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文檔簡(jiǎn)介

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題 目: 學(xué) 院: 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 專 業(yè): 通信工程 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 顏國(guó)風(fēng) 2014年 3 月 22 日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見。3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫

2、文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇(不包括辭典、手冊(cè)),其中至少應(yīng)包括1篇外文資料;對(duì)于重要的參考文獻(xiàn)應(yīng)附原件復(fù)印件,作為附件裝訂在開題報(bào)告的最后。4統(tǒng)一用A4紙,并裝訂單獨(dú)成冊(cè),隨畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書等資料裝入文件袋中。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告1文獻(xiàn)綜述:結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述,文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。一、多跳無線網(wǎng)絡(luò)概述1.1 無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)個(gè)人通信的廣泛需求促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的發(fā)展,這些新技術(shù)能滿足那些經(jīng)常來往于樓房和街道、城市和國(guó)家間的用戶進(jìn)行聲音和數(shù)據(jù)通信的需求。這種系統(tǒng)必須能覆蓋一定的區(qū)域,稱之為一個(gè)覆蓋區(qū)

3、域。將許多這樣的系統(tǒng)相互連接起來,就組成了能夠向整個(gè)國(guó)家甚至整個(gè)大陸的移動(dòng)用戶提供通信服務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)。要想在某個(gè)特定的地域(如一座城市)內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線通信,就必須建立一個(gè)由基站組成的網(wǎng)絡(luò),以保證能覆蓋到所有的移動(dòng)用戶。同時(shí),基站也必須連接到一個(gè)稱為移動(dòng)交換中心(MSC)的中心設(shè)施上。移動(dòng)交換中心能把公用交換電話網(wǎng)(PSTN)和許多MSC連接起來,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有無線用戶間的通信。PSTN構(gòu)成了一個(gè)全球電信網(wǎng),它把全世界內(nèi)的MSC和普通(陸地)電話交換中心(又稱中心局)都連接起來。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與基站間的通信,建立了基于通信協(xié)議的無線連接,這個(gè)協(xié)議稱為公共空中接口(CAI)。該協(xié)議實(shí)質(zhì)上是一個(gè)有

4、精確定義的握手通信協(xié)議。CAI規(guī)定了移動(dòng)用戶和基站間如何通過無線頻譜進(jìn)行通信,并且定義了控制信道的信令方法。CAI必須提供信道的高可靠性,同時(shí)指定語音和信道編碼,以保證移動(dòng)用戶與基站間準(zhǔn)確地收發(fā)數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)絡(luò)即首先實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)到基站的連接,然后將基站與MSC連接起來,接著是MSC到PSTN的連接,最后實(shí)現(xiàn)世界范圍的相互連接的網(wǎng)絡(luò)。1.2 多跳無線網(wǎng)絡(luò)概念多跳網(wǎng)絡(luò)(multi-hop network)又稱為Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、無固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)(infrastructure less network)自組(self organization)網(wǎng),自愈網(wǎng)或是對(duì)等網(wǎng),它是一種邏輯意義上的組網(wǎng)方式,即強(qiáng)

5、調(diào)在不依賴基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的前提下由一定范圍內(nèi)的移動(dòng)終端動(dòng)態(tài)的建立可以互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它還將現(xiàn)有的主要網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的中央控制管理的功能進(jìn)行分布式處理,由網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)同步完成,從而提高了網(wǎng)絡(luò)抗干擾,抗故障的能力,也使其成為在許多特殊場(chǎng)合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)應(yīng)用的主要方案。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)兩個(gè)移動(dòng)主機(jī)在彼此的通信覆蓋范圍內(nèi)時(shí),它們可以直接通信。但是由于移動(dòng)主機(jī)的通信覆蓋范圍有限,如果兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的主機(jī)(主機(jī)A和C)要進(jìn)行通信,則需要通過它們之間的移動(dòng)主機(jī)B的轉(zhuǎn)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。因此在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,主機(jī)同時(shí)還是路由器,

6、擔(dān)負(fù)著尋找路由和轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的工作。在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)主機(jī)的通信范圍有限,因此路由一般都由多跳組成,數(shù)據(jù)通過多個(gè)主機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的地。故Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)也被稱為多跳無線網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)可以看作是移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的交叉。在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分組交換機(jī)制,而不是電路交換機(jī)制。通信的主機(jī)一般是便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等移動(dòng)終端設(shè)備。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)不同于目前因特網(wǎng)環(huán)境中的移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)。在移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中,移動(dòng)主機(jī)可以通過固定有線網(wǎng)絡(luò)、無線鏈路和撥號(hào)線路等方式接入網(wǎng)絡(luò),而在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中只存在無線鏈路一種連接方式。在移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中,移動(dòng)主機(jī)通過相鄰的基

7、站等有線設(shè)施的支持才能通信,在基站和基站(代理和代理)之間均為有線網(wǎng)絡(luò),仍然使用因特網(wǎng)的傳統(tǒng)路由協(xié)議。而Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)沒有這些設(shè)施的支持。此外,在移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)主機(jī)不具備路由功能,只是一個(gè)普通的通信終端。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)從一個(gè)區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)時(shí)并不改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)主機(jī)的移動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變。1.3 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸特點(diǎn) 有限的信道容量;相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)較高的帶寬:10100Mbit/s甚至更高,達(dá)到每秒數(shù)百兆位,無線網(wǎng)絡(luò)一般容量1Mb/s2Mb/s,比有線網(wǎng)絡(luò)慢得多。 高誤碼率和丟失率;相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)上有一定規(guī)律的信號(hào)差錯(cuò),無線局域網(wǎng)和蜂窩系統(tǒng)的鏈路有較高的誤碼率(&

8、lt;1%-2%)。 端到端的高延遲時(shí)間;在有線網(wǎng)絡(luò)中較高的帶寬使發(fā)送時(shí)延(從以太網(wǎng)中的l0M b/s到大型網(wǎng)絡(luò)骨干玩網(wǎng)絡(luò)的10Gb/s)相對(duì)較小。而在移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線信道中,在信道長(zhǎng)度一定的情況下,傳播時(shí)延相對(duì)固定,因此小帶寬引起的較長(zhǎng)的發(fā)送時(shí)延決定了總的發(fā)送時(shí)延。在無線通信網(wǎng)絡(luò)中,時(shí)延有時(shí)會(huì)達(dá)到甚至超過l00ms。 經(jīng)常性掉線(Frequent Disconnections);這是由于一段時(shí)間內(nèi)信道連接的狀況非常差,致使用戶不能進(jìn)行有效通信造成的。一個(gè)用戶從一個(gè)蜂窩漫游到另一個(gè)蜂窩,這個(gè)過程中可能會(huì)導(dǎo)致報(bào)文傳輸?shù)难舆t或者丟失。另外,當(dāng)一個(gè)蜂窩已經(jīng)存在很多用戶的時(shí)候,新到的用戶可能會(huì)在很長(zhǎng)

9、一段時(shí)間內(nèi)分配不到帶寬這種呼叫阻塞的情況也屬于“掉線”的一種。掉話最終會(huì)導(dǎo)致TCP發(fā)送方重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)并減小擁塞窗口,降低通信的效率。而移動(dòng)終端需要等到TCP超時(shí)才能繼續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸。隨著無線通訊中微蜂窩技術(shù)的發(fā)展,這個(gè)問題會(huì)越來越突出,因?yàn)樵叫〉姆涓C容量會(huì)導(dǎo)致用戶不會(huì)在一個(gè)蜂窩呆得太久,頻繁的越區(qū)切換會(huì)導(dǎo)致更頻繁的掉線。1.4 無線網(wǎng)絡(luò)的局限性在本地固定電話網(wǎng)中,所有的終端用戶都是靜態(tài)的。相比之下,無線通信系統(tǒng)要復(fù)雜得多。首先,無線網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)連接到基站和用戶的空中接口,以保證在各種傳播環(huán)境下,無論用戶在什么地方都能為其提供與有線質(zhì)量相當(dāng)?shù)耐ㄐ?。為了保證足夠的覆蓋區(qū)域,必須在通信有效區(qū)設(shè)立許多

10、基站,而且每個(gè)基站都要連接到MSC上。除次之外,MSC最終也必須把每個(gè)移動(dòng)用戶接續(xù)到PSTN上,這需要一個(gè)獨(dú)立的蜂窩信令網(wǎng)來連接LEC、一個(gè)或多個(gè)LXC及其他MSC。時(shí)至今日,技術(shù)上所能達(dá)到的通信容量總是趕不上對(duì)無線通信的要求,這在設(shè)計(jì)MSC時(shí)更為明顯。一個(gè)中心局電話交換機(jī)可能同時(shí)處理一百萬的陸線用戶話務(wù),而20世紀(jì)90年代中期更為復(fù)雜的MSC只能同時(shí)處理10萬至20萬蜂窩電話用戶的話務(wù)。無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特有問題是無線信道的惡劣條件并具有隨即的特性。由于用戶需要在任何地方、任何移動(dòng)速度下都能得到通信服務(wù),MSC就必須隨時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)的基站間進(jìn)行話務(wù)交換,而用于此目的的無線頻譜是有限的,因此無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)

11、際上是被限制在一個(gè)固定的帶寬內(nèi),同時(shí)又要滿足不斷增加的用戶需求。高效的調(diào)制技術(shù)、頻率復(fù)用技術(shù),以及地理上分布的無線接入點(diǎn)是無線網(wǎng)絡(luò)中重要的組成要素。隨著無線系統(tǒng)的擴(kuò)展,基站的數(shù)目也必須增加,這加重了MSC的負(fù)擔(dān)。由于移動(dòng)用戶所處的位置經(jīng)常變化,為了保證用戶的無縫通信而不管其所在位置,無線網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要更多的信息,在MSC中更是如此。二、有線網(wǎng)絡(luò)概述2.1 有線網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)連接距離的不同分為以下幾類 局域網(wǎng)(Local Area Network),簡(jiǎn)稱LAN,是處于同一建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠(yuǎn)的地域內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。LAN具有和其它網(wǎng)絡(luò)不同的三個(gè)特征:范圍、傳輸技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。LAN的

12、覆蓋范圍比較小,傳輸速度較快,傳統(tǒng)的LAN速度為0Mb/s100Mb/s,傳輸延遲低,并且出錯(cuò)率低。新的LAN的速度更高,可達(dá)到每秒千兆位。LAN通常采用廣播式傳輸,不存在尋徑問題。只包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,不包含網(wǎng)絡(luò)層。廣播式的LAN可有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括總線型網(wǎng)絡(luò)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。 城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network),簡(jiǎn)稱MAN,是連接城市、政府機(jī)關(guān)、廠礦、教育科研等企事業(yè)單位、公司和家庭用戶的寬帶接入網(wǎng)以及和國(guó)外連接的Internet接口。它既是Internet在本地的延伸,又是本地的公共信息服務(wù)平臺(tái),是城市信息港的基礎(chǔ)。MAN主要用于提供城市內(nèi)的高速互聯(lián)、信息共享和

13、高速Internet訪問。 廣域網(wǎng)(Wide Area Network),簡(jiǎn)稱WAN,是一種跨越大的地域的網(wǎng)絡(luò),通常包含一個(gè)國(guó)家或洲。它是端點(diǎn)系統(tǒng)的集合,即主機(jī)。主機(jī)則通過通信子網(wǎng)相連。子網(wǎng)由傳輸線和各種類型的交換單元所組成,它的功能是把消息從一臺(tái)主機(jī)傳到另一臺(tái)主機(jī)。 2.2 有線網(wǎng)絡(luò)傳輸特點(diǎn)有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性由不同的傳輸介質(zhì)決定(每種物理介質(zhì)在帶寬、延時(shí)、成本、和安裝維護(hù)難度上都不相同),傳輸介質(zhì)通常包括雙絞線、基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜光纖等。雙絞線既能用于傳輸模擬信號(hào),也能用于傳輸數(shù)字信號(hào),其帶寬決定于銅線的粗細(xì)和傳輸距離。銅軸電纜比雙絞線的屏蔽性更好,能在更高速度上傳輸?shù)酶h(yuǎn),它具有高

14、帶寬和極好的噪聲抑制性。光纖可以提供比銅線高得多的帶寬并且衰減交小,如果脈沖能量足夠強(qiáng)則出錯(cuò)率可以降到非常低的水平,能應(yīng)用于高級(jí)網(wǎng)絡(luò)??偟膩碚f,相對(duì)無線信道有線網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、低延時(shí)以及高可靠性等特點(diǎn)。2.3 有線網(wǎng)絡(luò)的局限性在信息膨脹的當(dāng)今社會(huì),移動(dòng)通信已是現(xiàn)代通信技術(shù)中不可缺少的一部分,人類的社會(huì)活動(dòng)已超越了地域和時(shí)間限制,很多人需要隨時(shí)保持在線(on-line)。對(duì)于這些移動(dòng)的用戶,雙絞線、銅軸電纜和光纖都無法滿足要求,有線網(wǎng)絡(luò)受到地理上的基礎(chǔ)通信設(shè)施的限制。目前移動(dòng)式辦公正在流行,人們通常希望使用他們的便攜式電子設(shè)備來發(fā)送和接受電話、傳真和電子郵件,并且不論是在陸地、海上還是天空中都可

15、以工作。然而這正是有線網(wǎng)絡(luò)所不能滿足的。另外,當(dāng)災(zāi)難來臨時(shí)(如地震、洪水、火災(zāi)等)很有可能瞬間使得有線網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓的境地。對(duì)于軍方來說,如果必須一接到通知就能到世界上任何一個(gè)地方去打仗,想依靠當(dāng)?shù)氐木W(wǎng)絡(luò)設(shè)施是不明智的,最好是帶上自己的網(wǎng)絡(luò)。還有就是目前的互聯(lián)網(wǎng)越來越龐大越來越復(fù)雜,有線網(wǎng)絡(luò)受到的限制越來越多,安裝相對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)來說也比較困難。三、傳輸控制協(xié)議概述3.1 傳輸協(xié)議的要素傳輸服務(wù)是通過建立連接的兩個(gè)傳輸實(shí)體之間所用的傳輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的。在某些方面,傳輸協(xié)議類似于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。二者都必須解決差錯(cuò)控制、分組順序、流量控制及其他問題。既要負(fù)責(zé)報(bào)文無差錯(cuò)、不丟失、不重復(fù),還要保證報(bào)文的順序

16、性,從而提高其服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)應(yīng)用程序的不同要求,因特網(wǎng)的傳輸層有兩個(gè)不同的運(yùn)輸協(xié)議;一個(gè)是無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP,另一個(gè)是面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP。這兩個(gè)協(xié)議都是因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)。它們所使用的運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元TPDU分別稱為UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)和TCP報(bào)文段。3.2 TCP協(xié)議概述TCP通過以下方式提供可靠性:應(yīng)用程序分割為TCP認(rèn)為最合適發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。由TCP傳遞給IP的信息單位叫做報(bào)文段。當(dāng)TCP發(fā)出一個(gè)報(bào)文段后,它啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器,等待目的端確認(rèn)收到這個(gè)報(bào)文段。如果不能記時(shí)收到一個(gè)確認(rèn),它就重發(fā)這個(gè)報(bào)文段。當(dāng)TCP收到發(fā)自TCP連接另一端的數(shù)據(jù),它將發(fā)送一個(gè)確認(rèn)。這個(gè)確認(rèn)不是立即發(fā)送

17、,通常延遲幾分之一秒。TCP將保持它首部和數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和。這是一個(gè)端到端的檢驗(yàn)和,目的是檢測(cè)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的任何變化如果收到報(bào)文段的檢驗(yàn)和有差錯(cuò),TCP將丟棄這個(gè)報(bào)文段和不確認(rèn)收到這個(gè)報(bào)文段。 既然TCP報(bào)文段作為IP數(shù)據(jù)報(bào)來傳輸,而IP數(shù)據(jù)報(bào)的到達(dá)可能失序,因此TCP報(bào)文段的到達(dá)也可能失序。如果必要,TCP將對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序,將收到的數(shù)據(jù)以正確的順序交給應(yīng)用層。既然IP數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)發(fā)生重復(fù),TCP連接端必須丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)。TCP還能提供流量控制,TCP連接的每一方都有固定大小的緩沖空間。TCP的接收端只允許另一端發(fā)送接收端緩沖區(qū)所能接納的數(shù)據(jù)。這將防止較快主機(jī)致使較慢主機(jī)的緩沖區(qū)溢出。另外,

18、TCP對(duì)字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。3.3 TCP的超時(shí)和重傳對(duì)于每個(gè)TCP連接,TCP管理4個(gè)不同的定時(shí)器。重傳定時(shí)器用于當(dāng)希望收到另一端的確認(rèn)。堅(jiān)持定時(shí)器使窗口大小信息保持不斷流動(dòng),即使另一端關(guān)閉了其接收窗口。?;疃〞r(shí)器可檢測(cè)到一個(gè)空閑連接的另一端何時(shí)崩潰或重啟。2MSL定時(shí)器測(cè)量一個(gè)連接處于TIME_WAIT狀態(tài)的時(shí)間。 往返時(shí)間(RTT)測(cè)量TCP超時(shí)和重傳重最重要的就是對(duì)一個(gè)給定連接的往返時(shí)間(RTT)的測(cè)量。由于路由器和網(wǎng)絡(luò)流量均會(huì)變化,因此TCP應(yīng)該跟蹤這些變化并相應(yīng)地改變超時(shí)時(shí)間。首先TCP必須測(cè)量在發(fā)送一個(gè)帶有特別序號(hào)地字節(jié)和接收到包含該字節(jié)地確認(rèn)之間的RTT。 擁塞避免算法該

19、算法假定由于分組收到損壞引起的丟失是非常少的,因此分組丟失就意味著在源主機(jī)和目的主機(jī)之間的某處網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生了阻塞。有兩種分組丟失的指示:發(fā)生超時(shí)和收到重復(fù)的確認(rèn)。擁塞避免算法需要對(duì)每個(gè)連接維持兩個(gè)變量:一個(gè)擁塞窗口cwnd和一個(gè)慢啟動(dòng)門限ssthresh。對(duì)一個(gè)給定的連接,初始化cwnd為1個(gè)報(bào)文段,ssthresh為65535個(gè)字節(jié)。TCP輸出例程的輸出不能超過cwnd和接收方通告窗口的大小。擁塞避免是發(fā)送方使用的流量控制。前者是發(fā)送方感受到的網(wǎng)絡(luò)擁塞的估計(jì),而后者則與接收方在該連接上的可用緩存大小有關(guān)。 當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí),ssthresh被設(shè)置為當(dāng)前窗口大小的一半(cwnd和接收方通告窗口大小的

20、最小值,但最小為2個(gè)報(bào)文段)。此外,如果是超時(shí)引起了擁塞,則cwnd被設(shè)置為1個(gè)報(bào)文段。當(dāng)新的數(shù)據(jù)被對(duì)方確認(rèn)時(shí),就增加cwnd,但增加的方法依賴與是否正在進(jìn)行慢啟動(dòng)或擁塞避免。如果cwnd小于或等于ssthresh,則正在進(jìn)行慢啟動(dòng),否則正在進(jìn)行擁塞避免。 快速重傳和快速恢復(fù)算法如果我們一連串收到3個(gè)或以上的重復(fù)ACK,就非常可能是一個(gè)報(bào)文段丟失了。于是我們就重傳丟失的數(shù)據(jù)報(bào)文段,而無需等待超時(shí)定時(shí)器溢出。當(dāng)收到第3個(gè)重復(fù)的ACK時(shí),將ssthresh設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗口cwnd的一半,重傳丟失的報(bào)文段,設(shè)置cwnd為ssthresh加上3倍的報(bào)文段大小。每次收到另一個(gè)重復(fù)的ACK時(shí),cwnd增

21、加1個(gè)報(bào)文段大小并發(fā)送一個(gè)1個(gè)分組,如果允許的話。當(dāng)下一個(gè)確認(rèn)新數(shù)據(jù)的ACK到達(dá)時(shí),設(shè)置cwnd為ssthresh,這個(gè)ACK應(yīng)該時(shí)在進(jìn)行重傳后的一個(gè)往返時(shí)間內(nèi)對(duì)步驟1重重傳的確認(rèn)。另外,這個(gè)ACK也應(yīng)該是對(duì)丟失的分組和收到的第一個(gè)重復(fù)的ACK之間的所有中間報(bào)文段的確認(rèn)。 ICMP差錯(cuò)TCP如何處理一個(gè)給定的連接返回的ICMP差錯(cuò)。TCP能夠遇到的最常見的ICMP差錯(cuò)就是源站抑制、主機(jī)不可達(dá)和網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。一個(gè)接收到的源站抑制引起擁塞窗口cwnd被置為1個(gè)報(bào)文段大小來發(fā)起慢啟動(dòng),但是慢啟動(dòng)門限ssthresh沒有變化,所以窗口將打開直到它開放了所有的通路或者發(fā)生了擁塞。一個(gè)接收到的主機(jī)不可達(dá)或網(wǎng)

22、絡(luò)不可達(dá)實(shí)際都被忽略,因?yàn)檫@兩個(gè)差錯(cuò)都被認(rèn)為是短暫現(xiàn)象。TCP試圖發(fā)送引起該差錯(cuò)的數(shù)據(jù),盡管最終有可能會(huì)超時(shí)。 重新分組當(dāng)TCP超時(shí)并重傳時(shí),它并不一定要重傳同樣的報(bào)文段,相反,TCP允許進(jìn)行重新分組而發(fā)送一個(gè)較大的報(bào)文段。這是允許的,因?yàn)門CP是使用字節(jié)序號(hào)而不是報(bào)文段序號(hào)來進(jìn)行識(shí)別它所要發(fā)送的數(shù)據(jù)和進(jìn)行確認(rèn)。參考資料:1 顏國(guó)風(fēng),王建新多跳無線于有線混合網(wǎng)絡(luò)中TCP性能改進(jìn)研究綜述D計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展200752 Tanenbaum A S計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)M第3版北京:清華大學(xué)出版社1998:4-128,368-4213 陳立,陳澤琳TCP在有線無線混合網(wǎng)絡(luò)中性能改進(jìn)方案的研究與實(shí)現(xiàn)D華南理工大學(xué)

23、碩士學(xué)位論文20034 李驥,陳滌基于無線一有線混合網(wǎng)的TCP友好速率控制算法J網(wǎng)絡(luò)與通信2007 (2):33-35 張東,楊峻一種提高混合網(wǎng)絡(luò)TCP性能的方法J網(wǎng)絡(luò)與通信2002(12):28-126 LIU Hang, MAO Yu-ming. A Wireless LAN Bridging Solution Based Campus NetworkJ. Journal of Electronic Science and Technology of China. Mar.2005.7 章森,吳建平,林闖互聯(lián)網(wǎng)端到端的擁塞控制研究綜述J軟件學(xué)報(bào)2002,10(1):50-59.8 彭春江,

24、王晨無線鏈路上的TCP性能研究J現(xiàn)代電信科技2002(9):11-14.9 曹曉梅,王循,王能TCP/IP在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的性能分析J通訊世界200210:60-6210 Fabienne Lefevre. Guillaume Viver. Understanding TCP's behavior over wireless linksC. Proc IEEE Symposium on Computers and Communications. June 2000.11 Xin Yu. Improving TCP Performance over Mobile Ad Hoc Netwo

25、rks by Exploiting Cross-Layer Information AwarenessJ. Department of Computer Science. Oct.1, 2004.12 Hari Balakrishnan. A Comparison of Mechanisms for Improving TCP Performance over Wireless LinksJ, IEEE/ACM transactions on networking . 5( 6), December 199713 鄧曉衡, 陳志剛,張連明,朱從旭TCP Yuelu:一種基于有線無線混合網(wǎng)絡(luò)端到

26、端的擁塞控制機(jī)制J計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)2005(8):28-814 戴周林,鐘亦平,張世永TCP協(xié)議在無線網(wǎng)絡(luò)中的一種改進(jìn)方法J計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件2007(4):24-415 陳磊, 王永生無線網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制技術(shù)研究D西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文200716 曲大鵬,黃東軍,齊芳異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下TCP協(xié)議性能提高方法J計(jì)算機(jī)工程200611:32-2217 葛鴿,張國(guó)清一種適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP協(xié)議設(shè)計(jì)及其仿真J系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)2004:16-1218 謝宇治,潘楓春MANET中TCP協(xié)議的性能改進(jìn)J山東通信技術(shù)200412:24-419 章淼,吳建平,林闖互聯(lián)網(wǎng)端到端擁塞控制研究綜述J軟件學(xué)報(bào)2002:13-

27、3 20 馮彥君,孫利民,宋成MANET中TCP改進(jìn)研究綜述J軟件學(xué)報(bào)2005:16-3 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告開題報(bào)告:一、課題的目的與意義;二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望;三、課題主要內(nèi)容和要求;四、研究方法、步驟和措施開 題 報(bào) 告一、課題的目的與意義1.1 課題研究的目的近兩年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,針對(duì)如何改進(jìn)TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸性能,特別是數(shù)據(jù)如何在有線無線混合網(wǎng)絡(luò)中傳輸性能這一課題已經(jīng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。不斷有人提出新的解決方法,但是由于存在不同的無線通信環(huán)境,如:衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)絡(luò)等,它們各自具備不同的傳輸特性,如帶寬、延遲、丟包率等等

28、,這種情況導(dǎo)致現(xiàn)有的解決方案都還不夠完善,目前尚未出現(xiàn)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。傳統(tǒng)TCP本是為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),它假設(shè)包丟失全是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起,當(dāng)這個(gè)假設(shè)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)導(dǎo)致性能下降。因?yàn)榛旌暇W(wǎng)絡(luò)中除了擁塞丟包以外,還存在由于較高比特誤碼率、路由故障等因素引起的丟包現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)非擁塞因素丟包時(shí),傳統(tǒng)TCP將錯(cuò)誤地觸發(fā)擁塞控制,從而引起TCP性能低下。在混合網(wǎng)絡(luò)中,有許多原因造成TCP性能低下。如網(wǎng)絡(luò)擁塞,比特誤碼,節(jié)點(diǎn)移動(dòng)問題,亂序問題,MAC層不公平性問題,吞吐量等等。本課題研究的目的就是找出TCP協(xié)議在多跳無線于有線混合網(wǎng)絡(luò)中性能狀況,利用實(shí)驗(yàn)找出TCP協(xié)議出現(xiàn)這種狀況的原因,研究這些原因是怎

29、么造成TCP性能低下的。1.2 課題的研究意義隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展,人們能夠越來越方便的實(shí)現(xiàn)信息的共享,TCP/IP協(xié)議組使得世界上不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連在一起形成一個(gè)全球性的廣域網(wǎng)絡(luò)Internet,這為各種信息的共享提供了便捷的途徑。在Internet中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以訪問Internet上的其他任意一臺(tái)計(jì)算機(jī),好象它們?cè)谝粋€(gè)局域網(wǎng)內(nèi)用雙絞線或同軸電纜直接連接起來一樣(不同之處是速度比局域網(wǎng)慢)。現(xiàn)在TCP/IP協(xié)議組已經(jīng)非常流行并己經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。之所以會(huì)這樣,有以下幾點(diǎn)原因:一是由于TCP/IP發(fā)展之初受到美國(guó)國(guó)防部的支持;二是因?yàn)門CP/IP被UNIX操

30、作系統(tǒng)所使用;另一個(gè)重要原因在于它能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和不同的傳輸鏈路,并且為客戶端一服務(wù)器模式提供了很好的支持,它己經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)模式。同時(shí),隨著第三代移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展和日趨成熟,無線技術(shù)正在全球的Internet結(jié)構(gòu)中占據(jù)越來越重要的位置,移動(dòng)計(jì)算機(jī)和它們的無線通信鏈路將是未來Internet中一個(gè)主要的組成部分。越來越多的人應(yīng)用移動(dòng)設(shè)備,如帶了無限接收器的手提電腦、掌上電腦等,隨時(shí)收發(fā)電子郵件、發(fā)送彩色數(shù)碼相片及大容量檔案,或者玩網(wǎng)上游戲。可以預(yù)計(jì)在不久的將來,無線網(wǎng)絡(luò)在日常生活和工作中所扮演的角色會(huì)變得越來越重要。在這種情況下,TCP在無線通信網(wǎng)絡(luò)中也得到了越來越廣泛

31、的應(yīng)用。例如:在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)是電話,隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)和信息社會(huì)的發(fā)展,對(duì)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的需求也多了起來。目前,在衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)及無線局域網(wǎng)中都有著TCP的身影。那么,在有線網(wǎng)絡(luò)上己經(jīng)發(fā)展的非常成熟的TCP協(xié)議,是否能夠在無線網(wǎng)絡(luò)中同樣具有良好的性能呢?特別是數(shù)據(jù)在有線無線混合網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸?shù)那闆r下,TCP是否能夠保持原有的性能呢?本課題研究的意義就是總結(jié)出TCP協(xié)議在多跳無線于有線混合網(wǎng)絡(luò)中性能狀況,造成TCP協(xié)議性能低下的原因,為以后改進(jìn)TCP協(xié)議在混合網(wǎng)絡(luò)中的性能提供參考。二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望2.1 課題的研究現(xiàn)狀近年來,人們對(duì)移動(dòng)計(jì)算和無線服務(wù)的需求不斷增加,為保

32、障提供高效可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)必須有機(jī)融合,構(gòu)建一個(gè)服務(wù)的載體和平臺(tái)。然而,混合網(wǎng)絡(luò)具有有線網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)可靠數(shù)據(jù)傳輸和無線網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)錯(cuò)誤率高、鏈路不對(duì)稱、受環(huán)境影響大以及高帶寬延遲乘積等特點(diǎn),對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制體系和擁塞控制機(jī)制提出了挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段人們針對(duì)改善TCP在無線網(wǎng)絡(luò)中的性能這一課題做出了很多嘗試,包括三種基本的解決方案::端到端的解決方案、分段的TCP連接方案和鏈路層解決方案。端到端的解決方案從整體出發(fā),希望在不改動(dòng)現(xiàn)有應(yīng)用和下層協(xié)議的基礎(chǔ)上找到解決問題的方法。分段的TCP連接方案通過在基站終止TCP連接來完全地從發(fā)送方隱藏?zé)o線鏈路。鏈路層解決方案則是一種試圖從下層“數(shù)據(jù)鏈

33、路層”來改善TCP性能的方法??紤]TCP己成為互聯(lián)網(wǎng)事實(shí)上的傳輸控制標(biāo)準(zhǔn),新的擁塞控制方案保持端到端的語義對(duì)于協(xié)議的可配置性具有重要意義,將基于TCP層、IP層和鏈路層的擁塞控制機(jī)制相有機(jī)結(jié)合,有效地嵌入基于TCP協(xié)議的實(shí)時(shí)在線網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù),并對(duì)測(cè)量結(jié)果結(jié)合混合網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)分析,對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸中的擁塞和鏈路錯(cuò)誤等其他原因進(jìn)行區(qū)分,正確地反饋多種信息給源節(jié)點(diǎn),以及源節(jié)點(diǎn)基于端到端的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量與擁塞控制相結(jié)合改善有線/無線混合網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。許多學(xué)者提出了TCP改進(jìn)機(jī)制,這些方案可分為基于基站和基于端到端兩大類。但目前的研究重點(diǎn)大多集中在基于端到端的改進(jìn)方案,這些方案包括: 研究丟包的原因,達(dá)

34、到區(qū)分無線鏈路差錯(cuò)丟包和有線鏈路網(wǎng)絡(luò)擁塞目的; 考慮分組延遲、誤碼等多種因素之間的相互作用,避免發(fā)送端進(jìn)行不必要的分組重傳,在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候啟動(dòng)擁塞控制機(jī)制; 改善擁塞控制算法,使之應(yīng)用于存在大量分組丟失及多變的無線環(huán)境時(shí),仍具有較強(qiáng)的頑健性。為此,F(xiàn)loyd提出在網(wǎng)絡(luò)層的IP結(jié)構(gòu)中加入ECN(explicit congestion notification)標(biāo)志,指示將發(fā)生擁塞。2.2 課題的應(yīng)用前景在過去的幾十年中,全球范圍內(nèi)無線通信技術(shù)得到了前所未有的高速持續(xù)的發(fā)展,同時(shí),Internet不論是技術(shù)還是業(yè)務(wù)也以空前的速度向前發(fā)展。前者主要?dú)w功于通訊硬件和蜂窩技術(shù)的突飛猛進(jìn);后者則得益于網(wǎng)絡(luò)

35、的發(fā)展和多媒體應(yīng)用的層出不窮。與此同時(shí),兩者亦相互促進(jìn)相互發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來,無線移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)和個(gè)人終端的發(fā)展特別引人注目,成為風(fēng)靡全球的高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè),隨著便攜移動(dòng)終端的普及,人們對(duì)快速獲取多媒體信息及其它信息服務(wù)的需求變的越來越迫切,這必將促使便捷的信息獲取方式Internet技術(shù)和快捷的無線接入手段移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合,這就是結(jié)合無線通信、計(jì)算機(jī)和Internet,能為廣大用戶提供更豐富的業(yè)務(wù)種類、更廣泛的覆蓋范圍以及更快捷的接入方式的無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。這是未來通信系統(tǒng)所必須具備的能力,也是未來通信技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的一大趨勢(shì)。人們對(duì)無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究的動(dòng)力,源于各類移動(dòng)終端上

36、網(wǎng)的需求,特別是蜂窩網(wǎng)終端用戶的移動(dòng)上網(wǎng)需求?,F(xiàn)在越來越多的人利用移動(dòng)終端上網(wǎng),也就越來越依賴混合網(wǎng)絡(luò),但現(xiàn)在混合網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能還不完善,不能為用戶提供完全的保障,在這樣的形勢(shì)下,混合網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能研究越來越受到重視,通過先研究混合網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能,為以后改進(jìn)混合網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能提供參考,是非常之重要的。因此,我們研究混合網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議性能將有著很廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。三、課題主要內(nèi)容和要求3.1 課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題的主要研究?jī)?nèi)容主要是:了解多跳無線網(wǎng)絡(luò)于有線網(wǎng)絡(luò)最新研究現(xiàn)狀,總結(jié)當(dāng)前具有代表性的幾種TCP協(xié)議,分析它們的優(yōu)缺點(diǎn),指出各自適用范圍以及尚待解決的問題

37、,并利用相關(guān)的指標(biāo)對(duì)它們進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究無線網(wǎng)絡(luò)于有線網(wǎng)絡(luò)在RRT、帶寬及丟包率等方面的區(qū)別。現(xiàn)有有線/無線混合網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的分析研究。到目前為止,己經(jīng)有許多的關(guān)于擁塞控制的技術(shù)和方法,分析己有技術(shù)的基本原理和局限性,并通過網(wǎng)絡(luò)仿真器NS2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,比較其性能,獲得相關(guān)技術(shù)報(bào)告,為進(jìn)一步改善擁塞控制提供指導(dǎo)和支持。3.2 課題的要求課題的要求如下: 了解多跳無線網(wǎng)絡(luò)于有線混合網(wǎng)絡(luò)最新研究現(xiàn)狀; 研究無線網(wǎng)絡(luò)于有線網(wǎng)絡(luò)的在RRT、帶寬、丟包率等方面的差異 ; 多跳無線網(wǎng)絡(luò)存在的問題及解決方案; 研究傳輸控制協(xié)議針對(duì)存在問題的解決方案; 對(duì)多跳無線于有線混合網(wǎng)絡(luò)中傳輸控制協(xié)議的性能研究于分析

38、; 四、可行性分析、研究方法和步驟4.1 擬采用的技術(shù)方案及可行性分析4.1.1 技術(shù)方案由于無線網(wǎng)絡(luò)涵蓋的內(nèi)容很廣,不同的無線通信環(huán)境如衛(wèi)星通信、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)具備各自的特點(diǎn),數(shù)據(jù)從有線網(wǎng)絡(luò)向無線網(wǎng)絡(luò)傳輸與從無線網(wǎng)絡(luò)向有線網(wǎng)絡(luò)傳輸所面臨的問題又不盡相同,所以本文所選課題僅針對(duì)從固定主機(jī)到移動(dòng)主機(jī)方向的數(shù)據(jù)傳輸提出自己的研究方案,從而達(dá)到在混合網(wǎng)絡(luò)中的TCP協(xié)議性能研究的目的。在混合網(wǎng)絡(luò)中,由于無線信道低帶寬、高誤碼率、高分組丟失率以及動(dòng)用戶的越區(qū)切換等特點(diǎn)導(dǎo)致普遍應(yīng)用于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸層的TCP議性能大大降低。當(dāng)前己經(jīng)提出了各種解決方案,包括端到端、分段的TCP連接、鏈路層的解決方案

39、。本課題先對(duì)它們的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、尚待解決的問題進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。然后建立了一個(gè)應(yīng)用模型,采用網(wǎng)絡(luò)仿真工具NS2對(duì)幾種TCP協(xié)議的性能進(jìn)行仿真,將其仿真結(jié)果進(jìn)行比較。當(dāng)NS所包含的組件已經(jīng)滿足要求時(shí),或者已經(jīng)完成對(duì)NS的擴(kuò)展時(shí),使用NS2進(jìn)行仿真的步驟如下: 編寫OTcl腳本,配置仿真網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),確定數(shù)據(jù)鏈路的基本特性,例如延遲、帶寬以及丟失策略等。 建立協(xié)議代理,這包括端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信流量模型的建立。 配置通信流量模型的參數(shù),確定網(wǎng)絡(luò)中的流量分布。 設(shè)置Trace對(duì)象,該對(duì)象能夠?qū)⒎抡孢^程中發(fā)生的特定事件記錄在trace文件中。NS通過trace文件來保存仿真過程,使用者可以在完成仿

40、真之后對(duì)trace文件進(jìn)行分析和研究。 編寫其它的輔助過程,設(shè)定仿真過程的結(jié)束時(shí)間,至此完成OTcl腳本的編寫。 用NS解釋執(zhí)行剛才編寫的OTCI腳本。 對(duì)trace文件進(jìn)行分析,取得有用的數(shù)據(jù),可以用Nam工具觀察網(wǎng)絡(luò)仿真的運(yùn)行過程。 調(diào)整配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和流量模型,重新進(jìn)行上述仿真過程。4.1.2 方案的可行性分析隨著網(wǎng)絡(luò)的快速成長(zhǎng),出現(xiàn)了許多新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在早期,當(dāng)新的算法或協(xié)議設(shè)計(jì)完成時(shí),研究人員多借助試驗(yàn)或是以數(shù)學(xué)模型的方式,來驗(yàn)證其正確性或效能。但現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分復(fù)雜,構(gòu)建一個(gè)新的試驗(yàn)環(huán)境相當(dāng)昂貴,而且這個(gè)環(huán)境很可能不能應(yīng)用在下個(gè)試驗(yàn)中,更不能分享給其它地方的人使用;而以數(shù)字分析的方式常因復(fù)雜度過高而難以分析,所以將新的算法以模擬的方式來驗(yàn)證,是目前較常用的方法。另一種情況是,當(dāng)要架設(shè)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí),必須事先評(píng)估網(wǎng)絡(luò)

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