TWI275275B

TWI275275B - WLAN apparatus and method for numbering sequence numbers of frames thereof

Info

Publication number: TWI275275B
Application number: TW094129242A
Authority: TW
Inventors: Cheng-Wen Tang
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-01
Also published as: US20080031200A1; TW200709619A

Description

I275275 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明涉及一種無線區域網路領域，尤其涉及一種無線區域網路裝置及其訊框順序號碼編號方法。【先前技術】電氣電子工程師學會（IEEE)的標準—802.11定義了媒體存取控制（MediaAccessContro卜以下簡稱為mac)訊框格式之主體架構，其包括資料訊框、管理訊框以及控制訊框三種。參閱第一

圖及第二圖’分別為MAC資料訊框100及MAC管理訊框200。資料訊框100及管理訊框200中各包含一順序控制攔位16〇、26〇。該順序控制欄位160、260分別包含兩個次攔位：片段號碼(Segment ^umber)攔位161、261以及順序號碼（Sequence Number，以下簡稱，SN)欄位162、262。其中，順序號瑪係訊框攜帶之服務資料單元（MAC Service Data Unit，以下簡稱為MSDU)或 MAC 官理協疋資料單元（mac Management Protocol Data Unit，以下簡稱為MMPDU)之順序號碼。每—個MSDU或MMpDU都有一個順序號碼，其數值從〇開始到4095。在傳統方法巾，傳魏置職傳狀資解抑論厘麵或 MMPDU，其順序號碼都只是一直累加，累加到4〇95後再從頭開始。但-般來講’傳送裝置對IEEE 8〇211之三種不同訊框傳送之速率都不同:管理酿與控舰鋪常基本速轉送，而資料訊框則通常用可支援之最高傳送速率傳送。、 M f外^般傳送裝Λ置會以接收錢有沒有回應肯定應答訊號據，有些裝置，此作為其傳輸速率是否減慢之依據=在十= 情況下，並不此由接收端得到其訊框錯誤率。第-種情況疋.廣播訊框或一些管理訊框並不需要接收來回應ACK訊號’因轉送裝置並靴知道所傳送找框是^成 1275275 q 功的到達接收裝置。第二種情況是：No-ACK(no-acknowledgement)之碰撞問題，一支援no-ACK之裝置所傳送之訊框並不需要接收裝置來回應 ACK。 μ 傳送裝置在上述情況下，不能根據接收裝置是否回應ACK訊號來计异其訊框錯誤率，甚至在同一個環境中，其他接收裝置也無法利用順序號碼計算其訊框錯誤率。【發明内容】本發明之目的在於提供一種無線區域網路裝置，可將不同接籲收工作站位址（ReceiverAddress，以下簡稱為RA)及不同傳送速率（TransmitRate，以下簡稱為TXRate)之資料單元分開編順序號碼（SequenceNumber，以下簡稱為SN)，並將其應用於所形成之MAC協定資料單元（河^?如〇〇)10&13 1；11红，以下簡稱為 MPDU)之順序號碼攔位，其對應接收裝置可計算無線區域網龜裝置在不同TX Rate時的訊框錯誤率（Frame Error Rate，以下簡稱為.FER)。資料單元包括：服務資料單元（MAC pr〇t〇c〇i

Service Data Unit，以下簡稱為MSDU)及MAC管理協定資料單元（MAC Management Protocol Data Unit，以下簡稱為 MMPDU )。 # 本發明之另一目的在於提供一種訊框順序號碼編號方法，其 ^將不同接收作站位址及不同TX Rate之資料單元分開編順^ 號碼，並將其應用於資料單元所形成2MPDU之順序號碼欄位。傳送裝置利用本發明方法對資料單元編順序號碼，其對應接收裝置可利用本發明之方法來計算不同TX Rate時傳送裝置之訊框錯誤率。 —#為達成上述目的，本發明無線區域網路裝置包括：一高層協定模組、一 MAC層協定模組以及一實體層協定模組。高層協定模組係用於執行應用層、表現層、會談層、傳送層、網路層及邏輯連接控制層所組成之協定層之功能，把所傳送之資料轉換為一 1275275 -… MSDU，並把⑽如及其接收工作站位址傳送出去。MAC層協定模組包括··一 RA與TX Rate列表、一順序號碼編號模組以及一 MAC處理模組。RA與TX Rate列表係用於根據RA提供資料單元之傳輸速率，其中該資料單元包括MSDU及MMPDU。順序號碼編號模組係用於將不同接收工作站位址及不同Tx Rate之資料單元分開編順序號碼。MAC處理模組係用於根據管理需求產生一 MMPDU及其接收工作站位址，給上述資料單元加上訊框控制等相關資訊攔位而形成一 MSDU，以及把順序號碼編號模組所編之順序號碼應用於所形成之MSDU之順序號碼欄位。實體層協定模組係用於給MpDU加上相關資訊攔位形成一實體層協定資料單元，並把該實體層協定資料單元傳送出去。、 1為達成上述另一目的，本發明實施方式提供之訊框順序號碼編號方法包括以下步驟：接收資料單元、其接收工作站位址及其傳輪速率；及將不同接收工作站位址及不同傳輸速率之資料單元分開編順序號碼。傳送裝置將不同接收工作站位址（RA )及不同傳輸速率〈τχ Rate )之資料單元分開編順序號碼，並將其應用於所形成之MpDu 之順序號碼攔位，其對應接收裝置可以計算不同τχ Rate時傳送裝置之訊框錯誤率。馨藉由以下對具體實施方式詳細的描述結合附圖，將可輕易的瞭解上述内容及此項發明之諸多優點。【實施方式】開放式糸統互聯參考模型（〇pen SyStein Interconnect R=ference Model，以下簡稱為〇SI模型）將網路通訊協定體系區分為7個層。體系之最底層為實體層（physical Layer，以下簡稱，PHY)’其定義媒體、傳輸方法及佈線方式。體系之第二層為資結層（Data Link Layer)，其定義如何確保資料正確傳輸，給 1料加上相關資訊欄位而形成訊框。資料連結層包括兩個子層，刀別為·邏輯連結控制（Logical Link Control，以下簡稱為LLC) 〜1275275 、層，負責將貧料正確的發送到實體層，以及媒體存取控制（Media Access Control，以下簡稱為mac)層，負責控制與連結實體層之實體媒體。體糸之苐二層為網路層（Ne^orkLayer)，其負責資料繞，（Routing)，包括轉換地址，尋找最佳路徑及管理流量。體系之第四層為傳送層（Transport Layer)，其確保資料到達順序及正轉性。體糸之第五層為會談層（Sessi〇nLayer)，其定義連結對話，錯誤處理與邏輯地址名稱轉換。體系之第六層為表現層 (Presentation Layer)，其處理資料格式，包括格式轉換、加密與解毪、壓細與還原。體糸之弟七層為應用層（Appiicati〇n Layer)，鲁其定義供應用程式存取之界面與功能，還有目錄服務及檔案存取。 IEEE 802.11標準定義了實體層和mac層之協定規範，允許無線區域網路及無線設備製造商在一定範圍内，建立互相操^^乍網路設備。IEEE 802.11之]VIAC層必須與LLC層相容，以利於相互間之操作。參閱第一圖，為IEEE802.il所定義之MAC資料訊框格式。 MAC資料訊框1〇〇包括.：訊框控制欄位11〇、持讀時間/標示符欄位120、位址1欄位13〇、位址2欄位140、位址3欄位150、順序控制欄位160、位址4欄位170、訊框主体欄位180以及錯誤檢 # 查攔位190。其中順序控制攔位160包括兩個次欄位：片段號碼 (Segment Number)欄位 161 及順序號碼欄位（Sequence Number， SN) 162。參閱第二圖，為正EE 802.11所定義之MAC管理訊框格式。MAC管理訊框200包括：訊框控制攔位210、持續時間/ 標示符攔位220、位址1攔位230、位址2攔位240、位址3攔位 250、順序控制欄位260、訊框主体攔位280以及錯誤檢查欄位 290。其中順序控制欄位260包括兩個次欄位：片段號碼襴位261 及順序號碼欄位262。

請再同時參閱第一圖及第二圖，其中位址1欄位130、230為接收工作站位址（Receiver Address，RA)攔位，即待傳送之MAC 1275275 ^ 服務資料單元（MAC Service Data Unit，MSDU)或MAC管理協定資料單元（MAC Management Protocol Data Unit，MMPDU )之接收工作站位址。接收工作站位址由48個位元構成，不同接收工作站位址對應不同接收工作站，而位址“FF : FF : FF : FF : FP : FF”則為廣播位址。順序控制欄位160、260包括兩個次攔位：片段號碼攔位161、261以及順序號碼攔位162、262。其中順序號碼係訊框攜帶之MSDU或MMPDU之順序號碼。每一個MSDU或 MMPDU都有一個順序號碼，其數值的範圍從〇到4095。參閱第三圖，為本發明之無線通訊系統之架構圖。在本實施 # 方式中，無線通訊系統包括複數個無線區域網路裝置1000、2000 及3000。在本實施方式中，無線區域網路裝置1000傳送資料給複數個無線區域網路裝置2000，3000，且可傳送廣播資料。參閱第四圖，為本發明之無線區域網路裝置1000之實施方式之方塊圖。在本實施方式中，無線區域網路裝置1000包括：一高層協定模組1100、一 MAC層協定模組1200以及一實體層協定模組1300。高層協定模組11Q0用於執行〇si中應用層、表現層、會談層、傳送層、網路層及LLC層等協定層之功能，把傳送資料轉換為MSDU，且把該MSDU及其接收工作站位址傳送給MAC層 _ 協定模組1200。 MAC層協定模組1200包括：一資料界面1210、一順序號碼編號模組1220、一 MAC處理模組1230以及一接收工作站位址 (RA)與傳輸速率（τχRate)列表模組1240。資料界面1210用於從咼層協定模組1100接收MSDU及其接收工作站位址，並將其傳送給順序號碼編號模組1220。MAC處理模組1230用於根據管理需求而產生一 MMPDU及其接收工作站位址，並將其傳送給

順序號碼編號模組1220。MAC處理模組1230還根據RA與TX

Rate列表模組124〇提供目前的TX Rate給順序號碼編號模組 1220 〇 9 '1275275 順序號碼編號模組1220用於從資料界面i2i〇接收MSDU及其接收工作站位址，以及從MAC處理模組1230接收MMPDU及其接收工作站位址，還用於對所接收之MSDU及MMPDU進行編順序號碼。、順序號碼編號模組1220包括：一第一選擇模組1221、一第二選擇模組1222、一計數模組庫1223、一判斷模組1224及一設定模組1225。計數模組庫1223提供複數個計數模組，例如：第一計數模組1223a、第二計數模組1223b···第N計數模組1223η。第一選擇模組1221可用於從資料界面1210接收MSDU及其接收工作 • 站位址，及從MAC處理模組1230接收MMPDU及其接收工作站位址，還用於根據所接收之資料單元之接收工作站位址於計數模組庫1223中選擇至少一計數模組，並把所選之計數模組告知第二 k擇模組1222。弟,一選擇模組1222用於根據MAC處理模組1230 所提供之目前的TXRate，從上述計數模組中選擇一計數模組，用於對所接收之資料單元編順序號碼。判斷模組1224用於判斷第二選擇模組1222所選擇之計數模組所編順序號碼是否小於一預設邊界值。若是，則設定模組1225把所接收之資料單元之順序號碼設為上述計數模組所編之順序號碼；若否，則設定模組1225把所接 φ 收之資料單元之順序號碼設為預設順序號碼。設定模組1225還用於更新計數模組庫1223。 MAC處理模組1230還用於給MSDU及MMPDU加上訊框控制等相關資訊攔位而形成MPDU，並把順序號碼編號模組122〇對 MSDU及MMPDU所編之順序號碼應用到所形成之MPDU之順序號碼攔位（如上述第一圖與第二圖所示之順序號碼欄位161、162 )。實體層協定模組1300係用於給MAC層協定模組1200所形成之MPDU加上相關資訊欄位而形成一實體層協定資料單元（ρΗγ Protocol data Unit，PPDU)，並把 PPDU 傳送出去。參閱第五圖，為本發明之無線區域網路裝置1000處理資料之 10 .Ϊ275275 ’ 流程圖。在本實施方式中，當無線區域網路裝置1000傳送資料給複數個無線區域網路裝置2000，3000，以及傳送廣播資料時，所傳送之資料需經過OSI七層協定處理後，再傳送出去。在步驟S500，高層協定模組1100對所傳送之資料進行處理，執行OSI中應用層、表現層、會談層、傳送層、網路層及llc層等協定層之功能，把所傳送之資料轉換為MSDU，並把MSDU及其接收工作站位址傳送給MAC層協定模組1200。在步驟S502 ’ MAC層協疋換組1200從高層協定模組iiQo 接收MSDU及其接收工作站位址，並根據管理需求而產生 _ MMPDU及其接收工作站位址。MAC層協定模組12〇〇藉由所接收之MSDU及所產生之MMPDU加上訊框控制等相關資訊攔位而形成MPDU，並將所形成之MPDU發送給實體層協定模組13〇〇。其具體操作流程參閱第六圖。在步驟S504 ,實體層協定模組1300從MAC層協定模組1200 接收MPDU，MPDU加上相關資訊欄位而形成ppdu，再把ppdu 發送出去。參閱第六圖，為本發明之MAC層協定模組之訊框順序號碼編號方法之流程圖。

• 在步驟S600，資料介面1210從高層協定模組ι100接收MSDU 及^接收工作站位址（RA)，並將其傳送給順序號碼編號模組122〇之第一選擇模組1221。MAC處理模組1230根據管理需求而產生 MMPDU及其接收工作站位址（RA)，並將其傳送給順序號碼編號模組1220之第一選擇模組1221。所產生之MMpDU在連線前幫忙連線’或是連線後作為斷線的通知。在步驟S602，第一選擇模組1221接收資料單元MSDU及其接收工作站位址以及資料單元MMPDU及其接收工作站位址後了根據所接收之資料單元之接收工作站位址於計數模組庫1223中選擇出至少一計數模組，其分別用於對不同τχ Rate之資料單元編 11 1275275 順序號碼，應注意的是，計數模組的數量係根據傳輸速率之種類而決定。在本實施方式中，所接收之資料單元之接收工作站位址指明該資料單元係傳送給無線區域網路裝置2000，無線區域網路裝置 1000、2000 皆支持 11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps 等四種傳輸速率，因此，需選擇四個計數模組。在其他實施方式中，如果無線區域網路裝置1000、2000可支持更多傳輸速率，則相應選擇計數模組之個數。如果所接收之資料單元指明該資料單元^ 傳送給其他無線區域網路裝置，則相應選擇其他計數模組。 *在步驟S604，MAC處理模組1230根據RA與TX Rate列表模組1240提供目前的TX Rate給第二選擇模組m2。第二選擇模組1222根據所提供之目前的TX Rate從第一選擇模組1222所選擇之計數模組中選擇一計數模組。在本實施方式中，第二選擇模組1222根據所提供之目前的TX Rate所選之計數模組為第一數模組1223a。抑一在步驟S606，第一計數模組1223a根據一函數對所接收資料單元進行編順序號碼（SN)。在本實施方式中，該函數為F (χ) 4χ + 1=其中χ疋義為以目前TXRate傳送給無線區域網路裝置 2〇〇〇之資料單元之次序，故以目前TX Rate傳送給無線區域網路 =置2000之第-個資料單元之順序號碼編號$ 5，第二個編號則 2 ’以此娜。在其他實施方式巾，上述練可為其他線性函數或其他類型函數。 f步驟S6G8 ’崎她1224綱帛—魏她12咖所編之 ΐίίί (SN)是否小於預贿界值。在本實施方式中，該預設遺界值為4096。單元在步驟細’蚊模組1225設定資料本實施二Ϊ J :把資料，組12故所編之順序號碼(SN)。在所早7^順序號碼設為第—計數模組i223a 12 1275275 执定於預設邊界值’則執行步驟S612，設定模組1225 ΐ定序號碼為預定順序號碼。在本實施方式中，該預疋順序號碼為〇。要斜=，設定模組150根據步驟_或S612之設定結 =庫1223中的計數模組進行更新。在本實施方式中， $ f f5對第—計數模組1223a進行更新。設賴組150把二tT、八接收工作站位址及所編之順序號碼傳送給處理模組1230。在步驟S616 ’ MAC處理模、组123〇接收資料單元、其接收工 Π立址及Ϊ所編之順序號碼，並將所接收之資料單元加上訊框，制，相關資訊攔位而形成MpDU，並將設定模組對資料單續设順賴碼應用於所形成之MpDU之順序號碼欄位，然後將 MPDU發送給實體層協定模組13〇〇。參閱第七圖，為本發明之無線區域網路裝置另一實施方式之方if圖。在本實施方式中，在層協定模組12〇〇中，與上述實施例之區別在於MAC處理層1230先透過資料介面1210從高層協疋模組1100接收MSDU及其接收工作站位址，並根據管理需求產生MMPDU及其接收工作站位址。mac處理層1230將所接收之MSDU及所產生之MMPDU加上相關資訊攔位而形成 MPDU，並傳送給順序號碼編號模組122〇。在本實施方式中，所加相關資訊攔位包括順序號碼欄位，故順序號碼編號模組122〇對所形成之MPDU之順序號碼欄位進行更新。在其他實施方式中，MAC處理模組1230所加相關資訊攔位不包括順序號碼欄位，則編號模組1220對所形成之MPDU進行編順序號碼欄位。然後，順序號碼編號編號模組1220把所形成之 MPDU傳送給實體層協定模組1300。本實施方式之其他構成組件與上一實施方式之構成組件功能相同，因此不再贅述。本發明無線區域網路裝置將不同接收工作站位址及不同傳輪 13 1275275 單元編順序號碼，並應用到所形成之M面之順 ’龍接絲紐查Μ輕料時所接收 (FCS)可計如正物Du健，再藉 t ΐ傳輸速料所接收之MPDU之順序號碼樹立可計算出 =^：==咖可求_傳輸速率時的訊框錯誤率 FER=錯誤MPDIJ個數/所接收MPDU總數；接收。(所接收之MPDU總數—正確MPDU個數）/所因此可確定傳輸速_ (TX Rate)與訊框錯誤率（F之 =ί裝置調整TX Rate的一個參相素。在本實施方式中，，，編號模組1220所用第一計數模組122冗之函數為F (χ) 碼_ ，所敝獅U總數 SN)=f.MPDU總數=(最後一個訊框之SN—第一個訊框之 f順序號碼超過4095，則以Ο-·為區段分區段求出所接 =之=PDU之個數’織再麟，即可求出所接收之MpDu之總數。從而，可計算出不同TXRate時的FEr。 $贿、__路裝置之訊框;㈣號碼攔位職方法使用列控制（Sequence Control )，不完全符合 ffiEE 8〇211a/b/g 疋但可疋整的與正EE 80211a/b/g協定相容，可與目前之產品起運作。綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申 :。以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技4之人士，在援依本案發珊神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。 1275275 【圖式簡單說明】第一圖係IEEE 802.11定義之MAC資料訊框格式。第二圖係IEEE 802.11定義之MAC管理訊框格式。第三圖係本發明之無線通訊系統之架構圖。第四圖係本發明之無線區域網路裝置之實施方式之方塊圖。第五圖係本發明之無線區域網路裝置處理資料之流程圖。第六圖係本發明之MAC層協定模組之訊框順序號碼編號方法之流程圖。第七圖係本發明之無線區域網路裝置另一實施方式之方塊圖。

100 110、210 120、220 130、230 140、240 150、250 160、260 161 、 261 162、262 170 180、280 190、290 200 1000、2000、3000 1100 1200 1210 1220 【主要元件符號說明】 MAC資料訊框 aft框控制搁位持續時間/標識符欄位位址1攔位位址2攔位位址3搁位順序控制攔位片段號碼攔位順序號碼攔位位址4攔位訊框主體攔位錯誤檢查搁位 MAC管理訊框無線區域網路裝置高層協定模組 MAC層協定模組資料介面順序號碼編號模組 15 1275275 第一選擇模組 1221 第二選擇模組 1222 計數模組庫 1223 第一計數模組 1223a 第二計數模組 1223b 第N計數模組 1223η 判斷模組 1224 設定模組 1225 MAC處理模組 1230 RA與TXRate列表模組 1240 實體層協定模組 1300

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Claims

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十、申請專利範圍： 1·-種訊框順序號碼職方法，用於對鱗區域單元編順序號碼，該方法包括：厅使用之資料接收資料單元、其接收工作站位址及其傳輪將不同接收工作站位址及不同傳輪速率 ^元巧號碼。、Ί寸早70分開編順序媒體存取控制服務資料單元;‘ 號碼編號方法，其中該資 4管理協 3.如申請專職®帛1賴叙訊_賴碼峨不同接收王作餘址及*同傳輪速率之資料 ς =將碼之步驟包括以下步驟：、针早疋刀開編順序號根據所接收之資料單元之接收工作站位址選擇至少— k中該將 &順序號組，用於對不同傳輸速率之資料單元進行編順ϋ·叶數模根據7接收之資料單元之傳輸速率於上料數模組一擇 ^:模組，肖於對所接收之資料單元進行編順序號竭、判斷該計數模組所編之順序號碼是否小於一預設邊界4· 若小於預設邊界值’則把該#料單元之稱號計組所編之順序號碼。巧心卞數楔 4.如申請專利範圍第3項所述之訊框順序號碼編號方法，其更包以下步驟：、若該^數模組所編之順序號碼不小於該預設邊界值，則把該料單元之順序號碼設為預設順序號碼。 ^、 5·—種無線區域網路裝置，用於傳送資料，該裝置包括：一高層協定模組，用於執行應用層、表現層、會談層、傳送層、網巧層及邏輯連接控制層所組成之協定層之功能，把所^送之資料轉換為一媒體存取控制服務資料單元，並把該媒體存取控制服務資料單元及其接收工作站位址傳送出去；一媒體存取控制層協定模組，用於接收該媒體存取控制服務資 17 1275275

料單元及其接收工作站位址，其包括：一ft作站位址與傳輸速率列表模組，根據該接收工作站位址提供資料單元之傳輸速率；乍站 Hi碼編號模組，用於將不同接收工作站位址及不同傳輸速率之資料單元分開編順序號碼；以及 m 一=t =根據管理需求產生一媒體存一工制^務貝枓早兀及該媒體存取控制管理協定資料單 =上1訊欄位而形成—媒體存取控制協定資料單元，之，序细應驗該舰存取控娜定資料單元之順序號碼攔位； & 以及 -實體層〜協定模t，祕給該舰存取控祕定資料單元加上 ^-^訊攔位而形成—實體層協定資料單元，並該協定資料單元傳送出去。 ^ 6·如申睛專她圍帛5項所述之無線區域網路裝置，其巾該媒體取控制層協定池更包括—資料界面，麟從該高層協定模組接收媒體存取控制服務資料單元及其接收工作站位址，並將盆傳送給該順序號碼編號模組。 a 7·如申睛專她㈣5項所述之無線區域網路裝置，其中該媒體存取控制層協定模組更包括—資料界面，用於從該高層協定模組接，媒體存取控制服務資料單元及其接收工作站位址，並將其傳送給該媒體存取控制處理模組。、 8·如申請專利範圍第5項所述之無、線區域網路裝置，其中該順序號碼編號模組更包括一計數模組庫，其包含複數個計數模組，用以對不同傳輸速率之資料單元編順序號碼。 9·如申請專機H第8項所述之絲區細路裝置，其巾該順序號碼編號模組更包括-第一選擇模組，用於接收該媒體存取控制 18 1275275 管理協定資料單元、該媒體存取控制服務資料單元及盆接收工巧位址’並根據所接收之資料單元之接收工作站位址於數模組庫中選擇至少一計數模組。 10=申請專利範圍第9項所述之無線區域網路裝置，其中該順序 =，組更包括一第二選擇模組，用於根據該傳輸速率於 ϊίϊ 中選擇—計數模組，用於對所接收之資料單元編 )丨貝斤就碼。 11·=申请專利範圍帛10項所述之無線區域網路裝置，其中該順序號模組更包括—判斷模組，用於蘭該計數模組所編之貝序旒碼是否小於一預設邊界值。 2申4專利範圍第u項所述之無線區域網路裝置，盆中該順序號模組更包括-設定模組，麟根據該判“組之判斷 ^果為所接收之資料單元設定順序號碼。

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