CN116248304A - 一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法 - Google Patents

一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法，涉及数据传递监测技术领域，该系统包括安全区块、整理区块、受信区块以及接收区块，安全区块为云服务消息数据源所在的内网，安全区块包括管理模块，以及与其建立控制连接的处理模块；受信区块为监测系统服务器部署区域，用于监测传递的云服务消息，受信区块包括监测模块；使用方法包括第一监测单元对拆分后的每份子信息进行完整性监测，若子信息数据完整则继续对其处理，若子信息数据不完整，第一监测单元通过监测模块将该子信息编码发送至操作模块。本发明通过该监测模块极大地提高了数据信息监测的效率，并且实现高速且安全的云服务消息传递。

Description

一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法，属于数据传递技术领域。
背景技术
高性能计算，是指利用聚集起来的计算能力来处理标准工作站无法完成的大规模科学与工程计算任务，包括仿真、建模和渲染等。实现高性能计算的设备称之为高性能计算机，其具有运算速度快、存储容量大和可靠性高等特点。从普通意义上讲，高性能计算和现在常说的并行计算、超级计算是同义词。作为科技创新的重要手段，高性能计算是当代科技竞争的战略制高点，集中体现一个国家的综合实力，在国防安全、高科技发展和国民经济建设中占有重要的战略地位；而云服务消息需要使用到高性能计算来支持其运行，云消息服务首先应实现消息中间件的高可用性和伸缩性，保证能够为大量的用户提供不间断的服务能力，并且能够根据负载变化动态调整资源；其次是在保证前者的情况下提供消息传递的顺序保证。
目前在云服务消息传递过程中为了保证其传递的安全性以及稳定性，需要对云服务消息进行整体传递过程中的监测，避免数据遭到拦截或者数据传递时丢失的情况发生，但一般的云服务消息传递监测系统通常对每种数据都进行监测，一部分大容量的数据信息不方便对其进行完整性以及安全性的监测，这样导致监测效率慢的情况发生。
现有的云服务消息传递监测系统对较为复杂庞大的数据信息监测效率低下，不能够实现高速且安全性高的云服务消息传递，为此提出一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其监测方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法，解决现有的云服务消息传递监测系统对较为复杂庞大的数据信息监测效率低下，不能够实现高速且安全性高的云服务消息传递的问题。
本发明采取的技术方案为：一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，包括安全区块、整理区块、受信区块以及接收区块，安全区块为云服务消息数据源所在的内网，安全区块包括管理模块，以及与其建立控制连接的处理模块；整理区块为监测系统数据整理分配区域，整理区块包括分配模块；受信区块为监测系统服务器部署区域，用于监测传递的云服务消息，受信区块包括监测模块；接收区块为云服务消息接收区域；
处理模块：包括多个用于执行云服务消息传递监测作业的相互连接的高性能计算节点，用于对待传递的云服务消息进行处理，每个高性能计算节点包括数据拆分单元、标记单元以及加密单元，数据拆分单元用于对每条待发送的云服务消息进行拆分为子信息，拆分后的等份子信息通过标记单元对其进行一一标记并形成相对应的信息编码，加密单元用于根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文；
管理模块：管理模块用于动态地分配并管理多个高性能计算节点，对每个高性能节点生成的同批次密文进行整合为数据包，并发送多组数据包至分配模块；
分配模块：分配模块用于将多组数据包进行重组分配，每组重组数据密文数目一致，分配后的若干组重组数据重新打包传递；
监测模块：包括第一监测单元、第二监测单元以及第三监测单元，多组第一监测单元设置于安全区块内部，每个高性能计算节点相对应一组第一监测单元，第一监测单元用于对拆分后的每份云服务消息子信息进行完整性监测，保证拆分后的子信息数据完整性；第二监测单元设置于整理区块内部，用于对每组重新打包的数据包进行密文数量监测。
优选的，上述接收区块包括接收模块；
接收模块：接收模块用于接收分配模块传递的多组数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，形成完整的一条云服务消息。
优选的，上述安全区块、整理区块以及接收区块各区块间设置有防火墙进行隔离，各区块之间在进行信息传递过程中需要经过受信区块监测无问题后，再进行信息传递，受信区块有权直接越过各区块防火墙直接进行监测。
优选的，上述受信区块还包括操作模块，操作模块与监测模块之间建立通信连接；
操作模块：操作模块用于接收监测模块输出的各监测单元的监测结果并存储，监测人员通过终端访问监测系统，通过操作模块中存储的各监测单元的监测结果来判断云服务消息传递过程中存在问题的某一子信息，并使用操作模块根据该子信息的信息编码，重新替换该出现问题的相应子信息。
优选的，上述第三监测单元设置于接收区块内部，用于对重新整合完整的云服务信息进行信息编码顺序监测，保证每条云服务信息在整合过程中子信息按编码顺序整合。
一种高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法，包括以下步骤：
S1、管理模块获取待传递的云服务消息，对照预设的云服务消息分类编码表对若干云服务消息进行编号为A1、A2……An；
S2、根据云服务消息编号数量选取相对应数量的高性能计算节点B1、B2……Bn，每个高性能计算节点B随机选择待处理的云服务消息A，对该云服务消息进行等份拆分得到子信息，标记单元对该云服务消息的所有子信息按顺序进行编码处理，并形成相对应的信息编码，此时第一监测单元对拆分后的每份子信息进行完整性监测，若子信息数据完整则继续对其处理，若子信息数据不完整，第一监测单元通过监测模块将该子信息编码发送至操作模块，监测人员根据该子信息编码重新替换完整子信息数据，加密单元根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文并重新发送至管理模块；
S3、管理模块接收各批次密文，并整合为多组数据包发送至分配模块，分配模块将多组数据包共同分解并打乱，重新对一定数量的任意密文进行组合形成新的多组数据包，此时第二监测单元对各组数据包内部的密文数量进行监测，若各组数据包内部密文数量相同，则将各组数据包按照预设时间间隔依次发送至接收模块，若数量不相同，第二监测单元通过监测模块将密文丢失信息发送至操作模块，监测人员手动监测各云服务消息子信息编码，根据子信息编码补充丢失的子信息；
S4、接收模块依次接收多组数据包并统一分解数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，此时第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测，形成完整的一条云服务消息。
优选的，上述步骤S4中接收模块依次接收多组数据包的同时向管理模块申请各云服务消息的组合密钥，管理模块调取各高性能计算节点生成的组合密钥以及该条云服务消息的分类编码，统一发送至接收模块中，接收模块根据云服务消息的分类编码以及相应的组合密钥对该对应云服务消息子信息密文进行解密。
优选的，上述步骤S4中第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测的具体步骤为：第三监测单元对重新整合完整的每条云服务信息进行信息编码顺序监测，若顺序准确则形成完整的一条云服务消息，若顺序不准确则将该云服务消息打包通过监测模块发送至操作模块，通过监测人员手动重新识别信息编码，根据信息编码顺序对该云服务消息整合，形成完整的云服务消息。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
1)本发明通过设置各区块，将本系统中所有模块均设置于各个区块内部，并且每个区块之间均设立防火墙，这样采用独立的架构，提高了监测系统的可靠性以及系统整体的安全性，在监测系统作业时，每个区块是一个个的微服务器，当某个微服务器出现故障或者受到攻击时，不会影响到其他为服务器，提高了系统的可靠性，并且将设置有监测模块的受信区块与各个区块之间建立连接，在受信区块中，监测模块能够直接越过防火墙对各区块进行无条件访问，使得监测模块能够以更高效的速度对云服务消息进行监测。
2)本发明通过设置处理模块，并将每条云服务消息通过单独的高性能计算节点进行相应的处理，首先通过数据拆分单元对该条云服务消息进行等份拆分，拆分后的子信息通过标记单元按顺序标记形成信息编码，再对各子信息进行统一的加密形成密文，这样保证了每条云服务消息的安全性，并且每条云服务消息都通过单独的高性能计算节点进行处理，能够快速有效地对数据处理，同时聚集所有高性能节点处理后的云服务消息，打乱重新分配为数据包后按时间顺序依次发送，这样保证了云服务消息在运输过程中绝对的安全性，避免了外界对云服务消息的拦截。
3)本发明通过设置与各区块都有通信连接的监测模块，将监测模块分为第一监测单元、第二监测单元以及第三监测单元，将云服务消息传递过程中庞大的数据流监测任务进行细分，通过高性能计算节点计算速度快的优点，通过第一监测单元对拆分后的每份云服务消息子信息进行完整性监测，通过第二监测单元对每组重新打包的数据包进行密文数量监测，通过第三监测单元对重新整合完整的云服务信息进行信息编码顺序监测，保证每条云服务信息在整合过程中子信息按编码顺序整合，将监测范围扩大到了云服务消息传递的全过程，因此监测模块能够全过程监控云服务消息传递，每个监测单元对云服务消息的监测任务不同，根据相应的监测任务判断云服务消息在传递过程中容易出现的问题，并根据问题实时通过监测人员对问题进行解决，避免了后续问题出现不方便解决的情况发生，因此本发明通过该监测模块极大地提高了数据信息监测的效率，并且实现高速且安全的云服务消息传递。
附图说明
图1为本发明的高性能计算的云服务消息传递监测系统的系统框图；
图2为本发明的高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-2所示，一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，包括安全区块、整理区块、受信区块以及接收区块，安全区块为云服务消息数据源所在的内网，安全区块包括管理模块，以及与其建立控制连接的处理模块；整理区块为监测系统数据整理分配区域，整理区块包括分配模块；受信区块为监测系统服务器部署区域，用于监测传递的云服务消息，受信区块包括监测模块；
处理模块：包括多个用于执行云服务消息传递监测作业的相互连接的高性能计算节点，用于对待传递的云服务消息进行处理，每个高性能计算节点包括数据拆分单元、标记单元以及加密单元，数据拆分单元用于对每条待发送的云服务消息进行拆分为子信息，拆分后的等份子信息通过标记单元对其进行一一标记并形成相对应的信息编码，加密单元用于根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文；
在本发明中的数据拆分单元通过数据拆分算法来对各云服务消息进行有效拆分，同时通过算法对每次拆分进行学习记录，保证后续数据拆分的稳定性，其中数据拆分算法如下：
设θ为Mapper完成任务量占总任务量的百分比，即
Figure BDA0003959627280000071
式中，Taskfinished和Task∑分别表示已经完成的任务数量以及总的任务数量，符合传输条件的判断为数据两分片值大于分片均值，分片均值计算如下：
Figure BDA0003959627280000072
式中，Saverage为分片均值，Num为Reducer的总数量，Si为分片值。
在Map阶段完成后，主节点统计所有中间结果的数据倾斜程度，并按照式(2)重新计算现阶段的负载均值，对于超过负载均值的数据进行二次拆分，其拆分公式为：
Figure BDA0003959627280000081
式中：Hash(·)为Hash函数，mod(·)为取余函数，
Figure BDA0003959627280000082
为向上取整函数。
管理模块：管理模块用于动态地分配并管理多个高性能计算节点，对每个高性能节点生成的同批次密文进行整合为数据包，并发送多组数据包至分配模块；
分配模块：分配模块用于将多组数据包进行重组分配，每组重组数据密文数目一致，分配后的若干组重组数据重新打包传递；
监测模块：包括第一监测单元、第二监测单元以及第三监测单元，多组第一监测单元设置于安全区块内部，每个高性能计算节点相对应一组第一监测单元，第一监测单元用于对拆分后的每份云服务消息子信息进行完整性监测，保证拆分后的子信息数据完整性；第二监测单元设置于整理区块内部，用于对每组重新打包的数据包进行密文数量监测。
其中，接收区块为云服务消息接收区域，接收区块包括接收模块；
接收模块：接收模块用于接收分配模块传递的多组数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，形成完整的一条云服务消息。
在本发明中，采用Leaders算法作为云服务消息整合的方法，Leaders算法是一种增量聚类算法，其聚类结果取决于对代表点leader的选取.具体而言，该算法首先从数据集中任取一点作为起始leader,然后依次计算剩余数据点与已有leader之间的欧式距离：若小于或等于给定阈值，则将数据点同当前leader归为一类；若大于给定阈值，则将数据点作为一个新的leader.重复上述步骤，直到完成对整个数据集的聚类，其算法如下所示：
输入：数据集X；距离阈值T
1.将leader的集合L初始化为一个空集，leader的个数l初始化为0；
2.For数据集X中的每一个数据点x do
3.寻找一个leader满足：leader∈L且leader-x≤T；
4.IF(没有满足条件的leader或
Figure BDA0003959627280000091
)then
5.L＝L∪{x}；l＝l+1；
6.Esle
7.将该数据点x归类到leader代表的类别中；
8.End if
9.End for
输出：leader的集合L；leader的个数l：聚类结果
其中，安全区块、整理区块以及接收区块各区块间设置有防火墙进行隔离，各区块之间在进行信息传递过程中需要经过受信区块监测无问题后，再进行信息传递，受信区块有权直接越过各区块防火墙直接进行监测。
其中，受信区块还包括操作模块，操作模块与监测模块之间建立通信连接；
操作模块：操作模块用于接收监测模块输出的各监测单元的监测结果并存储，监测人员通过终端访问监测系统，通过操作模块中存储的各监测单元的监测结果来判断云服务消息传递过程中存在问题的某一子信息，并使用操作模块根据该子信息的信息编码，重新替换该出现问题的相应子信息。
其中，第三监测单元设置于接收区块内部，用于对重新整合完整的云服务信息进行信息编码顺序监测，保证每条云服务信息在整合过程中子信息按编码顺序整合。
实施例2：如图2所示，一种高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法，包括以下步骤：
S1、管理模块获取待传递的云服务消息，对照预设的云服务消息分类编码表对若干云服务消息进行编号为A1、A2……An；
S2、根据云服务消息编号数量选取相对应数量的高性能计算节点B1、B2……Bn，每个高性能计算节点B随机选择待处理的云服务消息A，对该云服务消息进行等份拆分得到子信息，标记单元对该云服务消息的所有子信息按顺序进行编码处理，并形成相对应的信息编码，此时第一监测单元对拆分后的每份子信息进行完整性监测，若子信息数据完整则继续对其处理，若子信息数据不完整，第一监测单元通过监测模块将该子信息编码发送至操作模块，监测人员根据该子信息编码重新替换完整子信息数据，加密单元根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文并重新发送至管理模块；
S3、管理模块接收各批次密文，并整合为多组数据包发送至分配模块，分配模块将多组数据包共同分解并打乱，重新对一定数量的任意密文进行组合形成新的多组数据包，此时第二监测单元对各组数据包内部的密文数量进行监测，若各组数据包内部密文数量相同，则将各组数据包按照预设时间间隔依次发送至接收模块，若数量不相同，第二监测单元通过监测模块将密文丢失信息发送至操作模块，监测人员手动监测各云服务消息子信息编码，根据子信息编码补充丢失的子信息；
在本发明中，上述步骤中提到的各组数据包按照预设时间间隔设置为每5s发送一个数据包，直至所有数据包发送完毕。
S4、接收模块依次接收多组数据包并统一分解数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，此时第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测，形成完整的一条云服务消息。
其中，步骤S4中接收模块依次接收多组数据包的同时向管理模块申请各云服务消息的组合密钥，管理模块调取各高性能计算节点生成的组合密钥以及该条云服务消息的分类编码，统一发送至接收模块中，接收模块根据云服务消息的分类编码以及相应的组合密钥对该对应云服务消息子信息密文进行解密。
其中，步骤S4中第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测的具体步骤为：第三监测单元对重新整合完整的每条云服务信息进行信息编码顺序监测，若顺序准确则形成完整的一条云服务消息，若顺序不准确则将该云服务消息打包通过监测模块发送至操作模块，通过监测人员手动重新识别信息编码，根据信息编码顺序对该云服务消息整合，形成完整的云服务消息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，其特征在于：包括安全区块、整理区块、受信区块以及接收区块，所述安全区块为云服务消息数据源所在的内网，所述安全区块包括管理模块以及与其建立控制连接的处理模块；所述整理区块为监测系统数据整理分配区域，所述整理区块包括分配模块；所述受信区块为监测系统服务器部署区域，用于监测传递的云服务消息，所述受信区块包括监测模块；所述接收区块为云服务消息接收区域；
处理模块：包括多个用于执行云服务消息传递监测作业的相互连接的高性能计算节点，用于对待传递的云服务消息进行处理，每个所述高性能计算节点包括数据拆分单元、标记单元以及加密单元，所述数据拆分单元用于对每条待发送的云服务消息进行拆分为子信息，拆分后的等份子信息通过标记单元对其进行一一标记并形成相对应的信息编码，加密单元用于根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文；
管理模块：所述管理模块用于动态地分配并管理所述多个高性能计算节点，对每个高性能节点生成的同批次密文进行整合为数据包，并发送多组数据包至分配模块；
分配模块：所述分配模块用于将多组数据包进行重组分配，每组所述重组数据密文数目一致，分配后的若干组重组数据重新打包传递；
监测模块：包括第一监测单元、第二监测单元以及第三监测单元，多组所述第一监测单元设置于安全区块内部，每个高性能计算节点相对应一组第一监测单元，所述第一监测单元用于对拆分后的每份云服务消息子信息进行完整性监测；所述第二监测单元设置于整理区块内部，用于对每组重新打包的数据包进行密文数量监测。
2.根据权利要求1所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，其特征在于：所述接收区块包括接收模块；
接收模块：所述接收模块用于接收分配模块传递的多组数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的所述子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，形成完整的一条云服务消息。
3.根据权利要求1或2所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，其特征在于：所述安全区块、整理区块以及接收区块各区块间设置有防火墙进行隔离，各区块之间在进行信息传递过程中需要经过受信区块监测无问题后，再进行信息传递，所述受信区块有权直接越过各区块防火墙直接进行监测。
4.根据权利要求1或2所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统，其特征在于：所述受信区块还包括操作模块，所述操作模块与监测模块之间建立通信连接；
操作模块：所述操作模块用于接收监测模块输出的各监测单元的监测结果并存储，监测人员通过终端访问监测系统，通过操作模块中存储的各监测单元的监测结果来判断云服务消息传递过程中存在问题的某一子信息，并使用操作模块根据该子信息的信息编码，重新替换该出现问题的相应子信息。
5.根据权利要求1或2所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统及其使用方法，其特征在于：所述第三监测单元设置于接收区块内部，用于对重新整合完整的云服务信息进行信息编码顺序监测。
6.一种高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、管理模块获取待传递的云服务消息，对照预设的云服务消息分类编码表对若干云服务消息进行编号为A1、A2……An；
S2、根据云服务消息编号数量选取相对应数量的高性能计算节点B1、B2……Bn，每个高性能计算节点B随机选择待处理的云服务消息A，对该云服务消息进行等份拆分得到子信息，标记单元对该云服务消息的所有子信息按顺序进行编码处理，并形成相对应的信息编码，此时第一监测单元对拆分后的每份子信息进行完整性监测，若子信息数据完整则继续对其处理，若子信息数据不完整，第一监测单元通过监测模块将该子信息编码发送至操作模块，监测人员根据该子信息编码重新替换完整子信息数据，加密单元根据每份子信息所对应的信息编码和预设的云服务消息分类编码按照预设密钥编码规则生成组合密钥，通过组合密钥对各子信息进行加密生成相应数量的密文并重新发送至管理模块；
S3、管理模块接收各批次密文，并整合为多组数据包发送至分配模块，分配模块将多组数据包共同分解并打乱，重新对设定数量的任意密文进行组合形成新的多组数据包，此时第二监测单元对各组数据包内部的密文数量进行监测，若各组数据包内部密文数量相同，则将各组数据包按照预设时间间隔依次发送至接收模块，若数量不相同，第二监测单元通过监测模块将密文丢失信息发送至操作模块，监测人员手动监测各云服务消息子信息编码，根据子信息编码补充丢失的子信息；
S4、接收模块依次接收多组数据包并统一分解数据包，根据每条云服务消息分类编码获取多组数据包内部相对应的所述子信息密文，并根据组合密钥解码密文，对解码后的子信息按照信息编码顺序进行整合，此时第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测，形成完整的一条云服务消息。
7.根据权利要求6所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S4中接收模块依次接收多组数据包的同时向管理模块申请各云服务消息的组合密钥，管理模块调取各高性能计算节点生成的组合密钥以及该条云服务消息的分类编码，统一发送至接收模块中，接收模块根据云服务消息的分类编码以及相应的组合密钥对该对应云服务消息子信息密文进行解密。
8.根据权利要求6或7所述的一种高性能计算的云服务消息传递监测系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S4中第三监测单元对每条整合的云服务消息子信息编码进行监测的具体步骤为：第三监测单元对重新整合完整的每条云服务信息进行信息编码顺序监测，若顺序准确则形成完整的一条云服务消息，若顺序不准确则将该云服务消息打包通过监测模块发送至操作模块，通过监测人员手动重新识别信息编码，根据信息编码顺序对该云服务消息整合，形成完整的云服务消息。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117579574A (zh) * 2024-01-15 2024-02-20 南京荧火泰讯信息科技有限公司 一种基于宽带的多通道基带信号处理方法

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