移动IP网络的QoS技术研究

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IP-QoS-于晴晴 带宽通信PPT

IP-QoS-于晴晴 带宽通信PPT
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IntServ/RSVP
• 基本思想
利用RSVP(Resource Reservation Protocol,资源预留协 议)协议在数据包转发之前通过协议信令协商预留资源, 是一种基于流的QoS技术。
• 缺点
不能保证每个流的绝对的服务质量;不能保证端到端的 QoS
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DiffServ
区分服务体系结构 SLA:服务等级协定 TCA:流量调整协定(业务分类准则、业务模型及相应处理的协 定)
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DiffServ
• DiffServ区( Region )则是由连续的DS区域构成。 • DS 字段和DSCP(不同的DSCP对应着不同的PHB)
宽带通信网技术
IP QoS
于晴晴
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS 定义
• QoS(Quality of Service)
定义1:即服务质量,它是一个综合指标,用于衡量 使用一个服务的满意程度。
定义2:网络在传输数据流时要求满足的一系列服务 请求,具体可以量化为带宽、延迟、抖动、分组丢失率 和吞吐量等性能指标,定义中的服务是指数据流经过若 干网络结点所接受的传输服务。
送数据分组所能达到的速率
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目录
➢ IP QoS的定义 ➢ 研究的意义 ➢ 研究现状 ➢ QoS技术 ➢ QoS技术的发展趋势
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IP QoS研究的意义
主要有3条: 1. 对QoS有严格要求业务的出现,如交互式实时多媒体

QoS技术详解及实例

QoS技术详解及实例

一般来说,基于存储转发机制的Internet(Ipv4标准)只为用户提供了“尽力而为(best-effort)”的服务,不能保证数据包传输的实时性、完整性以及到达的顺序性,不能保证服务的质量,所以主要应用在文件传送和电子邮件服务。

随着Internet的飞速发展,人们对于在Internet上传输分布式多媒体应用的需求越来越大,一般说来,用户对不同的分布式多媒体应用有着不同的服务质量要求,这就要求网络应能根据用户的要求分配和调度资源,因此,传统的所采用的“尽力而为”转发机制,已经不能满足用户的要求。

QoS的英文全称为"Quality of Service",中文名为"服务质量"。

QoS是网络的一种安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

对于网络业务,服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。

在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。

通常 QoS 提供以下三种服务模型:Best-Effort service(尽力而为服务模型)Integrated service(综合服务模型,简称Int-Serv)Differentiated service(区分服务模型,简称Diff-Serv)1. Best-Effort 服务模型Best-Effort 是一个单一的服务模型,也是最简单的服务模型。

对Best-Effort 服务模型,网络尽最大的可能性来发送报文。

但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。

Best-Effort 服务模型是网络的缺省服务模型,通过FIFO 队列来实现。

它适用于绝大多数网络应用,如FTP、E-Mail等。

2. Int-Serv 服务模型Int-Serv 是一个综合服务模型,它可以满足多种QoS需求。

该模型使用资源预留协议(RSVP),RSVP 运行在从源端到目的端的每个设备上,可以监视每个流,以防止其消耗资源过多。

IP QoS

IP QoS

路由器系统部
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单中继段行为 - PHB
PHB(Per-Hop Behaviors) ( )
PHB是网络节点对报文调度、丢包、监管和整形的处理, 是网络节点对报文调度、丢包、监管和整形的处理, 是网络节点对报文调度 每类PHB都对应一组 都对应一组DSCP;PHB只定义了一些外部可见 每类 都对应一组 ; 只定义了一些外部可见 的转发行为, 的转发行为,没有指定特定的实现方式
LSP setup
IGP route selection Link-state database
LSP path selection Traffic-engineering database
Signaling component
Information flooding Packets in
IS-IS/OSPF routing Packet-forwarding component Packets out
SPD 链路层
物理层
LFI LR
接收报文
发送报文
路由器系统部
SNMP
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CAR&ISPKeeper
基本IP QoS技术 基本IP QoS技术
流量调节器
包括CAR、GTS 、ISPKeeper、BAS等
标记
包括优先级、DSCP、MPLS EXP等
拥塞避免和管理
拥塞避免策略包括尾丢弃、RED、WRED等,拥塞管理方法 包括FIFO、PQ、CQ、WFQ、RTP实时队列、CBWFQ/LLQ等
路由器系统部
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MPLS 流量工程隧道
MPLS TE隧道 隧道
用户设备 运营商网络 LSR LER 用户设备
LER
拥塞链路 MPLS TE隧道

移动IP上的QoS保证

移动IP上的QoS保证

移动IP上的QoS保证图1 RSVP建立预留的过程22 RSVP Mobile IP图2在隧道中RSVP操作(2)Mobile RSVP在移动环境下,资源预留的难点着重在移动节点和基站之间资源的有效预留和分配,Mobile RSVP 的主要思想是在移动节点可能移动到的区域上预先设定一个被动资源预留(Passive reservation)。

相对应,移动节点当前所在路径上的称为激活资源预留(Active reservation)。

当移动节点切换到有被动资源预留的区域时,能很快获得目前应用业务所需的资源。

当移动节点不在有被动资源预留的区域时,这个被动资源预留可以供其他用户使用。

同时,在移动节点和基站之间使用CBQ(Class Based Queue ing)机制调度无线链路资源共享。

的工作过程如图3所示,移动节点M位于基站BSa,为了简单起见,设路由器R为发送方。

M和Bsa之间已经建立了激活(Active )资源预留。

因为M有可能移动到BSa周围任一基站,所以在建立了Bsa和M之间的激活(Active )资源预留后,也要为Bsa和BSb,BSc, BSd等之间建立被动(Passive)资源预留,同时在这些基站预留一个接口,以便M图4 RSVP和Diffserv结合实现端到端的QoS3.2端到端的QoS保证和Diffserv在Mobile IP上提供QoS时,各有优点和局限。

我们可以将RSVP和Diffserv结合起来提供端到端QoS。

骨干路由器采用Diffserv,主机可以进行RSVP请求,在骨干接入点的边界路由器把它映射到DS字节,而在骨干网输出点路由器又把它复原为RSVP 并送至最终目标,如图4所示。

4结束语本文描述了对一些基本QoS协议的改进,介绍了一种在移动IP上提供端到端的QoS机制。

这些改进方案和端到端QoS体系结构中的一些协议还不是非常完善,而且还要考虑诸如今后对组播支持、网络安全和移动IP中快速切换、平滑切换这样的问题,这些问题还要进一步研究。

网络IP的优化和性能提升技巧

网络IP的优化和性能提升技巧

网络IP的优化和性能提升技巧随着互联网的迅猛发展,网络IP的优化和性能提升变得越来越重要。

在网络通信中,IP地址是连接互联网的基础,因此如何优化和提升网络IP的性能成为一个关键问题。

本文将从不同角度介绍网络IP的优化和性能提升技巧。

一、合理规划IP地址分配在设计网络架构时,合理规划IP地址分配是优化网络IP的第一步。

通过合理规划,可以避免IP地址冲突和浪费。

一种常用的方法是使用子网划分技术,将IP地址划分为多个子网,从而提高网络的安全性和性能。

二、使用IP地址池使用IP地址池是优化网络IP的一种常见方法。

IP地址池是指事先准备好一批可用的IP地址,当网络设备需要连接到互联网时,自动分配一个可用的IP地址。

通过使用IP地址池,可以避免手动配置IP地址的繁琐过程,提高网络的可用性和管理效率。

三、使用IP路由器IP路由器是优化网络IP性能的重要设备。

通过使用IP路由器,可以实现快速的数据转发和负载均衡。

IP路由器可以根据网络的拓扑结构和性能要求,自动选择最佳的路径,提高数据传输的效率和稳定性。

四、使用IP优化工具IP优化工具是提升网络IP性能的利器。

这些工具可以对IP数据包进行压缩、加密和优先级排序,从而减少数据传输的延迟和带宽占用。

常见的IP优化工具包括数据压缩器、数据加速器和智能流量控制器。

五、使用IP负载均衡器在高并发访问的网络环境中,使用IP负载均衡器可以均衡不同服务器之间的负载,提高网络的性能和稳定性。

IP负载均衡器可以根据服务器的负载情况和网络流量的分布,智能地分配请求到不同的服务器上,从而提高用户的访问速度和响应体验。

六、使用IP QoS技术IP QoS(Quality of Service)技术可以对网络流量进行智能管理和调度,确保关键数据的传输质量和优先级。

通过使用IP QoS技术,可以实现对网络带宽的灵活分配和流量限制,提高网络的性能和服务质量。

七、进行IP网络监测和优化IP网络监测是保证网络IP性能的重要手段。

IP QoS现状在计算机网络中的探究

IP QoS现状在计算机网络中的探究

率的质量是转发数据包和反向 A K同时作用的结果。A K使用不同 Q S C C o 轮廓 的问题有待研究。在抖动比
的 Q S路 南算法 还不 多见 。 o
收稿 日期 :2 0 — 4 0 06 0 — 8
作者 简 介 :李君 ( 9 9 ,女 ,辽 宁人 ,助教 ,大 学本 科 ,主要从 事 计算 机 教学 与研 究 : ,1 i 2 @13nt 17一) 【 作 i0 5 6. q6 e
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2 I o PQ S当前 主要 问题
I P网络的 Q S 目前较为活跃 的一个研究领域 , 了上述的技术外 , o是 除 还有很多模 型以及应用技术的提
出。 这些技术的产生与应用 , 提高了 I P网对 QS的支持能力 , o 但是 目前仍有一些关键 因素制约着这些技术
的大规模部署和使用。 1 T P与 Q S )C o 之间的问题。具有拥塞控制和流量管理功能的 T P使用 A K包流为后续包定时。流速 C C
级转发,而业务流状态信息的保存与流量控制机制的实现等都在 网络边界节点进行。
区分服务只包含有限数量的业务级别 ,状态信息的数量少 ,因此实现简单 ,扩展性较好 。它的不足之 处是很难提供基于流的端到端的质量保证。目前, 区分服务是业界认同的 I P骨干 网的 Q S o 解决方案, 但是 由于标准还不够详尽 ,不同运营商 的 Df e 网络之间的互通还存在 困难 。 i r Sv
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ李君 ,陈淑鑫
( 齐齐哈 尔大学计算 中心 ,齐齐哈尔,60 6) 1 10
摘 要 :本文介绍 了目前 I o PQ S中的主要技术方案 ,提 出了 目前在 I o PQ S领域需要重点关注 的一些 问题 ,最后 总结

基于MPLS的IP-QoS机制研究

基于MPLS的IP-QoS机制研究

务 Q S的要求 ,E F提 出了两种服 务模 型,即综合服 务模型 o IT
( o e e f o ue c ne hn ogU i ri f eh oo y Zb 5 0 9 C ia C l g mp t S i c,S ad n nv syo cn lg , io2 54 , hn ) l oC r e e t T
Ab ta t s c:MP S ( l pe r tc la e s th o ie e wi h g e h oo yo A M t e o t g e h oo fPp oo o , r L mut l p oo o l lwi )c mbn sh t i c n l T wi t ui c n lg o I tc l i b c t s cn t g f hh r n t y r
基于 MP S的 I. o L PQ S机制研究
张 连俊 , 李春 华
( 东理 工 大学 计 算机 学 院, 山 东 淄博 254 ) 山 50 9
摘 要: 多协议 标签 交换 ( L ) MP S 网络 层协议 结 合 了异 步交换模 式 (T 的 交换 技 术和 I A M) P协议 的路 由技 术, 认 为是 未来 网 被
维普资讯
第 2 卷 第 2 期 7 0
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N O. 20
计 算 机 工 程 与 设 计
Co u e gn e n n sg mp tr En ie r g a dDe in i
20 年 l 月 06 0
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络 的关键 协议 , 同时可被应 用于 I P网络 提供服 务质 量保 障 I. o P Q S和构 建虚 拟 网。 在介 绍 了综合 服 务模型 I Sr n ev和差 分服 务 t

IP网络上台阶的关键技术——IP QoS

IP网络上台阶的关键技术——IP  QoS

计算机世界第二十五期(7月3日) 产品与技术-专题报道出版日期: 20000703本期专题:IP网络上台阶的关键技术——IP QoSInternet在过去5年所取得的巨大成就和未来所蕴涵的巨大发展潜力几乎没有人怀疑。

当人们在思考未来Internet的发展时,如何在IP网络上保证用户信息传输的质量就成为一个不容忽视的重要问题。

为解决这一问题,IP QoS(服务质量)便应运而生。

IP业务多样化和快速增长已成为一个不争的事实。

因此,IP QoS已成为网络基础研究的一个重点,也是未来IP网络发展的关键技术,因为IP QoS是IP网络增加服务内容、提高服务质量的关键技术,也是未来网络运营商竞争的一个焦点。

IP QoS是指IP的服务质量,也是指IP数据流通过网络时的性能。

它的目的就是向用户提供端到端的服务质量保证。

它有一套度量指标,包括业务可用性、延迟、可变延迟、吞吐量和丢包率。

IP QoS在可预测、可测量性方面比传统IP 有了很大的提高,基本解决了商业用户的基本需求,因而势必可以吸引更多的商业用户,形成一个新的利润增长点,带来可增值的业务种类。

另外,IP QoS还可提高带宽的使用率。

本期专题的主旨并不期望涵盖IP QoS的所有方面,而是围绕着IP QoS的体系结构,阐述了IP QoS的机遇、发展现状、目前存在的问题以及对未来发展方向的展望。

希望对一些准备在其运营网络中使用IP QoS技术的运营商有所帮助。

主要包括如下几篇文章:1. IP QoS——IP网络的核心技术2. IP QoS的综合业务结构——Int-Serv3. IP QoS的业务区分结构——Diff-Serv4. IP QoS的流量管理5. IP QoS的实现1.IP QoS——IP网络的核心技术李晓东在过去的25年中,Internet从一个美国政府建立的研究性网络发展成为今天全球性的商用网络。

Internet是第一个IP(Internet Protocol)的大规模应用。

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&Informationcommunications信息通信摘 要:目前各大通信运营商已经建立了IP 化核心网,并向全网IP 化阶段演进,QoS 技术是IP 网络发展的重要基础技术之一,既要加强研究又要注重实用性。

本文从QoS 技术在3G 业务IP 网络上的应用出发,分析了3G 的IP 承载网QoS 保证机制及其可靠性。

关键词:移动通信 IP 网络 QoS 技术研究中图分类号: TP393.03 文献标识码: A 文章编号:1673-1131(2010)01-056-03 一、背景介绍随着IP 技术的不断发展和完善,业界已公认IP 网络是下一代承载网的发展方向。

国内移动、电信、联通等运营商纷纷提出结合自身的软交换发展策略,紧跟发展趋势,其核心网络将经历完全不同于以往单纯语音交换网的巨大变革。

IP 技术作为分组传输的一种,采用了不面向连接的工作方式,简化了信令,又克服了为端到端连接提供资源保证而带来节点设备复杂化的问题,同时IP 承载网将业务在进行汇聚,共享传输通道,有效缓解了骨干传输资源的压力,提高了网络利用效率。

然而,我们也要看到,IP 协议固有的时延、抖动、丢包等缺陷,在语音等业务的应用中,将会被无限放大,以至于产生灾难性的后果。

这也对下一代核心网络承载技术提出了更高的要求,如何在IP 网络行达到电信级承载的要求。

二、基本概念1、QoSQoS 是Quality of Service (服务质量)的缩写。

它表示信息在数据通信系统中传递时所获得的性能保证。

需要指出,Qos 的概念并不是随着网络的出现而出现的,如果网络移动IP网络的QoS技术研究张 扬/中国地质大学(武汉)计算机学院承载的业务需求单一,就不存在Qos 的问题。

比如传统方式的电话网。

由于业务单一,各业务之间不需要进行差别服务,所有的数据在网络上执行先到先处理的原则。

随着业务的增多及客户需求的提高,Qos 的概念也孕育而生,由于大客户愿意为得到更优质的服务支付更多的费用,电信运营商可以通过提高大客户的Qos 来获得更多收益,这也就是所谓的“差异化运营”。

Qos 被视为未来IP 网络的基本要求。

2、时延、抖动和丢包简单来说,时延(delay )指IP 网中,数据从发送端传送到接收端所经历的时间。

时延的产生主要包含以下三个部分:IP 设备、传输、终端。

很容易理解,这三个部分囊括了IP 包从发送到接收的所有途径。

其中IP 设备时延可以细分为转发处理时延、队列时延、串行化时延。

可以很清楚的发现导致时延的各因素中,只有队列时延是可控的。

将时延要求高的业务放在优先级队列高的队列中,可以减小队列时延,从而减小该业务总时延。

就好像飞机的VIP 通道可以让重要客户花费更少的时间登机一样。

在I P 网络中,所有的数据包都是根据所谓尽力而为(Best-Effort )的原则传送的,因此传统的Internet 可以很好的支持Web 浏览和E-Mail 等非实时服务,但对实时的语音和图像传递却无法提供太多支持。

如何减少IP 网络的时延、抖动、丢包,以提高Qos ,从而提高IP 网对实时业务的支持,是迫切的技术需要。

本文接下来会介绍在如何将QOS 技术运用至现在的移动业务网络中,提高网络质量。

三、3G 移动业务的IP 网络QOS 分析目前国内移动业务已步入3G 时代,各运营商采用的主流3G 制式为TD-SCDMA 、 CDMA2000和WCDMA 。

三56运营探讨Operation discussion 者的主要区别在于空中接口(UU)部分,其余部分的网络逻辑架构较为相似,在承载方案上的考虑基本一致。

下面以WCDMA制式为例,探讨一下移动业务对承载网的需求。

1、3G 的IP承载网QoS保证机制下表给出了3GPP规定的3G业务对承载网络的端到端性能要求:表1 3GPP规定的3G业务对承载网络的端到端性能要求根据3GPP对业务网络性能要求的建议,移动终端到终端的呼叫全程时延上限可取250ms,通过指标分解,除去空口时延,在不采用TrFO和TFO技术的条件下,MGW需要一定的编解码协商时延,可知对MGW之间的IP承载网段的时延要求为50~90ms;在采用TrFO和TFO技术避免MGW 编解码协商时延的条件下,对I P承载网段的时延要求为100~140ms。

通过实验室模拟测试,IP承载网时延和负载的关系如下图所示:不同设备环境下,和取值略有不同,但变化趋势一致。

当负载小于a%时,时延小于M1(语音业务需求),负载小于时,时延小于M2(数据保障需求)。

因此对于IP承载网,可采用以链路轻载方式为主、以快速路由收敛、区分服务(DiffServ)和快速重路由(FRR)等技术为辅来实现QoS保证。

通过划分不同的业务等级,对各种3G业务进行适当的标记和队列操作,给予各种业务相应的QoS保证。

3G业务的QoS等级可作如下划分:表2 3G业务QoS等级2、3G 的IP承载网可靠性保证为了保证3G业务在故障下的快速恢复,3G设备除了需要支持业务层面的双归属外,还需要利用各种故障保护和恢复机制进行网络保护。

在接入承载段,R4下,可主要由SDH/MSTP光传输设备作环网保护,利用APS技术,保护切换时间为 50 ms。

向R5/R6演进后,UTR AN将逐步IP化,NodeB到RNC以及RNC之间通过光纤以太网来连接。

可采用VPLS等电信级以太环网方式,同样可实现50ms的保护倒换时间。

在核心IP承载段,按照故障发生点和影响范围,可分为以下几类故障:1)3G核心设备到PE的接入段故障;2)PE故障;3)PE到PE之间的域内故障;4)域间设备或链路故障。

对于故障1,如果3G核心设备采用双上联的方式,则可图1 UMTS CS域QoS指标图2 IP承载网时延和负载的关系57&Informationcommunications 信息通信通过主备端口保护、VRRP等机制进行冗余保护,保护时间根据故障点的不同一般为几百毫秒到几秒。

如果单挂,则无法保护。

对于故障2,当主PE故障时,可通过BGP快速故障检测和收敛机制,加快对端PE的路由更新,一般保护时间可能为几秒。

对于故障3,需要依赖IP承载网的多种快速路由恢复机制来完成,如域内IGP快速收敛、TE FRR等,故障保护时间根据故障点的不同一般为50ms到几秒。

对于故障4,域间可采用交叉连接拓扑,进行设备和链路的冗余保护,并采用MPLS TE FRR、 BGP快速收敛等机制优先保护高质量业务的快速收敛。

四、结束语3G R4向R5/ R6的演进主要体现在接入IP化和IMS的引入上,相应地,对承载网的要求体现为:1)NodeB、RNC、MGW之间由ATM承载转为IP承载;2)IMS的承载。

对于IMS的承载,可考虑将IMS业务设备划在一个独立的VPN 内,与R4 CS和NGN在一定时期内共存。

在IMS多业务环境下,为了更好的控制网络资源,提供良好的QoS保证,可考虑引入诸如RACF的资源和准入控制架构,从接入网入手,逐渐向核心网进行改造。

参考文献[1] 袁捷,张同须,IP网络及其QoS技术发展研究.电信科学.2005.[2] 马秀芳,时和平.IP网络中的QoS研究,西安通信学院, .2007.[3] 杨勇,王雪晶,陈良臣. QoS在IP中的研究和应用. 计算机技术与发展, 2007.[4] 刘苗辉,陈禹亮,乔晶峰. 浅谈IP网络QoS技术. 黑龙江科技信息, 2007.[5] 杨慧波. IP QOS研究. 中国科技信息, 2007.[6] 胡钧 QoS-IP业务的根本保证. 通信世界, 2007.[7] 张桂英,吴学智. 下一代网络QoS问题研究. 电视技术, 2007.[8] 李卫星. 宽带业务服务质量(QoS)的关键性能指标研究. 科技情报开发与经济, 2007.作者简介张扬,女,中国地质大学(武汉)计算机学院工程硕士,现就职于中国移动通信集团湖北分公司网管中心,从事网络维护工作。

(上接第49页)[2] 汪裕民.OFDM 关键技术与应用.北京:机械工业出版社,2007[3] Chen H J, Haimovich AM. Iterative estimation and cancellation of clipping noise for OFDMsignals. IEEE Communications Letters, 2003,( 7)[4] ChangY K. Peak to average power cont rol in OFDMusing standard arrays of linear block codes. IEEE communications Letters, 2003,( 4)[5] R. Rao and et.Al., “Multi-antenna testbeds for research and educationin wireless communications,” IEEE Commun. Mag., vol. 42, no. 12, pp.S41–50, December 2004.[6] S. Lang, R. Rao, and B. Daneshrad, “Design and development of a 5.25GHz software defi ned wireless OFDM communication platform,” IEEECommun. Mag., vol. 42, no. 6, pp. S6–12, June 2004.IEEE作者简介代艳丽,女,河南工业大学信息学院,硕士研究生,研究方向为OFDM方面的研究;武林俊,男,河南工业大学信息学院,硕士生导师,研究方向为无线通信。

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