CN108023686B - 一种tcp延时处理方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种TCP延时处理方法、装置及系统，属于通信技术领域，所述方法包括：接收基站发送的TCP数据包；解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。本发明提供的TCP延时处理方法、装置及系统，能有效地应对因反馈模式变化导致TCP RTT时延变化的情况，缩短了TCP RTT在LTE空口调度上的时延，使得LTE网络分给终端的调度资源更有目的性和针对性，同时也使得终端获取数据的延迟更低。

Description

一种TCP延时处理方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种TCP延时处理方法、装置及系统。
背景技术
目前，用户使用LTE(Long Term Evolution，长期演进)终端进行打开网页等操作时，常常会涉及基于LTE网络的TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)数据传输。
TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)是一种面向连接的，为不同主机进程间提供可靠数据传输的协议。在需要提供可靠性数据传输的应用中，TCP是首选的甚至唯一的网络协议。TCP有两种方式来发送TCP ACK(Acknowledgement，确认标识)：快速确认和延迟确认。
在快速确认模式中，本端接收到数据包后，会立即发送TCP ACK给对端。在延迟确认模式中，本端接收到数据包后，不会立即发送TCP ACK给对端，而是等待一段时间，如果在此期间，本端有数据包要发送给对端，就在发送数据包的时候携带此TCP ACK，这样就节省了一个报文；本端没有数据包要发送给对端，延迟确认定时器会超时，然后发送纯TCP ACK给对端。
在实际的传输过程中，会根据当时的场景来判断使用快速确认模式还是使用延迟确认模式，因此TCP ACK的发送模式并不是固定的，而是在这两种模式之间动态切换。
TCP ACK的发送模式在快速确认和延迟确认之间动态切换，因此TCP数据包和其TCP ACK的之间的时间间隔是动态变化的。LTE eNB(Evolved Node B，演进基站)对TCP ACK信息的调度直接影响TCP数据传输过程中的数据延迟问题。
现有技术中，要降低数据延迟，必须浪费网络调度资源。如何降低终端数据的延迟，又能有效分配使网络资源是目前需要解决的一个难题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种TCP延时处理方法、装置及系统，用以解决现有TCP数据传输过程中，为了降低数据延时而浪费调度资源的技术问题。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明一方面提供一种TCP延时处理方法，包括：
接收基站发送的传输控制协议TCP数据包；
解析所述TCP数据包中的TCP报文和传输控制协议确认标识TCP ACK信息；
根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算传输控制协议往返时延TCP RTT时延；
按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。
进一步的，所述解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息包括：
解析所述TCP报文的序列号S1和确认号Q1，记录所述TCP报文的到达时刻T1；
解析所述TCP ACK信息的确认号Q2，记录所述TCP ACK信息的到达时刻T2。
进一步的，所述根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延包括：
当所述确认号Q2是所述序列号S1和所述确认号Q1对应的TCP ACK信息时，所述TCPRTT时延为T2-T1。
进一步的，所述按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站包括：
将所述TCP RTT时延填充到分组数据汇聚协议PDCP数据的协议数据单元PDU预留位并发送给基站。
本发明另一方面，提供一种TCP延时处理方法，包括：
接收终端上报的TCP数据包；
按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权。
进一步的，所述按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延包括：
当PDCP数据的PDU预留位不全为0时，读取所述预留位数值，得到TCP RTT时延。
进一步的，所述根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权包括：
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
本发明另一方面，提供一种终端设备，包括：
第一接收模块，用于接收基站发送的TCP数据包；
第一解析模块，用于解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；
计算模块，用于根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；
发送模块，用于按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。
本发明另一方面，提供一种基站，包括：
第二接收模块，用于接收终端上报的TCP数据包；
第二解析模块，用于按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
授权模块，用于根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权。
本发明另一方面提供一种TCP延时处理系统，包括上述终端设备和上述基站。
与现有技术相比，本发明实施例提供的TCP延时处理方法、装置及系统，通过终端解析出的TCP报文和TCP ACK信息计算出TCP RTT时延，并上报给基站。基站解析出TCP RTT时延后，根据TCP RTT时延对TCP RTT时延进行滤波，并根据TCP RTT滤波值和连续上报的TCP RTT瞬时值对终端进行授权的下发，能有效地应对因反馈模式变化导致TCP RTT时延变化的情况，缩短了TCP RTT在LTE空口调度上的时延，使得LTE网络分给终端的调度资源更有目的性和针对性，同时也使得终端获取数据的延迟更低。
附图说明
图1示出本发明实施例一提供的一种TCP延时处理方法流程图；
图2示出本发明实施例二提供的一种TCP延时处理方法流程图；
图3示出本发明实施例二提供的IP数据包格式及首部的各字段结构图；
图4示出本发明实施例二提供的TCP包首部的各字段结构图；
图5示出本发明实施例二提供的PDCP数据PDU头格式结构图；
图6示出本发明实施例二提供的终端授权方式一的示意图；
图7示出本发明实施例二提供的终端授权方式二的示意图；
图8示出本发明实施例三提供的终端设备结构示意图；
图9示出本发明实施例四提供的基站结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例一提供一种TCP延时处理方法，该方法的执行主体是终端设备。如图1所示，该方法包括：
S101、终端接收基站发送的TCP数据包；
S102、终端解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；
S103、终端根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；
S104、终端按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。
本发明实施例提供的TCP延时处理方法通过终端解析出的TCP报文和TCP ACK信息计算出TCP RTT时延，并上报给基站。基站解析出TCP RTT时延后，根据TCP RTT时延对TCPRTT时延进行滤波，并根据TCP RTT滤波值和连续上报的TCP RTT瞬时值对终端进行授权的下发，能有效地应对因反馈模式变化导致TCP RTT时延变化的情况，缩短了TCP RTT在LTE空口调度上的时延，使得LTE网络分给终端的调度资源更有目的性和针对性，同时也使得终端获取数据的延迟更低。
实施例二
本发明实施例二提供一种TCP延时处理方法，如图2所示，该方法包括：
S201、终端接收基站发送的TCP数据包；
具体的，本步骤中终端判断是否接收到TCP数据，若是则逐层解析后给PDCP层。
S202、终端解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；
该步骤包括：
解析所述TCP报文的序列号S1和确认号Q1，记录所述TCP报文的到达时刻T1。例如根据图3所示IP首部中的协议比特位进行解析，当对应的数值为6时，此时为TCP报文，则解析出该TCP报文的序列号S1和确认号Q1。
解析所述TCP ACK信息的确认号Q2，记录所述TCP ACK信息的到达时刻T2。例如根据图3所示IP首部中的协议比特位进行解析，当对应的数值为6时，此时为TCP报文，解析出该TCP报文如图4中的确认序号Q2，并判断是否为TCP ACK。具体判断TCP ACK的方法可以是：当URG/PSH/RST/SYN/FIN设置均为0且数据长度为0时，确定为TCP ACK。
S203、终端根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；
当所述确认号Q2是所述序列号S1和所述确认号Q1对应的TCP ACK信息时，所述TCPRTT时延为T2-T1。
示例性的，将TCP报文达到时刻T1和TCP报文的序列号S1及确认号Q1这两个信息做关联并进行记录，记为[TCP报文到达时刻T1，报文序列号S1及确认号Q1]。将TCP ACK到达时刻T2和确认号Q2做关联并进行记录，记为[TCP ACK到达时刻T2，报文确认号Q2]。然后判断报文确认号Q2是否为报文序列号S1和确认号Q1的TCP ACK，若是，则TCP RTT时延为T2-T1。
S204、终端按照与基站的预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。
本步骤具体包括：将所述TCP RTT时延填充到PDCP数据PDU的预留位并发送给基站。
示例性的，将TCP RTT时延，即T2-T1填充到PDCP(Packet Data ConvergenceProtocol，分组数据汇聚协议)数据PDU(protocol data unit，协议数据单元)中的预留位。
具体填充方法可以是：将T2-T1向上取整，将向上取整后的数值填充到PDU的3比特预留位R上，按照从右到左(即从低位到高位)进行填充。
示例性的，根据TCP RTT瞬时值向上取整后的数值为十进制数值，将该十进制数值换算为二进制数值，然后将换算后的二进制填充到图5中的3比特预留位R中，按照从左到右即从高位到低位进行填充，例如计算出的十进制数值为5，换算成二进制为110，将110从左往右分别依次填充到图5中的3比特预留位中。
具体填充方法还可以是：将T2-T1向上取整，将向上取整后的数值填充到PDU的低2比特预留位R上，按照从右到左(即从低位到高位)进行填充。
示例性的，根据TCP RTT瞬时值向上取整后的数值为十进制数值，将该十进制数值换算为二进制数值，然后将换算后的二进制填充到图5中的3比特预留位R中的其中2比特，按照从左到右即从高位到低位进行填充第2个和第3个预留位R，例如计算出的十进制数值为2，换算成二进制为10，将10填充到图5的3个预留位中从左往右第2和第3个预留位上。
S205、基站接收终端上报的TCP数据包；
本步骤中，接收TCP数据包，逐层解析后给PDCP层。
S206、基站按照与终端预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
本步骤中，基于步骤S204相同的预设规则，当PDCP数据PDU的预留位不全为0时，读取所述预留位数值，得到TCP RTT时延。
例如判断PDCP数据PDU中的3比特预留位是否不全为0，若不是全0，则读取该值，将二进制转换为十进制，作为TCP RTT时延
S207、基站根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权。
其中，TCP RTT滤波值＝TCP_RTT_历史值*(1-Alpha)+TCP_RTT_瞬时值*Alpha，其中Alpha为滤波因子，取值范围为[0，1]，Alpha默认值可定为0.8。
本步骤中，具体可通过判断在预设时间内多个TCP RTT瞬时值与预设值的关系来确定对终端进行延时授权的具体方式。其中，预设时间可以是基站算出TCP RTT滤波值所用的时间，预设值可以根据系统属性进行设置。终端处理时延可以根据终端的实际时延进行设置。
其中，授权方式一：
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延进行预授权；其中，预设时间可以是基站算出TCP RTT滤波值所用的时间，预设值可以是8ms。终端处理时延可以是6ms。
示例性的，在TDD配比2，终端空闲状态访问网页，TCP RTT瞬时时延小于8ms的场景中，基站在N时刻算出TCP RTT滤波值，则预设时间为N。判断N-M时刻，…N-1时刻以及N时刻连续M+1(M为2)次上报的TCP RTT瞬时值是否均为8ms，本实施例中TCP RTT瞬时时延均小于8ms，考虑到终端处理时延位6ms，则基站按照TCP RTT滤波值+6ms进行预授权。
例如图6中，N(0)表示N号帧的0号子帧。N(0)，N(1)和N(3)基站收到终端上报的TCPRTT瞬时时延小于8ms，N(4)为TCP下行数据的空口时刻，读取N(4)时刻的TCP RTT滤波值，假设该值向上取整后为5ms，再考虑终端处理时延6ms，总共为11ms。结合该时延，N+1(3)进行预授权DCI0的下发(TDD配比2下，只能在3号子帧和8号子帧进行预授权DCI0的下发)，此时TCP ACK将在N+1(7)时刻被携带上来，此时TCP ACK距离TCP下行数据的时延为13ms，大于且接近11ms，因此该授权是合适的。
授权方式二：
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延进行预授权，且间隔预定时间增加预授权。其中，预设时间可以是基站算出TCP RTT滤波值所用的时间，预设值可以是8ms。终端处理时延可以是6ms。
示例性的，在TDD配比2，终端忙碌状态下访问网页，TCP RTT瞬时时延大于等于8ms的场景中，基站在N时刻算出TCP RTT滤波值，则预设时间为N。判断N-M时刻，…N-1时刻以及N时刻连续M+1(M为2)次上报的TCP RTT瞬时值是否均为8ms，本实施例中TCP RTT瞬时时延均等于8ms，说明此时终端上报的时延至少为8ms，考虑到终端处理时延位6ms，则基站按照TCP RTT滤波值+6ms进行预授权，且需要间隔预定时间增加预授权。
例如图7中，N(0)表示N号帧的0号子帧。N(0)，N(1)和N(3)基站收到终端上报的TCPRTT瞬时时延等于8ms，N(4)为TCP下行数据的空口时刻，读取N(4)时刻的TCP RTT滤波值，假设该值向上取整后为5ms，再考虑终端处理时延6ms，总共为11ms。结合该时延，N+1(3)进行预授权DCI0的下发(TDD配比2下，只能在3号子帧和8号子帧进行预授权DCI0的下发)。但本例中，N(0)，N(1)和N(3)基站收到终端上报的TCP RTT瞬时时延等于8ms，可能出现此时终端实际的TCP RTT瞬时时延是大于8ms的情况。这种情况下，按照11ms进行预授权不足以包住TCP ACK，需要增加预授权。具体增加的方式可以是间隔预定时间增加一次预授权，例如本例中N+1(8)处增加预授权，这样距离N(4)18ms内的TCP ACK能被更大概率地被预授权进行携带。
本发明实施例提供的TCP延时处理方法，通过终端解析出的TCP报文和TCP ACK信息计算出TCP RTT时延，并上报给基站。基站解析出TCP RTT时延后，根据TCP RTT时延对TCPRTT时延进行滤波，并根据TCP RTT滤波值和连续上报的TCP RTT瞬时值对终端进行授权的下发，能有效地应对因反馈模式变化导致TCP RTT时延变化的情况，缩短了TCP RTT在LTE空口调度上的时延，使得LTE网络分给终端的调度资源更有目的性和针对性，同时也使得终端获取数据的延迟更低。
实施例二
本发明实施例二提供一种终端设备7，如图8所示，该终端设备7包括：
第一接收模块71，用于接收基站发送的TCP数据包；
第一解析模块72，用于解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；
计算模块73，用于根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；
发送模块74，用于按照与基站的预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站。
具体的，所述第一解析模块72包括：
TPC报文解析模块，用于解析所述TCP报文的序列号S1和确认号Q1，记录所述TCP报文的到达时刻T1；
TCP ACK信息解析模块，用于解析所述TCP ACK信息的确认号Q2，记录所述TCP ACK信息的到达时刻T2。
所述计算模块73包括：
判断模块，用于判断所述确认号Q2是否是所述序列号S1和所述确认号Q1对应的TCP ACK信息；
确认模块，用于当所述确认号Q2是所述序列号S1和所述确认号Q1对应的TCP ACK信息时，确定所述TCP RTT时延为T2-T1。
所述发送模块74，具体用于将所述TCP RTT时延填充到PDCP数据PDU的预留位并发送给基站。
实施例三
本发明实施例三提供一种基站8，如图9所示，所示基站8包括：
第二接收模块81，用于接收终端上报的TCP数据包；
第二解析模块82，用于按照与终端预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
授权模块83，用于根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权。
其中，所述第二解析模块82，具体用于当PDCP数据PDU的预留位不全为0时，读取所述预留位数值，得到TCP RTT时延。
所述授权模块83，包括：
第一授权模块，用于当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
第二授权模块，用于当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
实施例四
本发明实施例四提供一种TCP延时处理系统，包括实施例二中的终端设备7和实施例三中的基站8。
本领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流程图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流程图中的框图的组合。可以将这些计算机程序指令提供给可编程数据处理方法的处理器来生成机器，从而通过可编程数据处理方法的处理器来执行的指令创建用于实现结构图和/或框图和/或流程图的框或多个框中指定的方法。
需要说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
以上对本发明所提供的一种TCP延时处理方法、装置及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种TCP延时处理方法，其特征在于，包括：
接收基站发送的传输控制协议TCP数据包；
解析所述TCP数据包中的TCP报文和传输控制协议确认标识TCP ACK信息；
根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算传输控制协议往返时延TCP RTT时延；
按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站，以供所述基站根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权，所述对终端进行延时授权包括：对所述终端TCP延迟确认；
其中，当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息包括：
解析所述TCP报文的序列号S1和确认号Q1，记录所述TCP报文的到达时刻T1；
解析所述TCP ACK信息的确认号Q2，记录所述TCP ACK信息的到达时刻T2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述TCP报
文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延包括：
当所述确认号Q2是所述序列号S1和所述确认号Q1对应的TCP ACK信息时，所述TCP RTT时延为T2-T1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照预设规则将
所述TCP RTT时延发送给基站包括：
将所述TCP RTT时延填充到分组数据汇聚协议PDCP数据的协议数据单元PDU预留位并发送给基站。
5.一种TCP延时处理方法，其特征在于，包括：
接收终端上报的TCP数据包；
按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCPRTT瞬时值对终端进行延时授权；
所述对终端进行延时授权包括：对所述终端TCP延迟确认；
所述根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权包括：
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延包括：
当PDCP数据的PDU预留位不全为0时，读取所述预留位数值，得到TCP RTT时延。
7.一种终端设备，其特征在于，包括：
第一接收模块，用于接收基站发送的TCP数据包；
第一解析模块，用于解析所述TCP数据包中的TCP报文和TCP ACK信息；
计算模块，用于根据所述TCP报文和所述TCP ACK信息计算TCP RTT时延；
发送模块，用于按照预设规则将所述TCP RTT时延发送给基站，以供所述基站根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权，所述对终端进行延时授权包括：对所述终端TCP延迟确认；
其中，当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
8.一种基站，其特征在于，包括：
第二接收模块，用于接收终端上报的TCP数据包；
第二解析模块，用于按照预设规则解析所述TCP数据包中的TCP RTT时延；
授权模块，用于根据所述TCP RTT时延获得TCP RTT滤波值，根据所述TCP RTT滤波值和预设时间内TCP RTT瞬时值对终端进行延时授权；
所述对终端进行延时授权包括：对所述终端TCP延迟确认；
所述授权模块具体用于当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值小于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权；
当所述预设时间内多个TCP RTT瞬时值等于预设值，则按照所述TCP RTT滤波值与终端处理时延对终端进行延时授权，且间隔预定时间增加延时预授权。
9.一种TCP延时处理系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的终端设备和权利要求8所述的基站。
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