CN109274989A - 视频流量的处理方法、装置、系统、控制器和存储介质 - Google Patents

视频流量的处理方法、装置、系统、控制器和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种视频流量的处理方法、装置、系统、控制器和存储介质。该方法包括以下步骤：基于NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；接收视频流量请求，将视频流量请求发送给虚拟化宽带远程接入服务器vBRAS，由vBRAS进行用户身份认证；待用户身份认证通过，获取视频流量，将视频流量发送给软件定义网络SDN交换机，由SDN转发所述视频流量。由此，本发明实施例可以通过利用NFV技术，部署vBRAS资源池，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务，可以增加视频数据流的带宽，可以满足日益增长的视频流量的要求。

Description

视频流量的处理方法、装置、系统、控制器和存储介质
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种视频流量的处理方法、装置、系统、控制器和存储介质。
背景技术
随着网络通信技术的快速发展，视频技术逐渐成熟，例如4K视频已经达到3840×2160的超高清分辨率，4K视频业务已如火如荼地进入了商业化应用阶段。标准化的4K的分辨率能够达到普通高清分辨率1080P的4倍，4K的最高帧速率由原来的60fps提升至了120fps，色彩空间覆盖率达到了75.8％，较普通视频提高了2.1倍，数字量化从8bit提升到10bit/12bit。高清分辨率的视频在给用户带来高品质视觉体验的同时，也给承载视频的基础网络带来了前所未有的挑战：视频需要更宽的带宽。与此同时，中国移动家庭宽带用户的快速发展，给基础网络设备的会话(session)处理能力提出了更高的要求。
现有的承载视频流量的方法，通常采用传统硬件宽带远程接入服务器(BroadbandRemote Access Server，BRAS)作为业务控制节点和业务转发节点的方案。然而，现有的方法存在如下几个问题：1)硬件BRAS扩容板卡成本高；2)session处理能力不足；3)不具备热备的特性，资源不能跨节点共享等问题。为了满足4K视频的带宽和处理能力的新要求，人们尝试对BRAS进行改进，采用控制面BRAS CP作为业务控制点，转发面BRAS DP作为转发节点的方案，但存在对现网改动大耗时长等问题。
如何减少对现网架构的改动，减少耗时，增加带宽并满足日益增长的视频流量的要求，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决对现网架构改动小，减少耗时，增加带宽并满足日益增长的视频流量的要求的问题，本发明实施例提供了一种视频流量的处理方法、装置、控制器、系统和存储介质。
第一方面，提供了一种视频流量的处理方法。该方法包括以下步骤：
基于网络功能虚拟化(Network Function Virtualizatio，NFV)技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；
接收视频流量请求，将视频流量请求发送给虚拟化宽带远程接入服务器(VirtualBroadband Remote Access Server，vBRAS)，由vBRAS进行用户身份认证；
待用户身份认证通过，获取视频流量，将视频流量发送给软件定义网络(SoftwareDefined Network，SDN)，由SDN转发视频流量。
第二方面，提供了一种视频流量的处理装置。该装置包括：
业务分解单元，用于基于网络功能虚拟化NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；
请求转发单元，用于接收视频流量请求，将视频流量请求发送给vBRAS，由vBRAS进行用户身份认证；
流量发送单元，用于待用户身份认证通过，获取视频流量，将视频流量发送给软件定义网络SDN交换机，由SDN转发视频流量。
第三方面，提供了一种视频流量的处理装置。该装置包括：
存储器，用于存放程序；
处理器，用于执行所述存储器存储的程序，所述程序使得所述处理器执行上述第一方面所述的方法。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
第六方面，提供了一种计算机程序。当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
第七方面，提供了一种视频流量的处理系统。该系统可以包括：上述的控制器；上述的vBRAS和的SDN。
由此，本发明实施例可以通过利用NFV技术，部署vBRAS资源池，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务，从而实现视频媒体流的转发与控制的分离，可以增加视频数据流的带宽，可以满足日益增长的视频流量的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例的视频流量的处理系统的架构示意图；
图2是本发明另一实施例的视频流量的处理系统的架构示意图；
图3是本发明一实施例的视频流量的处理方法的流程示意图；
图4是本发明另一实施例的视频流量的处理方法的流程示意图；
图5是本发明一实施例的视频流量的处理装置的结构示意图；
图6是本发明一实施例的视频流量的处理装置的框架结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本发明一实施例的视频流量的处理系统的架构示意图。
如图1所示，该架构可以包括：控制器1、资源池2、交互式网络电视(IPTV)平台3、汇聚交换机4和客户端5。
本发明实施例可以通过部署vBRAS资源池，例如，在资源池2内布置有vBRAS21，在资源池2的出入口(出口和入口是同一个口)处布置有SDN交换机22，以及通过SDN交换机22构建vXLAN隧道，使得资源池2具备业务能力和基本网络能力(如vXLAN隧道)，并在隧道上发布路由信息，实现视频媒体流转发与控制分离。本发明实施例可以通过控制器1利用NFV技术，将控制资源池化。
资源池2还可以包括业务编排软件MANO，用于管理vBRAS21和其它网元的通道。vBRAS21可以负责处理客户端的视频用户的上线认证等。SDN交换机22可以作为资源池2的统一出口和入口，可兼做转发节点。
IPTV平台3可以是视频源节点，用于提供视频。IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带网，集互联网、多媒体、通讯等技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。
在一些实施例中，IPTV平台3可以由其他可以供视频的平台或者系统代替。
汇聚交换机4(也称POP交换机)可以作为城域网新型汇聚交换机，支持网络虚拟化技术(Virtual eXtensible Local Area Network，vXLAN)对用户报文做QinQ封装进vXLAN隧道，将业务流量分流到资源池2。QinQ能够实现私网VLAN透传到公网。汇聚交换机4可兼做转发节点。
客户端5可以是机顶盒、手机、台式电脑、服务器等设备。
可以理解，该架构还可以包括网络设施，例如汇聚交换机4所在的数据城域网等。
在一些实施例中，视频流量的处理系统可以包括：控制器1、vBRAS21和的SDN22。
本发明实施例可以利用NFV技术，部署vBRAS资源池，通过SDN交换机构建vXLAN隧道并对上发布路由信息，实现视频媒体流转发与控制分离，可以增加视频数据流的带宽，从而可以应对大流量和高清晰度(如4K)的视频流量。
由此，本发明实施例可以通过利用NFV技术，部署vBRAS资源池，通过SDN交换机构建vXLAN隧道，并发布路由信息，从而实现视频媒体流的转发与控制的分离，可以增加视频数据流的带宽，可以满足日益增长的视频流量的要求。
可以理解，本发明实施例也可以应用于普通流量和普通清晰度的视频流量，只是当大流量和高清晰度的视频流量时，效果更佳。
图2是本发明另一实施例的视频流量的处理系统的架构示意图。
参考图1和图2所示，本发明实施例可以在现有的IPTV视频的系统架构上进行少量改造完成。现有的IPTV视频的系统架构可以是由机顶盒(客户端5)、PON网络8、汇聚交换机4、BRAS7、核心路由器CR6和IPTV平台3依次连接而成。IPTV平台3可以与计费服务器AAA9连接。
其中，CR6可以用于负责骨干核心路由通信。PON网络可以连接汇聚交换机4和机顶盒。
本发明实施例的典型特点是：上下行流量路径不同。
关于上行流量：客户端5的用户上行流量可以由汇聚交换机(POP交换机)4通过vXLAN隧道传输到作为资源池出入口的SDN交换机22上，该SDN交换机22继续将上行业务送给vBRAS21进行处理。vBRAS21区分业务类型，完成认证等基础控制信息处理，并由控制器1下发Openflow流量给SDN交换机22(转发节点)。
上行业务流程的实现方式可以如下所示：
S11，汇聚交换机4通过PON网络8将客户端5的用户上线QinQ报文封装进vXLAN隧道；
S12，vBRAS21终结vXLAN并进行IPoE业务处理；
S13，vBARS21根据路由信息，将报文转发交给资源池出口的SDN交换机22；
S14，SDN交换机22查找路由，将报文转发交给CR6，以及到计费服务器AAA9进行认证计费等。
关于下行流量：根据MANO在用户上线时生成用户的精确主机路由，并通过OpenFlow下发到指定的转发节点，用于指导下行视频流量的转发视频业务处理。下行业务流程可以先由CR6查找路由，将IPTV平台3(视频源)视频流量转发交给资源池出口的SDN交换机22，然后由SDN交换机22根据OpenFlow流表，将下行视频流量转发给汇聚交换机4，再下行至客户端5的终端用户。
下行业务流程的实现方式可以如下所示：
S21，控制器1在SDN交换机22上配置用户网段路由，并由SDN交换机22对上发布路由信息，构建vBRAS21与SDN交换机22、SDN交换机22与汇聚交换机4之间的两段vXLAN隧道；
S22，客户端5(如机顶盒)发出DHCP请求，经过汇聚交换机4与vBRAS21之间的vXLAN隧道，发送至vBRAS21，vBRAS21与RADIUS系统交互，进行用户认证；
S23，用户认证通过后，经过汇聚交换机4与vBRAS21之间的vXLAN隧道，vBRAS内置的DHCP服务器给机顶盒分配IP地址；
S24，vBRAS21上报用户上线信息给控制器1；
S25，控制器1给SDN交换机22下发用户控制表，携带用户精绑信息；
S26，机顶盒发送ARP请求，查询业务网关媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址，经过汇聚交换机4与vBRAS5之间的vXLAN隧道，请求发送至vBRAS21；
S27，vBRAS21回应ARP请求，经过汇聚交换机与vBRAS21之间的vXLAN隧道，给机顶盒反馈vBRAS21路由器的MAC地址；
S28，机顶盒发送客户点播/直播请求，经过汇聚交换机4与vBRAS21之间的vXLAN隧道，通过vBRAS21转发给IPTV平台3；
S29，IPTV平台3根据路由信息，推送媒体流至SDN交换机22，SDN交换机22经过汇聚交换机4与SDN交换机22之间的vXLAN隧道，将媒体流推送至机顶盒。
至此，视频媒体流量实现控制与转发分离，媒体流转发不经过业务控制点vBRAS21，直接通过SDN交换机22进行转发，实现了转发和控制分流。由于ITMS业务具有高并发、小流量的特点，本发明实施例可以将ITMS业务的所有流量都交给vBRAS21处理，进一步降低传统硬件BRAS的会话session压力。
另外，只有家庭宽带的PPPOE业务可以由传统硬件BRAS7处理。本发明实施例可以实现对于现网改动小，能够快速实施和批量部署的目标。
图3是本发明一实施例的视频流量的处理方法的流程示意图。
如图3所示，该方法包括以下步骤：S310，基于NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；S320，接收视频流量请求，将视频流量请求发送给虚拟化宽带远程接入服务器vBRAS，由vBRAS进行用户身份认证；S330，待用户身份认证通过，获取视频流量，将视频流量发送给软件定义网络SDN交换机，由SDN转发视频流量。
在步骤S310中，视频业务可以是高流量、高分辨率的视频业务，例如4K视频业务，当然也可以适用于普通分辨率的视频业务。
控制器可以利用NFV技术，将视频业务流量进行转控分离：认证业务由vBRAS处理，用户认证通过后，将指导下行视频流量转发的信息通过控制器，下发OpenFlow流表给转发性能高的SDN交换机，由交换机转发视频流量给用户。
在一些实施例中，在S310之前还可以包括：S301，预先在用于视频业务的资源池内部署vBRAS；S302，在资源池的出入口处部署SDN交换机；S303，在SDN交换机上配置用户网段的路由信息，由SDN交换机发布路由信息，并根据路由信息构建虚拟化可扩展局域网vXLAN隧道，vXLAN隧道包括：vBRAS与SDN交换机之间一段隧道和SDN交换机与客户端侧的汇聚交换机之间的另一段隧道。
由此，本发明通过提供了2段vXLAN隧道，可以将流量分离，并上行流量和下行流量走不同的路径，从而满足日益增长的视频流量要求。
在步骤S320中，客户端的用户上行流量可以由汇聚交换机(POP交换机)4通过vXLAN隧道传输到作为资源池出入口的SDN交换机22上，该SDN交换机22继续将上行业务送给vBRAS21进行处理。vBRAS21区分业务类型，完成认证等基础控制信息处理。
由此，本发明实施例可以通过利用NFV技术，部署vBRAS资源池，通过SDN交换机构建vXLAN隧道，并发布路由信息，从而实现视频媒体流转发与控制分离，不仅可以减少对现网架构的改动，减少耗时，而且可以满足日益增长的视频流量的要求。
在一些实施例中，vBRAS进行用户认证包括以下步骤：
通过vXLAN隧道接收客户端的动态主机配置协议DHCP请求；
响应于DHCP请求，对客户端进行用户身份认证；
待用户身份认证通过，为客户端分配IP地址，将IP地址通过vXLAN隧道反馈给客户端；
上报IP地址，IP地址用于生成用户控制表，用户控制表用于下发至SDN交换机。
在步骤S330中，下行视频流量可以由IPTV平台3(视频源)分发到资源池2出入口的SDN交换机22上，由SDN交换机22将流量分发给城域网的汇聚交换机4至客户端5的终端用户。
在一些实施例中，SDN转发视频流量可以包括：接收用户控制表；接收视频流量；基于用户控制表，将视频流量通过vXLAN隧道发送给客户端。
在一些实施例中，户控制表包括以下信息中的一种或者两种以上：IP地址、媒体访问控制MAC地址、QINQ报文、端口PORT信息。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。为了简明，不再赘述各种实现方式。另外，各实施例的内容可以相互参考引用。
图4是本发明另一实施例的视频流量的处理方法的流程示意图。
如图4所示，该方法包括以下步骤：
S401，控制器在SDN交换机上配置用户网段路由，并由SDN交换机对上发布路由信息，构建vBRAS与SDN交换机、SDN交换机与汇聚交换机之间的两段vXLAN隧道；
S402，机顶盒发出DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)请求，经过汇聚交换机与vBRAS之间的vXLAN隧道，发送至vBRAS，vBRAS与RADIUS系统(AAA服务器)交互，进行用户认证；
S403，用户认证通过后，经过汇聚交换机与vBRAS之间的vXLAN隧道，vBRAS内置的DHCP服务器给机顶盒分配IP地址；
S404，vBRAS上报用户上线信息给控制器；
S405，控制器给SDN交换机下发用户控制表，携带用户精绑信息；
S406，机顶盒发送ARP(地址解析协议，用来把IP地址解析为MAC地址，这个协议是广播发送)请求，查询业务网关MAC，经过汇聚交换机与vBRAS之间的vXLAN隧道，请求发送至vBRAS；
S407，vBRAS回应ARP请求，经过汇聚交换机与vBRAS之间的vXLAN隧道，给机顶盒回应vBRAS路由器MAC地址(称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置)；
S408，机顶盒发送客户点播/直播请求，经过汇聚交换机与vBRAS之间的vXLAN隧道，通过vBRAS转发给IPTV系统；
S409，IPTV系统根据路由信息，推送媒体流至SDN交换机，SDN交换机经过汇聚交换机与SDN交换机之间的vXLAN隧道，将媒体流推送至机顶盒。
至此，视频媒体流量实现控制与转发分离，媒体流转发不经过业务控制点vBRAS，直接通过SDN交换机进行转发。
同时，由于ITMS业务具有高并发、小流量的特点，本发明中将ITMS业务的所有流量都交给vBRAS处理，进一步降低传统硬件BRAS的session压力，最终，只有家庭宽带的PPPOE业务由传统硬件BRAS处理。
图5是本发明一实施例的视频流量的处理装置的结构示意图。
如图5所示，该装置可以包括：业务分解单元510、请求转发单元520和流量发送单元530。其中，业务分解单元510可以用于基于网络功能虚拟化NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；请求转发单元520可以用于接收视频流量请求，将视频流量请求发送给vBRAS，由vBRAS进行用户身份认证；流量发送单元530可以用于待用户身份认证通过，获取视频流量，将视频流量发送给SDN交换机，由SDN转发视频流量。
需要说明的是，图5实施例的装置可作为上述各实施例的用于各实施例的方法中的执行主体，可以实现各个方法中的相应流程，实现相同的技术效果，为了简洁，此方面内容不再赘述。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。例如，将加密/解密单元集成在一个单元中，也可以分为两个单独的单元。又例如将请求接收单元和请求发送单元用一个传输接口替代。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个实施例中描述的方法。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
图6是本发明一实施例的视频流量的处理装置的框架结构示意图。
如图6所示，该框架可以包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行上图各实施例所做的各种操作。在RAM603中，还存储有系统架构操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (10)

1.一种视频流量的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于网络功能虚拟化NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；
接收视频流量请求，将所述视频流量请求发送给虚拟化宽带远程接入服务器vBRAS，由所述vBRAS进行用户身份认证；
待用户身份认证通过，获取视频流量，将所述视频流量发送给软件定义网络SDN交换机，由所述SDN转发所述视频流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
预先在用于视频业务的资源池内部署所述vBRAS；
在所述资源池的出入口处部署所述SDN交换机；
在所述SDN交换机上配置用户网段的路由信息，由所述SDN交换机发布所述路由信息，并根据所述路由信息构建虚拟化可扩展局域网vXLAN隧道，所述vXLAN隧道包括：所述vBRAS与所述SDN交换机之间一段隧道和所述SDN交换机与客户端侧的汇聚交换机之间的另一段隧道。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述vBRAS进行用户认证包括：
通过所述vXLAN隧道接收所述客户端的动态主机配置协议DHCP请求；
响应于所述DHCP请求，对所述客户端进行用户身份认证；
待用户身份认证通过，为所述客户端分配IP地址，将所述IP地址通过所述vXLAN隧道反馈给所述客户端；
上报所述IP地址，所述IP地址用于生成用户控制表，所述用户控制表用于下发至所述SDN交换机。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述SDN转发所述视频流量包括：
接收所述用户控制表；
接收所述视频流量；
基于所述用户控制表，将所述视频流量通过所述vXLAN隧道发送给所述客户端。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用户控制表包括以下信息中的一种或者两种以上：所述IP地址、媒体访问控制MAC地址、QINQ报文、端口PORT信息。
6.一种视频流量的处理装置，其特征在于，包括：
业务分解单元，用于基于网络功能虚拟化NFV技术，将视频业务分解为用户认证业务和视频流量转发业务；
请求转发单元，用于接收视频流量请求，将所述视频流量请求发送给vBRAS，由所述vBRAS进行用户身份认证；
流量发送单元，用于待用户身份认证通过，获取视频流量，将所述视频流量发送给软件定义网络SDN交换机，由所述SDN转发所述视频流量。
7.一种视频流量的处理装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存放程序；
处理器，用于执行所述存储器存储的程序，所述程序使得所述处理器执行如权利要求1-5中任意一项所述的方法。
8.一种控制器，其特征在于，包括：
如权利要求6或7所述的装置。
9.一种视频流量的处理系统，其特征在于，包括：
如权利要求8所述的控制器；
如权利要求1-5中任意一项所述的vBRAS和所述的SDN。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：指令，
当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5中任意一项所述的方法。
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