CN101366206A - 移动通信系统中的信息发送 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在演进通用移动通信系统(E－UMTS)中利用随机接入信道(RACH)的前导码来发送信息。利用前导码发送来向基站通知终端使用RACH时的特定信息，并且基站根据所述特定信息有效地分配无线电资源以向终端发送数据。减小了终端发送数据之前的延时，并使不必要的无线电资源消耗最小化。

Description

移动通信系统中的信息发送
技术领域
本公开涉及移动通信系统中的信息发送。
背景技术
图1例示了E-UMTS的一个示例性网络结构。E-UMTS系统是一种从现有的UMTS系统演进而来的系统。
E-UMTS系统的基本标准化目前正由第三代合作伙伴计划(3GPP)开发。E-UMTS系统可称为长期演进(LTE)系统。
如图1所示，E-UMTS网络可由E-UTRAN和核心网络(CN)组成。E-UTRAN可包括用户设备(UE)、称为eNode B或eNB的基站、位于网络末端并连接到外部网络的接入网关(AG)。
AG可分为用于处理用户业务的部分和用于处理控制业务的部分。用于处理用户业务的AG部分和用于处理控制业务的AG部分可经由一个用于通信的新接口彼此连接。
eNode B(eNB)中可存在一个或更多个小区。这些eNode B可通过一个用于发送用户业务和/或控制业务的接口来连接。
CN还可包括该AG和适用于UE的用户注册的节点。还可在E-UMTS中提供一个接口以分隔E-UTRAN和CN。
移动终端和网络之间的无线电接口协议层可以基于通信系统中公知的开放系统互联(OSI)模型的下三层而分为第一层(L1)、第二层(L2)和第三层(L3)。第一层的物理层使用物理信道来提供信息传送服务。位于第三层中的无线电资源控制(RRC)层控制移动终端和网络之间的无线电资源。
RRC层允许移动终端和网络之间的RRC消息交换。RRC层可位于每个网络节点中，例如eNode B和AG，或位于eNode B或AG其一之中。
图2例示了终端和UMTS陆地无线电接入网(UTRAN)之间的基于3GPP无线电接入网络规范的无线电接口协议的体系结构。图2的无线电接口协议水平地由物理层、数据链路层和网络层形成，并且垂直地由用于发送数据信息的用户平面和用于发送控制信号的控制平面形成。
根据通信系统中公知的开放系统互联(OSI)模型的下三层可以将图2的协议层分为第一层(L1)、第二层(L2)和第三层(L3)。下面将描述图2例示的控制平面中的每个无线电协议层和图3例示的用户平面中的每个无线电协议层。
作为第一层的物理层利用物理信道向上层提供信息传送业务。物理层经由传输信道连接到(位于更高层级的)介质访问控制(MAC)层。
数据经由传输信道在MAC层和物理层之间传送。数据还在不同的物理层(具体地说，为发送端的物理层和接收端的物理层)之间传送。
第二层的MAC层经由逻辑信道向作为其上层的无线电链路控制(RLC)层提供服务。第二层的RLC层支持可靠的数据发送。
由RLC层执行的功能可作为MAC内的功能块而实现。然而，RLC层可能不存在。
第二层的分组数据会聚协议(PDCP)层用于使用诸如IPv4或IPv6的IP分组在无线电接口以相对小的带宽有效地发送数据。为此目的，PDCP层利用称为报头压缩的功能来减少非必需的控制信息。
位于第三层最下部的无线电资源控制(RRC)层仅限定在控制平面中。RRC层为了配置、重新配置和释放无线电承载(radio bearer)而处理(handle)传输和物理信道。无线电承载(RB)表示由第二层为移动终端和UTRAN之间的数据传送提供的服务。
用于从网络向移动终端发送数据的下行链路传输信道可包括用于发送系统信息的广播信道(BCH)和用于发送用户业务或控制消息的下行链路共享信道(SCH)。下行链路多播或广播服务的业务消息或控制消息可经由下行链路SCH或经由独立的下行链路多播信道(MCH)发送。用于从移动终端向网络发送数据的上行链路传输信道可包括用于发送初始控制消息的随机接入信道(RACH)和用于发送用户业务或控制消息的上行链路共享信道(SCH)。
下面将详细描述随机接入信道(RACH)。通常，当终端与网络进行时间同步匹配时或者终端在上行链路上发送相应的数据时，如果不存在用于发送数据的上行链路无线电资源，则使用RACH来获得无线电资源。
例如，当终端开启时终端通常匹配下行链路同步以使得能够从其想要接入的小区接收系统信息。在接收到该系统信息后，终端应当向网络或基站发送接入请求消息以进行RRC连接。然而，如果终端目前不与网络进行时间同步匹配并且没有获得上行链路无线电资源，则终端使用RACH。
换句话说，终端利用RACH从网络请求无线电资源以发送接入请求消息。随后基站对该终端分配适当的无线电资源，以使该终端发送RRC连接消息。随后该终端可以使用所分配的无线电资源向网络发送RRC连接消息。
在另一示例中，终端根据无线电资源调度从网络获取无线电资源，并且当终端形成与该网络的RRC连接时使用所分配的无线电资源向该网络发送数据。然而，如果在终端缓冲器中没有剩余数据时，网络可以不分配上行链路无线电资源，这是因为向没有数据可发送的终端分配上行链路无线电资源是没有效率的。周期性地或根据事件生成向网络报告终端缓冲器的状态。如果在该缓冲器中生成了不需要无线电资源的新数据，则终端使用RACH，这是因为其目前不具有所分配的上行链路无线电资源。换句话说，终端使用RACH来请求从网络发送数据所需的无线电资源。
此后，将描述宽带码分多址接入(WCDMA)中的RACH。RACH信道用于在上行链路上发送长度较短的数据。
可在RACH上发送RRC消息的一部分，例如RRC连接请求消息，小区更新消息或URA更新消息。逻辑信道CCCH(公共控制信道)，DCCH(专用控制信道)和DTCH(专用业务信道)映射到RACH，并且RACH映射到物理信道PRACH(物理随机接入信道)。
当终端MAC向终端的物理层指示PRACH发送时，终端的物理层选择一个接入时隙和一个签名，以经由上行链路发送PRACH前导码。该前导码是在长度为1.33ms的接入时隙间隔期间发送的。在该接入时隙的特定长度的初始部分期间选择并发送16个签名之一。
在终端发送该前导码之后，基站使用下行链路物理信道AICH(捕获指示信道)发送响应信号。响应于该前导码而发送的AICH在与发送的接入时隙相对应的接入时隙的特定长度的该初始部分期间发送由该前导码选择的签名。
基站利用从AICH发送的签名向终端发送肯定响应(ACK)或否定响应(NACK)。在接收到ACK时，终端利用与发送的签名相对应的OVSF码发送长度为10ms或20ms的一个消息部分。在接收到NACK后的适当时段之后，终端MAC再次向终端的物理层指示PRACH发送。如果终端没有接收到与先前发送的前导码对应的AICH，则在指定的时隙之后终端利用比先前的前导码的功率高一级的功率发送一个新的前导码。
信道质量指示符(CQI)信息是使得终端能够测量当前小区中的下行链路信道状态并向基站提供测得状态的信息。随后基站利用所提供的CQI信息执行无线电资源调度。例如，如果CQI信息可以在1到10之间，则由此1表示信道未处于良好状态，10表示信道处于良好状态。
当终端向基站发送为10的CQI信息时，基站可确定当前的下行链路信道处于良好状态，并且以更高的比特率向终端发送数据。相反地，当终端向基站发送为1的CQI信息时，基站可确定下行链路信道未处于良好状态，并且以更低的比特率向终端发送数据。基站之前向终端通知终端应当周期性地或者根据一个事件生成而进行报告，以发送CQI信息。
本发明人认识到在目前现有的RACH过程中的至少以下问题。如先前指出，终端首先选择一个签名和一个接入时隙，并随后在使用RACH时在上行链路上发送前导码。此后，响应于该前导码从基站接收到一个ACK后，终端向基站发送一个消息部分。因此，在现有技术的方法中，终端必须执行前导码发送、ACK接收和消息部分发送以利用RACH向基站通知特定的信息。结果，增加了延时并浪费了无线电资源。基于对这种问题的认识，本发明人已经构想出了此处描述的各种特征和各个方面。
发明内容
本发明的一个方面是提供在移动通信系统中防止无线电资源的不必要消耗并减少信息传送延时的一种发送信息的方法。
一方面提供了一种在移动通信系统中分配无线电资源的方法。所述方法包括以下步骤：接收与用于接入随机接入信道(RACH)的多个签名和多个时机(occasion)有关的分组(grouping)信息；根据所述分组信息选择一个签名和一个随机接入信道(RACH)时机；根据选择的所述签名和所述RACH时机发送前导码；接收包括根据选择的所述签名和所述RACH时机分配的无线电资源的消息；以及利用分配的所述无线电资源来发送数据。
考虑将RACH签名和时机根据预定准则来分组。进一步考虑所述预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、CQI信息、所请求的无线电资源的量和建立原因。
考虑RACH的使用目的包括以下至少一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。进一步考虑所述建立原因包括以下的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态转换和从断开状态到活动状态的转换。所述分组信息可以在系统信息和寻呼消息之一中接收。
本公开中的另一方面提供了在移动通信系统中分配无线电资源的方法。所述方法包括以下步骤：发送与多个签名和多个接入随机接入信道(RACH)的时机有关的分组信息；接收根据依据所述分组信息选择的签名和RACH时机而发送的前导码；发送包括根据所选择的签名和RACH时机而分配的无线电资源的消息；以及接收通过利用所分配的无线电资源而发送的数据。
考虑所述方法进一步包括以下步骤：根据预定准则将RACH签名和时机分组。进一步考虑预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、CQI信息、所请求的无线电资源的量以及建立原因。
考虑RACH的使用目的包括以下的一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。还可考虑所述建立原因包括以下的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态的转换和从断开状态到活动状态的转换。
可考虑所述分组信息在系统信息和寻呼消息之一中发送。还可考虑到所述分组信息在系统信息和寻呼消息之一中发送。所述方法还可包括改变并重新发送所述分组信息。
在本发明中的另一方面中，提供了一种在移动通信系统中分配无线电资源的方法。所述方法包括以下步骤：网络发送与用于接入随机接入信道(RACH)的多个签名和多个时机有关的分组信息；移动通信终端根据所述分组信息选择一个签名和一个随机接入信道(RACH)时机；所述移动通信终端根据选择的所述签名和所述RACH时机发送前导码；所述网络发送包括根据选择的所述签名和所述RACH时机分配的无线电资源的消息；以及所述移动通信终端利用所分配的所述无线电资源发送数据。
可考虑所述RACH签名和时机根据预定准则来分组。还可考虑所述预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、CQI信息、所请求的无线电资源的量和建立原因。
可考虑所述RACH的使用目的包括以下的一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。还可考虑所述建立原因包括以下的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态转换和从断开状态到活动状态的转换。
可考虑所述网络在系统信息和寻呼消息之一中发送分组信息。还可考虑所述方法包括：所述网络改变并重新发送所述分组信息。
根据结合附图的以下详细描述，本公开的上述和其它特征以及多个方面将变得显而易见。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明中进行阐述，一部分将从这些说明中变得清楚，或者可以通过实施本发明的特征而获知。应当理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述都是示例性和解释性的，旨在提供对权利要求的进一步解释。
根据参照附图对这些和其他示例性实施方式的以下详细说明，对于本领域技术人员来说这些实施方式也将变得显而易见，此处的这些特征并不限于所公开的任何具体实施方式。
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入而构成申请文件的一部分，例示了各种示例性实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。根据一个或更多个实施方式，不同附图中用相同附图标记代表的特征、元素以及方面代表了相同、等价或类似的特征、元素或方面。
附图说明
图1示出了作为移动通信系统的E-UMTS的示例性网络结构。
图2示出了无线电协议的控制平面上的每个层。
图3示出了无线电协议的用户平面上的每个层。
图4示出了根据特定实施方式的具体目的由基站进行的对全部RACH时机的分组。
图5示出了根据特定实施方式基站如何为了分组而合并签名和RACH时机。
图6示出了根据图5描述的建立原因和CQI信息的组合而进行的分组。
图7示出了根据特定实施方式的在移动通信系统中发送信息的方法的信号流程。
具体实施方式
下面将参考附图进行详细描述。此处的特征可在例如UMTS的移动通信系统中实现。然而，这些特征可适用于根据其它规范而操作的其它通信系统。
本发明提出了一种方法，通过该方法终端利用RACH的前导码签名和发送定时(或发送时机)向基站通知特定信息，以减少发送数据之前的延时，并有效利用上行链路无线电资源。为了达到此目的，此处描述的特征根据所使用的特定信息对签名和发送时机分类。
在一个实施方式中，这些特征实现为使得能够通过在根据几个特定信息而分类的签名组和RACH资源组中，从根据第一信息分组的签名和根据第二信息分组的发送时机中选择一个签名和一个资源，来发送一个前导码。该特定信息可包括RACH的使用目的、CQI信息、与所请求的无线电资源的量有关的信息、以及与建立原因有关的信息。
例如，RACH的使用目的可包括终端的初始接入、切换、同步保持、接入释放和无线电资源请求。CQI信息是指示下行链路信道状态的值。所请求的无线电资源的量指示了终端的缓冲状态，其可以用50bit、100bit、或200bit来指示。建立原因可表示紧急呼叫、终端从闲置状态到活动状态的改变、或者终端从断开或分离状态到活动状态的改变。
RACH资源可指示RACH时机。具体地说，RACH资源表示基站向小区内的终端通知与基站对RACH的使用有关的资源信息。
该资源信息配置有特定频率和特定时间。该资源信息还可包括RACH时机的持续时间。
在另一实施方式中，这些特征实现为使得能够通过从签名和RACH时机的组合中选择一个签名和配置有该组合的一个组，并通过使用根据第一信息分组的签名和根据第二信息分组的发送时机，来发送一个前导码。在一个示例性实施方式中，一个签名总是具有相同的含义，例如信息。然而，一个签名可以根据在此实施方式中与之合并的发送时机而具有其它含义。
下面将解释从根据第一信息分组的签名和从根据第二信息分组的发送时机中选择一个签名和一个资源以发送前导码的方法。
签名选择
基站根据特定目的而对所有的签名进行分组。利用系统信息或寻呼消息，向终端发送与经分组的签名有关的信息。因此，终端从根据与使用RACH时终端的状态有关的特定信息而分类的多个签名组中选择一个签名组。一旦已经选择了一个签名组，终端就从相应的签名组中随机地选择一个签名。
例如，如果有64个签名，则对这些签名设定数字0到63。基站将RACH的使用目的用作作为进行分组的准则的特定信息。组1可配置为用于初始接入的目的，组2可配置为用于切换的目的，组3可配置为用于同步保持的目的，组4可配置为用于接入释放的目的，并且组5可配置为用于无线电资源请求的目的。基站适当地将全部签名映射到每个组。
换句话说，组1具有从0到11的签名，组2具有从12到23的签名，组3具有从24到35的签名，组4具有从36到47的签名，组5具有从48到63的签名。与根据RACH的使用目的而分组的签名有关的信息(或分组信息)利用系统信息或寻呼消息发送到终端。因此，终端根据设定的分组信息选择组2，并且此后如果RACH的目的是用于切换，则从映射到组2的从编号12到23的签名中随机地选择一个。
并且，基站可动态地改变分组信息。换句话说，如果一个小区中的终端经常使用这些签名组中的一个特定的组，则基站可将更多的签名映射到相应的组。
例如，如果组4具有12个签名，并且组5具有16个签名，如果小区中的终端的使用频率在组4中低而在组5中高，则基站可减少组4中签名的数量并增加组5中签名的数量。与签名分组有关的改变后的信息利用系统信息或寻呼消息从基站发送到终端。
RACH时机选择
如图4所示，基站根据特定目的将整个RACH时机分组。该特定目的可以与用作对签名分组的准则的先前公开的特定信息相同，或可以不同。
例如，签名可根据RACH的使用目的进行分组，并且RACH时机可根据CQI信息进行分组，或者签名和RACH时机均可根据RACH的使用目的进行分组。与分组后的RACH时机有关的分组信息利用系统信息或寻呼消息发送到终端。
因而，根据终端使用RACH时终端的状态从RACH时机的多个组中选择一个组。如果所选择的组包括2个或更多个RACH时机，则终端从所选择的组中随机地选择一个RACH时机。
基站将CQI信息用作对RACH时机进行分组的特定信息。例如，基站进行以下分组：具有差信道状态的组A、具有良好信道状态的组B、以及具有最好信道状态的组C。基站将RACH时机适当地映射到每个组。
与根据CQI信息进行的分组有关的消息利用系统信息或寻呼消息发送到终端。如果终端处于差信道状态，则终端根据设定的分组信息选择组A。如果组A包括2个或更多个RACH时机，则终端随机地选择一个RACH时机。
基站还可动态地改变分组信息。由基站每RACH时机的周期或每多个该周期地改变的分组信息是通过利用系统信息或寻呼消息发送到终端。
下面对选择由这些签名和这些RACH时机的组合所配置的多个组中的一个以发送前导码的方法进行说明。在本方法中，特定签名可能不总是具有相同的信息。例如，根据与其合并的RACH时机，相同的签名可以传递不同的信息。
图5示出基站如何合并签名和RACH时机以进行分组。图6示出了根据图5所示的建立原因和CQI信息的组合的一个实际分组。
如图5所示，在一个周期中，存在4个RACH时机A、B、C和D。这4个RACH时机可如图5所示同时存在，或者分别存在于不同的时刻。例如，这4个RACH时机A、B、C和D可以都存在于时刻2，或者分别存在于时刻4、5和6。假设签名的总数量为16。
建立原因和CQI信息用作进行分组的准则。在两种情况下分别使用建立原因和CQI信息。如图6所示，利用建立原因和CQI信息来生成4个组。如果终端的建立原因是A并且CQI值是1，则终端从包括C5～C9和D0～D8的第三组中随机地选择一个值。C5指示出RACH时机为C并且签名为5。
如前所指出的，一个签名和一个RACH时机可以不总是指示相同的信息。例如，签名10可根据与其合并的RACH时机而传递不同的信息。RACH时机A也可以根据与其合并的签名而传递不同的信息。根据签名和RACH时机的组合的分组信息也通过利用系统信息或寻呼消息而发送到终端。
图7示出了根据特定实施方式在无线电通信系统中发送信息的方法的示例性信号流。如图7所示，基站20根据特定目的将整个签名和RACH时机分组，并利用系统信息或寻呼消息向终端10通知与该分组有关的信息(S10)。
根据基站20的结构(setup)，终端10从签名和RACH时机的多个组中选择一个签名和一个RACH时机，或从由多个签名和多个RACH时机的组合所配置的多个组中选择一个组(S11)。利用前一示例，终端10从包括C5～C9和D0～D8的第三组中选择一个值。
随后终端10利用所选择的签名和RACH时机向基站20发送前导码
(S12)。随后基站20确定相应的签名和RACH时机属于哪个组，并根据该确定来调度无线电资源以向终端10分配适当的无线电资源(S13)。
例如，当终端10已经使用一个签名组进行初始接入，并且已经根据所请求的无线电资源的量100bit对RACH时机进行了分组时，基站20基于该信息向终端分配适当的无线电资源。在接收了从基站分配的适当的无线电资源后，终端利用相应的无线电资源向基站20发送上行链路数据(S14)。
此处描述的特征可以实现为使得发送一个前导码以向基站通知当终端使用RACH时的特定信息，并且基站可根据该特定信息有效地分配无线电资源以向终端发送数据。减小了终端发送数据之前的延时，并且防止了或者至少最小化了无线电资源的消耗。
由于本公开中的特征可以以多种形式具体实现而不背离其特点，还应当理解的是上述实施方式不限于以上描述的任何细节，除非另外指明，否则应当在所附权利要求限定的范围内广泛地理解。因此，落入权利要求的边界或者这种边界的等同物内的所有修改和变型旨在由所附权利要求所包括。
上述实施方式和特征仅是示例性的，而不应理解为限制性的。当前的这些教导可容易地应用于其它类型的装置。
该描述旨在用于说明，而不是用于限制权利要求的范围。许多替换、修改和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。在权利要求中，装置加功能的条款旨在涵盖执行所述功能的此处描述的结构，并且不但包括结构上的等同物而且包括等同的结构。

Claims (20)

1.一种在移动通信系统中分配无线电资源的方法，所述方法包括以下步骤：
接收与用于接入随机接入信道(RACH)的多个签名和多个时机有关的分组信息；
根据所述分组信息选择一个签名和一个随机接入信道(RACH)时机；
根据选择的所述签名和所述RACH时机发送前导码；
接收包括根据选择的所述签名和所述RACH时机分配的无线电资源的消息；以及
利用分配的所述无线电资源来发送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中多个RACH签名和多个RACH时机根据预定准则来分组。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、信道质量指示符(CQI)信息、所请求的无线电资源的量和建立原因。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述RACH的使用目的包括以下中的一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述建立原因包括以下中的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态的转换和从断开状态到活动状态的转换。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分组信息是在系统信息和寻呼消息之一中接收的。
7.一种在移动通信系统中分配无线电资源的方法，所述方法包括以下步骤：
发送与用于接入随机接入信道(RACH)的多个签名和多个时机有关的分组信息；
接收根据依照所述分组信息选择的签名和RACH时机而发送的前导码；
发送包括根据选择的所述签名和所述RACH时机而分配的无线电资源的消息；以及
接收通过利用所分配的所述无线电资源而发送的数据。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：根据预定准则将所述多个RACH签名和所述多个RACH时机分组。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、信道质量指示符(CQI)信息、所请求的无线电资源的量和建立原因。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述RACH的使用目的包括以下中的一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述建立原因包括以下中的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态的转换和从断开状态到活动状态的转换。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述分组信息是在系统信息和寻呼消息之一中发送的。
13.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：改变并重新发送所述分组信息。
14.一种在移动通信系统中分配无线电资源的方法，所述方法包括以下步骤：
网络发送与用于接入随机接入信道(RACH)的多个签名和多个时机有关的分组信息；
移动通信终端根据所述分组信息选择一个签名和一个随机接入信道(RACH)时机；
所述移动通信终端根据选择的所述签名和所述RACH时机发送前导码；
所述网络发送包括根据选择的所述签名和所述RACH时机分配的无线电资源的消息；以及
所述移动通信终端通过利用所分配的所述无线电资源来发送数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其中多个RACH签名和多个时机根据预定准则来分组。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定准则包括以下至少一种：RACH的使用目的、信道质量指示符(CQI)信息、所请求的无线电资源的量和建立原因。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述RACH的使用目的包括以下中的一种：初始接入、切换、保持同步、接入释放和无线电资源请求。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述建立原因包括以下中的一种：紧急呼叫、从空闲状态到活动状态的转换和从断开状态到活动状态的转换。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述网络在系统信息和寻呼消息之一中发送所述分组信息。
20.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括以下步骤：所述网络改变并重新发送所述分组信息。
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