CN108337297A - 点对点无线通信网络中的操作方法及其通信设备 - Google Patents

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CN108337297A CN201810043951.5A CN201810043951A CN108337297A CN 108337297 A CN108337297 A CN 108337297A CN 201810043951 A CN201810043951 A CN 201810043951A CN 108337297 A CN108337297 A CN 108337297A
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Abstract

本发明提供了点对点无线通信网络中的操作方法及其通信设备，该方法包括：在无线通信网络中由第一通信设备发送第一帧，为一个或多个点对点服务预定时间段；在为一个或多个点对点服务预定的时间段，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中一个或多个点对点通信设备属于点对点无线通信网络；发送第二帧，为一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及通过正交频分多址OFDMA从一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中一个或多个数据帧在所述预定的时间段被接收。通过本发明可以实现点对点无线通信网络中一对多点的连接，实现一对多或者多对一的通信。

Description

点对点无线通信网络中的操作方法及其通信设备
技术领域
本发明总体上涉及无线通信，更特别地，涉及经由正交频分多址(OrthogonalFrequency Division Multiple Access，OFDMA)的邻近感知(neighborhood awareness，NAN)网络和多信道操作的方法和装置。
背景技术
无线通信网络呈现出指数增长。在传统的无线网络中，每个通信设备连接到固定的接入点(access point，AP)。随着通信设备数量的增多和每个设备上的应用数量的增多，发展了点对点(peer to peer)无线网络。在点对点无线网络中，通信设备相互通信，但不与固定接入点建立连接会话。同级通信设备之间的连接可以形成一个或多个集群(cluster)，从而每个点对点连接的设备可以直接相互通信。Wi-Fi的邻近感知网络用于点对点通信。多个通信设备可以交换数据，而不与固定的无线AP建立连接会话。
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)和正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)都是广泛应用于无线通信系统的宽带数字通信技术。OFDMA是多用户OFDM技术，可以同时基于TDMA和FDMA指定用户，在任何给定的时间单个用户无需占用所有的子载波。在当前的无线标准下，一些设备已经可以支持OFDMA。OFDMA允许几个用户同时进行低数据速率传输，以及它可以为特定用户动态地分配最佳的不衰落且低干扰的信道并且避免分配差的子载波。
OFDM可用于点对点网络中。因此，一对一通信或广播通信可以得到支持。然而，一对多点的连接对于点对点通信不可用。
因此，需要对经由OFDMA的邻近感知网络和多信道操作进行改进和增强。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供点对点无线通信网络中的操作方法及其通信设备，以解决上述问题。
依据本发明的实施方式，披露了一种点对点无线通信网络中的操作方法，包括：在点对点无线通信网络中由第一通信设备发送第一帧，为一个或多个点对点服务预定时间段；在为所述一个或多个点对点服务预定的时间段，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于点对点无线通信网络；发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及通过正交频分多址OFDMA从所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在所述预定的时间段被接收。
依据本发明的实施方式，披露了一种点对点无线通信网络中的操作方法，包括：在点对点无线通信网络中由第一通信设备发送第一帧，为一个或多个点对点服务预定时间段；在为所述一个或多个点对点服务预定的时间段中，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于点对点无线通信网络；发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及通过正交频分多址OFDMA向所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时发送一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在所述预定的时间段被接收。
依据本发明的实施方式，披露了一种操作在点对点无线通信网络中的通信设备，包括：收发器，用于在点对点无线通信网络中发送和接收无线电信号；时间预定电路，用于发送第一帧，为所述无线通信网络中的一个或多个点对点服务预定时间段；多会话电路，用于在为所述一个或多个点对点服务预定的时间段中，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于点对点通信网络；分配电路，用于发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及上行电路，通过OFDMA从所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在所述预定的时间段被接收。
依据本发明的实施方式，可以实现点对点无线通信网络中一对多点的连接，能够同时从一个或多个点对点通信设备接收一个或多个数据帧或者同时向一个或多个点对点通信设备发送一个或多个数据帧。
在阅读各个附图中例示的优选实施例的如下详细描述之后，本发明的这些和其他目的对本领域技术人员来说无疑将变得显而易见。
附图说明
图1例示了具有多个通信设备的点对点无线网络的系统示意图。
图2根据本发明的实施方式示出了通过OFDAM运行在点对点通信网络的通信设备的示例框图。
图3根据本发明的实施方式例示了在利用OFDMA的点对点网络中为多个通信设备进行资源分配的示意图。
图4根据本发明的实施方式例示了在点对点网络中通过OFDMA利用预定的时间段发送数据帧到多个点对点通信设备和/或从多个点对点通信设备接收数据帧的通信设备的示意图。
图5根据本发明的实施方式例示了利用OFDMA的点对点网络的NAN无线桥接的示意图。
图6根据本发明的实施方式例示了NWB操作的流程图，以在发现窗口期间建立OFDMA操作。
图7根据本发明的实施方式例示了在利用OFDMA的点对点通信网络中通信设备同时接收多个数据帧的示例流程图。
图8例示了根据本发明的实施方式在利用OFDMA的点对点通信网络中通信设备同时发送多个数据帧的示例流程图。
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求当中使用某些词汇来指称特定的元件。本领域一般技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置电性连接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
图1例示了具有多个通信设备的点对点无线网络100的系统示意图。点对点无线网络100包括多个通信设备101、102、103、104、105、106、107和108。在点对点无线通信网络中，通信设备可以直接地相互通信。例如，如图1所示，通信设备105可以通过链路111、112和116分别与通信设备106、107和108进行通信。通信设备106可以通过链路114、113和115分别与通信设备101、107和108进行通信。同样地，通信设备102可以通过链路122和123分别与通信设备103和104进行通信。通信设备103进一步可以通过链路121和131分别与通信设备104和101进行通信。本领域技术人员可以理解，这里通信链路的组合仅仅是例示性的。只要能够满足所有的通信要求，任何其他的组合都可以得到支持。
在一个实施方式中，NAN是无线保真技术(wireless fidelity，Wi-Fi)点对点通信网络。NAN网络包括共享一组公共NAN参数的所有NAN设备，公共NAN参数包括连续的发现窗口(Discovery Windows，DW)之间的时间段(timeperiod)、DW的持续时间、信标间隔和NAN信道。NAN设备是支持NAN的通信设备。在NAN拓扑中，形成一个或多个NAN集群。NAN集群是共享一组公共NAN参数并且同步到同一时间窗口安排的所有NAN设备的集合。例如，无线网络100有两个NAN集群，集群110和集群120。NAN集群可以完全分离或者可以重叠。集群110包括设备101、105、106、107和108。集群120包括设备101、102、103和104。在这个例子中，集群110和120是重叠的集群。通信设备101属于集群110和集群120两个集群。通信设备在任何时候可以包含在一个或多个集群中。
在一个实施方式中，点对点网络中的通信设备可以同时向不同的同级通信设备传输不同的数据。例如，通信设备101与通信设备103和106通信，通信设备101可以向通信设备106和103发送不同的数据帧。在另一实施方式，利用OFDMA，不同的数据帧由不同的通信设备同时接收。
图2根据本发明的实施方式示出了通过OFDAM运行在点对点通信网络的通信设备的示例框图。通信设备200包括天线234、收发器233、处理器232和存储器231。通信设备200还包括时间预定(time reservation)电路211、多会话电路(multi-session circuit)212、分配电路213、上行电路214、下行电路215和NAN和高效(无线)桥接(NAN and highefficient(wireless)bridge，NWB)电路216。收发器233耦接到天线234、从天线234接收射频信号、将射频信号转换成基带信号并发送给处理器232。收发器233还从处理器232接收基带信号，将基带信号转换成射频信号并发送至天线234。处理器232处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块以执行通信设备200中的功能。存储器231存储程序指令和数据，以控制通信设备200的操作。
时间预定电路211发送第一帧，为无线通信网络中的一个或多个点对点服务预定时间段。多会话电路212在为该一个或多个点对点服务预定的时间段中与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中该一个或多个设备属于点对点通信网络。分配电路213传输第二帧，用于为该一个或多个通信设备的通信设备子集分配无线电资源。上行电路214通过OFDMA同时从一个或多个点对点通信设备接收一个或多个数据帧，其中该一个或多个数据帧在预定的时间期间被接收。下行电路215通过OFDMA同时传输一个或多个数据帧到一个或多个点对点通信设备，其中该一个或多个数据帧在预定的时间期间被接收。NAN高效(无线)桥接电路216处理来自NAN和无线接口的调度信息，并把信息从一个接口传到另一个接口。
图3根据本发明的实施方式例示了在利用OFDMA的点对点网络中为多个通信设备进行资源分配的示意图。通信设备301、302、303和304通过OFDMA在点对点网络中相互通信。在一个实施方式中，通信设备301、302、303和304是支持OFDMA的设备。通过OFDMA，通信设备/用户301、302、303和304占用分配的资源块进行通信。用于每个通信设备的资源块无需是连续的。资源块可以同时支持多个用户。例如，可以发送时间预定帧306以设置静默期(quiet period)。随后，可以发送用于用户301的资源块311和用于用户302的资源块321。发送时间预定帧307以设置静默期。随后，可以发送用于用户302的资源块322、用于用户303的资源块331、用于用户304的资源块341。可以发送时间预定帧308以设置静默期。随后，可以发送用于用户303的资源块332、用于用户304的资源块342、用于用户301的资源块312。如图所示，用户/通信设备301使用资源块311和312；用户/通信设备302使用资源块321和322；用户/通信设备303使用资源块331和332；用户/通信设备304使用资源块341和342。在一个实施方式中，点对点网络是NAN Wi-Fi网络。在NAN网络中，NAN设备在预先确定/协商的时间窗口中在传输帧之前设备遵循空闲信道评估(Clear Channel Assessment，CCA)规则。特别是NAN同步协议中定义了发现窗口(Discovery Windows)长为16个时间单位(time unit,TU)，周期为512毫秒。NAN数据链路协议进一步定义了在服务提供商和订户之间协商的一组服务窗口(进一步的，可用性资源块)。在一个实施方式中，OFDMA用于NAN的发现窗口和NAN的服务窗口(Service Window)。在OFDMA模式中设置同步和服务发现信标(synchronizationand service discovery beacons)。在另一个实施方式中，多组NAN服务，例如用于通信设备301、302、303和304的NAN服务，通过OFDMA模式操作在服务窗口中。
图4根据本发明的实施方式例示了通信设备在点对点网络中通过OFDMA利用预定的时间段发送数据帧到多个点对点通信设备和/或从多个点对点通信设备接收数据帧的示意图。通信设备401、402、403、404、405和406在点对点网络中相互通信。根据新颖的方面，利用OFDMA的点对点网络支持一对多的多播。在一个实施方式，如图所示，通信设备401利用OFDMA从一个或多个通信设备402、403和404构成的子集410中分别经由上行链路461、462和463同时接收上行数据帧。来自不同通信设备402、403和404的上行数据帧使用预先分配的无线电资源。来自不同的点对点通信设备的上行数据包的内容可以是不同的。例如，通信设备401从通信设备402、403和404的子集同时接收数据帧，通信设备402、403和404中的每一个都可以向通信设备401发送不同的内容。在另一个实施方式，如图所示，通信设备401利用OFDMA将下行数据帧分别经由下行链路451、452和453发送至一个或多个点对点通信设备。下行数据帧使用预先分配的无线电资源。对于不同的接收通信设备，数据包的内容可以是不同的。例如，通信设备401同时发送多播(multicast)数据帧至通信设备402、403和404。数据帧包括至通信设备402、403和404的不同内容。
为了支持点对点网络中利用OFDMA的多个通信会话，通信设备为其他点对点通信设备进行时间预定。如图所示，通信设备401发送数据帧411以预定用于通信设备402、403和404的时间段。在一个实施方式中，预定的时间段由一个或多个点对点通信设备使用以同时发送数据帧至点对点通信网络中的一个通信设备。如图所示，分别为通信设备402、403和404创建多个点对点会话412、413和414。通信设备402、403和404利用OFMDA中的资源块发送数据帧到通信设备401。在另一个实施方式中，一个或多个点对点通信设备使用预定的时间段从一个多播通信设备同时接收数据帧。如图所示，分别为通信设备402、403和404创建多个点对点会话412、413和414。通信设备402、403和404利用OFMDA中的资源块从通信设备401接收数据帧。
在一个实施方式中，由通信设备401发送的用于预定时间段的数据帧，可以指示为该一个或多个点对点通信设备中每个通信设备所分配的一个或多个资源块。在另一个实施方式中，由通信设备401发送的用于预定时间段的管理帧进一步包括用于该一个或多个点对点通信设备中的每个通信设备的功率控制信息。在另一个实施方式中，利用请求传送(request to send，RTS)/允许传送(clear to send，CTS)帧为该一个或多个点对点通信设备预定时间段。
NAN设备在预定/协商的时间窗口中传输帧之前遵循空闲信道评估(ClearChannel Assessment，CCA)规则。NAN同步协议定义了发现窗口。NAN数据链路协议进一步定义了在服务提供商和订户之间协商的一组服务窗口(进一步，可用性资源块)。NAN设备操作在预定的/协商的窗口中。在一组NAN设备之间确定发现窗口或服务窗口的时序。因此，由于在NAN调度的操作和802.11通信网络操作之间缺少协作，存在潜在增加的竞争和效率低下。通过利用OFDMA，可以更有效地支持一些NAN数据操作。促进NAN设备操作在OFDMA模式中将有利于NAN操作和Wi-Fi基站的信道利用率。为了使得NAN设备能够在发现窗口和服务窗口中操作在OFDMA模式，系统将在OFDMA模式发送同步和服务发现信标。多组NAN服务利用OFDMA模式操作在服务窗口。
在一个新颖的方面，提出了NAN无线桥接(NAN-Wireless bridging，NWB)层，用于双重角色(dual role)的通信设备在NAN和无线MAC/PHY接口上创建NWB。NWB层处理来自NAN和无线MAC/PHY接口的调度信息，并将来自其中一个接口的信息转发给另一个接口。
图5根据本发明的实施方式例示了利用OFDMA的点对点网络的NAN无线桥接的示意图。通信设备500是无线和NAN双重角色设备。NAN集群的覆盖范围包括数个802.11ax BBS。无线设备遵循802.11ax协议。通信设备500具有PHY层501和MAC层502。在一个实施方式中，PHY层501和MAC层502遵循802.11ax协议。通信设备500具有与MAC层502通信的NAN层503。NAN层503负责NAN协议处理，并进一步与NWB层504通信。NWB层504处理来自NAN层503接口和MAC层502接口的调度信息，并将来自其中一个接口的信息转发给另一个接口。
图6根据本发明的实施方式例示了NWB操作的流程图，以在发现窗口期间建立OFDMA操作。在初始阶段，NAN集群主装置创建单用户模式的集群。NAN集群主装置随后在时间窗口中发送第一同步信标(beacon)，并且在DW期间设置OFDMA操作。在步骤611，NWB层610内在地同步NAN时钟和无线时钟。在步骤612，NWB层610检查无线接口620是否具有时间窗口调度信息。如果步骤612确定不具有时间窗口调度信息，则在步骤613，NWB层610发送时间窗口调度请求至无线接口620。随后，在步骤621，无线接口620在从NWB 610接收到时间窗口调度请求后，发送时间窗口资源请求帧至无线AP以预定时间段。时间段的目的是用于无线站避开NAN操作的时间窗口。在步骤622，无线接口620在每次NAN DW之前接收静默时间段的触发帧。在一个实施方式中，OFDMA操作的默认资源分配是基于NAN ID或任何其他方法。在一个实施方式中，通过使用OFDMA模式，NAN主设备在时间窗口中发送同步信标。属于不同无线AP的NAN设备遵循相同的操作。
图7根据本发明的实施方式例示了在利用OFDMA的点对点通信网络中通信设备同时接收多个数据帧的示例流程图。在步骤701，通信设备(也可称为第一通信设备)发送第一帧，以预定用于无线通信网络中一个或多个点对点服务的时间段。在步骤702，通信设备在为一个或多个点对点服务预定的时间段中，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中该一个或多个设备属于点对点通信网络。在步骤703，通信设备传输第二帧，为该一个或多个通信设备构成的通信设备子集分配无线电资源。在步骤704，通信设备通过OFDMA从该一个或多个通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中该一个或多个数据帧在预定的时间段被接收。
图8例示了根据本发明的实施方式在利用OFDMA的点对点通信网络中通信设备同时发送多个数据帧的示例流程图。在步骤801，通信设备发送第一帧，为无线通信网络中的一个或多个点对点服务预定时间段。在步骤802，该通信设备在为一个或多个点对点服务预定的时间段中与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中该一个或多个点对点通信设备属于点对点通信网络。在步骤803，通信设备传输第二帧，为该一个或多个通信设备构成的通信设备子集分配无线电资源。在步骤804，通信设备通过OFDMA向该一个或多个通信设备构成的通信设备子集同时传送一个或多个数据帧，其中该一个或多个数据帧在预定的时间段被接收。
本领域技术人员将容易注意到，在保持本发明的教导的同时，可以对装置和方法做出大量修改和变化。因此，上述公开内容应当被理解为仅由权利要求的范围限制。

Claims (22)

1.一种点对点无线通信网络中的操作方法，包括：
在所述点对点无线通信网络中由第一通信设备发送第一帧，为一个或多个点对点服务预定时间段；
在为所述一个或多个点对点服务预定的所述时间段，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于所述点对点无线通信网络；
发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及
通过正交频分多址OFDMA从所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在预定的所述时间段被接收。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，在所述点对点无线通信网络中所述第一通信设备是非接入点AP型设备或者软AP型设备。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述第二帧指示为所述一个或多个点对点通信设备中每个通信设备分配的一个或多个资源块。
4.根据权利要求3所述的操作方法，其特征在于，所述第二帧进一步包括用于所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集中的每个通信设备的功率控制信息。
5.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述第一帧是请求传送帧/允许传送帧。
6.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述第一帧是为所述一个或多个点对点通信设备预定时间段的管理帧。
7.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述点对点无线通信网络是邻近感知网络NAN无线保真Wi-Fi网络。
8.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，为一个或多个点对点服务预定时间段的步骤包括：
同步NAN时钟和无线时钟；
检查所述第一通信设备中的无线接口是否具有时间窗口调度信息；
如果所述无线接口不具有时间窗口调度信息，由所述第一通信设备中NAN无线桥接层发送时间窗口调度请求至所述无线接口；以及
发送时间窗口资源请求帧至无线AP以预定所述时间段。
9.一种点对点无线通信网络中的操作方法，包括：
在所述点对点无线通信网络中由第一通信设备发送第一帧，为一个或多个点对点服务预定时间段；
在为所述一个或多个点对点服务预定的所述时间段中，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于所述点对点无线通信网络；
发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及
通过正交频分多址OFDMA向所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时发送一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在预定的所述时间段被接收。
10.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，在所述点对点无线通信网络中所述第一通信设备是非AP型设备或者软AP型设备。
11.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述第二帧指示为所述一个或多个点对点通信设备中每个通信设备分配的一个或多个资源块。
12.根据权利要求11所述的操作方法，其特征在于，所述第二帧进一步包括用于所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集中的每个通信设备的功率控制信息。
13.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述第一帧是为所述一个或多个点对点通信设备预定时间段的管理帧。
14.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述点对点无线网络是邻近感知NAN无线保真Wi-Fi网络。
15.根据权利要求9所述的操作方法，其特征在于，为一个或多个点对点服务预定时间段的步骤包括：
同步NAN时钟和无线时钟；
检查所述第一通信设备中的无线接口是否具有时间窗口调度信息；
如果所述无线接口不具有时间窗口调度信息，由所述第一通信设备中NAN无线桥接层发送时间窗口调度请求至所述无线接口；以及
发送时间窗口资源请求帧至无线AP以预定所述时间段。
16.一种操作在点对点无线通信网络中的通信设备，包括：
收发器，用于在所述点对点无线通信网络中发送和接收无线电信号；
时间预定电路，用于发送第一帧，为所述无线通信网络中的一个或多个点对点服务预定时间段；
多会话电路，用于在为所述一个或多个点对点服务预定的所述时间段中，与一个或多个点对点通信设备建立一个或多个会话，其中所述一个或多个点对点通信设备属于所述点对点无线通信网络；
分配电路，用于发送第二帧，为所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集分配无线电资源；以及
上行电路，通过OFDMA从所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时接收一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在预定的所述时间段被接收。
17.根据权利要求16所述的通信设备，所述第二帧指示为所述一个或多个点对点通信设备中每个通信设备分配的一个或多个资源块。
18.根据权利要求17所述的通信设备，其特征在于，所述第二帧进一步包括用于所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集中的每个通信设备的功率控制信息。
19.根据权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述第一帧是为所述一个或多个点对点通信设备预定时间段的管理帧。
20.根据权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述第一帧是请求传送帧/允许传送帧。
21.根据权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述点对点无线网络是邻近感知NAN无线保真Wi-Fi网络。
22.根据权利要求16所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备进一步包括下行电路，所述下行电路用于通过OFDMA向所述一个或多个点对点通信设备的通信设备子集同时发送一个或多个数据帧，其中所述一个或多个数据帧在预定的所述时间段被接收。
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