CN103533579B - 流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器。方法包括获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述调度数据流的调度分配时间;第一比值为累积到达量与累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,第二比值为突发量与调度服务器的处理速率的比值;根据调度数据流的调度分配时间、调度服务器的处理速率以及待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量。本发明实施例提供的流媒体业务中数据流的调度方法及调度服务器与现有技术相比,在数据流的级别上提升了对数据流调度的时延保证和服务公平性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器。
背景技术
随着互联网的快速发展,基于网络的新服务新应用层出不穷,为网络传输提出了一系列新的要求,也给网络的服务性能带来了巨大的挑战。
流媒体技术中,SP(Strict Priority)算法即严格优先级调度算法,是现有技术调度方法中优先级区分度比较大的调度算法。图1为现有技术数据调度方法的SP算法示意图,如图1所示,服务器将到达的数据D1分类,形成不同优先级别的多个优先级队列,服务器每次执行出队调度形成出队数据D2时,具有最高优先级的非空队列中的分组最先被服务。如果最高优先级队列为空时,则服务次高优先级队列,以此类推,最低优先级队列最后被服务。
在实现本发明实施例的过程中,发明人发现现有技术流媒体调度方法在使用SP算法的过程中,当高优先级队列的数据源源不断到来时,低优先级队列总是无法得到服务。从而低优先级队列中的数据长期滞留在服务器缓存中,用户体验较差。SP算法提供了超出高优先级数据服务要求而抑制低优先级数据的传输,因而公平性不理想。在多媒体广泛应用的流媒体时代,类似的传统排队理论及调度方法在提供时延保证和公平服务方面具有一定的局限性。
发明内容
本发明实施例提供一种流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器。
本发明实施例提供的流媒体业务中数据流的调度处理方法,包括:
获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度待调度数据流的调度分配时间;第一比值为累积到达量与累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,第二比值为突发量与调度服务器的处理速率的比值;根据待调度数据流的调度分配时间、调度服务器的处理速率以及待调度数据流的数据包的大小,获取调度待调度数据流的数据包的数量。
本发明实施例提供的调度服务器,包括:
第一模块,用于获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;
第二模块,选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;第一比值为累积到达量与累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,第二比值为突发量与调度服务器的处理速率的比值;
第三模块,根据待调度数据流的调度分配时间、调度服务器的处理速率以及待调度数据流的数据包的大小,获取调度待调度数据流的数据包的数量。
本发明实施例提供的流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器,在数据流级别上为不同需求的数据传输提供持续稳定的,具有可区分性且具有较佳时延和公平性保障的传输服务。
附图说明
图1为现有技术数据调度方法的SP算法示意图;
图2为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第一实施例的流程示意图;
图3为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第二实施例的流程示意图;
图4为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第三实施例的流程示意图;
图5为本发明的调度服务器第一实施例的结构示意图;
图6为本发明的调度服务器第二实施例的结构示意图;
图7为本发明实施例应用于WIFI网络的示意图;
图8为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的时延比较图;
图9为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的通量比较图;
图10为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的时延分配比较图。
具体实施方式
图2为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第一实施例的流程示意图,如图2所示,该方法包括如下步骤:
步骤201,获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;
以待调度数据流pi为例,首先在此步骤中获取待调度数据流pi的累积到达量R(pi)、累积服务量S(pi)以及突发量σ(pi)。其中,累积到达量R(pi)即待调度数据流pi中总共到达的数据量,累积服务量S(pi)为累积到达量R(pi)中已经被执行调度的数据量。而待调度数据流pi的突发量σ(pi),可以根据待调度数据流pi的传输速率ρ(pi)和传输时延界DB(pi)计算得出:σ(pi)=ρ(pi)×DB(pi);也可通过采用端系统的流量整形的令牌环通的参数,包括令牌环通的容量C、出口最大速率M,以及令牌环的生产速率ρ计算得出:
步骤202,选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度待调度数据流的调度分配时间;第一比值为累积到达量与累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,第二比值为突发量与调度服务器的处理速率的比值;
调度待调度数据流pi的调度分配时间t(pi)取第一比值和第二比值中的较小者;而第一比值是累积到达量R(pi)与累积服务量S(pi)之差与调度服务器的处理速率c的比值,即第一比值为第二比值为突发量σ(pi)与调度服务器的处理速率c的比值,即第二比值为所以,调度分配时间t(pi)为:
步骤203,根据待调度数据流的调度分配时间、调度服务器的处理速率以及待调度数据流的数据包的大小,获取调度待调度数据流的数据包的数量。
例如预设待调度数据流pi的单个数据包的大小为L(pi),则待调度数据流pi应被执行调度服务而出队的数据包的数量为n(pi),则
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的第一实施例综合了数据流的流量特征,在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供较可靠的时延保证。
图3为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第二实施例的流程示意图,如图3所示,本发明流媒体业务中数据流的调度处理方法实施例还包括获取调度服务器的调度周期T,若当前的累计调度时间Ta+t(pi)没有达到调度周期T,其中Ta为已使用调度时间,则继续获取其他待调度数据流pi的数据包的数量;若当前的累计调度时间Ta+t(pi)达到或超过调度周期T,则停止调度。
请参考图3,本实施例从初始状态开始,包括下列步骤:
步骤301、已使用调度时间Ta=0、调度分配时间t(pi)=0,i从1开始取值至Y;
步骤302、判断i是否小于或等于Y;
步骤303、当i≤Y时,计算当前的调度分配时间
步骤304、判断累计调度时间Ta+t(pi)是否大于或等于调度周期T;
步骤305、当Ta+t(pi)<T时,Ta=Ta+t(pi),即将当前的调度分配时间t(pi)累加至已使用调度时间Ta中,并重新回到过程302;
步骤306、如果过程302判断结果为i>Y时,则进入过程308;
步骤307、如果过程304判断结果为Ta+t(pi)≥T时,此时调度分配时间t(pi)=T-Ta,同样进入过程308;
步骤308、初始状态待调度数据流的数据包的数量n(pi)=0,i从1开始取值至Y;
步骤309、判断i是否小于或等于Y;
步骤310、当i≤Y时,计算待调度数据流的数据包的数量i的取值累加1,并回到过程309;
步骤311、如果过程309判断结果为i>Y时,判断调度器是否停止工作,如果仍未停止,那么进入过程1重复上述过程,如果调度器已停止工作,整个调度过程结束。
上述过程中的调度服务器的调度周期T可以选择等于各待调度数据流的传输时延界的最小值,也可以选择小于各待调度数据流的传输时延界的最小值的值,取值以整数为佳。
上述过程中,依据单次调度分配时间计算数据包的数量或依据累加多次调度分配时间计算数据包的数量均可被采用。
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的第二实施例在综合了数据流的流量特征的基础上,获取服务器的调度周期T,在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供更可靠的时延保证。
图4为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第三实施例的流程示意图,如图4所示,本实施例还包括:在与第一实施例相同的获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量之前,根据待调度数据流的类型,将待调度数据流分配到对应的优先级队列中等待调度。
请参考图4,本发明流媒体业务中数据流的调度处理方法实施例为不同应用要求的数据流来区分服务。该方法实施例可以首先将到达的数据流P1按照不同类型分类,分配至最高优先级队列、次高优先级队列以及最低优先级队列等多种优先级别不同的队列中等待调度。服务器会依据前述第一实施例或第二实施例中的调度方法对各待调度数据流执行出队调度操作,形成出队数据流P2。
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的第三实施例在综合了数据流的流量特征和获取服务器的调度周期T之前,根据待调度数据流的类型,将待调度数据流分配到不同优先级别的优先级队列中等待调度,在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供可靠的时延保证和较公平的服务。
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法在第一实施例的基础上,还可以获取轮询的时间开销,并综合该轮询的时间开销进行调度操作。综合了轮询时间开销O以后的待调度数据流pi的调度分配时间应被执行调度服务而出队的数据包的数量
图5为本发明的调度服务器第一实施例的结构示意图,如图5所示,本实施例中,调度服务器500包括第一模块510、第二模块520和第三模块530。
第一模块510,用于获取待调度数据流pi的累积到达量R(pi)、累积服务量S(pi)和突发量σ(pi)。其中,累积到达量R(pi)即待调度数据流pi中总共到达的数据量;累积服务量S(pi)为累积到达量R(pi)中已经被执行调度的数据量。而待调度数据流pi的突发量σ(pi)可以根据待调度数据流pi的传输速率ρ(pi)和传输时延界DB(pi)计算得出:σ(pi)=ρ(pi)×DB(pi);也可通过采用端系统的流量整形的令牌环通的参数,包括令牌环通的容量C、出口最大速率M,以及令牌环的生产速率ρ计算得出:
第二模块520,选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;所述第一比值为所述累积到达量与所述累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,所述第二比值为所述突发量与所述调度服务器的处理速率的比值。
调度待调度数据流pi的调度分配时间t(pi)取第一比值和第二比值中的较小者;而第一比值是累积到达量R(pi)与累积服务量S(pi)之差与调度服务器的处理速率c的比值,即第一比值为第二比值为突发量σ(pi)与调度服务器的处理速率c的比值,即第二比值为所以,调度分配时间t(pi)为:
第三模块530,根据所述待调度数据流的调度分配时间、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量。
例如预设待调度数据流pi的单个数据包的大小为L(pi),待调度数据流pi应被执行调度服务而出队的数据包的数量为n(pi),则
本发明的调度服务器的第一实施例通过不同功能模块的设置,综合了数据流的流量特征,在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供较可靠的时延保证。
图6为本发明的调度服务器第二实施例的结构示意图,如图6所示,本实施例中,调度服务器600包括第一模块610、第二模块620、第三模块630以及第四模块640。
其中第一模块610、第二模块620和第三模块630与图5中的第一模块510、第二模块520和第三模块530作用相同,不再赘述。
第四模块640,用于获取调度服务器600的调度周期T,若当前的累计调度时间Ta+t(pi )没有达到调度周期T,其中Ta为已使用调度时间,则继续获取其他待调度数据流pi的数据包的数量;若当前的累计调度时间Ta+t(pi)达到或超过调度周期T,则停止调度。
本发明的调度服务器的第二实施例在第一实施例的基础上,增加了获取调度服务器的调度时间的功能模块,也是在综合了数据流的流量特征的基础上,获取了服务器的调度周期T,在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供更可靠的时延保证。
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器的实施例适用于不同服务类别的诸多情形,例如CPU的进程调度、服务器的请求响应策略以及无线网的信道分配策略等。
本发明实施例也可应用于基于IEEE802.11(美国电子和电气工程师协会网络规范)的WIFI(Wireless Fidelity)网络的情景。IEEE802.11e是IEEE802.11工作小组为了更好的提供多媒体应用的QoS(Quality ofService)保障而开发的一个新的MAC(MediumAccess Control)协议,主要包括两种信道占用的调度方式:HCCA(HCF ControlledChannel Access)和EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)。这两种方式都是通过计算相应节点STA的TXOP(Transmission Opportunity,即信道使用时间)进行调度的。本发明实施例可用于该调度之中,进行相应的TXOP的计算,对于应对多媒体传输的VBR(Variable Bit Rate)突发特性,能获得较好的效果,具体如下:
图7为本发明实施例应用于WIFI网络的示意图,如图7所示,QAP(Quality AccessPoint)在此处为WIFI发射站点,QSTA1—QSTA4为与QAP有数据流交互的多个无线节点。
首先,预处理:在实现信道分配的QAP内,对每个请求信道使用的无线节点的每个数据流设置相应的虚拟整形器,来规范VBR特性的数据流,根据令牌桶的参数,可计算数据流的突发量
其次,QAP计算服务间隔时间SI(与前述实施例中的调度周期T作用相似),服务间隔时间SI可以选择等于各待调度数据流的传输时延界的最小值,也可以选择小于各待调度数据流的传输时延界的最小值的值,取值以整数为佳。
再次,QAP在每个服务间隔时间SI内计算每个QSTA的每个数据流发送数据包的数量 其中,k代表第k个QSTA,i表示第i优先级数据流,代表第k个QSTA的i优先级数据流的到达量,表示相应的服务量,两者之差即为累积量,Li表示数据流i的每个数据包的大小。
接下来,QAP计算第k个QSTA的i个优先级数据流的TXOP,即其中,c为信道带宽,O为轮询的时间开销。
最后,判断不等式是否成立,其中,Total TXOP是当前SI内已分配的TXOP时间之和。如果为真,则停止调度;否则,分配给该i优先级数据流,在该SI内继续轮询。更新相应的累积量用来进行下次计算。
上述本发明实施例的实现流程与图3中本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法第二实施例的流程相比,有如下区别:本实施例先得出每个数据流发送数据包的数量后得出第k个QSTA的i个优先级数据流的TXOP;而后者是先得出调度分配时间t(pi),后得出待调度数据流的数据包的数量n(pi)。本发明实施例对该实施过程的先后顺序不做限制。
图8为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的时延比较图,如图8所示,以NCB(NC Based Schedule)代表本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的实施例,以SP代表现有技术中SP算法。A、B和C分别表示优先级从高到底的不同优先级队列;横坐标为调度周期T,以ms即毫秒为单位;纵坐标为平均时延D,以s即秒为单位。A(NCB)系列即为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法应用于最高优先级队列中的数据时对应的曲线,其它系列含义类似。
由图8中的曲线可见,SP服务高优先级队列A和B的效率明显高出服务低优先级队列C的效率。而NCB在满足最高优先级队列A的时延要求下,在调度周期T内会有次高优先级队列B和最低优先级队列C的多个优先级的数据流通过。增加调度周期T值时,最低优先级队列C的时延会急剧下降。
图9为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的通量比较图,如图9所示,同样以NCB(NC Based Schedule)代表本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的实施例,以SP代表现有技术中SP算法。A、B和C分别表示优先级从高到底的不同优先级队列;横坐标为拥塞带宽,用CB(Congestion Bandwith)表示,以Mbps为单位;纵坐标为各优先级队列的平均通量用Th(Throughput)表示,以bps为单位。A(NCB)系列即为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法实施例应用于最高优先级队列中的数据时对应的曲线,其它系列含义类似。
由图9中曲线可见,NCB与SP分别应用于最高优先级队列A和次高优先级队列B时,A和B的通量区别尚不明显,但当NCB与SP分别应用于最低优先级队列C时,在相同的CB值下,采用NCB的最低优先级队列C的数据通量明显高于采用SP的最低优先级队列C的数据通量。说明NCB在满足高优先级队列的时延要求的条件下,可以为低优先级队列提供更好的传输质量。
图10为本发明实施例与现有技术中SP算法应用于不同优先级队列的时延分配比较图,如图10所示,同样以NCB(NC Based Schedule)代表本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法的实施例,以SP代表现有技术中SP算法。A、B和C分别表示优先级从高到底的不同优先级队列;横坐标为时延D,以ms即毫秒为单位;纵坐标为各优先级队列中,已传输的数据包数量占数据包总数量的百分比N。A(NCB)系列即为本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法实施例应用于最高优先级队列中的数据时对应的曲线,其它系列含义类似。
由图10中曲线可见,NCB与SP分别应用于最高优先级队列A时,A在相同时延D值下的N值区别不明显;当NCB与SP分别应用于次高优先级队列B时,在相同的时延D值,例如D值为30ms的情况下,采用NCB的次高优先级队列B的N值明显高于采用SP的次高优先级队列B的N值;当NCB与SP分别应用于最低优先级队列C时,在相同的时延D值,例如D值为60ms的情况下,采用NCB的最低优先级队列C的N值明显高于采用SP的最低优先级队列C的N值。说明NCB在满足各优先级队列的时延需求的基础上,特别在高拥塞环境下,能一定程度上保证低优先级队列的传输效率。
本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器的实施例可维持数据流的时延边界,能一定程度上保护数据流的时延服务要求,在保证该数据流的时延要求下为其它数据流服务。避免不必要的高优先级数据传输导致的资源独占。本发明的实施例还可根据队列当前的流量累积数量发送数据,动态的改变不同数据流所占带宽比例,调整资源分配。本发明的流媒体业务中数据流的调度处理方法及调度服务器的实施例在数据流的级别为不同需求的数据流传输提供较可靠的时延保证和较公平的服务。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种流媒体业务中数据流的调度处理方法,其特征在于,包括:
获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;
选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;所述第一比值为所述累积到达量与所述累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,所述第二比值为所述突发量与所述调度服务器的处理速率的比值;
根据所述待调度数据流的调度分配时间、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量;
所述获取突发量包括:
根据所述待调度数据流的传输速率和传输时延界,获取所述待调度数据流的突发量,具体包括:根据公式σ(pi)=ρ(pi)×DB(pi)获取所述待调度数据流的突发量,其中,ρ(pi)为待调度数据流pi的传输速率,DB(pi)为所述传输时延界;或
根据所述待调度数据流的令牌环通的容量、出口最大速率,以及令牌环的生产速率,获取所述待调度数据流的突发量,具体包括:根据公式获取所述待调度数据流的突发量,其中,C为所述令牌环通的容量,M为所述出口最大速率,ρ为所述令牌环的生产速率;
所述方法还包括:
获取轮询的时间开销;
对应地,所述选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述待调度数据流的调度分配时间,包括:
将所述最小值与所述轮询的时间开销之和作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;
对应地,所述根据所述待调度数据流的调度分配时间、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量包括:
根据所述调度数据流的调度分配时间、所述轮询的时间开销、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量;
所述方法还包括:
获取所述调度服务器的调度周期,若当前的累计调度时间没有达到所述调度周期,则继续获取其他待调度数据流的数据包的数量;若当前的累计调度时间达到或超过所述调度周期,则停止调度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述调度服务器的调度周期包括:
选择各待调度数据流的传输时延界的最小值,作为所述调度服务器的调度周期;或
选择比各待调度数据流的传输时延界的最小值还小的整数值,作为所述调度服务器的调度周期。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量之前,还包括:
根据所述待调度数据流的类型,将所述待调度数据流分配到对应的优先级队列中等待调度。
4.一种调度服务器,其特征在于,包括:
第一模块,用于获取待调度数据流的累积到达量、累积服务量和突发量;
第二模块,选取第一比值和第二比值中的最小值作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;所述第一比值为所述累积到达量与所述累积服务量之差与调度服务器的处理速率的比值,所述第二比值为所述突发量与所述调度服务器的处理速率的比值;
第三模块,根据所述待调度数据流的调度分配时间、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量;
所述获取突发量包括:
根据所述待调度数据流的传输速率和传输时延界,获取所述待调度数据流的突发量,具体包括:根据公式σ(pi)=ρ(pi)×DB(pi)获取所述待调度数据流的突发量,其中,ρ(pi)为待调度数据流pi的传输速率,DB(pi)为所述传输时延界;或
根据所述待调度数据流的令牌环通的容量、出口最大速率,以及令牌环的生产速率,获取所述待调度数据流的突发量,具体包括:根据公式获取所述待调度数据流的突发量,其中,C为所述令牌环通的容量,M为所述出口最大速率,ρ为所述令牌环的生产速率;
所述第一模块还用于获取轮询的时间开销;
对应地,所述第二模块具体用于将所述最小值与所述轮询的时间开销之和作为调度所述待调度数据流的调度分配时间;
对应地,所述第三模块具体用于根据所述调度数据流的调度分配时间、所述轮询的时间开销、所述调度服务器的处理速率以及所述待调度数据流的数据包的大小,获取调度所述待调度数据流的数据包的数量;
所述调度服务器还包括:
第四模块,用于获取所述调度服务器的调度周期,若当前的累计调度时间没有达到所述调度周期,则继续获取其他待调度数据流的数据包的数量;若当前的累计调度时间达到或超过所述调度周期,则停止调度。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20171010 Termination date: 20180702 |