CN102316440A - 一种位置更新方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种位置更新方法及装置,其中所述方法包括:基站对终端发起的位置更新请求(RNG-REQ)消息鉴权成功后,向终端回复成功的位置更新响应(RNG-RSP)消息,并缓存该RNG-RSP消息;基站在设定的时间内收到终端重传的RNG-REQ消息时,向终端重传缓存的RNG-RSP消息。本发明通过缓存回复给终端的RNG-RSP消息,并在收到终端重传的RNG-REQ消息时,向终端重传缓存的RNG-RSP消息,避免了终端没有接收到RNG-RSP消息时发起退出IDLE重入流程,从而提高了终端位置更新的成功率,改进了用户体验。

Description

一种位置更新方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,更具体地,涉及一种位置更新方法及装置。
背景技术
WiMAX(World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互通技术)是一项基于IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师协会)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。WiMAX主要用于为家庭、企业以及移动通信网络提供“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。IEEE 802.16标准制订了物理层(PHY)和媒质接入层(MAC)的规范IEEE 802.16e,简称16e,这一规范在IEEE802.16-2004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。
由固定接入式进展到移动式,无线通信系统面临的首要问题便是移动装置的耗电问题。空闲(Idle)模式就是16e设计的两种省电模式之一。
处于空闲模式的终端在跨寻呼组或者周期性位置更新定时器超时等情况下会发起位置更新流程,如图1所示,该流程主要步骤如下:
步骤1:终端向BS(Base Station,基站)发送RNG-REQ(Ranging Request,位置更新请求)消息,请求位置更新,并在该RNG-REQ消息中带上终端维护的CMAC_KEY_COUNT(消息鉴权密钥计数器,该消息鉴权密钥计数器是加密算法的一个入参,用于防重放攻击),记为CMAC_KEY_COUNTM
步骤2:基站收到终端的RNG-REQ消息后,向AGW(Access gateway,接入网关)发送LU_Req(Location Update Request,位置更新请求)消息请求位置更新;
其中,RNG-REQ消息本用于时频偏移调整和功率调整,但也可用于接入、切换、位置更新等。LU_Req也是位置更新请求,但它是R6/R4口的消息,而RNG-REQ是R1口(空口)消息。
步骤3:AGW向基站回复LU_Rsp(位置更新响应),并带上Authenticator(鉴权器)维护的CMAC_KEY_COUNT,记为CMAC_KEY_COUNTN
其中,Authenticator可以看作AGW的一部分,但也可以多个AGW共用一个Authenticator。
步骤4:基站收到AGW的LU_Rsp消息,由于基站没有保存空闲模式终端的AK(AuthenticationKey,授权密钥)上下文,所以需要创建AK上下文并将基站维护的CMAC_KEY_COUNT(记为CMAC_KEY_COUNTB)设为LU_Rsp带的CMAC_KEY_COUNTN,并将CMAC_KEY_COUNTM与CMAC_KEY_COUNTB比较,如果前者小于后者则认为消息鉴权失败;如果前者大于或等于后者,则对RNG-REQ做CMAC(Cipher-based MessageAuthentication Code,基于加密的消息鉴权码)验证(Validate),若验证成功则认为消息鉴权成功,否则消息鉴权失败。如果消息鉴权成功则回复成功的RNG-RSP,并将CMAC_KEY_COUNTB设为CMAC_KEY_COUNTM,否则回复位置更新失败的RNG-RSP;
步骤5:如果消息鉴权成功,则回复成功的LU_Cnf(位置更新确认)并带上终端的CMAC_KEY_COUNTM;否则回复位置更新失败的LU_Cnf。
之后,AGW收到成功的LU_Cnf时,AGW将Authenticator维护的CMAC_KEY_COUNT更新为:max{CMAC_KEY_COUNTM,CMAC_KEY_COUNTN}+1。
这样,终端下次再进行位置更新时CMAC_KEY_COUNT会增加1,而BS从AGW获取的CMAC_KEY_COUNT也加了1,所以仍能消息鉴权成功。
但终端发起位置更新流程时,如果BS回复的RNG-RSP消息丢失而其它都正常,则其流程如图2所示,主要步骤如下:
步骤1:终端向基站发送RNG-REQ消息,请求位置更新,并带上CMAC_KEY_COUNTM
步骤2:基站收到终端的RNG-REQ消息后,向AGW发送LU_Req消息请求位置更新;
步骤3:AGW向基站回复LU_Rsp,并带上CMAC_KEY_COUNTN
步骤4:基站收到LU_Rsp消息,将CMAC_KEY_COUNTB设为CMAC_KEY_COUNTN,对RNG-REQ进行消息鉴权,消息鉴权成功,则回复成功的RNG-RSP,但该消息丢失;
步骤5:回复成功的LU_Cnf并带上终端的CMAC_KEY_COUNTM
步骤6:终端等待RNG-RSP超时并向基站重发RNG-REQ消息,并带上CMAC_KEY_COUNTM(没有加1);
步骤7:基站收到终端的RNG-REQ消息后,误认为是新的位置更新,并向AGW发送LU_Req;
步骤8:AGW向基站回复LU_Rsp,并带上CMAC_KEY_COUNTN(此时已经加1了);
步骤9:基站收到LU_Rsp消息,但因为CMAC_KEY_COUNTN大于CMAC_KEY_COUNTM,导致消息鉴权失败,并向终端回复位置更新失败的RNG-RSP;
步骤10:由于消息鉴权失败,向AGW回复位置更新失败的LU_Cnf。
收到位置更新失败的LU_RSP之后,终端将会发起退出Idle重入流程。但由于此时终端本身是合法的,因此,位置更新消息鉴权失败是不合理的,这将对用户体验造成不好的影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种位置更新方法及装置,能够保证合法终端的置更新成功。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种位置更新方法,所述方法包括:
基站对终端发起的位置更新请求(RNG-REQ)消息鉴权成功后,向所述终端回复成功的位置更新响应(RNG-RSP)消息,并缓存该RNG-RSP消息;
所述基站在设定的时间内收到所述终端重传的所述RNG-REQ消息时,向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到所述终端重传的RNG-REQ消息,则向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站为每个终端仅缓存最新的一条RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站收到终端的RNG-REQ消息时,按照如下方式判断是否为重传的RNG-REQ消息:
如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同、且消息鉴权密钥计数器也相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息;
如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,或者缓存中不存在与终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息。
进一步地,如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,则关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述资源保留定时器的定时周期大于所述终端重传RNG-REQ消息的超时时长。
进一步地,所述基站在回复成功的RNG-RSP消息的同时,或者在到达所述资源保留定时器的定时周期时,向接入网关(AGW)回复位置更新确认(LU_Cnf)消息。
本发明还提供了一种位置更新装置,应用于基站,所述装置包括:
响应消息缓存模块,用于缓存回复给终端的RNG-RSP消息,在设定的时间内收到所述终端重传的RNG-REQ消息时,通知响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
响应消息重传模块,用于根据所述响应消息缓存模块的通知,向所述终端重传所述响应消息缓存模块中缓存的所述RNG-RSP消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到所述终端重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,按照如下方式判断是否为重传的RNG-REQ消息:
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同、且消息鉴权密钥计数器也相同的RNG-REQ消息,则判定该RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,或者缓存中不存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,则关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
本发明通过缓存回复给终端的RNG-RSP消息,并在收到终端重传的RNG-REQ消息时,向终端重传缓存的RNG-RSP消息,避免了终端没有接收到RNG-RSP消息时发起退出IDLE重入流程,从而提高了终端位置更新的成功率,改进了用户体验。
附图说明
图1为处于空闲模式的终端发起位置更新的正常流程示意图;
图2为处于空闲模式的终端发起位置更新但基站回复成功响应丢失的流程示意图;
图3为本发明实施例一的流程示意图;
图4为本发明实施例二的流程示意图。
具体实施方式
为克服现有技术的不足,本发明提供一种保证合法终端位置更新成功的位置更新方案,其核心思想在于,在基于16e协议的基础上作出如下改进:基站在回复成功的位置更新RNG-RSP后,缓存该RNG-RSP消息并启动定时器TLURemain,如果在该定时器超时之前收到终端重传的位置更新RNG-REQ,则重传RNG-RSP(并重启定时器);在该定时器超时后才释放缓存的RNG-RSP消息。
基于上述核心思想,本发明提供一种位置更新方法,采用如下技术方案:
基站对终端发起的RNG-REQ消息鉴权成功后,回复成功的位置更新响应RNG-RSP,并缓存该RNG-RSP消息;
基站在设定的时间内收到所述终端重传的所述RNG-REQ消息时,向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到终端重传的RNG-REQ消息,则向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站收到终端发送的RNG-REQ消息时,如果缓存中存在这样的RNG-RSP消息,该RNG-RSP消息中的MAC地址与所述终端发送的RNG-REQ消息中的MAC地址相同,且该RNG-RSP消息中的CMAC_KEY_COUNT与所述终端发送的RNG-REQ消息中的CMAC_KEY_COUNT相同,则判定所述终端发送的RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息。
进一步地,所述基站收到终端发送的RNG-REQ消息时,如果在缓存中找不到与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息(情况一);或者在缓存中找到了MAC地址与所述终端发送的RNG-REQ消息相同的RNG-RSP消息,但该RNG-RSP消息的CMAC_KEY_COUNT与所述终端发送的RNG-REQ消息中的CMAC_KEY_COUNT不相同(情况二),则判定所述终端发送的RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息,对于情况二还要关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
进一步地,所述基站在回复成功的RNG-RSP消息的同时,或者在到达所述资源保留定时器的定时周期时,向AGW回复LU_Cnf。
以下将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施作进一步详细描述。
实施例一
如图3所示,本实施例的终端位置更新流程主要包括如下步骤:
步骤1:终端向基站发送RNG-REQ消息,请求位置更新,并带上CMAC_KEY_COUNTM
步骤2:基站收到终端的RNG-REQ消息后,向AGW发送LU_Req消息请求位置更新;
步骤3:AGW向基站回复LU_Rsp,并带上CMAC_KEY_COUNTN
步骤4:基站收到LU_Rsp消息,将CMAC_KEY_COUNTB设为CMAC_KEY_COUNTN,对RNG-REQ做消息鉴权且消息鉴权成功,回复成功的RNG-RSP,同时缓存该成功的RNG-RSP消息,并启动资源保留定时器TLURemain;
其中,资源保留定时器的定时周期应大于终端重发RNG-REQ的超时时长。
本实施例中,假设此时基站回复的该RNG-RSP消息丢失。
步骤5:基站回复成功的LU_Cnf并带上终端的CMAC_KEY_COUNTM
步骤6:在TLURemain的定时周期内,基站收到终端发送的RNG-REQ消息,根据其中的MAC地址和CMAC_KEY_COUNTM’判断是否为重传的RNG-REQ消息,本实施例中假定为终端重传的RNG-REQ消息;
其中,基站可以同时处理多个终端的位置更新,即可以同时缓存多个RNG-RSP消息,每个RNG-RSP消息都会对应一个资源保留定时器(每个定时器对应一个终端的MAC地址),且基站为每个终端只缓存最新的一个RNG-RSP消息。
因此,缓存中可以有0到多个RNG-RSP消息,且每个NG-RSP消息中的MAC地址唯一。
步骤7:基站确认是终端重传的RNG-REQ消息后,向终端重传缓存的成功的RNG-RSP消息。
如果在TLURemain的定时周期内,基站没有收到终端重传的RNG-REQ消息,则在到达TLURemain的定时周期后,释放缓存的成功的RNG-RSP消息;
如果在TLURemain的定时周期内,基站收到终端新的非重传的RNG-REQ消息,则释放掉为该终端缓存的RNG-RSP消息(如果有),并走正常的位置更新流程(在回复RNG-RSP时会重新缓存消息)。
实施例二
如图4所示,本实施例的终端位置更新流程主要包括如下步骤:
步骤1:终端向基站发送RNG-REQ消息,请求位置更新,并带上CMAC_KEY_COUNTM
步骤2:基站收到终端的RNG-REQ消息后,向AGW发送LU_Req消息请求位置更新;
步骤3:AGW向基站回复LU_Rsp,并带上CMAC_KEY_COUNTN
步骤4:基站收到LU_Rsp消息,将CMAC_KEY_COUNTB设为CMAC_KEY_COUNTN,对RNG-REQ做消息鉴权且消息鉴权成功,回复成功的RNG-RSP,同时缓存该成功的RNG-RSP消息,并启动资源保留定时器TLURemain;
本实施例中,此时基站回复的该RNG-RSP消息丢失;
步骤5:在TLURemain的定时周期内,基站收到终端发送的RNG-REQ消息,根据其中的MAC地址和CMAC_KEY_COUNTM’判断是否为重传的RNG-REQ消息,本实施例中假定为终端重传的RNG-REQ消息;
步骤6:基站确认是终端重传的RNG-REQ消息后,向终端重传缓存的成功的RNG-RSP消息;
步骤7:在到达TLURemain的定时周期时,基站回复成功的LU_Cnf并带上终端的CMAC_KEY_COUNTM’
如果在TLURemain的定时周期内,基站没有收到终端重传的RNG-REQ消息,则在到达TLURemain的定时周期后,释放缓存的成功的RNG-RSP消息。
与实施例一不同的是,本实施例是将LU Cnf放到TLURemain超时之后。在某个MAC地址对应的TLURemain超时之前,如果收到同MAC地址但非重传的位置更新RNG-REQ,此时RNG-REQ带的CMAC_KEY_COUNT应会比BS维护的要大,所以消息鉴权能够成功,BS此时只更新CMAC_KEY_COUNT并回RNG-RSP,直到定时器超时才回LU_Cnf(CMAC_KEY_COUNT为BS最新的)。
该方案与方案一的主要区别就在于,方案一中LU_Cnf中携带的CMAC_KEY_COUNT与第一个RNG-REQ消息的相同,而方案二中的则与最后一个RNG-REQ消息的相同,如果后续的RNG-REQ消息是非重传的消息,则会使两方案的LU_Cnf中携带的CMAC_KEY_COUNT不同。而由于方案二是将最后一个RNG-REQ的CMAC_KEY_COUNT通过LU_Cnf带给AGW(Authenticator),因此方案二的安全性更好,需要说明的是,方案二中AGW侧等待LU_Cnf的定时器的时长必须大于BS上TLURemain的时长,方案一则没有这个限制。
相应地,本发明实施例中还提供了一种位置更新装置,该装置应用于基站,主要包括以下模块:
响应消息缓存模块,用于缓存回复给终端的RNG-RSP消息,在设定的时间内收到所述终端重传的RNG-REQ消息时,通知响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
响应消息重传模块,用于根据所述响应消息缓存模块的通知,向所述终端重传所述响应消息缓存模块中缓存的所述RNG-RSP消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到所述终端重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,按照如下方式判断是否为重传的RNG-REQ消息:
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同、且消息鉴权密钥计数器也相同的RNG-REQ消息,则判定该RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,或者缓存中不存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息。
此外,所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,则关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (11)

1.一种位置更新方法,其特征在于,所述方法包括:
基站对终端发起的位置更新请求(RNG-REQ)消息鉴权成功后,向所述终端回复成功的位置更新响应(RNG-RSP)消息,并缓存该RNG-RSP消息;
所述基站在设定的时间内收到所述终端重传的所述RNG-REQ消息时,向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述基站在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到所述终端重传的RNG-REQ消息,则向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
所述基站为每个终端仅缓存最新的一条RNG-RSP消息。
4.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,
所述基站收到终端的RNG-REQ消息时,按照如下方式判断是否为重传的RNG-REQ消息:
如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同、且消息鉴权密钥计数器也相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息;
如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,或者缓存中不存在与终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,
如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,则关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
所述资源保留定时器的定时周期大于所述终端重传RNG-REQ消息的超时时长。
7.如权利要求1、2、3或6之任一项所述的方法,其特征在于,
所述基站在回复成功的RNG-RSP消息的同时,或者在到达所述资源保留定时器的定时周期时,向接入网关(AGW)回复位置更新确认(LU_Cnf)消息。
8.一种位置更新装置,其特征在于,应用于基站,所述装置包括:
响应消息缓存模块,用于缓存回复给终端的RNG-RSP消息,在设定的时间内收到所述终端重传的RNG-REQ消息时,通知响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
响应消息重传模块,用于根据所述响应消息缓存模块的通知,向所述终端重传所述响应消息缓存模块中缓存的所述RNG-RSP消息。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述响应消息缓存模块进一步用于,在缓存所述RNG-RSP消息的同时,启动资源保留定时器,如果在所述资源保留定时器的定时周期内收到所述终端重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;否则,在到达所述资源保留定时器的定时周期时,释放缓存的所述RNG-RSP消息。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,
所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,按照如下方式判断是否为重传的RNG-REQ消息:
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同、且消息鉴权密钥计数器也相同的RNG-REQ消息,则判定该RNG-REQ消息为重传的RNG-REQ消息,则通知所述响应消息重传模块向所述终端重传缓存的所述RNG-RSP消息;
如果缓存中存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,或者缓存中不存在与该RNG-REQ消息中的MAC地址相同的RNG-RSP消息,则判定所述终端发送的该RNG-REQ消息为新的RNG-REQ消息。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,
所述响应消息缓存模块进一步用于,收到终端发送的RNG-REQ消息时,如果缓存中存在与所述终端发送的该RNG-REQ消息中的MAC地址相同但消息鉴权密钥计数器不同的RNG-RSP消息,则关闭所述RNG-RSP消息的资源保留定时器,并释放缓存的所述RNG-RSP消息。
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