CN101356846A - 在WiMAX通信网络中提供服务质量的方法和在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在WiMAX通信网络中提供服务质量的方法,以及一种在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的方法。在用于通过应用功能(AF)在WiMAX通信网络的接入网络(ASN)的空气接口(R1)上提供服务质量的方法中,该应用功能(AF)希望向WiMAX通信网络的用户提供涉及服务质量的应用。所期望的服务质量通过WiMAX通信网络的验证、授权和计费基本结构来通报。

Description

在WiMAX通信网络中提供服务质量的方法和在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的方法
技术领域
本发明涉及一种在WiMAX通信网络中在接入网络的空气接口上提供服务质量的方法。此外本发明还涉及一种在通信网络中通过策略判定功能选择分配给客户接入设备的接入传输资源控制功能的方法,该通信网络尤其是按照ITU-T的通信网络。
背景技术
WiMAX是微波存取全球互通的简称,它是一种工业联盟,其基于用于按照IEEE802.16标准的无线数据传输的空气接口技术来定义WiMAX通信网络的网络体系。WiMAX通信网络的网络体系是标准化过程的对象。对于WiMAX通信网络,规定可以依据各服务的要求预先给定数据传输的服务质量。该服务质量也称为Quality of Service或简写为QoS。
在Parviz Yegani的“WiMAX Overview”,IETF-64,7.-11.November2005,Vancouver,Canada,http://www3.ietf.org/proceedings/05nov/slides/16ng-4.pdf(在2006.02.27日下载和打印)中公开了WiMAX通信网络的概述以及相应的网络体系。此外还公开了用于通报服务质量的框架。但是没有公开服务质量的通报是如何进行的。
用于在由其它标准化组织开发的通信网络中通报服务质量的解决方案只能有条件地用于WiMAX通信网络。在IETF中,这项工作的难点在于与路径耦合的通报(path-coupled signaling),其例如作为通报时的下个步骤(Next Step in Signaling)或简称为NSIS或作为资源预留协议(Resource Reservation Protocol)或简称为RSVP公知。在3GPP、ITU-T和ETSI TISPAN中,遵循另一种体系规则。在那里规定,向用户提供涉及服务质量的用途的应用被分配给用户当前登录的接入网络。但是对于WiMAX通信网络则规定,该应用与接入网络无关,而是例如分配给用户的家用网络。但是这导致了该应用无法识别用户的接入网络。
在国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)中,在研究组11中通信网络的另一种网络体系成了标准化过程的对象。其涉及所谓的下一代网络,对该网络同样规定可预先给定数据传输的服务质量。
在“Series Q:Switching and signaling-Signalling requirementsfor IP-QoS”,ITU-T Q-series  Recommendations,Supplement 51,12/2004中公开了应当如何在该通信网络中进行基于IP的服务质量通报。其它用于通报服务质量的信息公开在Hui-Lan Lu,“Resource andAdmission Control in Next Generation Networks-the ITU-T View”,MFA Forum NGN Event,31.Oktober 2005,http://www.mfaforum.org/events/RACF-MFA_Hui-Lan%20Lu.pdf(在2006.02.27日下载和打印)和Hui-Lan Lu,“Quality of Service in NextGeneration Networks”,NGN Industry Event,18.November 2005,London,http://www.itu.int/ITU-T/worksem/ngn/200511/presentations/1u.zip(在2006.02.27日下载和打印)。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于在WiMAX通信网络中提供服务质量的简单的方法。此外本发明要解决的技术问题还在于提供一种在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的简单的方法。
该技术问题通过独立权利要求的特征解决。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。
根据第一方面,本发明的特征在于一种通过应用功能在WiMAX通信网络中在接入网络的空气接口上提供服务质量的方法。该应用功能希望向WiMAX通信网络的用户提供涉及服务质量的应用。所期望的服务质量通过WiMAX通信网络的验证、授权和计费基本结构来通报,简而言之:AAA基本结构。
优点在于,AAA基本结构已经在网络接入方法期间为了验证和授权WiMAX通信网络的用户以及为了对服务进行计费而设置,通过该网络接入方法相应的用户进入该接入网络或者被拒绝进入该接入网络。由此不需要向WiMAX通信网络的网络体系加入新的部件来用于通报服务质量。通过该网络接入方法,在AAA基本结构中知道了用户当前登录的接入网络。由此也知道必须向哪个接入网络通报服务质量。这使得可以依据当前对服务质量的要求简单、动态地通报服务质量。
在优选实施方式中,应用功能与用户家用网络的验证、授权和计费服务器(简称AAA服务器)通信以便对用户进行验证和授权。涉及服务质量的应用的期望服务质量,在该用于授权的通信中传送给AAA服务器。其优点是,用户家用网络中的AAA服务器知道该应用功能,因此该应用功能可以非常简单地与AAA服务器通信。此外,该应用功能和AAA服务器还可以相互通信以验证用户和授权该用户使用该应用功能。从而从应用功能向AAA服务器传送期望的服务质量可以非常简单地实现。
在本发明中,有利的是在验证和授权了用户之后向接入网络的验证、授权和计费客户机(简称AAA客户机)提出服务质量请求,以便在空气接口上提供期望的服务质量。其优点是,AAA客户机位于用户登录的接入网络中,而且AAA客户机在AAA基本结构中是最靠近用户的,因此能够非常简单地在空气接口上提供期望的空气质量。
在本发明中,还有利的是AAA服务器与验证、授权和计费代理(简称AAA代理)通信并通过AAA代理向AAA客户机传递服务质量请求。其优点是,在具有很多AAA客户机的大的接入网络中,AAA服务器不必直接了解接入网络的AAA客户机,与各AAA客户机的通信可以简单地通过接入网络的公用AAA代理进行。
在本发明中还有利的是,通过AAA代理使用本地策略并在接入网络中执行接入控制。其优点是,AAA代理可以管理整个接入网络的可用资源,从而该资源不需要首先由各个AAA客户机来请求。由此可以更为简单地构成AAA客户机。
在另一个优选实施方式中,AAA客户机与用于在连接平面上通报期望的服务质量的基站通信,以便在空气接口上提供该服务质量。AAA客户机可以与基站分开构成,尤其是在接入网络的网关中,或者包括在基站内。基站将空气接口作为资源提供给用户。其优点是,在用户的网络设备和基站之间可以非常简单地在连接平面的空气接口上设置该服务质量。
在本发明中优选的是,在连接平面上通报了服务质量之后沿着AAA基本结构向AAA服务器回发服务质量响应。其优点是,由此AAA服务器可以知道已经提供了期望的服务质量或者有可能无法提供期望的服务质量。此外,还可以由AAA服务器返回给应用功能。
根据第二方面,本发明的特征在于一种在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的方法。接入传输资源控制功能被分配给客户接入设备。在该通信网络中,每个网络运营商具有至少一个网络连接控制功能,向该网络连接控制功能告知各接入网络的标识。该标识由客户接入设备用于获得对接入网络的进入。策略判定功能通过参考点与网络连接控制功能互动,以找出客户接入设备的用户所在的接入网络。属于该接入网络的接入传输资源控制功能将通过策略判定功能来选择。
其优点是,网络连接控制功能也保证了对接入网络的进入,因此知道用户的客户接入设备所在的接入网络的标识。因此策略判定功能可以非常简单地找到接入网络以及所属的接入传输资源控制功能,并通过向网络连接控制功能相应地查询该信息来选择。
在第二方面的优选实施方式中,参考点代表通信网络的AAA基本结构。其优点是,AAA基本结构已经在网络接入方法中为了验证和授权用户而存在。由此不需要在该通信网络中加入附加的部件。
在第二方面的另一优选实施方式中,在策略判定功能和接入传输资源控制功能之间设置接口,通过该接口由策略判定功能向接入传输资源控制功能传送网络连接控制功能的与该接入传输资源控制功能相关的信息。其优点是,这使得策略判定功能和网络连接控制功能直接相互通信,而网络连接控制功能和接入传输资源控制功能则间接地通过策略判定功能相互通信。由此网络连接控制功能和策略判定功能之间的通信特别简单,网络连接控制功能和接入传输资源控制功能之间的直接通信就不需要了。
在第二方面的另一优选实施方式中,关于客户接入设备的用户位于哪个接入网络中的信息被用于通报期望的服务质量。其优点是,可以将服务质量非常简单地通报给接入网络。
附图说明
下面借助示意图解释本发明的实施例。
图1示出WiMAX通信网络的涉及通报服务质量的网络体系,
图2示出网络接入方法的流程,
图3示出通过AAA基本结构通报服务质量的流程,
图4示出按照ITU-T的通信网络的第一实施方式,
图5示出按照ITU-T的通信网络的第二实施方式。
相同构造或功能的元件在附图中用相同的附图标记表示。
具体实施方式
对于WiMAX通信网络规定,数据传输的服务质量(也称为Quality ofService或简称为QoS)可以依据服务的要求来预先给定。该服务质量例如包括应当得到保证的传输带宽,或者不能被超过的待传输数据在从数据的发送者到接收者的路径上的最大时间延迟。例如,提供音频流或尤其是视频流的服务对通信网络的传输带宽提出了很高的要求。如果传输电话语音,例如通过网络电话(简称为VoIP)传输,则只允许传输数据有很短的时间延迟。
WiMAX通信网络的网络体系的一个特殊之处在于,应用功能AF和接入网络ASN是彼此独立的。应用功能AF还可以称为ApplicationFunction,并例如代表SIP代理。接入网络ASN也可以称为受访网络或接入服务网络。具有网络终端设备MS的用户可以登录到该接入网络ASN。网络终端设备MS例如是移动电话、个人数字助理(简称为PDA),或其它可携带计算机,并且实施为用于在WiMAX通信网络中进行无线通信。
用户想用其网络终端设备MS使用的应用功能AF,基本上只知道该网络终端设备MS的一个网络地址,但是不知道该网络终端设备MS当前登录到哪个接入网络ASN。由此存在的问题是要找出该接入网络ASN,并且向该接入网络通报使用应用功能AF所需要的服务质量,从而该接入网络ASN可以提供期望的服务质量。在WiMAX通信网络中,尤其是在用户的网络终端设备MS和接入网络ASN之间的空气接口R1上提供该服务质量是很重要的。
图1示出WiMAX通信网络的涉及通报服务质量的网络体系。用户的网络终端设备MS通过空气接口R1与接入网络ASN耦合。接入网络ASN具有至少一个基站BS,该基站为网络终端设备MS提供空气接口R1。基站BS具有服务流管理单元SFM(也称为Service Flow Management),或者与服务流管理单元SFM耦合。服务流管理单元SFM实施为,本地的,即涉及基站BS地通过本地接入控制(Local Admission Control)允许或禁止对基站BS的资源的访问,并且提供和管理该资源,例如空气接口R1上的传输带宽。
服务流管理单元SFM还具有或实施为本地的验证、授权和计费客户机AAA。替换的,验证、授权和计费客户机AAA客户机可以包括服务流管理单元SFM,或者验证、授权和计费客户机AAA客户机与服务流管理单元SFM分离地构成或设置。例如,验证、授权和计费客户机AAA客户机还可以设置在接入网络ASN的网关中。验证、授权和计费客户机AAA客户机在用户想要用其网络终端设备MS登录到接入网络MSN以获得对该接入网络ASN的访问时开始网络接入方法。
服务流管理单元SFM通过接口R6与服务流授权单元SFA(也称为Service Flow Authorization)耦合。服务流授权单元SFA实施为,采用涉及接入网络ASN的本地策略(Local Policies)来授权用户可以使用接入网络ASN的资源。优选的,服务流授权单元SFA实施为,为接入网络ASN的所有基站BS执行该授权,也就是说只需要在接入网络ASN中设置一个服务流授权单元SFA。优选的,服务流授权单元SFA了解各基站BS的可用资源。
服务流授权单元SFA包括或实施为本地验证、授权和计费代理-本地AAA代理,以用于授权。替换的,验证、授权和计费代理-本地AAA代理可以包括服务流授权单元SFA。验证、授权和计费代理-本地AAA代理实施为,与相应的验证、授权和计费客户机AAA客户机通信,以便在网络接入方法中验证和授权用户。
接入网络ASN通过接口R3和R5与用户的家用网络-家用NSP耦合,后者也称为网络服务供应者。家用网络-家用NSP包括应用功能AF或者与该应用功能AF耦合。家用网络-家用NSP还包括策略功能PF,也称为Policy Function。策略功能PF包括或者实施为验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器。替换的,验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器包括策略功能PF。策略功能PF或验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器访问关于家用网络-家用NSP的所有用户的信息,尤其是访问涉及进入接入网络ASN或者使用应用功能AF的进入或使用授权的信息,以及对有关事务进行计费的信息,如对使用应用功能AF或接入网络ASN计费。应用功能AF实施为,为了验证、授权和计费目的而与家用网络-家用NSP的策略功能PF通信。
图2示出在用户登录到接入网络ASN时执行的网络接入方法的流程。用户的网络终端设备MS与基站BS通过空气接口R1通信,并向基站BS发送接入信息以用于验证用户。基站BS向服务流管理单元SFM或验证、授权和计费客户机-AAA客户机提出验证、授权和计费请求-AAA请求,AAA客户机将AAA请求通过验证、授权和计费代理-本地AAA代理传递给用户家用网络-家用NSP的验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器。验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器或策略功能PF对用户进行验证和授权以进入接入网络ASN,并采集和管理与此有关、必要时与计费有关的信息。已进行的对用户的验证和授权通过验证、授权和计费代理-本地AAA代理和验证、授权和计费客户机-AAA客户机以验证、授权和计费响应-AAA响应的形式提供给基站BS,然后发送给用户的网络接入设备MS。通过该网络接入方法,验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器识别出用户当前所在的接入网络ASN。
如果用户在网络接入方法结束之后想要使用应用功能AF的涉及服务质量的应用,如涉及应用功能AF的视频流,则有利的是,为了从应用功能AF向网络终端设备MS传送该视频流而提供所需要的服务质量,尤其是涉及为此所需要的传输带宽的服务质量,以便在网络终端设备MS上无干扰地接收视频流。为此尤其是必须在空气接口R1上提供期望的服务质量。
应用功能AF通常不知道用户当前所在的接入网络ASN。为了能够在空气接口R1上预先给定期望的服务质量,必须向基站BS通报期望的服务质量。图3示出通过验证、授权和计费基本结构通报服务质量的流程。应用功能AF向验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器请求对用户进行验证和授权,以便让用户使用应用功能AF。此外,应用功能AF还向验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器发送期望的服务质量。验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器对用户进行验证和授权,必要时还对期望的服务质量进行验证和授权,并向接入网络ASN的验证、授权和计费代理-本地AAA代理发送服务质量请求-安装QoS。此外,验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器还可以向应用功能AF返回临时的响应-暂时响应,以便通知应用功能AF已进行的验证和授权。
验证、授权和计费代理-本地AAA代理必要时使用涉及通过用户使用接入网络ASN的资源的本地策略。此外,验证、授权和计费代理-本地AAA代理向验证、授权和计费客户机AAA客户机传递服务质量请求-安装QoS。在接入网络ASN中,尤其是通过服务流管理单元SFM和服务流授权单元SFA执行接入控制,以便为期望的服务质量预留资源。
服务流管理单元SFM向通过本地接入控制本地提供期望资源的基站BS提出资源请求RR请求。基站BS向用户的网络终端设备MS发送添加请求DSA请求,用于动态加入服务。添加请求DSA请求还可以称为动态服务添加请求。依据添加请求DSA请求,在网络终端设备MS和基站BS之间的也称为链路层的连接层上,在空气接口R1上设置期望的服务质量。网络终端设备MS用添加响应DSA响应来回答添加请求DSA请求。基站BS接着向服务流管理单元SFM发送资源响应RR响应,以便通知在空气接口R1上已经进行的服务质量的设置或预留。验证、授权和计费客户机AAA客户机接着通过验证、授权和计费代理-本地AAA代理向验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器发送服务质量响应QoS确认。验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器通知应用功能AF该提供,或者在出现错误、接入限制或者期望服务质量不可用性时通知无法在空气接口R1上提供该服务质量。
为了在验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器和验证、授权和计费客户机AAA客户机之间通报服务质量,例如可以采用在H.Tschofenig等人“RADIUS Quality of Service Support”,draft-tschofenig-radext-qos-02.txt,October 2005或者在F.Alfano等人“Diameter Quality of Service Application”,draft-alfano-aaa-qosprot-04.txt,September 2005中公开的参数。
但是同样也可以由应用功能AF通过向验证、授权和计费服务器-家用AAA服务器发送的相应查询确定用户当前所在的接入网络ASN,该家用AAA服务器接着在相应的答复中向应用功能AF告知该接入网络ASN。服务质量的通报可以用用户当前在哪个接入网络ASN中的信息进行,必要时也可以与上述的不同。此外,该信息必要时还可以用于不同于通报服务质量的目的。
在ITU-T的研究组11中,示出与WiMAX通信网络的通信体系不同的网络体系是标准化过程的对象,该网络体系在图4中示出。在该网络体系中,用户通过客户接入设备CPE与接入网络ACCESS耦合。客户接入设备CPE还可以称为“Customer Premises Equipment”,并例如可以连接到数字用户线(简称为DSL),或者该客户接入设备是电缆调制解调器。接入网络ACCESS可以称为网络运营商ACCESS。接入网络ACCESS通过接口Re、Rc与特定于传输技术、与服务无关的接入传输资源控制功能A-TRCF耦合。接入传输资源控制功能A-TRCF通过接口Rq’与面向服务、与传输技术无关的策略判定功能PDF(Policy Decision Function)耦合。策略判定功能PDF通过接口Gq’与服务控制功能SCF(Service Control Function)耦合。服务控制功能SCF在这里描述的问题方面大致相当于WiMAX通信网络中的应用功能AF,策略判定功能PDF相当于策略功能PF。
每个接入网络ACCESS具有网络连接控制功能NACF(NetworkAttachment Control Function),其通过参考点Ub与分配给相应接入网络ACCESS的接入传输资源控制功能A-TRCF耦合。用户通过网络连接控制功能NACF和参考点Ub在登录接入网络ACCESS时接受验证和授权。由此网络连接控制功能NACF知道了用户当前所在的接入网络ACCESS,即网络连接控制功能NACF了解了接入网络ACCESS的标识,因为用户已经通过所属的客户接入设备CPE登录,而且客户接入设备CPE固定地分配给接入网络ACCESS。由此接入网络ACCESS的标识由客户接入设备CPE用于获得对接入网络ACCESS的接入。
相应于WiMAX通信网络,在按照ITU-T的通信网络中存在以下问题:找出用户当前所在的接入网络ACCESS,以依据用户想要使用的服务控制功能SCF通报和预先给定该接入网络ACCESS中的服务质量。策略判决功能PDF为此必须选择通过所属的接入网络ACCESS向用户的客户接入设备CPE分配的接入传输资源控制功能A-TRCF。
该接入传输资源控制功能A-TRCF目前在该网络接入方法中是基于分配给客户接入设备CPE的网络地址而确定的。但是其缺点是,为此必须预先给定在不同接入网络ACCESS上基本上静态地分配或划分可用的网络地址,以通过客户接入设备CPE的网络地址推导出所属的接入网络ACCESS。由此不能按照需要分配网络地址,由此可能出现必要时会导致接入限制的瓶颈。
策略判定功能PDF因此按照本发明与网络连接控制功能NACF通信或交互。该通信或交互优选通过参考点Ub进行,该参考点为此不是设置在网络连接控制功能NACF和相应的接入传输资源控制功能A-TRCF之间(图4),而是设置在网络连接控制功能NACF和策略判定功能PDF之间(图5)。优选的,设置在网络连接控制功能NACF和相应的接入传输资源控制功能A-TRCF之间的通信由此通过策略判定功能PDF和接口Rq’进行。但是替换的,还基于图4示出的网络体系在网络连接控制功能NACF和策略判定功能PDF之间设置未示出的附加参考点。
优选的,参考点Ub代表通信网络的验证、授权和计费基础结构,即相应于WiMAX通信网络在按照ITU-T的通信网络中,通过使用验证、授权和计费基础结构确定用户当前所在的接入网络ACCESS,该验证、授权和计费基础结构通过以前为用户执行的网络接入方法识别该接入网络ACCESS。利用对该接入网络ACCESS的识别,可以非常简单地将服务质量通报到该接入网络ACCESS中,例如有时通过使用该验证、授权和计费基础结构或其它用于通报和提供服务质量的方法。

Claims (11)

1.一种通过应用功能(AF)在WiMAX通信网络中在接入网络(ASN)的空气接口(R1)上提供服务质量的方法,该应用功能希望向WiMAX通信网络的用户提供涉及服务质量的应用,其中所期望的服务质量通过WiMAX通信网络的验证、授权和计费基本结构来通报。
2.根据权利要求1所述的方法,其中
应用功能(AF)与用户家用网络(家用NSP)的验证、授权和计费服务器(家用AAA服务器)通信以便对用户进行验证和授权,
将涉及服务质量的应用的期望服务质量在该用于授权的通信中传送给验证、授权和计费服务器(家用AAA服务器)。
3.根据权利要求2所述的方法,其中在验证和授权了用户之后向接入网络(ASN)的验证、授权和计费客户机(AAA客户机)提出服务质量的请求(安装QoS),以便在空气接口(R1)上提供期望的服务质量。
4.根据权利要求3所述的方法,其中
验证、授权和计费服务器(家用AAA服务器)与验证、授权和计费代理(本地AAA代理)通信,以及
对验证、授权和计费客户机(AAA客户机)的服务质量请求(安装QoS)通过验证、授权和计费代理(AAA代理)传递给验证、授权和计费客户机(AAA客户机)。
5.根据权利要求4所述的方法,其中通过验证、授权和计费代理(AAA代理)使用本地策略(本地策略),并在接入网络(ASN)中执行接入控制(接入控制)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其中验证、授权和计费客户机(AAA客户机)与基站(BS)通信,以便在用于在空气接口(R1)上提供该服务质量的连接平面上通报期望的服务质量。
7.根据权利要求6所述的方法,其中在连接平面上通报了服务质量之后沿着验证、授权和计费基本结构向验证、授权和计费服务器(家用AAA服务器)回发服务质量响应(QoS确认)。
8.一种在通信网络中通过策略判定功能(PDF)选择接入传输资源控制功能(A-TRCF)的方法,该接入传输资源控制功能被分配给客户接入设备(CPE),在该通信网络中,每个网络运营商(ACCESS)具有至少一个网络连接控制功能(NACF),向该网络连接控制功能告知各接入网络(ACCESS)的标识,该标识由客户接入设备(CPE)用于获得对该接入网络(ACCESS)的进入,
策略判定功能(PDF)通过参考点(Ub)与网络连接控制功能(NACF)互动,以找出客户接入设备(CPE)的用户所在的接入网络(ACCESS),
通过策略判定功能(PDF)来选择属于接入网络(ACCESS)的接入传输资源控制功能(A-TRCF)。
9.根据权利要求8所述的方法,其中参考点(Ub)代表所述通信网络的验证、授权和计费基本结构。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其中在策略判定功能(PDF)和接入传输资源控制功能(A-TRCF)之间设置接口(Rq’),通过该接口由策略判定功能(PDF)向接入传输资源控制功能(A-TRCF)传送网络连接控制功能(NACF)的与该接入传输资源控制功能(A-TRCF)相关的信息。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法,其中关于客户接入设备(CPE)的用户位于哪个接入网络(ACCESS)中的信息被用于通报期望的服务质量。
CN200680050824.3A 2006-01-10 2006-12-20 在WiMAX通信网络中提供服务质量的方法和在通信网络中通过策略判定功能选择接入传输资源控制功能的方法 Expired - Fee Related CN101356846B (zh)

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