ES2334963A1 - Metodo para reducir la congestion en el interfaz iub en redes utran segun el establecimiento de prioridad del usuario. - Google Patents
Metodo para reducir la congestion en el interfaz iub en redes utran segun el establecimiento de prioridad del usuario. Download PDFInfo
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Abstract
Método para reducir la congestión en la interfaz
lub en redes UTRAN según el establecimiento de prioridad del
usuario, que comprende:
- detectar una situación de congestión en la
interfaz lub;
- cuando se ha detectado dicha situación de
congestión, reducir la tasa de bits de los usuarios según su
prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los valores de la
prioridad de retención de asignación, ARP, y la prioridad de manejo
de tráfico, THP, parámetros almacenados en el HLR para cada
usuario;
- detectar una ausencia de dicha situación de
congestión;
- cuando se ha detectado dicha ausencia de
situación de congestión, aumentar la tasa de bits de los usuarios
según su prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los
valores de sus parámetros ARP y THP.
La situación de congestión puede detectarse
siempre que la ocupación de lub supera un umbral de activación de
control de congestión (CCAT), mientras que la ausencia de
congestión siempre que la ocupación de lub cae por debajo de un
umbral de desactivación de control de congestión (CCDT).
Description
Método para reducir la congestión en la interfaz
lub en redes UTRAN según el establecimiento de prioridad del
usuario.
La presente invención se encuadra en el campo de
las comunicaciones móviles, y más específicamente en proporcionar
un conjunto de técnicas para gestionar la congestión en la interfaz
lub en redes UTRAN según la información de prioridad.
En un sistema de telecomunicación móvil, se
definen varias interfaces para interconectar los diferentes nodos
del sistema. En el caso de las normas UMTS, la interfaz lub se
define para interconectar el controlador de red de radio (RNC,
Radio Network Controller) y los nodos B (la estación
transceptora base en UMTS).
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access
Network, red de acceso de radio terrestre UMTS) es un término
colectivo para los nodos B y los RNC que forman la red de acceso de
radio UMTS. Esta red de comunicaciones, a la que se hace referencia
comúnmente como 3G (para la tecnología de comunicación móvil
inalámbrica de 3ª generación), puede llevar muchos tipos de tráfico
desde de circuitos conmutados en tiempo real hasta de paquetes
conmutados basados en IP. La UTRAN permite la conectividad entre el
UE (User Equipment, equipo de usuario) y una red central. La
UTRAN contiene las estaciones base, que se denominan nodos B, y
RNC. El RNC proporciona funcionalidades de control para uno o más
nodos B. Un nodo B y un RNC pueden ser el mismo dispositivo, aunque
las implementaciones típicas tienen un RNC separado ubicado en una
oficina central que da servicio a múltiples nodos B. A pesar del
hecho de que no tienen que estar separados físicamente, existe una
interfaz lógica entre los mismos conocida como la interfaz lub. El
RNC y sus correspondientes nodos B se denominan el subsistema de
red de radio (RNS, Radio Network Subsystem). Puede haber más
de un RNS presente en una UTRAN.
Hay cuatro interfaces que conectan la UTRAN
interna o externamente a otras entidades funcionales: lu, Uu, lub e
lur. La interfaz lu es una interfaz externa que conecta el RNC a la
red central (CN, Core Network). La Uu también es externa,
conectando el nodo B con el equipo de usuario (UE). La lub es una
interfaz interna que conecta el RNC con el nodo B. Y finalmente
está la interfaz lur que es una interfaz interna la mayor parte del
tiempo, pero puede, excepcionalmente, ser también una interfaz
externa para algunas arquitecturas de red. La lur conecta dos RNC
entre sí.
El ancho de banda de lub es uno de los
principales cuellos de botella en la red UTRAN. Debido al patrón de
tráfico de datos impredecible en la célula, la congestión es
inevitable y no puede satisfacerse a todos los usuarios admitidos
con los servicios acordados normales durante un porcentaje de
tiempo dado debido a una sobrecarga.
Cuando se detecta una situación de sobrecarga,
los mecanismos de congestión impactan sobre todos los usuarios
independientemente de su prioridad.
Dentro de las redes 3G, la necesidad de tener
diferentes prioridades para clientes y aplicaciones está aumentando
debido a la alta demanda de tráfico.
El uso de atributos de QoS (Quality of
Service, calidad de servicio) definidos por usuario y APN
(Access Point Name, nombre de punto de acceso) en el HLR
(Home Location Register, registro de ubicación base) permite
diferenciar usuarios a través de diferentes algoritmos RRM:
En las normas 3GPP, hay 2 atributos definidos
para tener diferentes prioridades para diferentes sesiones de
paquetes:
- ARP (Allocation Retention Priority,
prioridad de retención de asignación) permite la diferenciación de
usuarios en algoritmos de preferencia de control de admisión de
llamadas (CAC, Call Admission Control). Este atributo se
aplica a todas las TC (Traffic Class, clase de tráfico).
Pueden definirse tres posibles valores en el HLR.
- THP (Traffic Handling Priority,
prioridad de manejo de tráfico) permite la diferenciación de
usuarios en el planificador. Este atributo se aplica a TC
interactiva. También pueden definirse tres posibles valores en el
HLR.
\vskip1.000000\baselineskip
Para garantizar la diferenciación también en lub
e lur, es necesario incluir estos dos parámetros en algoritmos de
control de congestión.
La presente invención consigue el
establecimiento de prioridad del usuario a través de toda la red de
acceso en caso de congestión.
La invención se refiere a un método para reducir
la congestión en las interfaces lub e lur en redes UTRAN según el
establecimiento de prioridad del usuario según la reivindicación 1.
Realizaciones preferidas del método se definen en las
reivindicaciones dependientes.
El método comprende:
- detectar una situación de congestión en la
interfaz lub;
- cuando se ha detectado dicha situación de
congestión, reducir la tasa de bits de los usuarios según su
prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los valores de la
prioridad de retención de asignación, ARP, y la prioridad de manejo
de tráfico, THP, parámetros almacenados en el HLR para cada usuario
y APN;
- detectar una ausencia de dicha situación de
congestión;
- cuando se ha detectado dicha ausencia de
situación de congestión, aumentar la tasa de bits de los usuarios
según su prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los
valores de sus parámetros ARP y THP.
\vskip1.000000\baselineskip
La situación de congestión en la interfaz lub se
detecta preferiblemente siempre que la ocupación de lub supera un
umbral de activación de control de congestión, mientras que la
ausencia de situación de congestión en la interfaz lub se detecta
preferiblemente siempre que la ocupación de lub cae por debajo de un
umbral de desactivación de control de congestión.
El método puede comprender adicionalmente:
- definir una tasa de bits mínima por prioridad
de usuario;
- cuando se ha detectado la situación de
congestión, reducir en primer lugar la tasa de bits de los usuarios
con prioridad inferior a su tasa de bits mínima correspondiente y
continuar reduciendo la tasa de bits de los usuarios con prioridad
superior a su tasa de bits mínima correspondiente mientras permanece
la situación de congestión;
- cuando se ha detectado la ausencia de
situación de congestión, aumentar primero la tasa de bits de los
usuarios con prioridad superior a su tasa de bits de servicio y
continuar aumentando la tasa de bits de los usuarios con prioridad
inferior a su tasa de bits de servicio correspondiente mientras
permanece la ausencia de situación de congestión.
\vskip1.000000\baselineskip
El método puede comprender, en otra realización
preferida, cuando se ha detectado la situación de congestión,
enviar el nodo B créditos al RNC para cada usuario proporcionales a
un peso de prioridad SPI_Peso_Usuario para cada usuario
obtenido a partir de los parámetros ARP y THP.
Los créditos de cada usuario j,
CréditosUsuario_{j}, pueden calcularse según la siguiente
fórmula:
en la que
SPI_Peso_Usuario_{j} es el peso de prioridad para el
usuario j, el denominador es el cálculo de los pesos totales de
todos los usuarios (sumando el número de usuarios de cada prioridad
K multiplicado por el peso de la prioridad K),
y
MáxBW =
BWUtilizadoActual -
BWDisminuidoMargen
en la que BWDisminuidoMargen
es un parámetro configurable para reducir el BW máximo utilizado en
caso de
congestión.
\vskip1.000000\baselineskip
Para completar la descripción y con el fin de
proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona
un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman una parte integrante
de la descripción e ilustran realizaciones preferidas de la
invención, que no deberán interpretarse como restrictivas del
alcance de la invención, sino sólo como ejemplos de cómo puede
realizarse la invención. Los dibujos comprenden las siguientes
figuras:
La figura 1 representa un diagrama de bloques
con los elementos de una red UTRAN en el alcance de la invención:
RNC, nodo B, UE, interfaces lub e Fur.
La figura 2 muestra la indicación de congestión
para el enlace ascendente.
La figura 3 muestra las diferentes etapas de un
método de flujo de control.
La figura 4 muestra los umbrales para activar y
desactivar el algoritmo de control de flujo.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra esquemáticamente los
diferentes elementos de una red UTRAN en la que se implementa la
presente invención: RNC 1, nodo 2 B y UE 3.
La detección de la congestión se explica en el
informe técnico TR (Technical Report) 25.902 incluido en
3GPP Release 6 Technical Specifications (TS,
especificaciones técnicas). La congestión en redes UTRAN se detecta
en el enlace ascendente (UL, uplink) o el enlace descendente
(DL, downlink).
Hay muchos tipos de mecanismos de detección de
congestión, los grupos principales se basan en ventanas, se basan
en tasa o una combinación de ambos. El método utilizado a menudo
para la detección de congestión es el método basado en la pérdida
de paquetes. Otros métodos apropiados para la detección de
congestión son: retardo de paquetes, cola promedio y diferencia de
tasa.
Podrían utilizarse diferentes algoritmos de
detección de congestión para una red IP y una red ATM
respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
El planificador del nodo B decide cuándo y con
qué tasa de bits se permite a cada UE transmitir en la célula. Cada
PDU (Protocol Data Unit, unidad de datos de protocolo)
MAC-e se coloca en una trama de datos de protocolo
de trama y se envía al SRNC (Serving Radio Network
Controller, controlador de red de radio de servicio), en
algunos casos se cargan varias PDU en la misma trama de datos. Para
cada trama de datos, el nodo B adjunta la siguiente información:
- un tiempo de referencia, que da una indicación
de cuándo se envió la trama.
- Un número de secuencia que da una indicación
de qué trama es en relación con otras tramas de datos.
\vskip1.000000\baselineskip
En la recepción de las tramas de datos el SRNC
puede hacer lo siguiente:
- con el uso del tiempo de referencia, el SRNC
puede comparar el tiempo de recepción relativo con el tiempo de
transmisión relativo (el tiempo de referencia incluido en la trama
de datos). Con esa información el SRNC puede detectar si hay una
acumulación de retardo en la trayectoria de transmisión. Una
acumulación de retardo es una indicación de que las tramas están
poniéndose en cola debido a sobrecarga en la red de transporte.
- Con el uso del número de secuencia, el SRNC
puede detectar una pérdida de trama. Una pérdida de trama es una
indicación de que se han perdido paquetes en la red de transporte
debido a razones de sobrecarga.
La figura 2 muestra el procedimiento utilizado
por el SRNC para señalizar, sobre un portador de transporte que
lleva un flujo E-DCH MAC-d, que se
ha detectado una situación de congestión de la red de transporte
sobre lub/lur, descrito en 3GPP TS 25.427.
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEnlace descendente (DL):
explicado en 3GPP TS 25.435 (especificación técnica).
Puede utilizarse el control de flujo HSDPA para
detectar la congestión. Los protocolos responsables de llevar la
carga útil entre un RNC 1 y un nodo 2 B se describen en 3GPP TS
25.435 y TS 25.427 para canales comunes (es decir, compartidos) y
dedicados respectivamente.
Parte de la implementación HSDPA (High Speed
Downlink Packet Access, acceso de paquetes de enlace
descendente de alta velocidad) es el control de flujo entre el RNC
1 y el nodo 2 B para controlar el flujo en la interfaz lub. La
figura 3 ilustra cómo funciona el algoritmo.
Este método de control de flujo se realiza por
usuario.
\newpage
El procedimiento de solicitud de capacidad (10)
HS-DSCH (High-Speed Downlink
Shared Channel, canal compartido de enlace descendente de alta
velocidad) proporciona medios para que el RNC solicite capacidad
HS-DSCH indicando el tamaño de memoria intermedia
del usuario en el RNC para un nivel de prioridad dado.
Se permite al RNC volver a emitir la solicitud
de capacidad HS-DSCH si no se ha recibido
asignación de capacidad en el plazo de un umbral de tiempo
apropiado.
El procedimiento de asignación de capacidad (11)
HS-DSCH se genera dentro del nodo B. Puede
generarse o bien en respuesta a una solicitud de capacidad
HS-DSCH o bien en cualquier otro momento.
El nodo B puede utilizar este mensaje para
modificar la capacidad en cualquier momento, independientemente del
estado de la memoria intermedia del usuario del que se ha
informado.
La trama de asignación de capacidad
HS-DSCH la utiliza el nodo B para controlar el
flujo de datos de usuario. IE créditos HS-DSCH
indica el número de PDU MAC-d que se le permite
transmitir al CRNC (Controlling Radio Network Controller,
controlador de red de radio de control) para el flujo
MAC-d y el nivel de prioridad asociado indicado por
el IE indicador de prioridad de canal de transporte común.
La longitud de PDU MAC-d máxima,
los créditos HS-DSCH, el intervalo
HS-DSCH y los IE de periodo de repetición
HS-DSCH indican la cantidad total de capacidad
concedida. Se sustituye cualquier capacidad concedida
previamente.
Si IE créditos HS-DSCH = 0 (por
ejemplo debido a congestión en el nodo B), el CRNC detendrá
inmediatamente la transmisión de las PDU MAC-d. Si
IE créditos HS-DSCH = 2047, el CRNC puede
transmitir las PDU MAC-d con capacidad
ilimitada.
Los IE utilizados en la trama de control de
ASIGNACIÓN DE CAPACIDAD HS-DSCH son el indicador de
prioridad de canal de transporte común, los créditos
HS-DSCH, la longitud PDU MAC-d
máxima, el intervalo HS-DSCH y el periodo de
repetición HS-DSCH.
Si el IE periodo de repetición
HS-DSCH = "periodo de repetición ilimitado"
indica que el CRNC puede transmitir el número especificado de PDU
MAC-d durante un periodo ilimitado según los
límites de los IE longitud PDU MAC-d máxima,
créditos HS-DSCH e intervalo
HS-DSCH.
Se utilizan bits de estado de congestión
por el nodo B para indicar si se detecta una situación de
congestión en una capa de red de transporte DL o no. El nodo B
proporciona el estado de congestión en cada trama de control de
asignación de capacidad HS-DSCH, que el RNC puede
utilizar.
El algoritmo de control de flujo en sí no está
normalizado; cada proveedor puede implementar su propio
algoritmo.
Cuando se detecta congestión en la interfaz
lub/lur (en UL o DL) normalmente se reduce la tasa de bits para
evitar la congestión (en UL el nodo 2 B reduce la tasa de bits de
los usuarios y en DL el nodo 2 B que ha detectado la congestión
envía bits de estado de congestión al RNC que disminuye la tasa de
bits de los usuarios en DL). Cuando se está en "no congestión"
el sistema vuelve al funcionamiento normal.
Puede considerarse la situación de congestión en
la interfaz lub/lur cuando la ocupación de lub/lur supera un umbral
de activación de control de congestión (CCAT, congestión control
activation threshold), según la figura 4. Puede considerarse la
ausencia de situación de congestión (situación de "no
congestión") en la interfaz lub-cuando la
ocupación de lub/lur cae por debajo de un umbral de desactivación
de control de flujo (CCDT, flow control desactivation
threshold).
Por tanto, cuando se detecta congestión puede
reducirse la tasa de bits utilizando diferentes algoritmos. La
presente invención propone incluir los parámetros ARP y THP de
prioridad de QoS como se aplican en el planificador y mecanismos de
preferencia/CAC para proporcionar el mismo comportamiento de
diferenciación de QoS en el caso de radio o congestión de lub.
Incluyendo parámetros ARP y THP en el algoritmo
de control de congestión, cuando se detecta la situación de
sobrecarga podría reducirse en un factor la capacidad de
tratamiento del usuario dependiendo de su prioridad y/o después esa
capacidad de tratamiento del usuario debería aumentarse dependiendo
de su prioridad.
Este mecanismo de control de congestión que
incluye parámetros de diferenciación mejora la calidad de servicio
del usuario dependiendo de la prioridad definida en el HLR y
garantiza el mismo comportamiento a través de toda la red UTRAN
independientemente del cuello de botella.
Los parámetros ARP (prioridad de retención de
asignación) y THP (prioridad de manejo de tráfico) se mapean con el
parámetro SPI (Scheduling Priority Indicador, indicador de
prioridad de planificación), en el RNC. SPI indica la prioridad
relativa de la trama de datos HS-DSCH o
E-DCH y tiene dieciséis posibles valores (como se
define en las normas). También es posible mapear el SPI con un peso
SPI que indica la importancia relativa de un usuario con respecto al
otro.
Cuando se detecta congestión, el nodo B reduce
la tasa de bits de los usuarios según su prioridad (SPI o peso SPI)
y cuando ha finalizado la congestión se aumenta la tasa de bits de
los usuarios según su prioridad (SPI o peso SPI).
Hay diferentes maneras de implementar este
algoritmo: los siguientes ejemplos se centran en tres prioridades:
baja, media y alta; pero puede implementarse un mayor número de
prioridades.
\vskip1.000000\baselineskip
\circ Ejemplo
1
Es posible definir una tasa de bits por
prioridad de usuario.
En este caso cuando se detecta congestión, se
reduce la tasa de bits de usuarios de baja prioridad hasta que
alcanzan su tasa de bits mínima, si la congestión permanece todavía
el proceso continúa reduciendo la tasa de bits de los usuarios de
prioridad media a su tasa de bits mínima y sólo si permanece la
congestión los usuarios de prioridad alta sufrirán una reducción de
la tasa de bits.
Cuando se recibe una notificación de "no
congestión", los usuarios de prioridad alta aumentan la
capacidad de tratamiento en primer lugar; entonces, si todavía no
hay congestión, la prioridad media; y entonces los últimos usuarios
que aumentan la capacidad de tratamiento son los usuarios de
prioridad baja.
\vskip1.000000\baselineskip
\circ Ejemplo
2
Cuando se detecta congestión la tasa de bits de
los usuarios puede adaptarse mediante el nodo 2 B enviando créditos
en el procedimiento de asignación de capacidad al RNC 1 teniendo en
cuenta la prioridad del usuario.
El número de créditos es proporcional al peso
SPI (indicador de prioridad de planificación), mapeado de
parámetros ARP y THP almacenados en el HLR para cada usuario:
ARP, THP ->
SPI -> peso
SPI
SPI tiene 16 posibles valores (desde G hasta 15)
y es el resultado de una combinación de ARP y THP.
Cuando el nodo B detecta la caída de paquetes o
el retardo de paquetes, puede calcular el BW máximo para HSDPA, que
es:
MáxBW =
BWUtilizadoActual -
BWDisminuidoMargen
BWDisminuidoMargen es un parámetro
configurable para reducir el BW máximo utilizado en el caso de
congestión. Si la congestión todavía está en la red, en el
siguiente cálculo, el MáxBW se reduce de nuevo con el
parámetro BWDisminuidoMargen.
Entonces, se comparte este MáxBW entre
todos los usuarios activos según el pesoSPI:
Con esta fórmula cada usuario recibe la cantidad
de créditos según su peso de prioridad.
Claims (6)
1. Método para reducir la congestión en la
interfaz lub in redes UTRAN según el establecimiento de prioridad
del usuario, caracterizado porque comprende:
- detectar una situación de congestión en la
interfaz lub;
- cuando se ha detectado dicha situación de
congestión, reducir la tasa de bits de los usuarios según su
prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los valores de la
prioridad de retención de asignación, ARP, y la prioridad de manejo
de tráfico, THP, parámetros almacenados en el HLR para cada
usuario;
- detectar una ausencia de dicha situación de
congestión;
- cuando se ha detectado dicha ausencia de
situación de congestión, aumentar la tasa de bits de los usuarios
según su prioridad, estableciéndose dicha prioridad según los
valores de sus parámetros ARP y THP.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la situación de congestión en la
interfaz lub se detecta siempre que la ocupación de lub supera un
umbral de activación de control de congestión (CCAT).
3. Método según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque la ausencia de situación de
congestión en la interfaz lub se detecta siempre que la ocupación
de lub cae por debajo de un umbral de desactivación de control de
congestión (CCDT).
4. Método según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque comprende:
- definir una tasa de bits mínima por prioridad
de usuario;
- cuando se ha detectado la situación de
congestión, reducir en primer lugar la tasa de bits de los usuarios
con prioridad inferior a su tasa de bits mínima correspondiente y
continuar reduciendo la tasa de bits de los usuarios con prioridad
superior a su tasa de bits mínima correspondiente mientras permanece
la situación de congestión;
- cuando se ha detectado la ausencia de
situación de congestión, aumentar en primer lugar la tasa de bits
de los usuarios con prioridad superior a su tasa de bits de
servicio y continuar aumentando la tasa de bits de los usuarios con
prioridad inferior a su tasa de bits de servicio correspondiente
mientras permanece la ausencia de situación de congestión.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende,
cuando se ha detectado la situación de congestión, enviar el nodo
(2) B créditos al RNC (1) para cada usuario proporcionales a un peso
de prioridad SPI_Peso_Usuario para cada usuario obtenido a
partir de los parámetros ARP y THP.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque los créditos de cada usuario j,
CréditosUsuario_{j}, se calculan según la siguiente
fórmula:
en la que
SPI_Peso_Usuario_{j} es el peso de prioridad para el
usuario j, el denominador es el cálculo de los pesos totales de
todos los usuarios,
y
MáxBW =
BWUtilizadoActual -
BWDisminuidoMargen
en la que BWDisminuidoMargen
es un parámetro configurable para reducir el BW máximo utilizado en
caso de
congestión.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802439A ES2334963B1 (es) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Metodo para reducir la congestion en la interfaz iub en redes utran segun el establecimiento de prioridad del usuario. |
| ES09010377.1T ES2496175T3 (es) | 2008-08-14 | 2009-08-12 | Método para reducir la congestión en el interfaz lub en redes UTRAN de acuerdo con el establecimiento de prioridades del usuario |
| EP09010377.1A EP2154837B1 (en) | 2008-08-14 | 2009-08-12 | Method of reducing the congestion in the Iub interface in UTRAN networks according to user prioritization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802439A ES2334963B1 (es) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Metodo para reducir la congestion en la interfaz iub en redes utran segun el establecimiento de prioridad del usuario. |
Publications (2)
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| ES2334963B1 ES2334963B1 (es) | 2011-02-09 |
Family
ID=41058557
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200802439A Active ES2334963B1 (es) | 2008-08-14 | 2008-08-14 | Metodo para reducir la congestion en la interfaz iub en redes utran segun el establecimiento de prioridad del usuario. |
| ES09010377.1T Active ES2496175T3 (es) | 2008-08-14 | 2009-08-12 | Método para reducir la congestión en el interfaz lub en redes UTRAN de acuerdo con el establecimiento de prioridades del usuario |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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