CN102271383A - WiMAX系统移动性限制接入方法及基站 - Google Patents

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CN102271383A CN2011102024261A CN201110202426A CN102271383A CN 102271383 A CN102271383 A CN 102271383A CN 2011102024261 A CN2011102024261 A CN 2011102024261A CN 201110202426 A CN201110202426 A CN 201110202426A CN 102271383 A CN102271383 A CN 102271383A
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李智
冯文彬
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Abstract

本发明涉及一种WiMAX系统移动性限制接入方法及基站，其方法包括：基站获取移动性限制参数；根据移动性限制参数判断是否允许终端接入；当不允许终端接入时，拒绝接入终端，并将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至终端，由终端根据移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。本发明在终端初始接入过程中，当基站判断移动性限制拒绝终端接入时，基站将移动性限制参数携带在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中发送至终端，使得终端可以根据移动性限制参数直接尝试允许接入的基站，从而最大限度的减小终端尝试接入的次数，节省了空口资源，也改善了用户体验。

Description

WiMAX系统移动性限制接入方法及基站
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种WiMAX系统移动性限制接入方法及基站。
背景技术
WiMAX(World Interoperability for Microwave Access，全球微波互连接入)技术是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术。其基本目标是在城域网接入环境下，确保不同厂商的无线设备互连互通，主要用于为家庭、及企业用户提供“最后一公里”的高速宽带接入，以及将来的个人移动通信业务，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化。
IEEE 802.16标准制订了物理层(PHY)和媒质接入层(MAC)的规范IEEE802.16e，简称16e，这一规范在IEEE 802.16-2004基础上增加了对移动性的支持，理论上可以支持120km/h的移动速度。
随着固定接入式向移动式的发展，部分运营商开始考虑对终端移动进行限制，即只允许用户在签约时规定的区域入网，对用户来说，没有权限的BS(Base Station，基站)不允许入网，也不允许切换。
WiMAX网络中的用户(终端)按移动性限制可分为固定用户、游牧用户和移动用户，其中固定用户和游牧用户只能接入到指定的一个或多个BS，而移动用户则可以接入任意BS(不受移动性限制)。
在实际网络中，终端经常会被多个BS覆盖，但只有部分BS允许接入，终端接入时，常常在移动性限制拒绝接入的BS上多次尝试接入，当失败达到一定次数才尝试其他BS，致使终端需要尝试多次才能接入正确的BS。由此在终端尝试接入的过程中不仅消耗大量的空口资源，而且降低了终端接入成功率，同时降低了用户体验。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种WiMAX系统移动性限制接入方法及基站，在终端移动性限制接入时，可有效节省空口资源。
为了达到上述目的，本发明提出一种全球微波互连接入WiMAX系统移动性限制接入方法，包括：
基站获取移动性限制参数；
根据所述移动性限制参数判断是否允许终端接入；
当不允许所述终端接入时，拒绝接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端，由所述终端根据所述移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
优先地，所述基站获取移动性限制参数的步骤包括：
基站从本地获取所述移动性限制参数，或者基站从接入网关获取所述移动性限制参数。
优先地，所述基站将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端的步骤包括：
当基站从本地获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在基本能力应答消息发送至所述终端；当基站从接入网关获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在注册应答消息中发送至所述终端。
优先地，该方法还包括：
当允许所述终端接入时，基站接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端。
优先地，所述移动性限制参数包括用户类型和/或允许接入的基站列表；所述用户类型包括固定终端、游牧终端或移动终端。
优先地，所述基本能力应答消息或注册应答消息中仅携带移动性限制参数。
优先地，所述移动性限制参数通过厂商专用信息字段的子字段携带在所述基本能力应答消息或注册应答消息中。
优先地，所述允许接入的基站列表的基站编码仅携带低24bit数据。
本发明还提出一种WiMAX系统移动性限制接入基站，包括：
获取模块，用于获取移动性限制参数；
判断模块，用于根据所述移动性限制参数判断是否允许终端接入；
接入控制模块，用于当不允许所述终端接入时，拒绝接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端，由所述终端根据所述移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
优先地，所述获取模块还用于从基站本地获取所述移动性限制参数，或者从接入网关获取所述移动性限制参数。
优先地，所述接入控制模块还用于当获取模块从本地获取移动性限制参数时，将获取的移动性限制参数携带在基本能力应答消息发送至所述终端；当获取模块从接入网关获取移动性限制参数时，将获取的移动性限制参数携带在注册应答消息中发送至所述终端。
优先地，所述接入控制模块还用于当允许所述终端接入时，接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端。
本发明提出的一种WiMAX系统移动性限制接入方法及基站，在终端初始接入过程中，当基站判断移动性限制拒绝终端接入时，基站将移动性限制参数携带在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中发送至终端，使得终端可以根据移动性限制参数直接尝试允许接入的基站，从而最大限度的减小终端尝试接入的次数，节省了空口资源，也改善了用户体验。
附图说明
图1是现有的WiMAX系统中终端初始接入流程示意图；
图2是本发明WiMAX系统移动性限制接入方法一实施例流程示意图；
图3是本发明WiMAX系统移动性限制接入基站一实施例结构示意图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
本发明实施例解决方案主要是：在终端初始接入过程中，当基站判断移动性限制拒绝终端接入时，基站将移动性限制参数携带在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中发送至终端，使得终端可以根据移动性限制参数直接尝试允许接入的基站，以最大限度的减小终端尝试接入的次数，节省空口资源，并可改善用户体验。
在WiMAX系统的入网控制中，终端的入网过程包括初始测距、基本能力协商、鉴权认证以及注册等步骤。
如图1所示，现有的WiMAX系统中基于16e协议的终端初始接入流程过程为：
(1)初始测距
基站(MS)收到测距请求CDMA(Code Division Multiple Access)码后，向终端(MS)广播测距应答(RNG-RSP，Ranging Response)消息和包含CDMAAllocation IE(用于描述分配给终端的专用于发送测距请求的上行控制信道)的UL-MAP消息。终端根据RNG-RSP消息中的指示调整频率偏移、时间偏移和功率偏移，在上行控制信道上发送测距请求消息(RNG-REQ，RangingRequest)。基站收到RNG-REQ消息后，为终端分配两个专用控制信道，用于后续信令的发送，同时将信道分配信息通过RNG-RSP消息单播告知终端。
(2)基本能力协商
终端收到单播给自己的RNG-RSP消息，从中获知可以使用的专用控制信道后，将支持的基本能力参数包含在基本能力请求消息(SBC-REQ，SS BasicCapability Request)中发送给基站。基站收到SBC-REQ消息后，进行能力参数对比，将双方都支持的能力参数包含在基本能力应答消息(SBC-RSP，SSBasic Capability Response)中单播告知终端。终端解析SBC-RSP消息，从而确定在以后的通信过程中应该使用的能力参数。
基站在收到终端发送的SBC-REQ消息的同时，向其默认的接入网关(AGW)发送终端预附着请求(MS_PreAttachment_Req)消息，通知有新的终端进入网络。接收到MS_PreAttachment_Req的接入网关生成一个关于该终端ID的新上下文块，并向基站返回终端预附着响应(MS_PreAttachment_Rsp)消息。基站发送终端预附着响应确认(MS_PreAttachment_Ack)消息到接入网关，确认SBC-RSP消息已经发送到终端。
(3)鉴权认证(密钥交换)
完成基本能力协商过程后，终端将安全参数包含在密钥管理请求消息(PKM-REQ，PKM Request)中发送给基站。基站收到PKM-REQ消息后，对终端进行认证，并确定在以后通信过程中使用的密钥等安全参数。协商完毕的安全参数被包含在密钥管理应答消息(PKM-RSP，PKM Response)中单播告知终端。只有通过认证的终端才被授权进行注册过程。
(4)注册
通过认证并完成密钥交换后，终端将支持的高级能力参数包含在注册请求消息(REG-REQ，Registration Request)中发送给基站。基站收到REG-REQ消息后，对比能力参数，将双方都支持的高级能力参数包含在注册应答消息(REG-RSP，Registration Response)中单播告知终端。若该终端为可管理终端，基站为其分配一个专用控制信道，用于传输IP地址、时间同步信息和配置文件等上层数据。只有注册成功的终端才能使用网络服务。
基站在收到终端发送的REG-REQ消息的同时，通过终端附着请求(MS_Attachment_Req)消息将认证结果转发给接入网关。接入网关收到MS_Attachment_Req消息后，向基站返回终端附着响应(MS_Attachment_Rsp)消息。然后，基站发送终端附着响应确认(MS_Attachment_Ack)消息给接入网关，通知接入网关发送的MS_Attachment_Rsp消息已经接收到，并且已经向终端发送了REG-RSP消息及触发接入网关发起预备业务流的建立。
针对现有的WiMAX系统中引入移动性限制功能的场景，为了减少终端初始接入时对空口资源的浪费，本发明基于现有的16e协议进行改进，在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中新增Mobility access Classifier TLV和Reattachment Zone TLV字段，并在基站判断移动性限制拒绝接入时，在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中携带上述移动性限制参数至终端。
具体地，如图2所示，本发明一实施例提出一种WiMAX系统移动性限制接入方法，包括：
步骤S101，基站获取移动性限制参数；
步骤S102，根据移动性限制参数判断是否允许终端接入；若是，则进入步骤S103；否则，进入步骤S104；
在本实施例中，基站获取移动性限制参数的目的是为了根据移动性限制参数判断尝试接入的终端是否为允许接入终端。
其中，移动性限制参数包括用户类型(Mobility access Classifier)、允许接入的基站列表(Reattachment Zone)等，用户类型包括固定终端、游牧终端以及移动终端。具体内容如下表1所示：
Figure BDA0000076883060000061
表1
上述表1中BSID指的是基站编码。
移动性限制参数可以在基站本地配置，也可以由AAA(Authentication-Authorization-Accounting，鉴别-授权-计费)服务器配置，AAA服务器将移动性限制参数带给接入网关，接入网关再通过终端附着响应(MS_Attachment_Rsp)消息带给基站。
因此，本实施例中基站可以从本地获取移动性限制参数，也可以从接入网关获取移动性限制参数。但不论哪种情况，基站在收到接入网关发送的MS_Attachment_Rsp消息时，可获取到移动性限制参数，并可根据移动性限制参数判断是否允许终端接入。如果终端为固定或游牧用户终端，且基站不在Reattachment Zone内，则基站向终端发RNG-RSP(Ranging status TLV＝2)消息或DREG-CMD(Action Code＝0)消息来拒绝终端接入，并释放为终端分配的信道资源；如果终端为移动用户终端，或者是固定或游牧用户终端且基站在Reattachment Zone内，则基站允许终端接入，则继续接入流程。
步骤S103，进入接入流程。
步骤S104，拒绝接入终端，并将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至终端，由终端根据移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
其中，当基站从本地获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在基本能力应答(SBC-RSP)消息发送至终端；当基站从接入网关获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在注册应答(REG-RSP)消息中发送至终端。
在数据通信领域中，报文的可选信息往往以type-length-value(TLV)字段形式出现。T、L字段的长度往往固定(通常为1～4bytes)，V字段长度可变。T字段表示报文类型，L字段表示报文长度、V字段通常用来存放报文的内容。
本实施例在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中新增Mobility accessClassifier TLV和Reattachment Zone TLV字段，在基站判断移动性限制拒绝接入时，基站将上述移动性限制参数携带在REG-RSP消息或SBC-RSP消息发送至终端，由终端根据移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
如果移动性限制参数是来自接入网关或核心网，则在初始接入时，通过MS_Attachment_Rsp消息由接入网关带给基站。基站收到移动性限制参数进行判断，如果拒绝接入则向终端回复REG-RSP消息并带上移动性限制参数，然后进行后续的接入失败的流程。
如果移动性限制参数由基站配置，则在鉴权流程之前，在基站收到RNG-REQ消息时，基站即可进行移动性限制判断，考虑到基站还没有分配管理连接CID，因此，基站可以在收到SBC-REQ消息时再进行移动性限制判断，如果拒绝接入则通过SBC-RSP消息将移动性限制参数带给终端，而不用给接入网关发送消息。
需要说明的是，通常情况下，只有在移动性限制拒绝接入时，通过空口将移动性限制参数带给终端，可减少对空口资源的使用。如果终端初次接入成功，则终端不会收到移动性限制参数，但是之后的接入过程中仍有可能出现移动性限制拒绝接入。因此，如果空口资源足够，也可以考虑在移动性限制判断允许接入的情况下，在基站向终端发送的REG-RSP消息或SBC-RSP消息中携带上移动性限制参数，从而最大限度避免用户接入失败，提高接入成功率。
此外，在移动性限制拒绝接入的情况下，可以考虑在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中只携带移动性限制参数而不携带其它参数，从而节省空口资源。
本发明对现有的16e协议所做的修改能够兼容原有协议，终端如果不能识别移动性限制参数的TLV字段，则只需将TLV字段丢弃掉，并不影响其它的功能。
而新增的TLV字段既可以直接放在SBC-RSP消息或REG-RSP消息中，也可以通过厂商专用信息(Vendor-specific information)TLV的子TLV放在SBC-RSP消息或REG-RSP消息中，后者兼容性更好，且不需要修改协议，但可能占用更多的空口资源，因为VSIF TLV的Type和Length以及Vendor ID的子TLV都会占用空口资源。
此外，关于移动性限制参数的内容包括但不限于上表1给出的方案。若需要尽量节省空口资源，对移动类型的用户可以不带移动性限制参数；移动性限制参数也可以省掉Mobility access Classifier而只携带Reattachment Zone；考虑到BSID的高24Bit是Operator ID，Reattachment Zone中的BSID可以采用只携带低24bit(高24Bit是Operator ID，在DL-MAP消息中可获取到)的压缩类型(见表1最后一个TLV字段)，其中，只要Reattachment Zone中所有BSID高24bit与当前基站的Operator ID相同，则可以采用压缩类型。
在本实施例中，通常情况下，由于只在基站判断拒绝接入时才携带额外的TLV字段，因此对基站正常情况下的功能和性能没有任何影响。而对于移动性限制拒绝接入的情况，则可以最大限度的减少终端尝试接入的次数，从而减少终端接入尝试消耗的空口资源，提高了接入成功率，同时改善了用户体验。
如图3所示，本发明一实施例提出一种WiMAX系统移动性限制接入基站，包括：获取模块401、判断模块402以及接入控制模块403，其中：
获取模块401，用于获取移动性限制参数；
判断模块402，用于根据移动性限制参数判断是否允许终端接入；
接入控制模块403，用于当不允许终端接入时，拒绝接入终端，并将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至终端，由终端根据移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
在本实施例中，基站获取移动性限制参数的目的是为了根据移动性限制参数判断尝试接入的终端是否为允许接入终端。
其中，移动性限制参数包括用户类型、允许接入的基站列表等，用户类型包括固定终端、游牧终端以及移动终端。具体内容如上表1所示。
移动性限制参数可以在基站本地配置，也可以由AAA服务器配置，AAA服务器将移动性限制参数带给接入网关，接入网关再通过MS_Attachment_Rsp消息带给基站。
因此，本实施例中基站可以从本地获取移动性限制参数，也可以从接入网关获取移动性限制参数。但不论哪种情况，基站在收到接入网关发送的MS_Attachment_Rsp消息时，可获取到移动性限制参数，并可根据移动性限制参数判断是否允许终端接入。如果终端为固定或游牧用户终端，且基站不在Reattachment Zone内，则基站向终端发RNG-RSP(Ranging status TLV＝2)消息或DREG-CMD(Action Code＝0)消息来拒绝终端接入，并释放为终端分配的信道资源；如果终端为移动用户终端，或者是固定或游牧用户终端且基站在Reattachment Zone内，则基站允许终端接入，则继续接入流程。
当基站从本地获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在SBC-RSP消息发送至终端；当基站从接入网关获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在REG-RSP消息中发送至终端。
在数据通信领域中，报文的可选信息往往以type-length-value(TLV)字段形式出现。T、L字段的长度往往固定(通常为1～4bytes)，V字段长度可变。T字段表示报文类型，L字段表示报文长度、V字段通常用来存放报文的内容。
本实施例在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中新增Mobility accessClassifier TLV和Reattachment Zone TLV字段，在基站判断移动性限制拒绝接入时，基站将上述移动性限制参数携带在REG-RSP消息或SBC-RSP消息发送至终端，由终端根据移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
如果移动性限制参数是来自接入网关或核心网，则在初始接入时，通过MS_Attachment_Rsp消息由接入网关带给基站。基站收到移动性限制参数进行判断，如果拒绝接入则向终端回复REG-RSP消息并带上移动性限制参数，然后进行后续的接入失败的流程。
如果移动性限制参数由基站配置，则在鉴权流程之前，在基站收到RNG-REQ消息时，基站即可进行移动性限制判断，考虑到基站还没有分配管理连接CID，因此，基站可以在收到SBC-REQ消息时再进行移动性限制判断，如果拒绝接入则通过SBC-RSP消息将移动性限制参数带给终端，而不用给接入网关发送消息。
需要说明的是，通常情况下，只有在移动性限制拒绝接入时，通过空口将移动性限制参数带给终端，可减少对空口资源的使用。如果终端初次接入成功，则终端不会收到移动性限制参数，但是之后的接入过程中仍有可能出现移动性限制拒绝接入。因此，如果空口资源足够，也可以考虑在移动性限制判断允许接入的情况下，在基站向终端发送的REG-RSP消息或SBC-RSP消息中携带上移动性限制参数，从而最大限度避免用户接入失败，提高接入成功率。因此，本实施例中接入控制模块403还用于当允许终端接入时，接入终端，并将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至终端。
此外，在移动性限制拒绝接入的情况下，可以考虑在REG-RSP消息或SBC-RSP消息中只携带移动性限制参数而不携带其它参数，从而节省空口资源。
本发明对现有的16e协议所做的修改能够兼容原有协议，终端如果不能识别移动性限制参数的TLV字段，则只需将TLV字段丢弃掉，并不影响其它的功能。
而新增的TLV字段既可以直接放在SBC-RSP消息或REG-RSP消息中，也可以通过Vendor-specific information TLV的子TLV放在SBC-RSP消息或REG-RSP消息中，后者兼容性更好，且不需要修改协议，但可能占用更多的空口资源，因为VSIF TLV的Type和Length以及VendorID的子TLV都会占用空口资源。
此外，关于移动性限制参数的内容包括但不限于上表1给出的方案。若需要尽量节省空口资源，对移动类型的用户可以不带移动性限制参数；移动性限制参数也可以省掉Mobility access Classifier而只携带Reattachment Zone；考虑到BSID的高24Bit是Operator ID，Reattachment Zone中的BSID可以采用只携带低24bit(高24Bit是Operator ID，在DL-MAP消息中可获取到)的压缩类型(见表1最后一个TLV字段)，其中，只要Reattachment Zone中所有BSID高24bit与当前基站的Operator ID相同，则可以采用压缩类型。
在本实施例中，通常情况下，由于只在基站判断拒绝接入时才携带额外的TLV字段，因此对基站正常情况下的功能和性能没有任何影响。而对于移动性限制拒绝接入的情况，则可以最大限度的减少终端尝试接入的次数，从而减少终端接入尝试消耗的空口资源，提高了接入成功率，同时改善了用户体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种全球微波互连接入WiMAX系统移动性限制接入方法，其特征在于，包括：
基站获取移动性限制参数；
根据所述移动性限制参数判断是否允许终端接入；
当不允许所述终端接入时，拒绝接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端，由所述终端根据所述移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站获取移动性限制参数的步骤包括：
基站从本地获取所述移动性限制参数，或者基站从接入网关获取所述移动性限制参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站将移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端的步骤包括：
当基站从本地获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在基本能力应答消息发送至所述终端；当基站从接入网关获取移动性限制参数时，基站将获取的移动性限制参数携带在注册应答消息中发送至所述终端。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当允许所述终端接入时，基站接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述移动性限制参数包括用户类型和/或允许接入的基站列表；所述用户类型包括固定终端、游牧终端或移动终端。
6.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述基本能力应答消息或注册应答消息中仅携带移动性限制参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述移动性限制参数通过厂商专用信息字段的子字段携带在所述基本能力应答消息或注册应答消息中。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述允许接入的基站列表的基站编码仅携带低24bit数据。
9.一种WiMAX系统移动性限制接入基站，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取移动性限制参数；
判断模块，用于根据所述移动性限制参数判断是否允许终端接入；
接入控制模块，用于当不允许所述终端接入时，拒绝接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端，由所述终端根据所述移动限制参数选取允许接入的基站进行接入尝试。
10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述获取模块还用于从基站本地获取所述移动性限制参数，或者从接入网关获取所述移动性限制参数。
11.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述接入控制模块还用于当获取模块从本地获取移动性限制参数时，将获取的移动性限制参数携带在基本能力应答消息发送至所述终端；当获取模块从接入网关获取移动性限制参数时，将获取的移动性限制参数携带在注册应答消息中发送至所述终端。
12.根据权利要求9、10或11所述的基站，其特征在于，所述接入控制模块还用于当允许所述终端接入时，接入所述终端，并将所述移动性限制参数携带在基本能力应答消息或注册应答消息中发送至所述终端。
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