第5章有效载荷

有效载荷要满足与卫星平台的接口关系，包括设备尺寸和安装尺寸、质心、转动惯量、功耗、供电电压，以及其它机械接口、热接口、电接口等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
4）必须满足与应用系统之间的特定关系有效载荷的功能和性能技术指标是由应用的需求决
定的。有效载荷的设计必须符合卫星应用系统顶层设计的要求必须与地面应用系统设计综合考虑；星、地设备间应合理分配指标，尽量达到系统设计整体优化。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
1）科学探测和实验类
用于探测空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备和系统等。（1）可以专门装载于科学卫星上，如：“实践”卫星上的宇宙射线计、单粒子监测仪；如天文卫星上的各类可见光和红外天文望远镜等。（2）可以搭载于某些应用卫星上，如：“风云二号”卫星上的质子和电子探测器、X射线探测器等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
一般可分为：科学探测和实验类、信息获取类、信息传输类、信息基准类。
按所涉及的专业技术领域分类：可分为光学遥感器和微波遥感器。
按应用分类：通信卫星有效载荷、气象卫星有效载荷、地球资源卫星有效载荷、海洋卫星有效载荷、导航卫星有效载荷、侦查卫星有效载荷、科学卫星有效载荷和技术试验卫星有效载荷等。
如：各种通信卫星上的转发器和天线，遥感卫星上的遥感数据传输设备。 4）信息基准类
用于提供空间基准和时间基准信息的各种仪器、设备和系统。如：导航卫星的高稳定频标，重力场测量卫星上的激光角反射器等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
1）理解用户需求，确定总体技术指标
“闪电”Ⅰ号通信卫星
苏联“静止”T号广播卫星
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§5.2 通信卫星的有效载荷
1. 基本组成和工作原理
1）基本组成转发器：实质是一台宽频带的收发信机。天线：用于卫星通信信号收发。有时可完成测控信号
的收发。通信天线可分为：全球波束、半球波束、区域波束、点波束、多波束以及赋形可变波束天线等。 2）工作原理
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
2）研究各种限制条件，选择有效载荷方案
有效载荷设计一般都有几种方案可供选择，在满足总体指标的前提下，必须认真研究各种约束条件，从多方面进行比较，尽量使选择的方案优化。
3）合理分配技术指标
有效载荷总体技术指标确定后，要将指标合理分配至设备级、部件级。分配时要将有效载荷作为系统看待，进行系统性能综合分析，指标分配结果要使系统最优。
2）信息获取类
用于对地观测的各种遥感器，如：“风云一号”上的10波段扫描辐射计，“风云二号”上的多通道自旋扫描辐射计，“资源一号”上的多光谱CCD相机和红外多光谱扫描仪，返回式遥感卫星上的胶片相机。
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§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
3）信息传输类用于中继通信或单向信息传输的仪器、设备和系统，
与频段及带宽有关的参数：通信频段、带宽和频率再用特性等。与通信品质有关的参数：通道的幅频特性、相频特性、幅度非线
性、相位非线性、变换频率及其准确度、杂波输出和相位噪声、对上行信号变化的补偿和各种稳定性等。
2）主要设计考虑
要在规定的频段、带宽、服务区覆盖要求等条件下，对确定的与通信容量和通信品质有关的指标进行科学合理的分配。
4）通过仿真和试验来验证优化设计
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§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
1）对环境适应性的要求像卫星上的其它仪器一样，它必须能适应卫星发射、在轨运行的工作环境，主要有：
能适应力学环境要求；能适应失重状态要求；能适应真空状态要求；能适应温度变化要求；能适应空间辐射环境要求。
天线接收上行信号，送到转发器对信号进行加工，再由天线将加工后的信号作为下行信号发出，完成通信信号的中继转发。在实际系统中，转发器和天线都可以有多个，以期提供所需的通信容量。
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§5.2 通信卫星的有效载荷
2. 性能参数和主要设计考虑
1）性能参数
与射频电平有关的性能参数：等效全向辐射功率、接Байду номын сангаас系统增益噪声温度比、饱和功率通量密度。
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§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
2）质量、体积、功耗及可靠性要求
一般来说，有效载荷质量减小1kg，运载火箭的起飞质量可减小1～2t，显然减小质量对提高性能价格比是十分重要的。由于卫星设备的不可在轨维修性，对高可靠和长寿命提出了更高的要求。
3）必须满足与卫星平台之间的特定关系
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
第五章卫星的有效载荷
§5.1 概述 §5.2 通信卫星的有效载荷 §5.3 地球资源卫星有效载荷 §5.4 气象卫星的有效载荷 §5.5 海洋卫星的有效载荷 §5.6 导航卫星的有效载荷 §5.7 侦察卫星的有效载荷 §5.8 科学卫星的有效载荷
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§5.2 通信卫星的有效载荷
通信卫星上直接执行通信任务的空间仪器设备，称为通信卫星的有效载荷。通信卫星一般可分为地球静止轨道通信卫星和非静止的中低轨道通信卫星，又可按固定业务、移动业务、直播、跟踪与数据中继和军用通信等分类。
空间飞行跟器总踪体和设数计据中继卫星
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§5.3 地球资源卫星的有效载荷
地球资源卫星是用于地球资源探测和环境监测的遥感卫星。地球资源卫星的有效载荷主要是各类遥感器以及遥感传输设备。遥感器大致可分为：多光谱类、成像光谱仪类、高空间分辨率类和合成孔径雷达（SAR）类。
用户需求往往是针对应用卫星或针对整个卫星应用系统提出的，而不是直接对有效载荷提出的，有效载荷设计者就需要与卫星应用系统和卫星总体设计者一道，根据用户需求，进行综合分析，确定有效载荷的总体指标。
例：通信卫星的用户要求：传多少话路、多少路电视涉及：有效载荷、地面应用系统。光学遥感卫星的用户要求：地面分辨率、观测带宽度、重复观测周期。涉及：有效载荷、轨道、指向控制能力。

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空间飞行器总体设计

第一章—绪论1.各国独立发射首颗卫星时间。

表格 1 各国独立发射首颗卫星时间表2.航天器的分类？答：航天器按是否载人可分为无人航天器和载人航天器两大类。

其中，无人航天人按是否环绕地球运行又分为人造地球卫星和空间探测器两大类；载人航天器可以分为载人飞船、空间站和航天飞机。

3.什么是航天器设计？答：航天器设计就是要解决每一个环节的具体设计，其中主要的几个关键内容为：航天任务分析与轨道设计、航天器构形设计、服务与支持分系统的具体设计。

4.画图说明航天器系统设计的层次关系并简述各组成部分的作用。

答：图 1 航天器系统设计的层次关系图(1).有效载荷分系统：航天器上直接完成特定任务的仪器、设备和核心部分；(2).航天器结构平台：整个航天器的结构体(3).服务和支持系统：有效载荷正常工作的必要条件。

①结构分系统：提供其他系统的安装空间；满足各设备安装方位，精度要求；确保设备安全；满足刚度，强度，热防护要求，确保完整性；提供其他特定功能②电源分系统：向航天器各系统供电③测控与通信系统：对航天器进行跟踪，测轨，定位，遥控，通信；④热控系统：对内外能量管理和控制，实现航天器上废热朝外部空间的排散，满足在飞行各阶段，星船各阶段、仪器设备、舱内壁及结构所要求的温度条件；⑤姿态与轨道控制系统：姿态控制--姿态稳定，姿态机动；轨道控制--用于保持或改变航天器的运行轨道，包括轨道确定（导航）和轨道控制（制导）两方面，使航天器遵循正确的航线飞行。

、⑥推进系统：向地球静轨道转移时的近地点与远地点点火；低轨道转移时，低轨到高轨的提升与离轨再入控制；星际航行向第二宇宙速度的加速过程；在轨运行⑦数据管理系统：将航天器遥控管理等综合在微机系统中⑧环境控制与生命保障：维持密闭舱内大气环境，保证航天员生命安全5.航天器的特点及其设计的特点？答：航天器的特点有5个，(1).系统整体性；(2).系统层次性；(3).航天器经受的环境条件：运载器环境、外层空间环境、返回环境；(4).航天器的高度自动化性质；(5).航天器长寿面高可靠性。

卫星通信

4.2 通信卫星的组成及部分功能
通信卫星主要有两部分组成：
有效载荷：装载于卫星上用于完成通信任务的仪器设备的总称。
卫星公用舱：用于安装固定有效载荷的服务系统。
二、卫星公用舱的组成——五个分系统组成。
Ⅰ姿态和轨道控制系统——Aocs（Attitude and orbit control subsystem）
重叠区设置中继站，可实现全球通卫星通信。
第二阶段：实用阶段
1964年，美国人成功发射了“辛康姆”卫星——事件标志着卫星通信进入实用阶段，标志性体现在：
1、成功的进行了电话和电视的传输试验。 2、向美国国内传播在日本东京举行的奥运会。第三阶段：商用阶段
由于卫星通信带来的巨大经济效益。卫星通信商用化逐渐提上了议事日程。
第四章卫星通信系统的组成
4.1 卫星通信系统的组成一个完整的卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：
一、空间段：也称空间分系统，通常是指通信卫星，研究的重点
二、地面段：一般包括地球站群，测控系统和监控中心
1、地球站群：包括一个中央地球站和若干个普通地球站，中央站和普通站之
间采用高度集中的星形网络结构
的“闪电”号卫星及实现全球通信三颗同步卫星）
2、国内卫星通信系统——为本国提供卫星业务的系统 3、区域卫星通信系统——低轨卫星。（用于特殊服务，地质勘测，海洋勘探等）
二、按卫星业务分类 1、卫星固定业务：向现有的电话网（PSTN）和有线电视网（CATV）提供卫星链路，用来传输语音信号和电视信号。
S
Sun
Earth Satellite
E
E
Td=2d/c=0.27s
为消除0.27s的时间延迟，必须增加回波抵消器，大大增加了星上设备的复杂

谢希仁《计算机网络》(第5版)章节题库-运输层(圣才出品)

第5章运输层一、选择题1．主机甲与主机乙之间已建立一个TCP连接，主机甲向主机乙发送了3个连续的TCP 段，分别包含300B、400B和500B的有效载荷，第3个段的序号为900。

若主机乙仅正确接收到第1个和第3个TCP段，则主机乙发送给主机甲的确认序号是（）。

[2011统考]A．300B．500C．1200D．1400【答案】B【解析】首先应该计算出第二个段的第一个字节的序号。

第三个段的第一个字节序号为900，由于第二个段有400B，所以第二个段的第一个字节的序号为900-400=500。

由于确认号就是期待接收下一个TCP段的第一个字节序号，所以主机乙发送给主机甲的确认序号是500。

这一题相对比较简单，考生只要理解TCP发送确认号的原理就可以了。

2．主机甲向主机乙发送一个（SYN=1，SEQ=11220）的TCP段，期望与主机乙建立TCP连接，若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确的TCP段可能是（）。

[2011统考]A．（SYN=0，ACK=0，SEQ=11221，ACK=11221）B．（SYN=1，ACK=1，SEQ=11220，ACK=11220）C．（SYN=1，ACK=1，SEQ=11221，ACK=11221）D．（SYN=0，ACK=0，SEQ=11220，ACK=11220）【答案】C【解析】首先，不管是连接还是释放，一般只要写出来，SYN、ACK、FIN的值一定是1，排除A项和D项。

确认号是甲发送的序列号加1，ACK的值应该为11221（即11220已经收到，期待接收11221），所以排除B项可得正确答案A项。

另外需要重点提醒的是，乙的SEQ值是主机随意给的，和甲的SEQ值没有任何关系，这里只是巧合。

3．主机甲和主机乙之间建立一个TCP连接，TCP最大段长度为1000字节，若主机甲的当前拥塞窗口为4000字节，在主机甲向主机乙连续发送2个最大段后，成功收到主机乙发送的第一段的确认段，确认段中通告的接收窗口大小为2000字节，则此时主机甲还可以向主机乙发送的最大字节数是（）。

无人机技术基础与技能训练第5章无人机其他系统

发射与回收系统
第5章无人机其他系统
2.回收方式（3）撞网回收撞网回收指的是无人机在地面无线设备和自动引导设备的引导下，逐渐降低高度，减小速度，然后正对着拦截网飞去，从而达到回收的目的。（4）绳钩回收绳钩回收指的是利用绳索抓捕无人机翼尖小钩来实现回收的一种方式，主要由回收绳、吸能缓冲装置、导引装置等组成，占用空间小，且不易受天气影响。（5）气囊方式回收气囊不仅可以配合降落伞使用，也可以单独作为一种着陆方式使用。这种方式不需要起落架和降落伞，无人机在着陆前打开气囊，然后直接触地即可借此实现缓冲目的。
地面站和任务规划系统
第5章无人机其他系统
2.任务规划系统（1）任务规划概念与目标无人机任务规划是指根据无人机需要完成的任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型, 对无人机制定飞行路线并进行任务分配。任务规划的目标是依据地形信息和执行任务的环境条件信息, 综合考虑无人机的性能、到达时间、耗能、威胁以及飞行区域等约束条件，为无人机规划出一条或多条自出发点到目标点的最优或次优航迹,保证无人机高效、圆满地完成飞行任务, 并安全返回基地。
发射与回收系统
第5章无人机其他系统
1.发射方式（3）母机空中发射许多无人机，尤其是靶机是装载在固定翼飞机上从空中发射的，这些无人机通常都具有较高的失速，由涡轮喷气发动机提供动力。
发射与回收系统
第5章无人机其他系统
1.发射方式（4）火箭助推发射有些无人机通常也在地面上利用火箭助推发射。火箭助推发射方式为使飞行器达到起飞速度通常需要有效作用距离上施加一个发射力，但一般要求在一段很长距离内把发射力施加在飞机上，以使其达到飞行速度。（5）车载发射就是将飞机及其配件装载在发射车顶上，鼓足劲儿驾车飞驰。（6）轨道发射有些无人机通过导轨或轨道加速到发射速度的装置称为轨道发射器。

ANSYS分析结果的后处理(1)

轴正向一致，负值表示力
F，NODE，Lab， Vlaue，Vlaue2，MEND，NINC
的方向与坐标轴正向相反
GUI：…|Loads>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On On Keypoints
（或On Nodes）参数说明：
KOPI、NODE－关键点、节点 Lab：＝FX，FY，FZ（力）或MX，MY，MZ（力矩）
Load
❖ Tim4 e
第5章 ANSYS分析结果的后处理
中南大学
从时间的概念上讲，载荷步就是作用在给定时间间隔内的一系列
载荷；子步为载荷步中的时间点，并在这些点上求得中间解。
4.1.2 加载方式及其优缺点
在ANSYS程序中，用户可以把载荷施加在实体模型（关键点、线、面、体等）上，也可以施加在有限元模型（结点、单元）上。如果载荷施加在几何模型上，ANSYS在求解前先将载荷转化到有限元模型上。这两种情况各有各自的优缺点。
GUI：….|Loads|Apply|Structual>Pressure>On Nodes
采用GUI操作，在弹出拾取对话框后，在模型上选取几个相连的节点（要施加分布载荷的节点），单击OK按钮，弹出如下所示分布载荷大小设置对话框：
电场分析：电势（电压）、电流、电荷、电荷密度、无限表面等；
流体分析：流速、压力等
对不同学科的载荷而言，程序中的载荷可以分为六类：
（1） DOF constraint(DOF约束）:定义节点的自由度值，也就是将某个自由度赋予一个已知值。在结构分析中该约束被指定为位移和对称边界条件；在热力分析中被指定为温度和热通量平行的边界条件。

卫星飞行秘密-第5章

第5章返回式卫星从1974年到1996年，中国共发射了17颗返回式遥感卫星，有16颗按计划正常返回地面。

它们当中最长的在太空飞行15天，送回的大量遥感资料已广泛应用于国民经济各个领域和国防现代化建设中，社会效益和经济效益巨大。

返回式卫星上良好的微重力环境，为开展空间生命科学、材料科学等微量力科学研究提供了有利条件。

卫星质量1800-2100千克，工作寿命3-15天。

历史性突破中国返回式卫星的研制工作是从1966年开始的。

在攻克了卫星姿态控制技术、卫星再入防热技术和卫星回收技术等一道道难关后，1975年11月26日，中国第一颗返回式卫星终于由长征2号运载火箭发射成功。

它在轨道上运行了3天，11月29日按预定时间返回了中国大地。

该星是一种在低轨道上运行、采用三轴稳定方式、对地心定向和返回舱可安全返回地面的卫星，主要用于国土普查。

其运行轨道为：近地点173千米，远地点483千米，倾角63°，轨道周期91分钟。

它由仪器舱和返回舱组成，质量为1790千克。

仪器舱携带的一台可见光地物相机用于对地摄影，获取地球遥感资料；另一台星空相机用于对天空摄影，以测定对地摄影时刻的姿态精度。

卫星在完成摄影任务后，将存放胶片的返回舱在预定的地区回收。

它使中国成为继美、苏之后世界上第3个掌握返回式卫星技术的国家。

这项技术在当时可以说是一道世界难题，就是在今天掌握它的国家也寥寥无几。

为此，美国曾耗费了12颗卫星失败的高昂代价，苏联也同样支付了13颗卫星的学费，而中国则少得多。

从1974—2006年，中国先后进行了24次返回式卫星的发射，其中23颗返回式卫星顺利入轨，22个颗成功回收，是中国最成功的航天计划之一。

用返回式卫星不仅可以进行遥感、微重力实验和新技术试验，还为中国掌握载人飞船返回技术提供了重要借鉴。

对返回式卫星进行检测更新换代步步高返回式卫星是中国目前发射次数最多的一种卫星，创造了巨大的社会效益和经济效益。

中国先后研制并发射了返回式卫星0号、1号、2号、3号、4号和实践8号共6种型号返回式卫星，其中返回式卫星0号是中国第一代国土普查卫星；返回式卫星1号是中国第一代摄影测绘卫星；返回式卫星2号是中国第二代国土普查卫星；返回式卫星3号是中国第二代摄影测绘卫星，用于高精度摄影测绘，其测绘精度比第一代有较大的提高；返回式卫星4号是中国第一代国土详查卫星；实践8号是太空育种卫星。

第五章传输层

第五章传输层一、选择题1、在OSI参考模型的各层次中，（）的数据传送单位是报文。

A．物理层 B．数据链路层C．网络层 D．运输层2、文件传输协议是（）上的协议。

A．网络层B．运输层 C．应有层D．物理层3、TCP/IP体系结构中的TCP和IP所提供的服务分别为( )A.链路层服务和网络层服务B.网络层服务和运输层服务C.运输层服务和应用层服务D.运输层服务和网络层服务4、TCP采用的滑动窗口（）A.是3位的滑动窗口B.仅用于流量控制C.传输过程中窗口大小不调整D.窗口大小为0是合法的5、在TCP/IP协议簇的层次中，解决进程之间通信问题是在( )A．网络接口层 B.网际层 C.传输层 D.应用层7、采用有序接收的滑动窗口协议，设序号位数为n，则发送窗口最大尺寸为（）A. 2n-1B. 2n-1C. 2nD. 2n +18、下面关于停止等待协议的说法错误的是（）A. 停止等待协议的发送窗口和接收窗口大小都为1B. 停止等待协议中的计数器的功能主要是防止产生死锁C. 连续请求重传的效率一定比停止等待协议高D. 对数据帧进行编号主要是为了防止接收端收到重复的数据9、主机甲和主机乙之间建立一个TCP连接，TCP最大段长度为1000字节，（勤思考研）若主机甲的当前拥塞窗口为4000字节，在主机甲向主机乙连续发送2个最大段后，成功收到主机乙发送的第一段的确认段，确认段中通告的接收窗口大小为2000字节，则此时主机甲还可以向主机乙发送的最大字节数是（）A、1000B、2000C、3000D、400010、TCP是互联网中的传输层协议，TCP协议进行流量控制的方法是_______。

A.使用停等ARQ协议B.使用后退N帧的ARQ协议C.使用固定大小的滑动窗口协议D.使用可变大小的滑动窗口协议协议的类型号。

B.17是互联网中的传输层协议，当TCP实体发出连接请求（SYN）后，等待对方的_______响应。

，ACK ，ACK13.传输层向用户提供_______。

有效载荷

导航类有效载荷是指提供空间基准和时间基准信息的各种仪器和设备。这类有效载荷可用于卫星导航。
科学类有效载荷包括X射线望远镜分光仪、太阳光学望远镜、离子质谱仪、X射线分光计以及各种空间环境测量和监测装置等。这类有效载荷可用于空间环境探测、天文观测和空间科学试验等。
地位与作用
地位与作用
有效载荷是航天器的核心，在航天器设计中起主导作用。
工作环境
工作环境
图1有效载荷工作环境的组成有效载荷作为航天器系统的核心，其设计要求和一般工程系统项目设计要求不同。其中，产生不同的最大原因之一是由于它会遇到一般工程系统项目所没有的一些特殊环境。这些特殊环境主要包括有效载荷暴露在太空运行时所遇到的各种外部空间环境（如大气环境、等离子体环境、空间碎片等），以及有效载荷在航天器内部所遇到的各种平台内部环境（如力学环境、热环境、电磁环境等），如图1所示。在有效载荷分析与设计中，需要把这些特殊环境作为约束条件，使研制出的有效载荷能适应这些特殊环境。正是由于特殊环境的影响，航天器有效载荷的研制过程和产品与一般项目有很大的区别，例如空间相机与家用相机，在结构、外形、材料、性能、价格等方面都有很大差异。因此，研究有效载荷的环境要素及其对有效载荷的影响，在有效载荷的研制和应用全过程中占有特殊重要的地位，也是有效载荷系统设计的重要环节和依据。
2．认真研究各种约束条件，科学选择有效载荷方案
有效载荷的设计一般都有几种方案可供选择，在满足总体指标前提下，必须认真研究各种约束条件，从多方面进行比较，尽量使选择的方案优化。方案的比较要尽量量化，不同因素要赋予不同的权重。过分强调方案的技术指标越高越好的观点是不正确的，应以满足用户需求为原则；当然技术可行性和经济性的考虑也是重要的。
1．从应用功能看

计算机网络第5章 ICMPv6及应用资料

• 第四个规则：主动发送的ICMPv6报文及不适用上述规则的ICMP报文，发送ICMPv6报文的节点必须查看自己的路由表，判断哪一个网络接口将被用于发送ICMPv6报文，则将该接口的一个单播地址作为源地址。
2019年7月4日星期W7时14分13秒
郑州大学信息工程学院李向丽
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5.2.3 ICMPv6报文的处理规则
2019年7月4日星期W7时14分13秒
郑州大学信息工程学院李向丽
4
ICMPv6报文的封装
• ICMPv6报文封装在IPv6中
• 具有扩展首部的IPv6，封装ICMPv6报文
IPv6 基本首部
扩展首部
……
扩展首部N
ICMPv6 报文首部
2019年7月4日星期W7时14分13秒
郑州大学信息工程学院李向丽
参数字段：未用，发送者设置为0，接收者忽略。描述：该报文应该由路由器或节点的IPv6层产生，作为对除
拥塞以外的原因使得包不能传送到目的地址的回应。
一个节点在收到该报文后，必须通知上层协议进行相应处理。
2019年7月4日星期W7时14分13秒
郑州大学信息工程学院李向丽
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5.3.2 分组过大报文
① 基于计时器的方法。例如，将发往某个源节点或所有源节点的ICMPv6差错报告报文的速率，限制在每T时间段内只发送一个差错报告报文之内。
② 基于带宽的方法。例如，将某个网络接口发送的 ICMPv6差错报告报文所占用的带宽限制在这个接口所在链路带宽的某个比例F上。
2019年7月4日星期W7时14分13秒
郑州大学信息工程学院李向丽
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• 第三个规则：适用于ICMP差错报告报文。
– 在许多情况下，生成差错报文的并非是目的节点。因此差错报文不能将原报文中的目的地址作为ICMP差错报文的源地址使用，而应将报告IPv6分组出错信息的节点地址作为源地址。

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