ES2330459T3 - Procedimiento de prioridad basado en colas y ensamblaje de paquetes de datos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para multiplexar paquetes de datos que tienen diferentes propiedades asignadas, que comprende: recibir paquetes de datos; operar una cola para cada prioridad diferente de paquete de datos; componer un grupo de los paquetes de datos en el que una primera parte (90) del grupo se llena con paquetes de datos seleccionados a partir de una o más de las colas según una primera norma y una segunda parte (95) del grupo se llena con paquetes de datos seleccionados a partir de una o más de las colas según una segunda norma; y transmitir el grupo, caracterizado porque el procedimiento comprende además adaptar el tamaño de las partes (90, 95) primera y segunda según el retardo experimentado por los datos en cada cola respecto a un requisito de retardo de calidad de servicio para la cola respectiva.
Description
Procedimiento de prioridad basado en colas y
ensamblaje de paquetes de datos.
La invención se refiere a un procedimiento para
multiplexar paquetes de datos, a un aparato de multiplexación para
multiplexar paquetes de datos, a un terminal de comunicación que
comprende el aparato de multiplexación y a un sistema de
comunicación que comprende el terminal de comunicación. La invención
tiene aplicación, por ejemplo aunque no exclusivamente, a sistemas
de comunicación móvil tales como el sistema universal de
telecomunicaciones móviles (UMTS).
Existe un requisito en los sistemas de
comunicación de multiplexar paquetes de datos que tienen diferentes
prioridades. Por ejemplo, en UMTS para un canal de datos de enlace
ascendente mejorado (E-DCH), en la capa de control
de acceso al medio (MAC), los paquetes de datos, a los que se hace
referencia como unidades de datos de protocolo
MAC-d o PDU de MAC-d, se agrupan
entre sí para la transmisión para formar PDU más grandes y
mejoradas denominadas PDU de MAC-e. Cuando existe un
suministro continuo de PDU de MAC-d que tienen la
prioridad más alta, las PDU de MAC-e pueden
llenarse con estas PDU de MAC-d de prioridad alta,
pero cuando hay menos PDU de MAC-d de prioridad
alta que van a transmitirse, puede usarse cualquier capacidad
disponible en las PDU de MAC-e para transmitir PDU
de MAC-d en espera que tienen una prioridad más
baja. De esta manera, una PDU de MAC-e puede
contener una combinación de diferentes propiedades de PDU de
MAC-d.
En UMTS, el proceso de multiplexar PDU de
MAC-d en PDU de MAC-e es el
responsable de garantizar que se tienen en cuenta prioridades de
flujo de MAC-d de una forma adecuada. En el caso más
simple, esta multiplexación simplemente podría seguir las
prioridades de forma directa. Un ejemplo ilustrado en la figura 1
muestra colas 5 de PDU de MAC-d que tienen
diferentes prioridades P_{1}...P_{n}, decreciendo las
prioridades desde P_{1} hasta P_{n}, multiplexándose por un
conmutador 6 selector en una PDU 7 de MAC-e. La PDU
de MAC-e puede contener cuatro PDU de
MAC-d, y se llena con las PDU de
MAC-d que tienen la prioridad más alta disponible.
En este esquema simple si se tienen PDU de MAC-d de
prioridad alta continuas que llegan para la transmisión, entonces
se retardará la transmisión de PDU de MAC-d de
prioridad más baja que llegan de manera simultánea. Estrictamente,
la multiplexación basada en prioridad de PDU de
MAC-d en las PDU de MAC-e no siempre
conducirá al llenado óptimo de las PDU de MAC-e y
sería demasiado poco flexible para satisfacer todos los requisitos
de QoS (calidad de servicio) para las PDU, tales como requisitos de
retardo y requisitos de tasa de transmisión de bits. Por ejemplo,
las colas que contienen PDU de prioridad baja pueden experimentar
una subalimentación, estando subalimentadas de oportunidades para
transmitir sus PDU.
La solicitud de patente estadounidense n.º
2004/0042420 da a conocer un procedimiento y aparato para
proporcionar adquisición y sincronización de trama para
transmisiones de ATM. Según el procedimiento, el multiplexor
transmite paquetes segmentados con datos de prioridad baja cada n
datos de prioridad alta.
Un objetivo de la invención es permitir una
multiplexación flexible y eficaz de paquetes de datos.
Según un primer aspecto de la invención se
proporciona un procedimiento según la reivindicación 1.
La invención proporciona flexibilidad para la
adecuada gestión de prioridades, tasas de transmisión de bits
garantizadas y escenarios de subalimentación dividiendo un paquete
de datos, tal como una PDU de MAC-e, que es lo
bastante grande para contener una pluralidad de paquetes de datos
más pequeños, tales como PDU de MAC-d, en al menos
dos partes y que permite el uso de diferentes normas de
multiplexación para las diferentes partes. De esta manera, puede
transmitirse una combinación de paquetes de datos que tienen
diferentes prioridades.
Preferiblemente, según la primera norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de la cola que contiene
la prioridad más alta de los paquetes de datos. Esto garantiza que
se asigne a los paquetes de datos de prioridad más alta una parte
regular de la capacidad.
Preferiblemente, según la segunda norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de una o más de las colas
que contienen paquetes de datos que tienen una prioridad más baja
que la prioridad más alta. Esto garantiza que se asigne a los
paquetes de datos de prioridad más baja algo de capacidad.
En una realización, según la segunda norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de cualquier cola,
excepto al menos la cola de prioridad más alta, para la que los
paquetes de datos han experimentado un retardo más largo que un
retardo de umbral. El retardo de umbral puede ser el mismo o
diferente para las colas. Este enfoque puede ayudar en el
cumplimiento de un requisito de retardo de QoS.
En una realización, según la segunda norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de cualquier cola que
tenga más datos esperando transmisión que una cantidad de datos de
umbral, excepto al menos la cola de prioridad más alta. Este
enfoque puede reducir la probabilidad de sobrecarga de la memoria
intermedia en la que una longitud de cola supera el tamaño de
memoria intermedia disponible.
En una realización, los tamaños de las partes
primera y segunda del grupo de paquetes de datos transmitidos se
adaptan según la mezcla predominante de prioridades de los paquetes
de datos, o según la cantidad de datos en las colas, o según el
retardo experimentado por los datos en cada cola respecto a un
criterio de retardo para la cola respectiva. Este enfoque puede
permitir el uso eficaz de la capacidad de transmisión y puede
ayudar en el cumplimiento de un requisito de QoS.
Según un segundo aspecto de la invención se
proporciona un aparato de multiplexación para multiplexar paquetes
de datos según la reivindicación 7.
La invención se describirá a continuación, a
modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los
que;
la figura 1 es un diagrama esquemático que
ilustra un procedimiento de la técnica anterior de multiplexación
de MAC-d;
la figura 2 es un aparato de multiplexación
según la invención;
la figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
un procedimiento adicional de multiplexación según la invención;
y
la figura 4 es un sistema de comunicación según
la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Con referencia a la figura 2, se ilustra un
aparato 300 para multiplexar, en adelante en el presente documento
denominado aparato 300 de multiplexación. Hay una entrada 10 para
recibir paquetes de datos. Acoplada en la entrada 10 hay una
memoria 20 intermedia de entrada, tal como una memoria de acceso
aleatorio, para almacenar los paquetes de datos recibidos. Hay un
banco 40 de una pluralidad de memorias 50 de cola para contener
colas y que puede comprender un medio de almacenamiento tal como
una memoria de acceso aleatorio. La memoria 20 intermedia de
entrada está acoplada al banco 40 por medio de un primer medio 30 de
encaminamiento, tal como un conmutador o un equivalente funcional,
para encaminar cada paquete de datos desde la memoria 20 intermedia
de entrada hasta una de las memorias 50 de cola según una prioridad
asignada a cada paquete de datos. La prioridad puede asignarse a
cada paquete de datos antes de la recepción del paquete de datos, o
puede asignarse por un medio 110 de control. De manera alternativa,
los paquetes pueden encaminarse a las memorias 50 de cola según sus
flujos de MAC-d respectivos, teniendo cada flujo una
prioridad asociada; este enfoque puede usarse si, por ejemplo, las
prioridades de flujo se cambian de forma dinámica. Hay una memoria
80 intermedia de salida, tal como una memoria de acceso aleatorio,
para almacenar los paquetes de datos antes de la transmisión en una
salida 100. La memoria 80 intermedia de salida comprende una primera
parte 90 y una segunda parte 95. La primera parte 90 y la segunda
parte pueden contener cada una al menos un paquete de datos. Los
paquetes de datos se seleccionan para transferirse desde las
memorias 50 de cola hasta la memoria 80 intermedia de salida por
medio de un segundo medio 60 de encaminamiento, tal como un
conmutador o un equivalente funcional, y se transfieren a la
primera parte 90 o la segunda parte 95 por medio de un conmutador
70. Los conmutadores 30, 60 de encaminamiento primero y segundo y
el conmutador 70 se controlan mediante un medio 110 de control, tal
como un microprocesador. El medio 110 de control controla el
encaminamiento de los paquetes de datos a la memoria 80 intermedia
de salida según un criterio predeterminado. El medio 110 de control
puede controlar también los tamaños de las partes 90, 95 primera y
segunda.
El medio 110 de control puede adaptarse para
llenar la primera parte 90 con paquetes de datos desde la memoria
50 de cola que contiene los paquetes de datos de prioridad más
alta.
El medio 110 de control puede adaptarse para
llenar la segunda parte 95 con paquetes de datos desde una o más de
las memorias 50 de cola que contienen paquetes de datos de una
prioridad más baja que la prioridad más alta. Los paquetes de datos
de prioridad más baja seleccionados para llenar la segunda parte 95
pueden ser los que han experimentado un retardo más largo que un
umbral de retardo predeterminado, o los que han experimentado el
retardo más largo. El umbral de retardo predeterminado puede ser
diferente o el mismo para cada una de las memorias 50 de cola. Los
paquetes de datos de prioridad más baja seleccionados para llenar
la segunda parte 95 pueden ser los de una memoria 50 de cola que
contiene varios paquetes de datos por encima de un umbral de
ocupación predeterminado. El umbral de ocupación predeterminado
puede ser diferente o el mismo para cada una de las memorias 50 de
cola. No es necesario que la selección de paquetes de datos para
llenar la segunda parte 95 esté en orden de prioridad.
El medio 110 de control puede adaptar el tamaño
de la primera parte 90 y la segunda parte 95 según la mezcla
predominante de prioridades de los paquetes de datos almacenados en
el banco 40, o según la cantidad de paquetes de datos almacenados
en las memorias 50 de cola, o según el retardo experimentado por los
paquetes de datos en cada memoria 50 de cola respecto a un criterio
de retardo para la cola respectiva, o según una señal recibida
indicativa de una mezcla de partes primera y segunda. En el último
caso, la mezcla puede comprender, por ejemplo, una indicación de
proporciones relativas o tamaños absolutos.
Con referencia a la figura 3, el procedimiento
ilustrado de multiplexación comienza en la etapa 200 en la que
algunos paquetes de datos se reciben por el aparato 300 de
multiplexación. Pueden recibirse con prioridades ya asignadas a
éstos, o pueden asignarse prioridades tras la recepción. En la etapa
210, los paquetes de datos se almacenan en el conjunto de memorias
50 de cola, una memoria de cola para cada nivel de prioridad
P_{1}...P_{n}. Una manera de identificar en qué memoria 50 de
cola está almacenado un paquete de datos es mediante una etiqueta
que indica el nivel de prioridad del paquete. En la etapa 220, una
primera parte 90 de un grupo de paquetes de datos se compone a
partir de paquetes de datos que tienen la prioridad más alta de los
paquetes de datos almacenados. En la etapa 230, una segunda parte
95 de un grupo de paquetes de datos se compone a partir de paquetes
de datos que tienen una prioridad más baja, o prioridades más bajas.
En la etapa 240, se transmite el grupo compuesto que comprende la
primera parte 90 y la segunda parte 95. El proceso se repite para
paquetes de datos adicionales.
A continuación se dan algunos ejemplos de cómo
los paquetes de datos pueden seleccionarse a partir de las colas en
las memorias 50 de cola para llenar el grupo de paquetes de datos
compuesto en la primera parte 90 y la segunda parte 95 de la
memoria 80 intermedia de salida. En general, puede suponerse que se
conocen los recursos disponibles para la primera parte 90 y la
segunda parte 95 antes de llevar a cabo la operación de
multiplexación, por ejemplo, en cuanto al número de PDU que pueden
transmitirse. En el caso de que los recursos no se conozcan
exactamente con anterioridad, por ejemplo, si el recurso total
disponible depende de cualquier manera del resultado de la
multiplexación, puede ser necesario considerar el resultado de la
multiplexación para un número de posibles asignaciones de recurso y
seleccionar entonces una de ellas.
1) Selección rigurosa basada en prioridad: en
este caso se asigna a cada flujo de MAC-d una
prioridad. Entonces para la primera selección, se toman los
paquetes de datos de la cola que tiene la prioridad más alta hasta
que se llena el recurso disponible para la primera parte 90. Si esta
cola se queda vacía, se toman los paquetes de datos de la cola con
la siguiente prioridad más alta y así sucesivamente. Para la segunda
parte 95, se lleva a cabo el mismo procedimiento, aunque para un
subconjunto de las colas. La selección adecuada del subconjunto
puede permitir al aparato 300 de multiplexación impedir la
subalimentación de colas particulares, por ejemplo, para permitir
que se cumpla un criterio de retardo.
2) Selección equitativa para la segunda parte:
en este caso, la segunda parte 95 se llena tomando un paquete de
datos a su vez a partir de cada uno de los subconjuntos de colas,
excluyendo la cola de prioridad más alta. Para maximizar la
equidad, especialmente cuando está presente un gran número de colas,
puede recordarse la última cola seleccionada para su uso en
operaciones de multiplexación posteriores.
3) Como una variante de 2), si el recurso
disponible para la primera parte 90 no se usa completamente,
entonces el recurso no usado puede ponerse a disposición de la
segunda parte 95.
4) Como otra variante de 2), la segunda parte 95
puede llenarse antes que la primera parte 90. Esto puede permitir
algo de flexibilidad con respecto a qué colas emplean cuál de las
partes.
5) Las partes 90, 95 primera y segunda podrían
llenarse a partir de diferentes subconjuntos de las colas.
6) Las prioridades pueden modificarse de una
forma dinámica, por ejemplo, en respuesta a instrucciones o
información recibida por el aparato 300 de multiplexación. Tal
modificación puede aplicarse a cualquiera o ambas de las partes 90,
95 primera y segunda. Por ejemplo, si el retardo de transmisión de
una cola particular aumenta por encima de un umbral particular, la
prioridad de esa cola puede aumentarse de manera temporal con el fin
de permitir a los datos desde esa cola usar una parte diferente de
las partes.
7) Una o ambas selecciones para las partes 90,
95 primera y segunda pueden basarse en la cantidad de datos en las
colas respectivas, por ejemplo, asignando prioridad más alta a la
cola con la mayoría de datos.
8) La longitud de cola puede usarse para mediar
entre colas de igual prioridad, por ejemplo, mediante una selección
a partir de la cola más larga.
9) Pueden modificarse una o ambas selecciones
para las partes 90, 95 primera y segunda para tener en cuenta la
longitud de cola, por ejemplo, preferiblemente mediante una
selección a partir de las colas que superan una determinada
longitud.
10) La selección puede basarse en la QoS
actualmente conseguida para un flujo de datos particular. Por
ejemplo, los datos pueden seleccionarse preferiblemente a partir de
una cola en la que el retardo promedio o en el caso más
desfavorable supera un requisito de QoS.
11) El tamaño del recurso para cada parte 90, 95
puede adaptarse para tener en cuenta la cantidad de datos en cada
cola, por ejemplo, dividiendo el recurso de una manera que es
proporcional a la cantidad de datos en las colas relevantes.
12) El tamaño del recurso para cada parte 90, 95
puede adaptarse para tener en cuenta los requisitos de QoS de los
datos en cada cola, por ejemplo, dividiendo el recurso de una manera
que da más recurso a la selección que tiene los requisitos de QoS
más rigurosos.
13) El tamaño del recurso para cada parte 90, 95
puede adaptarse para tener en cuenta la QoS que está consiguiéndose
actualmente para los datos en cada cola, por ejemplo, dividiendo el
recurso de una manera que da más recurso a la parte 90, 95 que no
está cumpliendo, o está lejos de cumplir, cualquier requisito de
retardo.
Pueden usarse otros criterios distintos al de
prioridad para determinar a qué memoria 50 de cola se asigna cada
paquete de datos, por ejemplo, por tipo de datos o requisito de
calidad de servicio de los paquetes de datos. En este caso, no es
necesario que los paquetes de datos tengan asignada a los mismos una
prioridad explícita, en su lugar, funcionando el tipo de datos como
una característica equivalente de prioridad, o en su lugar,
definiendo el tipo de datos una prioridad implícita. De manera
similar, pueden usarse otros criterios distintos al de prioridad
para determinar a cuál de las partes 90, 95 primera y segunda puede
asignarse cada paquete de datos.
Con referencia a la figura 4, se ilustra un
sistema de comunicación que comprende un terminal 410 de
comunicación para transmitir datos y un terminal 400 de
comunicación para recibir los datos transmitidos. El terminal 410
de comunicación para transmitir datos comprende el aparato para
multiplexar 300 tal como se describió anteriormente con referencia
a la figura 2 acoplado a un transceptor 310 para transmitir datos y
recibir acuses de recibo, y un procesador 320 para procesar los
acuses de recibo recibidos y emitir una señal en una salida 330.
El aparato 300 de multiplexación puede adaptarse
para recibir en una entrada 100, por ejemplo, a través del
transceptor 310, una señal indicativa de una mezcla de las partes
90, 95 primera y segunda, y puede adaptarse para ajustar el tamaño
de las partes 90, 95 primera y segunda en respuesta a la señal. El
aparato 300 de multiplexación puede adaptarse para recibir en una
entrada 100, por ejemplo, a través del transceptor 310, una señal
indicativa de cómo pueden seleccionarse los paquetes de datos a
partir de las memorias 50 de cola para llenar el grupo de paquetes
de datos compuesto en la primera parte 90 y la segunda parte 95 de
la memoria 80 intermedia de salida, y para adaptar su operación
según la señal. Tales señales pueden transmitirse mediante el
terminal 400 de comunicación u otra fuente.
Aunque la invención se ha descrito teniendo la
memoria 80 intermedia de salida una primera parte 90 y una segunda
parte 95, no se descarta el uso de partes adicionales, y las
técnicas descritas pueden aplicarse para llenar las partes
adicionales.
Aunque la invención se ha descrito con
referencia al UMTS, su uso no se limita al UMTS, y puede usarse en
cualquier otro sistema de comunicación, particularmente en sistemas
de comunicación móvil. El uso de la invención no se limita a los
sistemas de comunicación inalámbrica.
En la presente memoria descriptiva y las
reivindicaciones la palabra "un" o "una" precediendo a un
elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales
elementos. Además, la expresión "que comprende" no excluye la
presencia de otros elementos o etapas diferentes a las indicadas. La
inclusión de signos de referencia entre paréntesis en las
reivindicaciones pretende ayudar a la comprensión y no pretende ser
limitativa.
A partir de la lectura de la presente
descripción, se harán evidentes otras modificaciones para los
expertos en la técnica. Tales modificaciones pueden implicar otras
características que ya se conocen en la técnica de comunicación de
datos que pueden usarse en vez de o además de características ya
descritas en el presente documento.
Claims (12)
1. Procedimiento para multiplexar paquetes de
datos que tienen diferentes propiedades asignadas, que
comprende:
recibir paquetes de datos;
operar una cola para cada prioridad diferente de
paquete de datos;
componer un grupo de los paquetes de datos en el
que una primera parte (90) del grupo se llena con paquetes de datos
seleccionados a partir de una o más de las colas según una primera
norma y una segunda parte (95) del grupo se llena con paquetes de
datos seleccionados a partir de una o más de las colas según una
segunda norma; y
transmitir el grupo, caracterizado
porque
el procedimiento comprende además adaptar el
tamaño de las partes (90, 95) primera y segunda según el retardo
experimentado por los datos en cada cola respecto a un requisito de
retardo de calidad de servicio para la cola respectiva.
2. Procedimiento para multiplexar según la
reivindicación 1, en el que según la primera norma, los paquetes de
datos se seleccionan a partir de la cola que contiene la prioridad
más alta de los paquetes de datos.
3. Procedimiento para multiplexar según la
reivindicación 1 ó 2, en el que según la segunda norma, los paquetes
de datos se seleccionan a partir de una o más de las colas que
contienen paquetes de datos que tienen una prioridad más baja que
la prioridad más alta.
4. Procedimiento para multiplexar según la
reivindicación 1, 2 ó 3, en el que según la segunda norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de cualquier cola,
excepto al menos la cola de prioridad más alta, para la que los
paquetes de datos han experimentado un retardo más largo que un
retardo de umbral.
5. Procedimiento para multiplexar según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que según la segunda
norma, los paquetes de datos se seleccionan a partir de cualquier
cola que tenga más datos esperando transmisión que una cantidad de
datos de umbral, excepto al menos la cola de prioridad más alta.
6. Procedimiento para multiplexar según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende recibir una
señal indicativa de una mezcla de partes (90, 95) primera y segunda
y adaptar el tamaño de las partes (90, 95) primera y segunda en
respuesta a la señal.
7. Aparato (300) de multiplexación para
multiplexar paquetes de datos que tienen diferentes propiedades
asignadas, que comprende:
un medio (10) para recibir paquetes de
datos;
medios (30, 40) para operar una memoria (50) de
cola para cada prioridad diferente de paquete de datos;
medios (60, 80) para componer un grupo de los
paquetes de datos, en el que una primera parte (90) del grupo se
llena con paquetes de datos seleccionando paquetes de datos a partir
de una o más de las memorias (50) de cola según una primera norma y
una segunda parte (95) del grupo se llena con paquetes de datos
seleccionando paquetes de datos a partir de una o más de las
memorias (50) de cola según una segunda norma;
un medio (100) para transmitir el grupo; y
caracterizado por
un medio (110) para adaptar el tamaño de las
partes (90, 95) primera y segunda según el retardo experimentado
por los datos en cada memoria (50) de cola respecto a un criterio de
retardo para la memoria (50) de cola respectiva.
8. Aparato (300) de multiplexación según la
reivindicación 7, en el que según la primera norma, los paquetes de
datos se seleccionan a partir de la memoria (50) de cola que
contiene la prioridad más alta de los paquetes de
datos.
datos.
9. Aparato (300) de multiplexación según la
reivindicación 7 u 8, en el que según la segunda norma, los paquetes
de datos se seleccionan a partir de una o más de las memorias (50)
de cola que contiene paquetes de datos que tienen una prioridad más
baja que la prioridad más alta.
10. Aparato (300) de multiplexación según la
reivindicación 7, 8 ó 9, en el que según la segunda norma, los
paquetes de datos se seleccionan a partir de cualquier memoria (50)
de cola, excepto al menos la memoria de cola de prioridad más alta,
para la que los paquetes de datos han experimentado un retardo más
largo que un retardo de umbral.
11. Aparato (300) de multiplexación según una
cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que según la
segunda norma, los paquetes de datos se seleccionan a partir de
cualquier memoria (50) de cola que tenga más datos esperando
transmisión que una cantidad de datos de umbral, excepto al menos la
memoria (50) de cola de prioridad más alta.
12. Aparato (300) de multiplexación según una
cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, que comprende un medio
(100) para recibir una señal indicativa de una mezcla de partes
primera y segunda y un medio (110) para adaptar el tamaño de las
partes (90, 95) primera y segunda en respuesta a la señal.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0424918A GB0424918D0 (en) | 2004-09-30 | 2004-11-11 | Method and apparatus for multiplexing |
| GB0424918 | 2004-11-11 | ||
| PCT/IB2005/053618 WO2006051465A1 (en) | 2004-11-11 | 2005-11-04 | Method for priority based queuing and assembling of packets |
Publications (1)
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