uma rede Local Area Network (LAN), uma rede Wireless LAN (WLAN), um sistema de comunicação Wireless Metropolitan Area Network (WMAN), uma rede Personal Area Network (PAN), uma rede Wireless PAN (WPAN), dispositivos e/ou redes que operam de acordo com as normas IEEE 802.11 (IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications - June 2007), 802.11n, 802.11 força- tarefa ac (TGac), 802.11 força-tarefa ad (TGad). Além disso, redes que operam de acordo com as normas 802.16 (IEEE 802.16, Edição 2004, Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems), 802.16d, 802.16e (IEEE 802.16e, Edição 2005, Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands), 802.16f, 802.16m (“normas 802.16”) e/ou versões futuras e/ou derivadas das mesmas, dispositivos e/ou redes que operam d acordo com as especificações Wireless-Gigabit-Alliance (WGA) e/ou WirelessHDTM em vigor e/ou versões futuras e/ou derivadas das mesmas, dispositivos e/ou redes que operam de acordo com especificações e/ou protocolos em vigor de telefonia celular, como, p. ex., 3rd Generation Partnership Project (3GPP), 3GPP Long Term Evolution (LTE) e/ou versões futuras e/ou derivadas das mesmas.
[0016] No campo de telecomunicações, incluindo comunicações sem fio, é desejável reduzir interferências ou colisões em dispositivos que operam em transmissões de banda larga em ambientes sem fio, incluindo várias redes ou BSS. Por exemplo, os dispositivos associados com um primeiro BSS em um ambiente sem fio podem ser ocultos ou não associados a uma segunda rede, mas podem causar interferência e/ou colisões na segunda rede. Alguns sistemas e métodos para facilitar a coexistência de transmissões de banda larga e banda mais estreita podem melhorar o fluxo de dispositivos em ambientes sem fio ao evitar ou reduzir colisões.
[0017] A Figura 1 mostra redes de comunicação sem fio adjacentes, de acordo com algumas configurações. As redes de comunicação sem fio adjacentes podem incluir dois ou mais conjuntos de serviços básicos (BSS, basic service sets), tais como a BSS de altíssima capacidade (VHT) 100 e a BSS de alta capacidade (HT) 110, mas a configuração não é limitada quanto a esse aspecto. Outros tipos de rede de comunicação sem fio podem ser empregados e/ou acrescentados em outras configurações. A VHT BSS 100 pode incluir o ponto de acesso (AP, access point) VHT 104 e uma ou mais estações de comunicação VHT (STA) 102, e a HT BSS 110 pode incluir APs de HTs adjacentes 114 e uma ou mais estações de comunicação HT (STA) 112. Em uma configuração, a VHT BSS 100 é configurada para operar de acordo com a IEEE 802.11ac e a HT BSS 110 é configurada para operar de acordo com a IEEE 802.11n. Outros protocolos de comunicação sem fio podem ser empregados em configurações alternativas.
[0018] A VHT BSS 100 pode utilizar um canal principal e três ou mais canais não primários ou secundários. Por outro lado, a HT BSS 110 pode ser limitada a usar um canal principal ou um canal principal e canal secundário. O canal principal é um canal de comunicação na rede de comunicação sem fio associada a uma estação. Em algumas configurações, a estação pode realizar funções de detecção de configurações e enviar dados pelo canal principal e, opcionalmente, por alguns canais secundários. A estação de comunicação VHT 102 e a estação de comunicação HT 112 podem utilizar um protocolo para evitar colisões baseado em contenção como o protocolo CSMA/CA para ordenar entre si os acessos.
[0019] De acordo com algumas configurações, a estação de comunicação VHT 102 pode ser configurada para transmitir uma unidade de dados, como por exemplo uma unidade de dados do protocolo de procedimento de convergência de camada física (PCLP) (PPDU) por um canal principal e por três ou mais canais secundários, e a estação de comunicação HT 112 é configurada para transmitir um PPDU por um canal principal ou por um canal principal e por um canal secundário. Em algumas configurações, a estação de comunicação VHT 102 é configurada para reduzir colisões que podem ocorrer com a estação de comunicação HT 112 detectando pacotes nos canais secundários da VHT BSS 100.
[0020] Referencia-se aqui a Figura 2, que ilustra esquematicamente um diagrama de blocos de um sistema 200 de acordo com algumas configurações demonstrativas. Em algumas configurações demonstrativas, o sistema 200 pode incluir um ou mais dispositivos de comunicação sem fio, p. ex. dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206, capazes de transmitir conteúdos, dados, informações e/ou sinais por um link de comunicação sem fio 216. Um ou mais elementos do sistema 200 também podem ser capazes de se comunicar por qualquer link apropriado de comunicação cabeada.
[0021] Em algumas configurações demonstrativas, os dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 podem incluir o VHT STA 102, o VHT AP 104, o HT STA 112, o HT AP 114 ou assemelhados. Em algumas configurações demonstrativas, o dispositivo 202 inclui uma unidade de comunicação sem fio 208 que transmite, por uma ou mais antenas 212, um sinal sem fio para o dispositivo 206 empregando um link de comunicação sem fio 216. O dispositivo 206 inclui uma unidade de comunicação sem fio 240 que recebe o sinal sem fio por uma ou mais antenas 214. Os tipos de antena que podem ser utilizados para as antenas 212 e/ou 214 podem incluir, entre outros, antenas internas, antenas dipolares, antenas onidirecionais, antenas monopolares, antenas alimentadas por extremidade, antenas polarizadas circulares, antenas de microtira, antenas diversificadas, entre outras.
[0022] Em algumas configurações demonstrativas, o link de comunicação sem fio 216 pode possuir largura de banda igual ou superior a 160 Megahertz (MHz). Em outras configurações, o link de comunicação sem fio 216 pode possuir qualquer largura de banda apropriada, p. ex. 80 MHz ou 40 MHz. Por exemplo, a banda larga pode apresentar 80 MHz de largura de banda e a sub-banda larga pode apresentar 40 MHz ou menos de largura de banda, embora as configurações não sejam limitadas quanto a este aspecto.
[0023] Em algumas configurações demonstrativas, os dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 também podem incluir, por exemplo, um ou mais processadores 226, uma unidade de entrada 218, uma unidade de saída 220, uma unidade de memória 222 e uma unidade de armazenamento 224. Os dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 também podem incluir outros componentes adequados de hardware e/ou software. Os dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 podem compreender também recursos de transmissão e recepção em um único dispositivo, onde alguns ou todos os componentes de cada um dos dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 podem ser encerrados em um invólucro comum e podem ser interconectados ou operar de maneira associada utilizando um ou mais links sem fio ou cabeados. Em outras configurações, os componentes de cada dispositivo de comunicação sem fio 202 e/ou 206 podem ser distribuídos por dispositivos múltiplos ou entre dispositivos separados.
[0024] O processador 226 inclui, por exemplo, uma unidade de processamento central (CPU, central processing unit), um processador digital de sinais (DSP, digital signal processor), um ou mais núcleos de processador, um microprocessador, um processador host, um controlador, vários processadores ou controladores, um chip, um microchip, um ou mais circuitos, circuitos, uma unidade lógica, um circuito integrado (IC, integrated circuit), um IC para aplicações específicas (ASIC, application specific integrated circuit) ou qualquer outro processador ou controlador apropriado multifuncional ou específico. O processador 226 executa instruções, por exemplo, de um sistema operacional (OS, operating system) de dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206 e/ou de uma ou mais aplicações específicas.
[0025] A unidade de memória 222 inclui, por exemplo, uma memória de acesso aleatório (RAM, random access memory), uma memória de somente leitura (ROM, read only memory), uma RAM dinâmica (DRAM, dynamic RAM), uma DRAM síncrona (SD-RAM, synchronous DRAM), uma memória flash, uma memória volátil, uma memória não volátil, uma memória cache, um buffer, uma unidade de memória de curto prazo, uma unidade de memória de longo prazo ou outras unidades de memória apropriadas. A unidade de armazenamento 224 inclui, por exemplo, um drive de disco rígido, um drive de disco flexível, um drive de compact disk (CD), um drive de CD-ROM, um drive de DVD ou outras unidades apropriadas com meios de armazenamento removíveis ou não. A unidade de memória 222 e/ou a unidade de armazenamento 224 podem, por exemplo, armazenar dados processados pelos dispositivos de comunicação sem fio 202 e/ou 206.
[0026] Em algumas configurações demonstrativas, o link de comunicação sem fio 216 inclui diversos canais de comunicação sem fio contíguos. Conforme aqui utilizada, a expressão “canais contíguos” pode referir-se a um ou mais canais de comunicação sem fio adjacentes, vizinhos ou que compartilham limites uns com os outros. Em outras configurações, alguns canais podem não ser contíguos, com dois ou mais canais de comunicação sem fio em um bloco de canais ou em um segmento de canais sendo não adjacentes ou separados por um intervalo de frequência.
[0027] Algumas configurações demonstrativas são descritas a seguir em referência a um link de comunicação sem fio, p. ex. o link de comunicação sem fio 216. Em um exemplo, o link de comunicação sem fio pode incluir um ou mais canais com largura de banda de 80 MHz e um ou mais canais com largura de banda diferente de 80 MHz, p. ex. 20 MHz, 40 MHz, 160 MHz ou assemelhados. Por exemplo, um canal de 80 MHz inclui quatro canais contíguos de 20 MHz, p. ex. segundo as normas 802.11 e/ou quaisquer outras normas e/ou protocolos aceitáveis.
[0028] Em algumas configurações demonstrativas, a unidade de comunicação sem fio 208 pode incluir diversas cadeias de transmissão (Tx) 211, que transmitem mensagens sem fio por diversos canais de comunicação sem fio. A unidade de comunicação sem fio 240 pode incluir diversas cadeias receptoras (Rx) 244 para recebimento de comunicação sem fio por diversos canais de comunicação sem fio. Em algumas configurações demonstrativas, as cadeias Tx 211 e/ou as cadeias Rx 244 podem incluir cadeias e/ou componentes adequados de camada física (PHY, physical layer), quaisquer cadeias e/ou componentes de radiofrequência (RF) aceitáveis e/ou qualquer elemento apropriado.
[0029] Em algumas configurações demonstrativas, a unidade de comunicação sem fio 208 pode incluir um controlador de acesso à mídia (MAC, media access controller) 210, p. ex. um único MAC para controlar simultaneamente as transmissões por cadeias de Tx 211; e/ou a unidade de comunicação sem fio 240 pode incluir um MAC 242, p. ex. um único MAC para controlar simultaneamente a recepção por cadeias de Rx 244, p. ex. conforme descrito detalhadamente a seguir.
[0030] Em algumas configurações demonstrativas, o MAC 210 pode controlar cadeias de Tx 211 para transmitir simultaneamente símbolos de um pacote de comunicação sem fio por diversos canais de comunicação sem fio de um link de comunicação sem fio 216. O MAC 242 pode controlar cadeias de Rx 244 para receber simultaneamente os símbolos do pacote de comunicação sem fio por diversos canais de comunicação sem fio de um link de comunicação sem fio 216.
[0031] A Figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra as aplicações de canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas. O diagrama de blocos ilustra parte de um espectro de comunicação sem fio na banda de 5 Gigahertz (GHz) onde partes da banda de 5 GHz são alocadas como bandas não licenciadas e designadas bandas de rádio Unlicensed National Information Infrastructure (UNII). Bandas de frequência consecutivas ou separadas do espectro eletromagnético podem ser utilizadas em outras configurações.
[0032] As bandas de rádio UNII são parte do espectro de radiofrequência utilizado por dispositivos IEEE 802.11 e muitos provedores de serviços de rede sem fio e estão sob domínio regulatório da Federal Communications Commission (FCC) para serviços na faixa de 5 GHz nos Estados Unidos. Para fins desta aplicação, as bandas de rádio UNII são categorizadas em UNII-1, UNII-2, UNII-2 estendida e UNII-3. As bandas podem ser categorizadas posteriormente de acordo com limitações de energia, frequência da largura de banda e número de canais alocados para cada banda, sendo que os canais podem ser alocados em conjunto.
[0033] As referências a bandas específicas na faixa de 5 GHz podem variar de acordo com a localização. Por exemplo, as bandas mostradas na Figura 3 refletem configurações que podem ser pertinentes aos Estados Unidos. Os intervalos de frequência para cada banda podem variar de acordo com a localização e podem ser diferentes em outras configurações. Conforme mostrado na Figura 3, os intervalos de bandas UNII-1 variam de 5,15 a 5,25 GHz e a banda UNII-1 compreende quatro blocos de canais com numeração par que variam de 36 a 48, onde cada bloco representa um canal de 20 MHz 302. Os canais de 20 MHz 302 podem ser combinados adicionalmente para proporcionar maior largura de banda, representada por um canal de 40 MHz 304, um canal de 80 MHz 306 e um canal de 160 MHz 308. Quaisquer referências aqui a blocos de canais podem referir-se tanto a um único canal como a vários canais agregados que proporcionam a largura de banda desejada para o bloco de canais.
[0034] Analogamente, a banda UNII-2 contém quatro canais de 20 MHz 302 entre 5,25 e 5,35 GHz e intervalos entre os blocos de canais com numeração par entre 52 e 64. Uma banda estendida UNII-2, que também pode ser denominada UNII Worldwide, varia de 5,47 a 5,725 GHz e contém doze blocos de canais com numeração par de 100 a 144. Nesta configuração, a banda estendida UNII-2 é seguida por uma lacuna 310 e precedida por uma banda UNII-3. A banda UNII-3 estende-se até 5,825 GHz e contém cinco blocos de canais com numeração ímpar de 149 a 165. Os rótulos de frequência na Figura 3 podem designar limites estabelecidos para bandas UNII correspondentes. Em outras configurações, os números dos blocos de canais e as frequências das bandas ocupadas pelos canais em cada banda podem variar de acordo com exigências regulatórias ou outras limitações.
[0035] O envio de sequências de dados por vários canais pode variar de acordo com o protocolo sem fio empregado para comunicação. Por exemplo, segundo a especificação proposta 802.11ac (TGac), a transmissão PHY a 80 MHz e, VHT BSS 100 é suportada por dois canais adjacentes de 40 MHz. Na transmissão de 80 MHz, os blocos de canais 36 e 40 são dois blocos de canais adjacentes que, quando combinados, proporcionam largura de banda total de 40 MHz. Além disso, os blocos de canais 44 e 48 também proporcionam largura de banda total de 40 MHz. Uma combinação de blocos de canais 36, 40, 44 e 48 proporciona uma largura de banda contígua total de 80 MHz para transmissão. A combinação de blocos de canais 36 a 48 pode proporcionar uma primeira faixa de frequência para transmissão a 160 MHz. Uma segunda faixa de frequência para transmissão a 160 MHz pode incluir os blocos de canais 52, 56, 60 e 64, onde a segunda porção de frequência possui 80 MHz de largura de banda. A primeira e a segunda porções de frequências não contíguas permitem transmissão contígua em um primeiro canal de 160 MHz 308. A primeira porção de frequência e a segunda porção de frequência também podem ser denominadas porções de frequência inferior e superior em algumas configurações.
[0036] A comunicação por canais de banda larga também pode ser suportada na banda UNII-2 estendida e na banda UNII-3 usando vários bloqueios de canal. Um canal de banda larga contíguo na faixa de 5 GHz pode deixar de ser ativado devido á lacuna de frequência 310, conforme mostrado na Figura 3. A lacuna de frequência 310 pode apresentar largura de banda de 5 MHz ou mais (p. ex. 10, 15, 20 ou similar).
[0037] A Figura 4 é um diagrama de blocos da detecção de colisões em vários canais, incluindo um canal primário 420 e canais não primários, que incluem um canal secundário 430, um canal terciário 440 e um canal quaternário 450, de acordo com algumas configurações demonstrativas. Outras configurações podem usar um número maior ou menor de canais. Cada um dos canais 420, 430, 440 e 450 pode ser um canal de 20 MHz 302, embora a configuração não seja limitada neste aspecto. Os canais das Figuras 4, 5 e 6 podem ser mais largos ou mais estreitos que 20 MHz em outras configurações.
[0038] Conforme ilustrado na Figura 4, um dispositivo de iniciação ou iniciador como o dispositivo de comunicação sem fio 202 tenta acessar os canais utilizando frames de solicitação de envio (RTS, request to send) ou autorização de envio (CTS, clear to send) em um dispositivo de resposta ou respondedor. O dispositivo iniciador pode varrer, monitorar ou sondar de outra forma os canais 420, 430, 440 e 450, onde os canais são monitorados de forma contínua ou semicontínua para determinar se estão ociosos. Se os canais estiverem ociosos, o dispositivo de iniciação pode selecionar dinamicamente uma largura de banda disponível com base na situação do canal e transmitir frames RTS 404 compreendendo preâmbulos RTS 402 para o dispositivo respondedor, como o dispositivo de comunicação sem fio 206, utilizando largura de banda de 80 MHz sobre o canal primário 420, o canal secundário 430, ou canal terciário 440 e o canal quaternário 450 para, por exemplo, preparar para transmitir um PPDU sob largura de banda de 80 MHz. O dispositivo iniciador pode selecionar outras larguras de banda dinamicamente de acordo com a maior largura de banda contígua disponível, p. ex. 20 MHz, 40 MHz ou 160 MHz. Além disso, alguns bits podem ser definidos no frame RTS 404 e/ou no preâmbulo RTS 402 para indicar se o dispositivo iniciador está utilizando operação dinâmica de largura de banda.
[0039] O dispositivo respondedor pode varrer e determinar alguns canais ociosos e pode detectar frames RTS 404. O frame RTS 404 também pode transmitir informações sobre indicação de largura de banda que indica a largura de banda ocupada pelo frame RTS 404. Ao receber um frame RTS, o dispositivo respondedor responde com frames CTS 410 que compreendem preâmbulos CTS 408 na maior largura de banda contígua em que o dispositivo respondedor determinar que o(s) canal(is) está(ão) ocioso(s). Em outras configurações, o dispositivo receptor detecta ou varre os canais antes de receber os frames RTS 404 designados, como pelo menos um espaço interframe da função de coordenação de ponto (PCF, point coordination function) (PIFS, PCF interframe space) antes de receber os frames RTS 404 para determinar quais canais estão ociosos. Os dispositivos iniciador e respondedor podem operar dinamicamente em vez de com largura de banda estática, onde a detecção de que um dos canais não primários 430, 440 e/ou 450 está ocupado durante a varredura ou sondagem pelo dispositivo iniciador ou pelo dispositivo respondedor, a transmissão de frames pelo canal primário 420 e pelos canais não primários 430, 440 e 450 é evitada e/ou adiada por meio de, por exemplo, um procedimento de backoff pelo canal primário 420 e, em algumas configurações, sem incrementar um contador de retentativas.
[0040] O dispositivo respondedor pode detectar com sucesso os frames RTS 404 pelo canal primário e pode também detectar frames RTS 404 pelos canais não primários utilizando um ou mais parâmetros de mensuração, como a relação sinal-ruído (SNR, signal to noise ratio) ou relação sinal-interferência (SINR, signal to interference noise ratio). O dispositivo respondedor pode não detectar um ou mais frames RTS 404 devido a uma colisão em um ou mais canais, indicando que um ou mais canais estão ocupados. Como exemplo, um preâmbulo corrompido 412 é produzido pela colisão de um preâmbulo RTS 402 em um canal terciário 440. O preâmbulo corrompido 412 pode impedir que o dispositivo respondedor receba com sucesso um frame RTS 404 pelo canal terciário 440.
[0041] Em uma configuração, o dispositivo respondedor implementa um protocolo de estimativa de interface nos canais não primários, incluindo o canal secundário 430, o canal terciário 440 e o canal quaternário 450 para estimar a interferência em um campo de treinamento longo (LTF, long training field) do preâmbulo RTS 402. O protocolo de estimativa de interferência pode incluir derivação de uma SINR a partir de um indicador da intensidade do sinal recebido (RSSI, received signal strength indicator) estimado ou medido no canal primário 420 e um nível de interferência medido ou estimado em um ou mais dos canais não primários. Por exemplo, o dispositivo respondedor pode determinar a SINR do canal terciário 440 utilizando o RSSI do canal primário 420 e o nível de interferência medido no canal terciário 440. Nesta configuração, o dispositivo respondedor pode determinar que houve uma colisão no canal terciário 440 se o SINR for menor que um limiar predeterminado. O liminar pré-determinado pode ser calculado ou determinado pelo dispositivo iniciador e/ou pelo dispositivo respondedor, ou o limiar pré-determinado pode ser programado no dispositivo iniciador e/ou no dispositivo respondedor. O dispositivo respondedor envia frames CTS 410 com preâmbulos CTS 408 pelo canal primário 420 e pelo canal secundário 430 após o SIFS 406 para proporcionar largura de banda contígua para o iniciador enviar um PPDU de dados subsequentes após um SIFS 418 utilizando frames de dados 420.
[0042] O dispositivo respondedor pode determinar a largura de banda a ser utilizada para transferir dados do PPDU com base da detecção de preâmbulo por canais não primários e correlação temporal entre o canal primário 420 e os canais não primários 430, 440 e 450. Se o dispositivo respondedor receber um RTS 404 com um preâmbulo RTS válido 402 pelo canal primário 420, mas não houver recebimento de um preâmbulo RTS válido 402 por um ou mais dos canais não primários 430, 440 e 450 ou houver detecção de um preâmbulo RTS 402 válido, mas a interferência estimada em um ou mais dos canais não primários for elevada demais, o dispositivo respondedor pode reduzir a largura de banda de transmissão e enviar frames CTS 410 por um subconjunto de canais para os quais preâmbulos válidos foram recebidos e que apresentam correlação temporal com um frame RTS 404 recebido corretamente pelo canal primário 420. Também pode haver colisões durante os frames CTS 410 e o dispositivo iniciador pode detectar colisões e ajustar a largura de banda de operação em resposta às colisões selecionando canais nos quais não houve colisões durante os frames RTS 404 ou durante os frames CTS 410.
[0043] A alocação dinâmica ou a seleção de largura de banda podem ser incluídas em algumas configurações utilizando-se alguns bits nos frames RTS 404 e/ou CTS 410. Como exemplo, 2 de 9 bits reservados em um campo de serviço do frame RTS 404 e/ou do frame CTS 410 podem ser utilizados para indicar o modo de largura de banda. Os bits indicativos de largura de banda podem ser bits de serviço reservados subsequentes aos campos de inicialização do scrambler nos frames RTS 404 e/ou nos frames CTS 410. Em outras configurações, o RTS 404 pode ser envolvido em um envoltório de controle e/ou os frames CTS 410 podem ser envolvidos em um envoltório de controle. O envoltório de controle pode compreender um ou mais dentre um campo de controle de frame, um campo identificador de duração, um campo de endereço, um campo de controle de frame transportado, um campo de controle de alto fluxo, um campo de frame transportado e um campo de verificação de sequência de frame. Alguns bits reservados podem ser configurados para indicar a largura de banda do frame RTS 404 ou do frame CTS 410 em um campo do envoltório de controle. Como exemplo, dois bits reservados no campo de controle HT podem ser utilizados para indicar a largura de banda. Outros campos podem ser utilizados para indicar a largura de banda utilizando alguns bits.
[0044] Em outras configurações na Figura 4, os frames podem ser denominados frames multicanal como RTS multicanal (MRTS, multichannel RTS) 404 ou frame CTS multicanal (MCTS, multichannel CTS) 410. Um MRTS é um RTS 404 quer compreende uma lista embutida de canais pelos quais o MRTS é transmitido. O frame MRTS 404 e o frame MCTS 410 podem ser configurados para identificar a largura de banda disponível, onde a estimativa da interferência é utilizada para determinar se houve detecção de colisão e não detecção de preâmbulo, conforme descrito anteriormente em referência à coluna 4. Um dispositivo respondedor pode receber o frame MRTS 404 e identificar canais livres de colisão e indicar a largura de banda do frame MCTS 410. A largura de banda pretendida para uso por um dispositivo pode ser indicada em um campo largura de banda do frame MRTS 404 e no frame MCTS 410 utilizando alguns bits. Por exemplo, dois bits podem ser utilizados no campo largura de banda do frame MRTS 404 e/ou do frame MCTS 410 para indicar que a largura de banda selecionada para uma transmissão posterior. O dispositivo iniciador e o dispositivo respondedor podem monitorar todos os canais na configuração da Figura 4, embora a configuração não seja limitada neste aspecto.
[0045] A Figura 5 é um diagrama de blocos que ilustra a detecção de colisões em diversos canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas. Um dispositivo iniciador como a STA 102 de comunicação VHT ou a VHT AP 104 utiliza um frame RTS 504, que inclui um preâmbulo RTS 502 em vários canais, incluindo um canal primário 420 e diversos canais não primários, incluindo-se o canal secundário 430, o canal terciário 440 e o canal quaternário 450. Outras configurações podem usar um número maior ou menor de canais.
[0046] Para aumentar a eficiência energética e reduzir a complexidade do hardware, um dispositivo respondedor como a STA 102 de comunicação VHT ou a VHT AP 104 podem monitorar apenas parte dos canais disponíveis de forma contínua ou semicontínua para determinar se o subconjunto de canais disponíveis está ocioso e para detectar frames RTS 404. Por exemplo, o dispositivo respondedor pode selecionar alguns, mas não todos dentre os canais 420, 430, 440 e 450 para recebimento de pacotes e para detectar colisões nos canais selecionados. Se se detectar uma colisão em um ou mais dos canais selecionados, o dispositivo iniciador pode reduzir a largura de banda de transmissão de pacotes ou frames posteriores. Se o dispositivo iniciador enviar um preâmbulo corrompido 512 como parte do frame RTS 504 pelo canal secundário 430, tal preâmbulo pode não ser detectado se o dispositivo respondedor monitorar seletivamente um subconjunto de canais sem incluir o canal secundário 430. Com isso, o frame CTS 510 é enviado apesar da colisão no canal secundário 430 e a largura de banda utilizada para transmissão não é perturbada nem modificada porque a colisão não foi detectada em um canal monitorado pelo dispositivo respondedor.
[0047] A Figura 6 é um diagrama de blocos que ilustra uma detecção de colisão em diversos canais, de acordo com algumas configurações demonstrativas. Um dispositivo iniciador como a STA 102 de comunicação VHT ou a VHT AP 104 utiliza um frame RTS 504, que inclui um preâmbulo RTS 502 em vários canais, incluindo um canal primário 420 e diversos canais não primários, incluindo-se o canal secundário 430, o canal terciário 440 e o canal quaternário 450. Em algumas configurações, o canal primário 420 é monitorado de forma contínua ou semicontínua. Entretanto, os canais remanescentes 430, 440 e 450 não são monitorados para, por exemplo, poupar energia ou reduzir a complexidade do hardware.
[0048] Antes de estabelecer uma oportunidade de transmissão (TXOP), o dispositivo iniciador transmite um frame RTS 604 por todos os canais disponíveis 420, 430, 440 e 450. Outras configurações podem usar um número maior ou menor de canais. Um preâmbulo RTS 602 que forma parte do frame RTS 604 indica a largura de banda disponível e, em algumas configurações específicas, um identificador de associação (AID, association identifier) do dispositivo respondedor. A largura de banda pode ser indicada no preâmbulo RTS 602 utilizando- se alguns bits. Por exemplo, se houver quatro canais disponíveis, dois bits podem ser utilizados para indicar a largura de banda disponível ou a largura de banda que o dispositivo iniciador constatou estar ociosa.
[0049] Ao receber o preâmbulo RTS 602 e detectar uma correspondência com o AID, o dispositivo respondedor permuta de um modo de largura de banda inicial para outro modo de largura de banda. Em algumas configurações, o dispositivo respondedor também pode determinar se os canais estão ociosos antes de receber o frame RTS 604. O dispositivos respondedor pode passar do modo de 20 MHz para um modo de 80 MHz com base na largura de banda indicada no preâmbulo RTS 602. Após permutar os modos, o dispositivo respondedor monitora os canais correspondentes à largura de banda indicada no preâmbulo RTS 602. Após o espaço inter-frame curto (SIFS, short interframe space) 606, o dispositivo iniciador transmite um RTS 610 por todos os canais correspondentes à largura de banda disponível. O dispositivo respondedor pode detectar uma colisão no canal terciário 440, que resulta em um preâmbulo corrompido 628, que é detectado pelo dispositivos respondedor. Após receber os frames RTS 610 por todos os canais disponíveis, o dispositivo respondedor responde com frames CTS 616 por canais livres de colisões, que podem ser um subconjunto dos canais disponíveis, incluindo-se o canal primário 420 e o canal secundário 430. Em resposta à detecção de colisão no canal terciário, o dispositivo respondedor pode desligar um circuito de banda mais elevada correspondente ao canal terciário 440 e ao canal quaternário 450. Em outra configuração, uma colisão pode ser detectada no canal quaternário 450 e induzir o dispositivo iniciador a transmitir pelo canal primário 420 e pelo canal secundário 430, conforme ilustrado na Figura 6.
[0050] A Figura 7 é um diagrama de blocos que ilustra dispositivos e métodos para detecção de colisões em transmissões de banda larga, conforme descrito anteriormente em referência à Figura 2 até a Figura 6. No elemento 702, um dispositivo como o dispositivo de comunicação sem fio da Figura 2, ou seja, 202 ou 206, configurado para comunicação de banda larga monitora o tráfego em diversos canais, p. ex. pelo canal primário 420, o canal secundário 430, o canal terciário 440 e o canal quaternário 450. No elemento 704, o dispositivo determina que um ou mais dos vários canais estão ociosos. No elemento 706, o dispositivo transmite um frame RTS por um ou mais canais ociosos, onde um ou mais canais ociosos incluem um canal primário 420 e cada frame RTS indica a largura de banda disponível no transmissor e compreende um preâmbulo. Um frame CTS é recebido no elemento 708 pelo canal primário 420, onde o frame CTS indica um número de canais disponíveis e a largura de banda disponível no respondedor. Os dados são transmitidos pelo dispositivo pelos canais disponíveis indicados no frame CTS mostrado no elemento 710.
[0051] A Figura 8 é um diagrama de blocos que ilustra os métodos de detecção de colisões em transmissões de banda larga, conforme descrito anteriormente em referência à Figura 2 até a Figura 6. No elemento 802, um dispositivo como o dispositivo de comunicação sem fio da Figura 2, p. ex. 202 ou 206, configurado para comunicação de banda larga determina se um canal primário 420 e alguns canais não primários (p. ex. 430 a 450) estão ociosos. No elemento 804, o dispositivo recebe um frame RTS por um canal primário 420, onde o frame RTS indica a largura de banda disponível para o dispositivo. O dispositivo transmite um frame CTS por diversos dentre o canal primário 420 e um ou mais dos canais não primários no elemento 806, baseando-se ao menos parcialmente em se o canal primário 420 e os canais não primários estão ociosos, onde o frame CTS indica a largura de banda disponível no respondedor. No elemento 808, o dispositivo recebe dados por pelo menos um subconjunto do conjunto formado por um ou mais canais primários 420 e pelos canais não primários.
[0052] De maneira geral, a operação aqui discutida pode ser facilitada pela execução de firmware ou software apropriado, configurado na forma de instruções de código em meios tangíveis, conforme aplicável. Assim, as configurações da invenção podem incluir conjuntos de instruções executadas em algum tipo de núcleo de processamento ou implementadas de outra forma ou implementadas sobre ou em um meio legível por máquinas. Pode-se considerar meio legível por máquina qualquer mecanismo para armazenar ou transmitir informações em um formato legível por máquina (p. ex. um computador). Por exemplo, um meio legível por máquinas pode incluir um artigo de manufatura como uma memória de somente leitura (ROM), uma memória de acesso aleatório (RAM), um meio de armazenamento em disco magnético, um meio de armazenamento óptico, um dispositivo de memória flash, etc. Além disso, um meio legível por máquinas pode incluir sinais propagados, como sinais elétricos, ópticos, acústicos ou outro tipo de sinal propagado (p. ex. ondas portadoras, sinais de infravermelho, sinais digitais, etc.).
[0053] Exceto se indicado especificamente o contrário, e conforme ficará evidente nas discussões a seguir, as discussões na presente especificação que contenham termos como “processamento”, “computação”, “cálculo”, “determinação”, “seleção”, “decodificação” ou designações semelhantes, podem referir-se ações e/ou processos de computadores ou sistemas de computação, ou dispositivos análogos de computação eletrônica, que manipulam e/ou transformam dados representados na forma de quantidades físicas (eletrônicas, por exemplo) no interior de registros e/ou memórias do sistema de computação em outros dados, também representados na forma de quantidades físicas, nas memórias, registros ou outros dispositivos de armazenamento, transformação ou exibição de informações do sistema de computação. Além disso, a palavra “vários” poderá ser empregada, em qualquer parte da presente especificação, para descrever dois ou mais componentes, dispositivos, elementos, parâmetros ou entidades similares.
[0054] O termo “dispositivo” significa, conforme aqui utilizado, um dispositivo capaz de comunicação sem fio, um dispositivo de comunicação capaz de comunicação sem fio, uma estação de comunicação capaz de comunicação sem fio, um dispositivo portátil ou não capaz de comunicação sem fio ou assemelhados. Em algumas configurações demonstrativas, um dispositivo sem fio pode ser ou compreender um periférico integrado a um computador ou um periférico conectado a um computador. Em algumas configurações demonstrativas, o termo “dispositivo” pode designar também uma conexão cabeada.
[0055] Embora certas características da invenção tenham sido aqui ilustradas e descritas, os versados na técnica poderão encontrar muitas modificações, substituições, alterações e equivalentes. Fica entendido, portanto, que as reivindicações aqui apresentadas pretendem abranger todas estas modificações e alterações, conforme sejam parte de configurações da invenção.

Claims (22)

1. Método de comunicação que emprega transmissões de banda larga, caracterizadopor compreender: monitorar tráfego em uma pluralidade de canais secundários usando uma estação (STA) configurada para transmissão de banda larga em um canal primário e na pluralidade de canais secundários; determinar que um ou mais canais da pluralidade de canais secundários está ocioso; selecionar uma maior largura de banda contígua disponível a partir, pelo menos, das larguras de banda de 20 MHz, 40 MHz e 160 MHz; transmitir um frame de solicitação de envio (RTS) para um respondedor no canal primário e um ou mais canais secundários que a STA determinou para ficar ocioso, em que o frame RTS multicanal é um único frame que ocupa a largura de banda contígua selecionada disponível e indica a largura de banda disponível na STA; receber um frame de autorização de envio (CTS) multicanal a partir do respondedor no canal primário e pelo menos um dos um ou mais dos canais secundários nos quais a RTS multicanal foi transmitida que também foi determinada para estar ocioso pelo respondedor, em que o frame CTS multicanal indica largura de banda disponível no respondedor; e transmitir dados pela STA que usa a largura de banda disponível indicada pelo respondedor no frame CTS multicanal.
2. Método, de acordo com a reivindicação1, caracterizadopelo fato de que o canal primário apresenta uma largura de banda de canal de 20 MHz, um primeiro canal secundário apresenta uma largura de banda de canal de 20 MHz, um segundo canal secundário apresenta uma largura de banda de canal de 40 MHz, e em que o canal primário, o primeiro canal secundário, e o segundo canal secundário forma uma banda de frequência contígua.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que um terceiro canal secundário da pluralidade de canais secundários apresenta uma largura de banda de canal de 80 MHz.
4. Método, de acordo com a reivindicação3, caracterizadopelo fato de que o terceiro canal secundário é não contíguo com o canal primário, com o primeiro canal secundário, e com o segundo canal secundário.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o respondedor detecta pelo menos um espaço interframe de função de coordenação de ponto (PCF) (PIFS) no canal primário e a pluralidade de canais secundários antes de receber o frame RTS multicanal.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a STA é configurada para operação de largura de banda dinâmica ao selecionar a maior largura de banda contígua disponível para transmissão da RTS multicanal.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o frame CTS multicanal e o frame RTS multicanal compreendem um bit de modo de largura de banda.
8. Método para comunicações de altíssimo fluxo (VHT), caracterizadopor compreender:detectar, por uma primeira estação (STA) configurada para comunicação VHT, para determinar se um canal primário e uma pluralidade de canais secundários estão ociosos;selecionar uma maior largura de banda contígua disponível a partir, pelo menos, das larguras de banda de 20 MHz, 40 MHz e 160 MHz;receber um frame de solicitação de envio (RTS) multicanal a partir de uma segunda STA configurada para comunicação VHT, em que a RTS multicanal sendo recebida no canal primário e um ou mais dos canais secundários que foram determinados para ficar ociosos pela segunda STA, em que o frame RTS multicanal é um único frame que ocupa a largura de banda contígua selecionada disponível e indica a largura de banda disponível na STA;transmitir um frame de autorização de envio (CTS) multicanal para indicar a largura de banda disponível na primeira STA, o frame CTS multicanal sendo transmitido no canal primário e pelo menos um dentre um ou mais dos canais secundários nos quais a RTS multicanal foi recebida que também foi determinada como ocioso pela VHT STA; e receber dados a partir da segunda STA através do canal primário e os um ou mais canais secundários correspondendo à CTS multicanal.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizadopelo fato de que os dados são recebidos a partir da segunda STA através do canal primário e o número de canais secundários com base em uma largura de banda de canal mais larga indicada pelo frame RTS multicanal.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a segunda STA é configurada para operação de largura de banda dinâmica ao selecionar a maior largura de banda contígua disponível para transmissão da RTS multicanal.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que a pluralidade de canais secundários é de segmentos de frequência não contíguos.
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que o frame CTS multicanal e o frame RTS multicanal compreende um bit de modo de largura de banda.
13. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que o método é executado de acordo com um padrão do grupo de trabalho ac IEEE 802.11 (TGac).
14. Ponto de acesso (AP) de altíssimo fluxo (VHT) caracterizadopor compreender uma antena e uma unidade de comunicação sem fio, em que o AP VHT é configurado para: determinar se um canal primário e uma pluralidade de canais secundários estão ociosos; selecionar uma maior largura de banda contígua disponível a partir, pelo menos, das larguras de banda de 20 MHz, 40 MHz e 160 MHz; receber um frame de solicitação de envio (RTS) a partir de uma estação (STA) VHT configurada para comunicação VHT, a RTS multicanal sendo recebida no canal primário e um ou mais dos canais secundários que foram determinados para ficar ociosos pela STA VHT, em que o frame RTS multicanal é um único frame que ocupa a largura de banda contígua selecionada disponível e indica a largura de banda disponível selecionada; transmitir um frame de autorização de envio (CTS) multicanal para indicar a largura de banda disponível no AP VHT, o frame CTS multicanal sendo transmitido no canal primário e pelo menos um dentre um ou mais dos canais secundários nos quais a RTS multicanal foi recebida que também foi determinada como ocioso pelo AP VHT; e receber dados a partir da STA VHT através do canal primário e os um ou mais canais secundários correspondendo à CTS multicanal.
15. Ponto de acesso, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o AP VHT é configurado para operar de acordo com um padrão do grupo de trabalho ac IEEE 802.11 (TGac).
16. Ponto de acesso, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o frame CTS e o frame RTS compreende um bit de modo de largura de banda.
17. Unidade de comunicação sem fio configurada para comunicações de altíssimo fluxo (VHT) através de um canal primário e uma pluralidade de canais secundários, e caracterizadapor a unidade de comunicação sem fio compreender um processador e um transceptor disposto para: monitorar tráfego em uma pluralidade de canais secundários usando uma estação (STA) configurada para transmissão de banda larga em um canal primário e na pluralidade de canais secundários; determinar que um ou mais canais da pluralidade de canais secundários está ocioso; selecionar uma maior largura de banda contígua disponível a partir, pelo menos, das larguras de banda de 20 MHz, 40 MHz e 160 MHz; transmitir um frame de solicitação de envio (RTS) para um respondedor no canal primário e um ou mais canais secundários que a STA determinou para ficar ocioso, em que o frame RTS multicanal é um único frame que ocupa a largura de banda contígua selecionada disponível e indica a largura de banda disponível selecionada; receber um frame de autorização de envio (CTS) multicanal a partir do respondedor no canal primário e pelo menos um dos um ou mais dos canais secundários nos quais a RTS multicanal foi transmitida que também foi determinada para estar ocioso pelo respondedor, em que o frame CTS multicanal indica largura de banda disponível no respondedor; etransmitir dados pela STA que usa a largura de banda disponível indicada pelo respondedor no frame CTS multicanal.
18. Unidade de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadapelo fato de que a unidade de comunicação sem fio faz parte de um sistema compreendendo adicionalmente uma memória e uma antena.
19. Unidade de comunicação sem fio, de acordo com a reivindicação 18, caracterizadapelo fato de que o sistema é um ponto de acesso VHT ou uma estação VHT.
20. Estação (STA) de altíssimo fluxo (VHT), compreendendo uma antena e uma unidade de comunicação sem fio, caracterizadapor a STA VHT ser configurada para: determinar se um canal primário e uma pluralidade de canais secundários são ociosos; selecionar uma maior largura de banda contígua disponível a partir, pelo menos, das larguras de banda de 20 MHz, 40 MHz e 160 MHz; receber um frame de solicitação de envio (RTS) multicanal a partir de uma segunda HVT STA configurada para comunicação VHT, em que a RTS multicanal sendo recebida no canal primário e um ou mais dos canais secundários que foram determinados para ficar ociosos pela segunda HVT STA, em que o frame RTS multicanal é um único frame que ocupa a largura de banda contígua selecionada disponível e indica a largura de banda disponível na segunda VHT STA; transmitir um frame de autorização de envio (CTS) multicanal para indicar a largura de banda disponível na VHT STA, o frame CTS multicanal sendo transmitido no canal primário e pelo menos um dentre um ou mais dos canais secundários nos quais a RTS multicanal foi recebida que também foi determinada como ocioso pela VHT STA; ereceber dados a partir da segunda VHT STA através do canal primário e os um ou mais canais secundários correspondendo à CTS multicanal.
21. Estação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapelo fato de que o frame CTS multicanal e o frame RTS multicanal compreende um bit de modo de largura de banda.
22. Estação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapelo fato de que a segunda STA é configurada para operação de largura de banda dinâmica ao selecionar a maior largura de banda contígua disponível para transmissão da RTS multicanal.
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