CN101690374A - 上行链路接入的重定向的方法和在移动通信系统中控制随机接入的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了关于快速重定向特定用户设备的上行链路接入的方法。具体的,对于到网络的初始随机接入,如果用户设备(UE)传输包括和随机接入相关的信息的前导给网络节点(S201),则该网络节点发送该前导的准许/拒绝信息和重定向信息给所述UE以作为对该前导的响应消息(S203)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在移动通信网络中的上行链路接入的及时重定向的方法。
背景技术
在移动通信网络中,处于空闲模式的用户设备使用随机接入信道(RACH)来传输初始控制消息给网络。换而言之,当该用户设备期望传输数据给上行链路时,在数据将要被传输到的上行链路中没有无线资源的情况下,该用户设备使用RACH来调整与网络的时间同步或获取无线资源。
举例来说,如果该用户设备被开启,并且接着期望首次接入一个新的小区,在调整下行链路的同步之后,该用户设备应当传输接入请求消息给上行链路,以用于无线资源控制连接(RRC连接),并且接收该用户设备期望接入的小区的系统信息。然而,因为该用户设备没有被调整到与当前网络时间同步,并且不能保证上行链路的无线资源,该用户设备向基站请求用于通过RACH传输连接请求消息给网络的无线资源。被用户请求无线资源的基站分配适合的无线资源给相应的用户设备以传输RRC连接请求消息。
在另一个例子中,其假设用户设备处于RRC连接模式之中,即在该用户设备和网络之间形成了RRC连接。在这种情况下,依据无线资源调度来分配无线资源给该用户设备,并且该用户设备通过相应的无线资源传输用户数据给该网络。然而,如果将被传输的数据并没有保持在该用户设备的缓存中,该网络不再分配无线资源给相应的用户设备。此时,周期性地或当有事件发生时向该网络报告该用户设备的缓存状态。在这种情况下,即使在没有被分配的无线资源的该用户设备的缓存中出现了新数据,因为没有无线资源被分配给该用户设备,该用户设备通过RACH向网络请求分配数据传输所需的无线资源。
以下,将描述在长期演进(LTE)系统中用户设备通过RACH初始接入到网络的进程,其中该LTE系统是一种引起关注的下一代通信标准。
图1是表示根据相关技术在LTE系统中所讨论的用户的初始接入进程的信号流程图。
该用户设备通过由基站传输的系统信息来选择RACH签名(signature)和RACH时机(occasion),并且通过随机接入前导将所选择的RACH签名和RACH时机传输给该基站(S101)。
在从该用户设备处接收到随机接入前导之后,该基站传输相应前导的随机接入响应给该用户设备(S103)。该随机接入响应包括时钟偏移信息(时间提前:TA)和用于RRC连接请求消息传输的上行链路的无线资源分配信息。
在接收到该无线接入响应之后,该用户设备依照该随机接入响应中所包括的无线资源分配信息来传输RRC连接请求消息(S105)。
在从该用户设备处接收到该RRC连接请求消息之后,该基站依据情况来传输RRC连接建立消息或RRC竞争解决(contention resolution)消息给该用户设备(S107)。
在根据相关技术的使用随机接入的RRC连接进程中,如果因为RRC连接请求消息的频繁传输,其必须限制用户设备的上行链路接入,无线网络就传输RRC连接拒绝消息,其包括重定向信息以准许特定用户设备被重定向到另一个频带或另一个系统。然而,因为根据相关技术,其是通过随机接入的第四消息(S107)来传输该重定向信息的,则产生这样一个问题,即无线网络无法及时地控制特定用户设备的上行链路接入。
发明内容
因此,本发明是针对一种用于重定向上行链路的方法,其充分地避免了因相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种快速控制特定用户设备的上行链路接入的方法,其中包含有随机接入信息的前导被传输到基站,并且其的响应消息,即用户设备重定向所需的信息被传输到该用户设备。
为了取得这些目的和其他优点并根据本发明的意图,如同这里具体实施并广泛描述的,一种用于在移动通信系统中的由终端执行的随机接入的方法包括:传输随机接入前导给网络;和从该网络接收相应于该随机接入前导的响应消息,其中,如果该响应消息包括否定控制信息,则该响应消息包括附加控制信息。
在本发明的另一个方面中,一种用于在移动通信系统中的由网络控制随机接入的方法包括:从至少一个终端接收随机接入前导;和向该至少一个终端传输相应于该随机接入前导的响应消息,其中如果该响应消息包括否定控制信息,则该响应消息包括附加控制信息。
附图说明
图1是表示根据相关技术在LTE系统中所讨论的用户设备的初始接入进程的信号流程图;
图2表示E-UMTS的网络结构,其是本发明所应用的移动通信系统;
图3和图4表示基于3GPP无线接入网络标准,在用户设备和UTRAN之间的无线接口协议的结构;
图5是表示根据本发明的空闲用户设备的初始随机接入进程的信号流程图;
图6是表示根据本发明的RRC连接用户设备的初始随机接入进程的信号流程图;
图7表示HARQ的一个例子,其被应用于无线分组通信系统的下行链路物理层。
具体实施方式
以下将参考附图来描述本发明的优选实施例,其例子是基于本发明的背景技术。
图2表示演进的通用移动电信系统(E-UMTS)的网络结构,其是本发明所应用的移动通信系统。
该E-UMTS是从常规的UMTS演进得到的系统,3GPP(第三代合作伙伴计划)当前正在处理它的基本标准。该E-UMTS还可被称为LTE(长期演进)系统。
该E-UMTS可被分类为E-UTRAN 100和CN 200。
该E-UTRAN 100包括位于该E-UMTS网络的末端连接到外部网络的接入网关110(以下称为“AG”),网络节点120(以下称为“eNodeB”),和用户设备(以下称为“UE”)。该AG 100可被分类为用于处理用户业务的一部分和用于处理控制业务的一部分。在这种情况下,可在AG之间定义一个新的接口,以用于处理新的用户业务和处理控制业务,从而执行AG之间的通信。eNode B 120可包括至少一个小区。用于传输用户业务或控制业务的接口可位于多个eNode B之间。
该CN 200可包括AG和多个用于注册UE 130的用户的节点。如果需要,LTE网络还可使用另一个用于区别E-UTRAN 100和CN 200的接口。
基于通信系统中广泛公知的开放系统互连(OSI)参考模型的三个低层,在UE 130和网络之间的无线接口协议层可被分类为第一层L1,第二层L2,和第三层L3。相应于第一层的物理层使用物理信道来提供信息传输业务,并且位于第三层的无线资源控制(以下称为RRC)层用于控制用户设备和网络之间的无线资源。为此,该RRC层在用户设备和网络之间交换RRC消息。该RRC层可被分配到位于网络中的各个节点,例如eNode B 120和AG 110。可选的是,该RRC层可仅位于eNode B 120中或AG 100中。
图3和图4表示基于3GPP无线接入网络标准在用户设备和UTRAN之间的无线接口协议的结构。
在用户设备和UTRAN之间的无线接口协议垂直地包括物理层,数据链路层和网络层。在用户设备和UTRAN之间的无线接口协议水平地包括用于控制信号信令的控制面(图3)和用于数据信息传输的用户面(图4)。基于通信系统中广泛公知的OSI参考模型的三个低层,图3和图4中的协议层可被分类为第一层L1,第二层L2和第三层L3。
以下将详细描述图3所示的无线协议控制面的各个层和图4所示的无线协议用户面的各个层。
首先,作为第一层的物理层10使用物理信道提供到上层的信息传输业务。该物理层10通过传输信道连接到该物理层10之上的媒体接入控制(以下称为“MAC”)层20。通过该传输信道在该媒体接入控制层20和物理层10之间传输数据。此外,在不同物理层之间传输数据,具体来说,通过物理信道在发射侧的物理层和接收侧的物理层之间传输数据。
第二层的媒体接入控制(以下称为“MAC”)层20通过逻辑信道向该MAC层之上的无线链路控制层提供业务。第二层的无线链路控制(RLC)层30支持可靠的数据传输。同时,通过MAC之中的功能块来实现该RLC层30。在这种情况下,可以没有RLC层。为了在具有窄带的无线通信期内有效地传输IP包(例如IPv4或IPv6),第二层的PDCP层50执行头部压缩以减少相对较大的包括不必需的控制信息的IP包头部的大小。
位于第三层最低部分的无线资源控制(以下称为“RRC”)层40仅在控制面中定义了,并且其关联于将负责控制逻辑,传输和物理信道的无线承载(以下称为“RB”)的配置,重配置和释放(configuration,reconfiguration and release)。在这种情况下,该RB意味着由第二层提供的用于在UE和UTRAN之间的数据传输的业务。
作为从网络携带数据给UE的下行链路传输信道,其提供了携带系统信息的广播信道(BCH)和携带用户业务或控制消息的下行链路共享信道(SCH)。可通过下行链路SCH或额外的下行链路多播信道(MCH)来传输下行链路多播或广播业务的业务或控制消息。同时,作为从UE携带数据给网络的上行链路传输信道,提供有携带初始控制消息的随机接入信道(RACH)和携带用户业务或控制消息的上行共享信道(UL-SCH)。
接着,以下将详细描述从处于空闲模式的UE传输初始控制消息给网络的进程。
在宽带码分多址(WCDMA)中,RACH被用作向上传输较短长度的控制消息或数据。某些RRC消息,例如RRC连接请求消息,小区更新消息和URA更新消息都通过该RACH传输。同样的,在逻辑信道之中,共用控制信道(CCCH),专用控制信道(DCCH)和专用业务信道(DTCH)可被映射到传输信道的RACH。传输信道的RACH再次被映射到物理随机接入信道(PRACH)。
如果UE的MAC层命令该UE的物理层执行PRACH传输,该UE的物理层选择一个接入时隙和一个签名来向上传输PRACH前导。该前导在长度为1.33ms的接入时隙周期内传输,并且从16个签名中选择一个签名,在该接入时隙的第一特定长度内传输该签名。
如果该UE传输了该前导,该网络节点通过作为下行链路物理信道的捕获指示信道(AICH)(acquisition indicator channel)来传输响应信号,响应于该前导而被传输的AICH,在相应于传输该前导的接入时隙的接入时隙的第一特定时钟间周期内,传输由该前导所选择的签名。此时,网络节点通过从AICH传输来的签名来传输确认(ACK)或否定确认(NACK)。如果该UE接收到ACK,该UE通过使用相应于所传输的签名的正交可变扩频因子(OVSF)码来传输10ms或20ms的消息部分。如果该UE接收到NACK,该UE的MAC再次命令该UE的物理层在适当时间段之后执行PRACH传输。同时,如果该UE没有接收到相应于所传输的前导的AICH,该UE在给定接入时隙之后传输比之前的前导功率高一等级的新前导。
以下将详细描述根据本发明的初始随机接入进程。
<实施例1>
图5是表示根据本发明的空闲用户设备的初始随机接入进程的信号流程图。
首先,该UE传输随机接入前导给网络节点(S201)。此时,该UE可在前导中包括签名以及上行链路消息信息或信道测量信息,则该网络节点可执行用于上行链路传输的资源分配。
该网络节点使用随机接入响应信息来响应该前导(S203)。此时,该响应信息消息包括至少一个由该UE传输的签名和该签名传输的准许或拒绝信息。该响应信息消息进一步包括分配给该UE的临时小区无线网络临时标识符(临时C-RNTI),RRC连接请求消息的无线资源分配信息,消息大小,和用于RRC连接请求消息传输的无线参数(调制和编解码信息以及混合ARQ信息)。
通过与该响应信息消息传输相关的L1/L2控制信道来报告该响应信息消息的传输信息。该L1/L2控制信道包括指示该响应信息传输的RA-RNTI和与相应响应信息消息传输相关的传输参数。
同样的,该响应信息消息可进一步包括重定向信息,等待时间和拒绝原因。
在接收到该响应信息消息之后,如果由UE传输的签名包括在该响应信息消息中,并且如果其准许签名传输,该UE传输RRC连接请求消息给网络节点(S205)。此时,该UE通过使用该响应信息消息中所包括的无线资源分配信息,消息大小和无线参数来传输该RCC连接请求消息。该RRC连接请求消息可包括宽带UE标识符,例如国际移动用户识别码(IMIS)或临时移动用户识别码(TMSI)。
如果由该UE传输的签名包括在该响应信息消息中,但是其拒绝关于签名的传输,或者如果由该UE传输的签名并不包括在该响应信息消息中,在响应信息消息所指定的等待时间之后,或在不传输RRC连接请求消息的特定时间段之后,该UE重传前导。
可选的是,如果该响应信息包括前导的拒绝信息,该UE可依据UE先前确定的等待时间来重传该前导以请求RRC连接,而不管该响应信息中是否包括等待时间。可选的是,如果该响应信息包括前导的拒绝信息,该UE依据签名的数量或该响应信息中包括的用户数量,该响应信息的消息大小或拒绝原因,通过应用不同等待时间来重传该前导,而不管该响应信息中是否包括等待时间。
此时,如果该响应信息消息中包括重定向信息,该UE依据该重定向信息来向另一个系统或另一个频带进行传输以再次选择一个小区并且重试随机接入。
如果从网络节点处接收到RRC连接请求消息,该网络节点的RRC层传输RRC连接建立消息或RRC竞争解决消息给UE(S207)。
如果多个UE通过使用无线资源,例如签名来同时向上传输前导,在各个传输之间会发生竞争。从而,网络节点传输RRC竞争解决消息给每个UE以解决竞争状态。该RRC竞争解决消息包括无线网络UE标识符,例如C-RNTI,宽带UE标识符和重定向信息。该RRC竞争解决消息可进一步包括等待时间和拒绝原因。
因此,如果该RRC竞争解决消息包括通过该RRC连接请求消息发送的宽带UE标识符,该UE认识到其走出了竞争。然而,如果该UE在特定时间段内没有接收到RRC连接建立消息,其中该RRC连接建立消息包括通过该RRC连接请求消息发送的宽带UE标识符,在等待时间或特定时间段之后,该UE重传前导。
如果该RRC竞争解决消息不包括通过RRC连接请求消息发送的宽带UE标识符,该UE认识到其无法走出竞争,并且在等待时间或特定时间段之后重传前导。
优选的是,如果该RRC竞争解决消息不包括通过RRC连接请求消息发送的宽带UE标识符,该UE依据为RRC连接请求所建立的等待时间来重传前导,而不管该RRC竞争解决消息中是否包括等待时间。可选的是,如果该RRC竞争解决消息不包括通过RRC连接请求消息发送的宽带UE标识符,该UE可依据RRC竞争解决消息(例如拒绝原因)通过使用不同等待时间段来重传前导,而不管该RRC竞争解决消息中是否包括等待时间。
此时,如果响应信息消息中包括重定向信息,该UE依据重定向信息来向另一个系统或另一个频带进行传输以再次选择一个小区和重试随机接入。
在这种情况下,指示RRC竞争解决消息的L1/L2控制信道包括小区无线网络临时标识符(C-RNTI)。从而,如果该C-RNTI仅包括在该L1/L2控制信道中,该UE接收RRC竞争解决消息。
<实施例2>
接下来将详细描述RRC连接UE的初始随机接入进程,图6是表示RRC连接UE的初始随机接入进程的信号流程图。
首先,该UE传输随机接入前导给网络节点(S301)。此时,该UE可在前导中包括签名以及上行链路消息信息或信道测量信息,则该网络节点可执行用于上行链路传输的资源分配。
该网络节点使用随机接入响应信息来响应该前导(S303)。此时,该响应信息消息包括由UE传输的签名和该签名传输的准许或拒绝信息。该响应信息消息进一步包括分配给该UE的临时小区无线网络临时标识符(临时C-RNTI),MAC调度请求消息的无线资源分配信息,消息大小,和用于MAC调度请求消息传输的无线参数(调制和编解码信息以及混合ARQ信息)。通过与该响应信息消息传输相关的L1/L2控制信道来报告该响应信息消息的传输信息。该L1/L2控制信道包括指示该响应信息传输的RA-RNTI和与相应响应信息消息传输相关的传输参数。
优选的是,该响应信息消息包括重定向信息。该响应信息消息可进一步包括等待时间和拒绝原因。
在接收到该响应信息消息之后,如果由UE传输的签名包括在该信息消息中,并且如果其准许签名传输,该UE传输MAC调度请求消息(或MAC资源请求消息)给网络节点(S305)。此时,该UE通过使用该响应信息消息中所包括的无线资源分配信息,消息大小和无线参数来传输该MAC调度请求消息。优选的是,该MAC调度请求消息无线网络UE标识符,例如C-RNTI。
如果由该UE传输的签名包括在该响应信息消息中,但是关于签名的传输被拒绝,或者如果由该UE传输的签名并不包括在该响应信息消息中,在响应信息消息所指定的等待时间之后,或在不传输MAC调度请求消息的特定时间段之后,该UE重传前导。
优选的是,如果该响应信息包括前导的拒绝信息,该UE可依据为MAC调度请求确定的等待时间来重传该前导,而不管该响应信息中是否包括等待时间。可选的是,如果该响应信息包括前导的拒绝信息,该UE依据该响应信息中包括的用户数量或签名的数量,该响应信息的消息大小或拒绝原因通过使用不同等待时间段来重传该前导,而不管该响应信息中是否包括等待时间。
此时,如果该响应信息消息中包括重定向信息,该UE依据该重定向信息来向另一个系统或另一个频带进行传输以再次选择一个小区并且重试随机接入。
如果在网络节点处接收到MAC调度请求消息,该网络节点的MAC层传输资源准许消息或MAC竞争解决消息给UE(S307)。
如果多个UE通过使用无线资源,例如签名来同时向上地传输前导,在各个传输之间会发生竞争。从而,网络节点传输MAC竞争解决消息给每个UE以解决竞争状态。该MAC竞争解决消息包括无线网络UE标识符,例如C-RNTI,无线网络临时UE标识符,宽带UE标识符和重定向信息。该MAC竞争解决消息可进一步包括等待时间和拒绝原因。
因此,如果该MAC竞争解决消息包括相应于该UE的无线网络UE标识符,该UE认识到其走出了竞争。然而,如果该UE在特定时间段内没有接收到包括相应于该UE的无线网络UE标识符的资源分配消息,在等待时间或特定时间段之后,该UE重传前导。
如果该MAC竞争解决消息不包括相应于该UE的无线网络UE标识符,该UE认识到其无法走出竞争,并且在等待时间或特定时间段之后重传前导。
优选的是,如果该MAC竞争解决消息不包括相应于该UE的无线网络UE标识符,该UE依据RRC连接请求确定的等待时间来重传前导,而不管该MAC竞争解决消息中是否包括等待时间。可选的是,如果该MAC竞争解决消息不包括相应于该UE的无线网络UE标识符,该UE可依据MAC竞争解决消息(例如拒绝原因)通过使用不同等待时间段来重传前导,而不管该MAC竞争解决消息中是否包括等待时间。
此时,如果响应信息消息中包括重定向信息,该UE依据重定向信息来向另一个系统或另一个频带进行传输以再次选择一个小区和重试随机接入。
在这种情况下,如果该MAC竞争解决消息被传输给MAC控制PDU,指示MAC竞争解决消息的L1/L2控制信道包括无线网络临时UE标识符。从而,如果该无线网络临时UE标识符仅包括在该L1/L2控制信道中,该UE接收MAC竞争解决消息。
同时,本发明的每个消息中所包括的“等待时间”的值可以是实际时间或用于计算等待时间的参数值。如果该“等待时间”的值是实际时间,UE依据该值来实施等待。如果该“等待时间”的值是用于计算等待时间的参数值,该UE依据指定的公式通过使用包括在消息中的“等待时间”的值来计算实际应用的等待时间。在这种情况下,通过应用不同等待时间的前导重传与通过应用不同参数值的前导重传是一致的。
在图5的步骤S207和图6的步骤S307中,可以使用WCDMA的混合自动重传请求(HARQ)机制。图7表示被应用到无线分组通信系统的下行链路物理层的HARQ的一个例子。
在图7中,网络节点确定接收分组的用户设备,以及将被传输给该用户设备的分组的类型(码率,调制模式,数据容量等),通过高速下行链路共享控制信道(HS-SCCH)传输米向相应的用户设备通知这些信息,并且此时通过高速下行链路共享信道(HS-DSCH)来传输相应的数据分组。相应的用户设备通过接收下行链路控制信道识别将要被传输给它的分组的传输格式和传输时间点,并且接收相应的分组。在接收到该分组之后,该用户设备执行分组数据的解码。如果该用户设备成功解码了该分组数据,该用户设备传输ACK信号给网络节点。接收到该ACK信号的网络节点得知已经成功执行了到该用户设备的分组传输,并且执行下一个分组传输。如果该用户设备无法解码该分组数据,该用户设备传输NACK信号给该网络节点。接收到该NACK信号的网络节点得知相应用户设备的分组传输失败了,并且以相同的分组类型或新的分组类型来及时重传相同的数据。此时,该用户设备使用多种方法将重传的分组与未解码的先前分组组合在一起以再次执行解码。
很明显本领域技术人员可以通过其它特定形式来实施本发明,而不脱离本发明的精神和实质特征。因此,从所有方面考虑上述实施例是示例性的,其并不是限制性的。本发明的范围应当由附加权利要求的合理解释来确定,并且在本发明等同范围内的所有变化都落入本发明的保护范围。
工业实用性
根据本发明,前导中包括随机接入相关信息,并且接着这些信息被传输给网络节点,用户设备重定向接入所需的信息被传输给用户设备以响应于该前导,这样可以及时地控制特定用户设备的上行链路接入,从而如愿地操作该通信系统。
Claims (18)
1.一种用于在移动通信系统中的由终端执行的随机接入的方法,所述方法包括:
传输随机接入前导给网络;和
从所述网络接收相应于所述随机接入前导的响应消息,
其中,如果所述响应消息包括否定控制信息,则所述响应消息包括附加控制信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述附加控制信息包括重定向信息,等待时间信息和拒绝原因中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述附加控制信息包括等待时间信息,和
所述方法进一步包括在由所述等待时间信息指示的某段时间量之后,重传所述随机接入前导给所述网络。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述附加控制信息包括重定向信息,和
所述方法进一步包括在移动到另一个系统或另一个频带之后,根据所述重定向信息来重选小区和尝试新的随机接入。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述随机接入前导包括关于随机接入原因的信息。
6.根据权利要求1所述的方法,其中通过MAC控制PDU或RRC消息来接收所述响应消息。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述随机接入前导包括用于区分所述终端与任何其它终端的签名。
8.根据权利要求7所述的方法,如果所述响应消息不包括与所述随机接入前导的签名相同的签名,如果所述响应消息包括用于拒绝传输所述签名的信息,或者如果所述终端在预定时间段内没有接收到连接建立消息,所述方法进一步包括重传所述随机接入前导。
9.根据权利要求8所述的方法,在所述终端预定的某段时间量之后,执行对所述随机接入前导的重传。
10.根据权利要求9所述的方法,其中基于在所述响应消息中的签名数量,所述响应消息的大小和拒绝原因之中的至少一个来确定所述时间量。
11.根据权利要求1所述的方法,如果所述随机接入前导与来自使用相同签名、相同无线资源和相同时间的任何其它终端的其它随机接入前导相冲突,
所述方法进一步包括从所述网络接收竞争解决消息。
12.根据权利要求11所述的方法,如果所述竞争解决消息包括由所述终端提前传输的终端标识符,所述终端与所述网络建立上行链路接入,和
如果所述竞争解决消息不包括所述终端标识符,所述方法进一步包括重传所述随机接入前导。
13.一种用于在移动通信系统中的由网络控制随机接入的方法,所述方法包括:
从至少一个终端接收随机接入前导;和
向所述至少一个终端传输相应于所述随机接入前导的响应消息,
其中如果所述响应消息包括否定控制信息,则所述响应消息包括附加控制信息。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述附加控制信息包括重定向信息、等待时间信息和拒绝原因中的至少一个。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述随机接入前导包括关于随机接入的原因的信息。
16.根据权利要求15所述的方法,其中基于所述随机接入前导所包括的关于随机接入的原因的信息和/或所接收到的随机接入前导的数量来确定所述附加控制信息。
17.根据权利要求13所述的方法,其中通过MAC控制PDU或RRC消息来传输所述响应消息。
18.根据权利要求13所述的方法,其中所述随机接入前导包括用于区分所述终端与任何其它终端的签名。
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