CN106658744A - 一种mac层调度方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本文公开了一种MAC层调度方法及装置；上述MAC层调度方法，应用于节点，包括：当数据到达节点的MAC层时，获知数据中包含的业务类型；按照数据中包含的每种业务类型的权重，给数据分配信道传送资源。本文提供的MAC层调度方法及装置，通过权重进行MAC层调度，能够实现MAC层调度优化，进而提升无线业务的带宽利用率和用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种MAC层调度方法及装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，尤其是无线局域网络(Wireless Local AreaNetworks，WLAN)技术的发展，人们对于无线接入的需求日趋增多，无线接入节点(AccessPoint，AP)的数量也呈现迅猛的增长，但随之而来的无线服务质量(Quality of Service，QoS)问题也越来越严重。
在有线网络环境中，节点的竞争可以被有效地控制在传播介质上，但是在无线网络环境中，竞争则是与位置相关的。如图1所示的无线网络中，如果节点A和节点B需要进行双向通信，节点C由于在节点B的广播范围内而成为竞争域的成员，而节点D仍然是自由的，所以只有以下三个节点互相竞争：节点A、节点B、节点C。若节点C和节点D要进行双向通信，竞争域的成员将是以下三个节点：节点B、节点C、节点D。而若节点B与节点C进行双向通信，四个节点(节点A、节点B、节点C及节点D)都将成为竞争域的一员而互相竞争介质访问权。随着无线AP的数量增加必将导致对介质访问权的竞争越来越激烈。由于WLAN中网络节点的通信是通过访问共享的无线介质来实现的，通信过程中的QoS其实也是取决于无线介质访问的效率，因此，WLAN的介质访问控制(Medium Access Control，MAC)层在提供QoS支持上就显得尤为重要，如何实现MAC层的调度优化是目前急需解决的问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种MAC层调度方法及装置，实现MAC层调度优化，进而提升无线业务的带宽利用率和用户体验。
本发明实施例提供一种MAC层调度方法，应用于节点，所述MAC层调度方法包括：
当数据到达节点的MAC层时，获知所述数据中包含的业务类型；
按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源。
其中，所述按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源之前，所述MAC层调度方法还可以包括：
根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
确定网络环境参数，根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
其中，所述网络环境参数可以包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
其中，所述确定网络环境参数，可以包括以下一项或多项：
检测无线网络的网络时延时长，根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据所述无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
其中，所述根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重，可以包括：
计算全部业务类型的基础权重值的和值，针对每种业务类型，确定所述业务类型的基础权重值与所述和值的比值，作为第一比值；
根据所述第一比值与所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值与所述接入影响因子的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值、所述接入影响因子以及所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值、所述接入影响因子、所述业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定所述业务类型的权重。
其中，所述业务类型可以包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数，可以包括：
当所述网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当所述网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，所述第一时延时长小于所述第二时延时长，所述第二时延时长小于所述第三时延时长。
其中，所述根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子，可以包括：
当所述接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当所述接入终端数量大于所述无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值；其中，i为大于或等于1的整数。
其中，所述根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子，可以包括：
当所述同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值时，确定所述环境因子的取值为1；
当所述无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
其中，所述MAC层调度方法还可以包括：
根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
本发明实施例还提供一种MAC层调度装置，应用于节点，所述MAC层调度装置包括：
获取单元，用于当数据到达节点的MAC层时，获知所述数据中包含的业务类型；
调度单元，用于按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源。
其中，所述MAC层调度装置还可以包括：
第一处理单元，用于确定网络环境参数，根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
第二处理单元，用于根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
其中，所述网络环境参数可以包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
其中，所述第一处理单元，可以包括以下一项或多项：
第一处理子单元，用于检测无线网络的网络时延时长，根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
第二处理子单元，用于检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
第三处理子单元，用于检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据所述无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
其中，所述第一处理单元，还可以包括：
第一计算子单元，用于计算全部业务类型的基础权值的和值，针对每种业务类型，确定所述业务类型的基础权重值与所述和值的比值，作为第一比值；
第二计算子单元，用于根据所述第一比值与所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的实际权重；或者，
第三计算子单元，用于根据所述第一比值与所述接入影响因子的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
第四计算子单元，用于根据所述第一比值、所述接入影响因子以及所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
第五计算子单元，用于根据所述第一比值、所述接入影响因子、所述业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定所述业务类型的权重。
其中，所述业务类型可以包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述第一处理子单元，可以用于通过以下方式根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数：
当所述网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当所述网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，所述第一时延时长小于所述第二时延时长，所述第二时延时长小于所述第三时延时长。
其中，所述第二处理子单元，可以用于通过以下方式根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子：
当所述接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当所述接入终端数量大于所述无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值；其中，i为大于或等于1的整数。
其中，所述第三处理子单元，可以用于通过以下方式根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子：
当所述同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值，确定所述环境因子的取值为1；
当所述无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
其中，所述MAC层调度装置还可以包括：
第三处理单元，用于根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
在本发明实施例中，当数据到达节点的MAC层时，获知数据中包含的业务类型；并按照数据中包含的每种业务类型的权重，给数据分配信道传送资源。通过权重进行MAC层调度，实现对MAC层调度优化。
进一步地，可以基于无线网络的网络环境参数来确定当前无线业务权重优先级，进而提升无线业务的带宽利用率和用户体验。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为一种无线网络的示意图；
图2为本发明实施例提供的MAC层调度方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的MAC层调度方法的示意图；
图4为本发明实施例提供的MAC层调度装置的示意图；
图5为本发明实施例提供的MAC层调度装置的示例性示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图2所示，本实施例提供一种MAC层调度方法，应用于节点，包括：
步骤21：当数据到达节点的MAC层时，获知数据中包含的业务类型；
步骤22：按照数据中包含的每种业务类型的权重，给数据分配信道传送资源。
其中，步骤22之前，本实施例的MAC层调度方法还可以包括：
根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
确定网络环境参数，根据网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
其中，网络环境参数可以包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
其中，所述确定网络环境参数，可以包括以下一项或多项：
检测无线网络的网络时延时长，根据网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据检测到的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
其中，所述根据网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重，可以包括：
计算全部业务类型的基础权重值的和值，针对每种业务类型，确定业务类型的基础权重值与和值的比值，作为第一比值；
根据第一比值与业务类型的网络时延参数的乘积，确定业务类型的权重；或者，
根据第一比值与接入影响因子的乘积，确定业务类型的权重；或者，
根据第一比值、接入影响因子以及业务类型的网络时延参数的乘积，确定业务类型的权重；或者，
根据第一比值、接入影响因子、业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定业务类型的权重。
其中，业务类型可以包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数，可以包括：
当网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，第一时延时长小于第二时延时长，第二时延时长小于第三时延时长。比如，第一时延时长可以设置为15ms，第二时延时长可以设置为50ms，第三时延时长可以设置为100ms。
其中，所述根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子，可以包括：
当接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当接入终端数量大于无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值(比如，0.1)；其中，i为大于或等于1的整数。
其中，第一阈值可以为-75dbm。
其中，所述根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子，可以包括：
当同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值时，确定环境因子的取值为1；
当同频或邻频节点的无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
其中，第二阈值可以为-80dbm。
比如，业务类型可以包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；且这些业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次为：背景流业务、尽力而为业务、视频业务、语音业务；因此，在满足相应条件时，先将背景流业务的环境因子的取值设置为0，若剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1，若不正常，则继续设置尽力而为业务的环境因子的取值为0，后续依次类推。
其中，所述根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重，可以包括：
计算全部业务类型的基础权重值的和值，针对每种业务类型，根据业务类型的基础权重值与和值的比值，确定每种业务类型的权重。
其中，本实施例的MAC层调度方法还可以包括：确定无线网络中存在的业务类型，并配置每种业务类型的基础权重值。
其中，所述确定无线网络中存在的业务类型，可以包括：
确定无线网络中存在以下业务类型：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述配置每种业务类型的基础权重值，可以包括：
将以太网类型中每种业务类型的服务分类值优先级作为每种业务类型的基础权重值。
其中，本实施例的MAC层调度方法还可以包括：
根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
下面通过多个实施例对本发明实施例提供的MAC层调度方法进行说明。
实施例一
在本实施例中，先确定无线网络中可能存在的业务类型，并且设置每种业务类型的基础权重值。其中，业务类型可以按照数据实时性要求进行划分，典型地可以划分为：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)。
每种业务类型的基础权重值可以根据现网业务使用情况来设置，典型地，可以将以太网类型中的每种业务类型的服务分类(cos，class of service)值优先级作为基础权重值，即：语音业务的基础权重值B(vc)＝5，视频业务的基础权重值B(vd)＝4，尽力而为业务的基础权重值B(be)＝2，背景流业务的基础权重值B(bk)＝1。
在完成以上配置后，当数据业务流到达一个节点的MAC层时，可以执行以下步骤：
步骤101，当数据到达节点的MAC层时，节点的MAC层获知该数据中包含的业务类型，比如：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)；
在本步骤中，业务类型可以根据MAC层QoS控制(Control)域中的AC(AccessCategory)字段来判断，也可以根据本领域普通技术人员所已知的任何其他方式来判断，本申请对此并不限定。
步骤102，按照以下权重分配信道传送资源。
其中，语音业务的权重可以根据下式确定：
P(vc)＝B(vc)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
视频业务的权重可以根据下式确定：
P(vd)＝B(vd)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
尽力而为业务的权重可以根据下式确定：
P(be)＝B(be)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
背景流业务的权重可以根据下式确定：
P(bk)＝B(bk)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))。
如图3所示，在MAC层，在尽力而为业务(BE)、背景流业务(BK)、视频业务(VIDEO)以及语音业务(比如，网络电话(VOIP，Voice over Internet Protocol))共存时，可以分别根据权重P(be)、P(bk)、P(vd)以及P(vc)进行信道传送资源分配，以实现同时传送各种共存业务。
通过本实施例所提出的方案，可以对不同的业务类型设置不同的基础权重值，由此同时传送各种共存业务，而不至于按照现有技术中的绝对优先级进行调度(即首先传送优先级最高的语音业务，在高优先级的业务传送完毕之后，低优先级的业务才得到传送机会)。
实施例二
由于现网环境受到各种外界条件的影响，网络环境质量也可能不断地发生变化，因此，相较于实施例一，在本实施例中，增加对于网络可接受的时延时长的考虑，以实现其对每种业务类型的实际权重的影响。
在本实施例中，先确定无线网络可能存在的业务类型，并且设置每种业务类型的基础权重值，以及根据网络可接受的时延时长确定的网络时延参数Zn。
其中，关于业务类型的划分以及基础权重值的设置可以参照实施例一所述，故于此不再赘述。
其中，网络时延参数Zn可以通过以下方式设置：
(1)当网络时延时长(delay)≤第一时延时长，表明网络质量较优，此时，网络时延参数Z1、Z2、Z3均取值为1；
(2)当第一时延时长＜网络时延时长(delay)≤第二时延时长时，网络时延参数Z1为0，网络时延参数Z2、Z3均取值为1；
(3)当第二时延时长＜网络时延时长(delay)≤第三时延时长时，网络时延参数Z1、Z2取值为0，网络时延参数Z3取值为1；
(4)当网络时延时长(delay)＞第三时延时长时，网络时延参数Z1、Z2、Z3均取值为0。
需要说明的是，当网络质量较优时，表明每项业务都不受影响，每种业务类型的网络时延参数都可以设置为1；当网络时延时长(delay)增加时，表明网络质量变得更糟糕；由于网络质量变差时，基础权重值越高的业务类型的接收效果越差，因此，可以按照基础权重值设置的大小顺序依次舍弃相应的业务类型。据此，网络时延参数Z1对应于语音业务，网络时延参数Z2对应于视频业务，网络时延参数Z3对应于尽力而为业务。
上述的第一时延时长可以设置为15毫秒(ms)，第二时延时长可以设置为50ms，第三时延时长可以设置为100ms，这些时延时长可以根据网络状况及业务传输质量要求确定，上述取值仅为示例性地用于判断网络状态分别为良好、一般以及较差的典型值。本申请对此并不限定。
在完成以上配置后，当数据业务流到达一个节点的MAC层时，可以执行以下步骤：
步骤201，当数据到达节点的MAC层时，节点的MAC层获知该数据中包含的业务类型，比如：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)；
步骤202，获知当前网络时延时长，并确定当前的网络时延参数Zn；
在本步骤中，网络时延时长可以通过本领域普通技术人员所已知的任何方式来获知，并且当前网络时延时长可以通过周期性采集并存储在节点本地。
一些实现方式中，节点每间隔预定时长(例如：60s)ping一次公网服务器(例如：8.8.8.8)，将时延结果记录在节点本地，对每三组时延结果取一次平均值，以该平均值作为当前网络时延时长并存储在本地；然后，根据确定的当前网络时延时长，参照网络时延参数的设置方式，确定出网络时延参数Zn(比如Z1、Z2、Z3)的取值。
步骤203，按照以下权重分配信道传送资源。
其中，语音业务的权重可以根据下式确定：
P(vc)＝Z1×B(vc)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
视频业务的权重可以根据下式确定：
P(vd)＝Z2×B(vd)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
尽力而为业务的权重可以根据下式确定：
P(be)＝Z3×B(be)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
背景流业务的权重可以根据下式确定：
P(bk)＝B(bk)/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))。
通过本实施例所提出的方案，可以对不同的业务设置不同的实际权重，由此在网络质量较优的情况下传送各种共存业务，而在网络质量不佳的情况下，可以根据网络状态顺序丢弃掉由于网络质量不佳而导致通信性能较差的业务，在本实施例中业务丢弃顺序依次为：语音业务、视频业务、尽力而为业务，从而为剩下业务保留足够的资源。
实施例三
由于无线网络环境中接入终端是变化的，而接入终端的数量对于网络性能的影响又是不可忽视的，因此，本实施例在实施例一的基础上增加对于接入终端数量的考虑，以实现其对每种业务类型的实际权重的影响。
在本实施例中，先确定无线网络中的业务类型，并且设置每种业务类型的基础权重值，以及接入影响因子△。
其中，关于业务类型的划分以及基础权重值的设置可以参照实施例一所述，故于此不再赘述。
其中，接入影响因子△可以通过以下方式确定：
(i)当接入终端数在网络系统设定无线承载能力范围内(即接入终端数≤N)时，△＝1；
(ii)当接入终端数＞N时，前N个终端的每种业务类型的权重不受影响；从第N+1个终端开始，终端的每种业务类型的权重均减小，且弱信号终端(典型地，无线终端信号强度低于-75dbm时被视为弱信号终端)舍弃全部业务，即△＝0；而信号强度高于-75dbm的终端可以保留每种业务类型，但权重均减小为10％，即△＝0.1；需要说明的是，通常接入影响因子△的取值为0.1是较优的典型取值，可以满足一般情况下无线网络在满载、超载情况下仍然可接入终端的需要，而不是在网络情况变好时再接入终端，以便于对整个覆盖范围的终端管理；然而，本申请对此并不限定。接入影响因子△也可以根据场景需要设定为其它小于1的取值。
在完成以上配置后，当数据业务流到达某个节点的MAC层时，执行以下步骤：
步骤301，当数据到达节点的MAC层时，节点的MAC层获知该数据中包含的业务类型，比如：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)；
步骤302，获知当前网络的接入终端数量，以及当前接入终端的信号强度，并且确定接入影响因子△；
在本步骤中，当前网络的接入终端数量可以通过本领域普通技术人员所已知的任何方式来获知，本申请对此并不限定。
一些实现方式中，节点每间隔预定时间(例如，60s)检测节点所辖无线接入终端信息，将当前在线的接入终端数量、信号强度信息记录在本地；
在本步骤中，根据在线的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度确定出接入影响因子△的取值。
步骤303，按照以下权重分配信道传送资源。
其中，语音业务的权重可以根据下式确定：
P(vc)＝B(vc)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
视频业务的权重可以根据下式确定：
P(vd)＝B(vd)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
尽力而为业务的权重可以根据下式确定：
P(be)＝B(be)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
背景流业务的权重可以根据下式确定：
P(bk)＝B(bk)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))。
本实施例中，充分考虑了终端接入数与无线网络承载量，实际上当终端信号强度较弱时也允许终端接入但是业务类型的权重为零，而当网络质量改进时无需重新接入，直接可以通过改变每种业务的权重即可进行业务交互。
实施例四
本实施例在实施例三的基础上增加对于网络可接受的时延时长的考虑。
在本实施例中，先确定无线网络中的业务类型，并且设置每种业务类型的基础权重值、根据网络可接受的时延时长确定的网络时延参数Zn、接入影响因子△。
其中，关于业务类型的划分以及基础权重值的设置可以参照实施例一所述，关于网络时延参数Zn的设置可以参照实施例二所述，关于接入影响因子△的设置可以参照实施例三所述，故于此不再赘述。
在完成以上配置后，当数据业务流到达一个节点的MAC层时，执行以下步骤：
步骤401，当数据到达节点的MAC层时，节点的MAC层获知该数据中包含的业务类型，比如：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)。
步骤402，获知当前网络时延时长，并确定当前的网络时延参数Zn；
其中，步骤402可以参照实施例二中的步骤202，故于此不再赘述。
步骤403，获知当前网络的接入终端数量，以及当前终端的信号强度，并且确定接入影响因子△；
其中，步骤403可以参照实施例三中的步骤302，故于此不再赘述。
步骤404，按照以下权重分配信道传送资源。
其中，语音业务的权重可以根据下式确定：
P(vc)＝B(vc)×Z1×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
视频业务的权重可以根据下式确定：
P(vd)＝B(vd)×Z2×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
尽力而为业务的权重可以根据下式确定：
P(be)＝B(be)×Z3×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
背景流业务的权重可以根据下式确定：
P(bk)＝B(bk)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))。
实施例五
由于无线网络环境中存在大量的节点和终端，所有的无线通信又都是在信道中竞争进行的，由此在权重计算中可以引入环境因子δ，从而进一步优化MAC层的业务调度。
在本实施例中，先确定无线网络中的业务类型，并且设置每种业务类型的基础权重值、根据网络可接受的时延时长确定的网络时延参数Zn、接入影响因子△、环境因子δn。
其中，关于业务类型的划分以及基础权重值的设置可以参照实施例一所述，关于网络时延参数Zn的设置可以参照实施例二所述，关于接入影响因子△的设置可以参照实施例三所述，故于此不再赘述。
其中，环境因子δn可以通过以下方式确定：
当同频或邻频节点的信号强度小于或等于-80dbm时，说明节点所处的无线环境中节点间竞争相对平缓，此时，上述四种业务类型均正常则权重不需要改变，即，δn＝1；
当同频或邻频节点的信号强度大于-80dbm时，说明节点所处的无线环境中节点间竞争比较激烈，也就是说周围节点的无线干扰比较强，则根据每种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次舍弃。在本实施例中，可以是依次丢弃背景流业务(对应环境因子δ1)、尽力而为业务(对应环境因子δ2)、视频业务(对应环境因子δ3)，即：顺序的将每种业务类型对应的环境因子δ1、δ2、δ3设为0。需要说明的是，如果某一业务类型对应的环境因子设为0后，剩下的业务类型正常，则可以停止此环境下对其它业务类型引入环境因子(即仍然使δn＝1)。
在完成以上配置后，当数据业务流到达一个节点的MAC层时，执行以下步骤：
步骤501，当数据到达节点的MAC层时，节点的MAC层获知该数据中包含的业务类型，比如：语音业务(voice)、视频业务(video)、尽力而为业务(Best Effort)以及背景流业务(BackGround)；
步骤502，获知当前网络时延时长，并确定当前的网络时延参数Zn；
其中，步骤502可以参照实施例二中的步骤202，故于此不再赘述。
步骤503，获知当前网络的接入终端数量，以及当前终端的信号强度，并且确定接入影响因子△；
其中，步骤503可以参照实施例三中的步骤302，故于此不再赘述。
步骤504：获知当前同频或邻频节点的信号强度，并且确定每种业务类型对应的环境因子δn；
在本步骤中，同频或邻频节点的信号强度可以通过本领域普通技术人员所已知的任何方式来获知，本申请对此并不限定。
一些实现方式中，节点每间隔预定时间(例如，60s)检测一次周围无线环境信息，根据同频或邻频节点的无线信号强度信息，计算出此时周围节点的平均信号强度，将平均信号强度作为当前同频或邻频节点的信号强度记录在节点，由此确定出环境因子δn的取值。
步骤505，按照以下权重分配信道传送资源。
其中，语音业务的权重可以根据下式确定：
P(vc)＝Z1×B(vc)×△/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
视频业务的权重可以根据下式确定：
P(vd)＝Z2×B(vd)×△×δ3/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
尽力而为业务的权重可以根据下式确定：
P(be)＝Z3×B(be)×△×δ2/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))；
背景流业务的权重可以根据下式确定：
P(bk)＝B(bk)×△×δ1/(B(vc)+B(vd)+B(be)+B(bk))。
由此，通过本实施例中所提出的对每种业务类型的权重的分配方式，可以充分考虑环境因素对节点的每种业务类型的实际权重的影响，从而进一步优化业务MAC层的业务调度。
实施例六
当数据流由无线MAC层通过射频发出时，会遵循载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)策略，送出数据前，监听无线链路状态，等没有人使用无线链路，维持一段时间后，才送出数据。由于每个节点采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会；正常情况下，相同厂家的节点使用的冲突退避时长相同，而为保障不同优先级业务的传送优先级，可以引入权重公平优先级，将实施例一至实施例五中任一个实施例计算得到的权重作为参数重新计算冲突退避时长，使各种不同业务数据流的冲突退避时长各不相同，进一步保证语音业务及视频业务的实时性。
以T为默认冲突退避时长，则：
语音业务的冲突退避时长可以根据下式确定：
T(vc)＝T-T×P(be)/(P(vc)+P(vd)+P(be)+P(bk))；
视频业务的冲突退避时长可以根据下式确定：
T(vd)＝T-T×P(bk)/(P(vc)+P(vd)+P(be)+P(bk))；
尽力而为业务的冲突退避时长可以根据下式确定：
T(be)＝T+T×P(vd)/(P(vc)+P(vd)+P(be)+P(bk))；
背景流业务的冲突退避时长可以根据下式确定：
T(bk)＝T+T×P(vc)/(P(vc)+P(vd)+P(be)+P(bk))。
综上可知，本实施例提供的方案可以最大限度地解决当前节点不同业务数据流的不公平传输方式。另外，高优先级业务得到优先传输机会的同时，保证优先级最低的业务也得到传输机会。而且，在冲突退避时长上给予语音及视频等实时性要求更高的业务更短的退避时长，以获得更高的传输几率和较低的传输时延，同时由于尽力而为业务以及背景流业务的时延要求不高，所以加大两者的冲突退避时长并不影响这两种业务的运行。
此外，本发明实施例还提供一种MAC层调度装置，应用于节点，如图4所示，包括：
获取单元401，用于当数据到达节点的MAC层时，获知数据中包含的业务类型；
调度单元402，用于按照数据中包含的每种业务类型的权重，给数据分配信道传送资源。
其中，如图5所示，本实施例的MAC层调度装置还可以包括：
第一处理单元403，用于确定网络环境参数，根据网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
第二处理单元404，用于根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
其中，网络环境参数可以包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
其中，第一处理单元403可以包括以下一项或多项：
第一处理子单元4031，用于检测无线网络的网络时延时长，根据网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
第二处理子单元4032，用于检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
第三处理子单元4033，用于检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据检测到的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
其中，第一处理单元403还可以包括：
第一计算子单元4034，用于计算全部业务类型的基础权值的和值，针对每种业务类型，确定业务类型的基础权重值与和值的比值，作为第一比值；
第二计算子单元4035，用于根据业务类型的第一比值与业务类型的网络时延参数的乘积，确定业务类型的实际权重；或者，
第三计算子单元4036，用于根据业务类型的第一比值与接入影响因子的乘积，确定业务类型的权重；或者，
第四计算子单元4037，用于根据业务类型的第一比值、接入影响因子以及所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
第五计算子单元4038，用于根据业务类型的第一比值、接入影响因子、业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定业务类型的权重。
其中，业务类型可以包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
第一处理子单元4031，可以用于通过以下方式根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数：
当网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，第一时延时长小于第二时延时长，第二时延时长小于第三时延时长。
其中，第二处理子单元4032，可以用于通过以下方式根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子：
当接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当接入终端数量大于所述无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值；其中，i为大于或等于1的整数。
其中，第三处理子单元4033，可以用于通过以下方式根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子：
当同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值，确定所述环境因子的取值为1；
当无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
其中，第二处理单元404，可以用于计算全部业务类型的基础权值的和值，针对每种业务类型，根据业务类型的基础权重值与和值的比值，确定每种业务类型的权重。
其中，本实施例的MAC层调度装置还可以包括：配置单元405，用于确定无线网络中存在的业务类型，并配置每种业务类型的基础权重值。
其中，配置单元405可以用于确定无线网络中存在以下业务类型：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；将以太网类型中每种业务类型的服务分类值优先级作为每种业务类型的基础权重值。
其中，本实施例的MAC层调度装置还可以包括：
第三处理单元406，用于根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
关于本实施例的MAC层调度装置的具体操作过程可以参照前述的方法实施例的说明，故于此不再赘述。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现上述MAC层调度方法。
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(例如处理器)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，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过处理器执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征和本申请的优点。本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。
Claims (18)
1.一种介质访问控制MAC层调度方法，其特征在于，应用于节点，所述MAC层调度方法包括：
当数据到达节点的MAC层时，获知所述数据中包含的业务类型；
按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源。
2.根据权利要求1所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源之前，所述MAC层调度方法还包括：
根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
确定网络环境参数，根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
3.根据权利要求2所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述网络环境参数包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
4.根据权利要求3所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述确定网络环境参数，包括以下一项或多项：
检测无线网络的网络时延时长，根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据所述无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
5.根据权利要求4所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重，包括：
计算全部业务类型的基础权重值的和值，针对每种业务类型，确定所述业务类型的基础权重值与所述和值的比值，作为第一比值；
根据所述第一比值与所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值与所述接入影响因子的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值、所述接入影响因子以及所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
根据所述第一比值、所述接入影响因子、所述业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定所述业务类型的权重。
6.根据权利要求5所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述业务类型包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数，包括：
当所述网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当所述网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，所述第一时延时长小于所述第二时延时长，所述第二时延时长小于所述第三时延时长。
7.根据权利要求5所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子，包括：
当所述接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当所述接入终端数量大于所述无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值；其中，i为大于或等于1的整数。
8.根据权利要求5所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子，包括：
当所述同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值时，确定所述环境因子的取值为1；
当所述无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
9.根据权利要求1所述的MAC层调度方法，其特征在于，所述MAC层调度方法还包括：
根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
10.一种介质访问控制MAC层调度装置，其特征在于，应用于节点，所述MAC层调度装置包括：
获取单元，用于当数据到达节点的MAC层时，获知所述数据中包含的业务类型；
调度单元，用于按照所述数据中包含的每种业务类型的权重，给所述数据分配信道传送资源。
11.根据权利要求10所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述MAC层调度装置还包括：
第一处理单元，用于确定网络环境参数，根据所述网络环境参数以及每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重；或者，
第二处理单元，用于根据每种业务类型的基础权重值，分别确定每种业务类型的权重。
12.根据权利要求11所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述网络环境参数包括以下一项或多项：网络时延参数、接入影响因子、环境因子。
13.根据权利要求12所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述第一处理单元，包括以下一项或多项：
第一处理子单元，用于检测无线网络的网络时延时长，根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数；
第二处理子单元，用于检测无线网络的接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子；
第三处理子单元，用于检测同频或邻频节点的无线信号强度，根据所述无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子。
14.根据权利要求13所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述第一处理单元，还包括：
第一计算子单元，用于计算全部业务类型的基础权值的和值，针对每种业务类型，确定所述业务类型的基础权重值与所述和值的比值，作为第一比值；
第二计算子单元，用于根据所述第一比值与所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的实际权重；或者，
第三计算子单元，用于根据所述第一比值与所述接入影响因子的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
第四计算子单元，用于根据所述第一比值、所述接入影响因子以及所述业务类型的网络时延参数的乘积，确定所述业务类型的权重；或者，
第五计算子单元，用于根据所述第一比值、所述接入影响因子、所述业务类型的网络时延参数以及环境因子的乘积，确定所述业务类型的权重。
15.根据权利要求14所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述业务类型包括：语音业务、视频业务、尽力而为业务以及背景流业务；
所述第一处理子单元，用于通过以下方式根据所述网络时延时长和预设时延时长的比较结果，确定每种业务类型的网络时延参数：
当所述网络时延时长小于或等于第一时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为1；
当所述网络时延时长大于第一时延时长，且小于或等于第二时延时长时，确定语音业务的网络时延参数的取值为0，视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第二时延时长，且小于或等于第三时延时长时，确定语音业务和视频业务的网络时延参数的取值为0，尽力而为业务的网络时延参数的取值为1；
当所述网络时延时长大于第三时延时长时，确定语音业务、视频业务以及尽力而为业务的网络时延参数的取值均为0；
其中，所述第一时延时长小于所述第二时延时长，所述第二时延时长小于所述第三时延时长。
16.根据权利要求14所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述第二处理子单元，用于通过以下方式根据所述接入终端数量以及当前接入终端的信号强度，确定接入影响因子：
当所述接入终端数量小于或等于无线网络的无线承载能力值N时，确定接入影响因子的取值为1；
当所述接入终端数量大于所述无线承载能力值N时，确定前N个接入终端的接入影响因子的取值为1；针对第N+i个接入终端，若所述接入终端的信号强度小于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为0，若所述接入信号的信号强度大于或等于第一阈值，确定所述接入终端的接入影响因子的取值为小于1且大于0的值；其中，i为大于或等于1的整数。
17.根据权利要求14所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述第三处理子单元，用于通过以下方式根据所述同频或邻频节点的无线信号强度，确定每种业务类型对应的环境因子：
当所述同频或邻频节点的无线信号强度小于或等于第二阈值，确定所述环境因子的取值为1；
当所述无线信号强度大于第二阈值时，按照多种业务类型的基础权重值由小到大的顺序依次设置相应业务类型的环境因子的取值为0；
其中，当一种业务类型的环境因子的取值设置为0之后，剩下的业务类型正常，则确定剩下的业务类型的环境因子的取值均为1。
18.根据权利要求10所述的MAC层调度装置，其特征在于，所述MAC层调度装置还包括：
第三处理单元，用于根据每种业务类型的权重以及默认冲突退避时长，确定每种业务类型的冲突退避时长。
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| CN106658744B (zh) | 2019-12-03 |
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