CN109921838A - 一种usb3.0中继设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种USB3.0中继设备,包括USB3.0接口、控制模块、无线收发模块、功率放大模块和802.11ad天线;所述USB3.0接口、所述无线收发模块均与所述控制模块连接,所述功率放大模块连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间;其中,所述USB3.0中继设备通过所述802.11ad天线与路由器进行通信;所述USB3.0接口用于连接USB设备;所述控制模块用于进行数据交换和数据处理;所述无线收发模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行调制和解调;所述功率放大模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行功率放大。采用本发明的技术方案能够消除USB3.0对2.4GHz无线通信的干扰,并且无需对USB3.0以及2.4GHz频段进行调整。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种USB3.0中继设备。
背景技术
近年来,由于对串行速率提出了更高的要求,USB3.0应运而生,其最大传输速率高达5Gbps;但是,当将USB3.0设备直接***无线设备例如无线路由器的USB3.0接口时,USB3.0在2.4GHz频段增加约20dB的噪声,会对2.4GHz无线通信造成干扰,这种干扰会降低无线设备无线接收的灵敏度,进而缩减收讯范围,从而影响无线设备的正常使用。
现有技术提供的解决方案主要有两种,一种是当检测到在2.4GHz频段中有较大的数据流时,自动将USB3.0降低到USB2.0使用;另一种是降低2.4GHz频段的数据传输速率,或者将2.4GHz频段的无线通信切换到5GHz频段的无线通信使用;这两种方案都存在一定的问题,将USB3.0降低到USB2.0使用会大大降低USB的传输速率,降低2.4GHz频段的数据传输速率会严重影响用户的上网体验,切换到5GHz频段的无线通信使用无法适用于单频产品,而置换双频产品会增加成本。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种USB3.0中继设备,能够消除USB3.0对2.4GHz无线通信的干扰,并且无需对USB3.0以及2.4GHz频段进行调整。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种USB3.0中继设备,包括USB3.0接口、控制模块、无线收发模块、功率放大模块和802.11ad天线;
所述USB3.0接口、所述无线收发模块均与所述控制模块连接,所述功率放大模块连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间;其中,所述USB3.0中继设备通过所述802.11ad天线与路由器进行通信;
所述USB3.0接口用于连接USB设备;
所述控制模块用于进行数据交换和数据处理;
所述无线收发模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行调制和解调;
所述功率放大模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行功率放大。
进一步地,所述USB3.0接口包括一对差分发送信号引脚、一对差分接收信号引脚、一对兼容USB2.0的数据传输引脚和一个电源引脚;
所述USB3.0中继设备通过所述USB3.0接口与所述USB设备进行通信以及数据传输,并为所述USB设备提供电源。
进一步地,所述功率放大模块包括发送信号放大单元和接收信号放大单元;所述发送信号放大单元连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间,所述接收信号放大单元连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间;
所述发送信号放大单元用于对所述USB3.0中继设备发送的无线信号进行功率放大;
所述接收信号放大单元用于对所述USB3.0中继设备接收到的无线信号进行功率放大。
进一步地,所述USB3.0中继设备还包括电源接口和电源管理模块;所述电源管理模块分别与所述电源接口、所述控制模块和所述无线收发模块连接;
所述电源接口用于连接供电电源;
所述电源管理模块用于根据所述供电电源为所述控制模块和所述无线收发模块提供电源。
进一步地,所述USB3.0中继设备还包括LED指示灯,所述LED指示灯与所述控制模块连接;
所述控制模块还用于根据所述USB3.0中继设备的状态生成相应的控制信号控制所述LED指示灯的亮灭状态。
进一步地,所述控制模块具体用于:
当所述USB3.0中继设备与所述路由器无线关联上时,生成第一控制信号控制所述LED指示灯在预设的第一时间段内点亮;
当所述USB3.0中继设备有连续的数据包流过时,生成第二控制信号控制所述LED指示灯在预设的第二时间段内闪烁。
进一步地,所述USB3.0中继设备还包括存储模块,所述存储模块与所述控制模块连接;
所述存储模块用于存储所述控制模块读取到的所述USB设备中的内容;
所述存储模块还用于存储所述USB3.0中继设备接收到的与所述路由器关联的所有客户端的IP地址;其中,所述IP地址由所述路由器发送至所述USB3.0中继设备。
进一步地,所述USB3.0中继设备还包括显示屏,所述显示屏与所述控制模块连接;
所述显示屏用于显示所述内容和所述IP地址;其中,所述内容按照读取的顺序进行显示,所述IP地址按照接收的顺序进行显示。
进一步地,所述USB3.0中继设备还包括按键模块;所述按键模块与所述控制模块连接;
所述按键模块用于根据按键操作生成相应的按键操作信号;
所述控制模块还用于根据所述按键操作信号进行相应的处理。
进一步地,所述按键模块包括上翻按键、下翻按键、回车按键和切换按键;
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号读取所述USB设备中的内容;
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号查看所述内容;。
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号将所述内容发送至相应的IP地址;其中,所述IP地址为与所述路由器关联的任一客户端的IP地址。
与现有技术相比,本发明实施例提供了一种USB3.0中继设备,通过USB3.0中继设备的USB3.0接口连接USB设备,通过USB3.0中继设备的802.11ad天线与路由器进行通信,将USB设备与路由器的USB3.0接口之间的通信使用802.11ad无线通信技术进行替代,可以避免USB设备直接插在路由器上对路由器的2.4GHz无线通信造成干扰,从而消除了USB3.0对2.4GHz无线通信的干扰,并且无需将USB3.0降低到USB2.0使用,保证了USB的传输速率,无需降低2.4GHz频段的数据传输速率,增加了用户的上网体验,也无需切换无线通信的工作频段,节省了成本。
附图说明
图1是本发明提供的一种USB3.0中继设备的一个优选实施例的结构示意图;
图2是本发明提供的一种USB3.0中继设备的另一个优选实施例的结构示意图;
图3是本发明提供的一种USB3.0中继设备的按键功能示意图;
图4是本发明提供的一种USB3.0中继设备的应用场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种USB3.0中继设备,参见图1所示,是本发明提供的一种USB3.0中继设备的一个优选实施例的结构示意图,所述USB3.0中继设备包括USB3.0接口100、控制模块200、无线收发模块300、功率放大模块400和802.11ad天线;
所述USB3.0接口100、所述无线收发模块300均与所述控制模块200连接,所述功率放大模块400连接于所述无线收发模块300与所述802.11ad天线之间;其中,所述USB3.0中继设备通过所述802.11ad天线与路由器进行通信;
所述USB3.0接口100用于连接USB设备;
所述控制模块200用于进行数据交换和数据处理;
所述无线收发模块300用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行调制和解调;
所述功率放大模块400用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行功率放大。
具体的,USB3.0中继设备通过802.11ad天线与路由器进行通信,通过USB3.0接口与USB设备进行通信;其中,控制模块(例如CPU、MCU等常用处理器或控制器)与外部的USB设备通过USB3.0接口连接,与无线收发模块(例如802.11ad收发器)之间采用PCIE接口连接,主要负责对从USB设备和无线收发模块获取的数据进行交换和处理;无线收发模块主要负责对该USB3.0中继设备将要发送的无线信号进行调制,将待发送的数据内容转换为电信号,再将电信号转换为射频信号,从而通过802.11ad天线发送出去,无线收发模块还负责对该USB3.0中继设备通过802.11ad天线接收到的无线信号进行解调,将射频信号转换为电信号,再根据电信号解析获得相应的数据内容;功率放大模块位于USB3.0中继设备的信号发送链路和信号接收链路上,主要负责对USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行功率放大,以保证通信的可靠性。
可选的,所述USB3.0中继设备还包括射频开关模块,所述射频开关模块连接于所述功率放大模块400和所述802.11ad天线之间。
需要说明的是,802.11ad天线工作在60GHz,数据传输速率可以达到7Gbps,覆盖范围大概为10m,刚好可以满足该USB3.0中继设备的使用要求。
本发明实施例所提供的一种USB3.0中继设备,通过USB3.0中继设备的USB3.0接口连接USB设备,通过USB3.0中继设备的802.11ad天线与路由器进行通信,将USB设备与路由器的USB3.0接口之间的通信使用802.11ad无线通信技术进行替代,可以避免USB设备直接插在路由器上对路由器的2.4GHz无线通信造成干扰,从而消除了USB3.0对2.4GHz无线通信的干扰,并且无需将USB3.0降低到USB2.0使用,保证了USB的传输速率,无需降低2.4GHz频段的数据传输速率,增加了用户的上网体验,也无需切换无线通信的工作频段,节省了成本。
作为上述方案的改进,所述USB3.0接口100包括一对差分发送信号引脚、一对差分接收信号引脚、一对兼容USB2.0的数据传输引脚和一个电源引脚;
所述USB3.0中继设备通过所述USB3.0接口100与所述USB设备进行通信以及数据传输,并为所述USB设备提供电源。
可以理解的,与USB2.0接口相比,USB3.0接口增加了一对差分发送信号引脚和一对差分接收信号引脚,并且能够兼容USB2.0接口的所有功能,当USB设备接入USB3.0中继设备的USB3.0接口时,USB3.0中继设备通过USB3.0接口与USB设备进行通信,并通过USB3.0接口与USB设备之间实现数据传输,同时,还通过USB3.0接口为USB设备提供电源。
参见图2所示,是本发明提供的一种USB3.0中继设备的另一个优选实施例的结构示意图,所述功率放大模块400包括发送信号放大单元401和接收信号放大单元402;所述发送信号放大单元401连接于所述无线收发模块300与所述802.11ad天线之间,所述接收信号放大单元402连接于所述无线收发模块300与所述802.11ad天线之间;
所述发送信号放大单元401用于对所述USB3.0中继设备发送的无线信号进行功率放大;
所述接收信号放大单元402用于对所述USB3.0中继设备接收到的无线信号进行功率放大。
具体的,结合上述实施例,为了获得更远的传输距离,保证通信的可靠性,发送信号放大单元位于USB3.0中继设备的信号发送链路上,主要负责在USB3.0中继设备生成的射频信号发送出去之前,对射频信号进行功率放大,放大之后再通过802.11ad天线将射频信号发送出去;接收信号放大单元位于USB3.0中继设备的信号接收链路上,主要负责在USB3.0中继设备通过802.11ad天线接收到射频信号之后,对射频信号进行功率放大,放大之后再对射频信号进行进一步处理。
结合图2所示,作为上述方案的改进,所述USB3.0中继设备还包括电源接口500和电源管理模块600;所述电源管理模块600分别与所述电源接口500、所述控制模块200和所述无线收发模块连接300;
所述电源接口500用于连接供电电源;
所述电源管理模块600用于根据所述供电电源为所述控制模块200和所述无线收发模块300提供电源。
具体的,供电电源通过电源接口与USB3.0中继设备连接,以为USB3.0中继设备提供电源,电源管理模块将从电源接口获取的供电电源提供的电压/电流转换为控制模块和无线收发模块正常工作所需的工作电压/电流,以为控制模块和无线收发模块提供合适的电源,例如,将供电电源提供的5V电压通过DC-DC转换为3.3V电压,用3.3V电压为控制模块供电,从而保证控制模块正常工作。
需要说明的是,供电电源可以是与USB3.0中继设备通信的路由器,或者是其他任意满足供电需求的供电设备,当路由器没有预留USB接口时,可以由其他供电设备为USB3.0中继设备提供电源;当路由器有配置USB接口时,该USB接口会有5V电压供出,此时路由器可以作为USB3.0中继设备的供电电源,通过路由器为USB3.0中继设备提供电源,无需外接供电电源,进一步节省了成本。
结合图2所示,作为上述方案的改进,所述USB3.0中继设备还包括LED指示灯700,所述LED指示灯700与所述控制模块200连接;
所述控制模块200还用于根据所述USB3.0中继设备的状态生成相应的控制信号控制所述LED指示灯700的亮灭状态。
具体的,控制模块通过GPIO口连接到LED指示灯,控制模块根据USB3.0中继设备的状态生成相应的控制信号之后,通过GPIO口将控制信号输出至LED指示灯,从而控制LED指示灯的亮灭状态。
优选地,所述控制模块200具体用于:
当所述USB3.0中继设备与所述路由器无线关联上时,生成第一控制信号控制所述LED指示灯700在预设的第一时间段内点亮;
当所述USB3.0中继设备有连续的数据包流过时,生成第二控制信号控制所述LED指示灯700在预设的第二时间段内闪烁。
具体的,结合上述实施例,当USB3.0中继设备的802.11ad与路由器的802.11ad无线关联上时,802.11ad的PHY会发送相关的指示位给控制模块,控制模块根据此指示位生成相应的第一控制信号(该第一控制信号为高电平信号),并通过GPIO口将第一控制信号输出至LED指示灯,从而控制LED指示灯在预先设置的第一时间段内点亮;当有大量的数据流过时,802.11ad就会收到连续的数据包,并通过PCIE传输至控制模块,此时控制模块就会生成相应的第二控制信号(该第二控制信号为高、低电平间隔交错的脉冲信号),并通过GPIO口将第二控制信号输出至LED指示灯,从而控制LED指示灯在预先设置的第二时间段内闪烁以进行区分;因此,可以通过LED指示灯的亮灭状态判断USB3.0中继设备的状态。
作为上述方案的改进,所述USB3.0中继设备还包括存储模块,所述存储模块与所述控制模块200连接;
所述存储模块用于存储所述控制模块200读取到的所述USB设备中的内容;
所述存储模块还用于存储所述USB3.0中继设备接收到的与所述路由器关联的所有客户端的IP地址;其中,所述IP地址由所述路由器发送至所述USB3.0中继设备。
具体的,当USB设备通过USB3.0中继设备的USB3.0接口接入后,控制模块会主动读取USB设备中的内容,并将读取到的内容存储在存储模块中;当USB3.0中继设备通过802.11ad与路由器无线关联上之后,路由器会将与路由器关联的所有客户端(例如手机、电脑等)的IP地址发送给USB3.0中继设备,USB3.0中继设备的控制模块接收到IP地址之后,将IP地址存储在存储模块中。
需要说明的是,存储模块可以是USB3.0中继设备内置的存储芯片(例如Flash等);也可以是USB3.0中继设备外接的存储器,本发明实施例不作具体限定。
结合图2所示,作为上述方案的改进,所述USB3.0中继设备还包括显示屏800,所述显示屏800与所述控制模块200连接;
所述显示屏800用于显示所述内容和所述IP地址;其中,所述内容按照读取的顺序进行显示,所述IP地址按照接收的顺序进行显示。
可以理解的,结合上述实施例,控制模块外接一个显示屏,在将读取到的USB设备中的内容存储之后,将读取到的内容按照读取的顺序显示在显示屏上;在将接收到的路由器发送的IP地址存储之后,将接收到的IP地址按照接收的顺序显示在显示屏上,方便用户查看USB设备中的内容和与路由器关联的客户端的相关信息。
结合图2所示,作为上述方案的改进,所述USB3.0中继设备还包括按键模块900;所述按键模块900与所述控制模块200连接;
所述按键模块900用于根据按键操作生成相应的按键操作信号;
所述控制模块200还用于根据所述按键操作信号进行相应的处理。
具体的,用户可以通过按键模块对USB3.0中继设备进行相应的按键操作,按键模块响应用户的按键操作并生成与按键操作对应的按键操作信号,控制模块根据按键操作信号进行相应的处理。
例如,USB3.0中继设备可以通过按键模块实现按键操作读取USB设备中的内容,当用户想获取USB设备中的内容时,会点击对应的按键,按键模块根据用户的按键操作生成相应的按键操作信号,并将按键操作信号发送至CPU,CPU则根据接收到的按键操作信号读取USB设备中的内容;当用户不想读取USB设备中的内容时,不进行按键操作,CPU就就不会去读取USB设备中的内容,从而大大节省了CPU的利用率;当然,也可以设置成CPU自动读取USB设备中的内容,而不是通过按键控制。
USB3.0中继设备还可以通过按键模块实现按键操作获取与路由器关联的所有客户端的IP地址,当用户想获取与路由器关联的所有客户端的IP地址时,会点击对应的按键,按键模块根据用户的按键操作生成相应的按键操作信号,并将按键操作信号发送至CPU,CPU则根据接收到的按键操作信号通过无线发送请求至路由器,路由器再将其获取到的所有客户端的IP地址返回给USB3.0中继设备,从而获得与路由器关联的所有客户端的IP地址。
优选地,所述按键模块900包括上翻按键、下翻按键、回车按键和切换按键;
所述控制模块200具体用于根据所述按键操作信号读取所述USB设备中的内容;
所述控制模块200具体用于根据所述按键操作信号查看所述内容;。
所述控制模块200具体用于根据所述按键操作信号将所述内容发送至相应的IP地址;其中,所述IP地址为与所述路由器关联的任一客户端的IP地址。
结合图3所示,是本发明提供的一种USB3.0中继设备的按键功能示意图,图中左侧为显示屏的显示区域,用于显示读取到的USB设备的内容和接收到的IP地址,图中右侧为按键模块,包括上翻按键、下翻按键、回车按键和切换按键共4个按键,结合上述实施例,控制模块可以根据用户的按键操作读取USB设备中的内容,并将读取到的内容按照读取的顺序显示在显示屏上,用户可以通过上翻按键、下翻按键查看USB设备中的内容,同时可以通过回车按键选择进入USB设备中的任意一个文件夹,以查看该文件夹下更内层的内容;同理,控制模块将接收到的IP地址按照接收的顺序显示在显示屏上,用户可以通过上翻按键、下翻按键进行查看,也可以通过回车按键选择某一个IP地址,以将USB设备中的相应内容发送到选定的IP地址所对应的客户端,无需在通过电脑进行操作,避免了用户繁琐的查找过程。
需要说明的是,由于USB设备中的内容和IP地址可能会显示在显示屏的同一显示区域,显示屏上具体显示USB设备中的内容还是IP地址可以通过切换按键进行切换显示;或者显示屏先显示的是读取到的USB设备的内容,然后用户在对应的文件下按下回车按键,之后就会显示IP地址以供用户选择相应的IP地址,将USB设备中的相应内容发送到希望的IP地址对应的客户端上。
参见图4所示,是本发明提供的一种USB3.0中继设备的应用场景示意图,图中包括USB设备(例如Doggle设备)、本发明实施例提供的USB3.0中继设备和路由器,其中,USB3.0中继设备通过USB3.0接口连接USB设备,与USB设备进行通信,USB3.0中继设备通过802.11ad天线与路由器建立无线通信,并且由路由器作为供电电源连接USB3.0中继设备的电源接口,为USB3.0中继设备提供电源;现有技术一般直接将USB设备直接***路由器的USB3.0接口,因此会对路由器的2.4GHz无线通信产生干扰,使用本发明实施例提供的USB3.0中继设备连接于USB设备和路由器之间,将USB设备与路由器的USB3.0接口之间的通信使用高速率的802.11ad无线通信技术进行替代,由于802.11ad工作在60GHz,避免了USB3.0接口对2.4GHz无线通信的干扰,增加了用户的上网体验,并且保证了USB的传输速率,同时,本发明实施例提供的USB3.0中继设备可以在USB设备***时自动读取内容,并将其用显示屏进行显示,用户还可以通过按键操作将相应的USB设备内容读取到对应的与路由器关联的IP客户端上,避免了用户繁琐的查找过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种USB3.0中继设备,其特征在于,包括USB3.0接口、控制模块、无线收发模块、功率放大模块和802.11ad天线;
所述USB3.0接口、所述无线收发模块均与所述控制模块连接,所述功率放大模块连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间;其中,所述USB3.0中继设备通过所述802.11ad天线与路由器进行通信;
所述USB3.0接口用于连接USB设备;
所述控制模块用于进行数据交换和数据处理;
所述无线收发模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行调制和解调;
所述功率放大模块用于对所述USB3.0中继设备发送和接收到的无线信号进行功率放大。
2.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0接口包括一对差分发送信号引脚、一对差分接收信号引脚、一对兼容USB2.0的数据传输引脚和一个电源引脚;
所述USB3.0中继设备通过所述USB3.0接口与所述USB设备进行通信以及数据传输,并为所述USB设备提供电源。
3.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述功率放大模块包括发送信号放大单元和接收信号放大单元;所述发送信号放大单元连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间,所述接收信号放大单元连接于所述无线收发模块与所述802.11ad天线之间;
所述发送信号放大单元用于对所述USB3.0中继设备发送的无线信号进行功率放大;
所述接收信号放大单元用于对所述USB3.0中继设备接收到的无线信号进行功率放大。
4.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0中继设备还包括电源接口和电源管理模块;所述电源管理模块分别与所述电源接口、所述控制模块和所述无线收发模块连接;
所述电源接口用于连接供电电源;
所述电源管理模块用于根据所述供电电源为所述控制模块和所述无线收发模块提供电源。
5.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0中继设备还包括LED指示灯,所述LED指示灯与所述控制模块连接;
所述控制模块还用于根据所述USB3.0中继设备的状态生成相应的控制信号控制所述LED指示灯的亮灭状态。
6.如权利要求5所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述控制模块具体用于:
当所述USB3.0中继设备与所述路由器无线关联上时,生成第一控制信号控制所述LED指示灯在预设的第一时间段内点亮;
当所述USB3.0中继设备有连续的数据包流过时,生成第二控制信号控制所述LED指示灯在预设的第二时间段内闪烁。
7.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0中继设备还包括存储模块,所述存储模块与所述控制模块连接;
所述存储模块用于存储所述控制模块读取到的所述USB设备中的内容;
所述存储模块还用于存储所述USB3.0中继设备接收到的与所述路由器关联的所有客户端的IP地址;其中,所述IP地址由所述路由器发送至所述USB3.0中继设备。
8.如权利要求7所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0中继设备还包括显示屏,所述显示屏与所述控制模块连接;
所述显示屏用于显示所述内容和所述IP地址;其中,所述内容按照读取的顺序进行显示,所述IP地址按照接收的顺序进行显示。
9.如权利要求1所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述USB3.0中继设备还包括按键模块;所述按键模块与所述控制模块连接;
所述按键模块用于根据按键操作生成相应的按键操作信号;
所述控制模块还用于根据所述按键操作信号进行相应的处理。
10.如权利要求9所述的USB3.0中继设备,其特征在于,所述按键模块包括上翻按键、下翻按键、回车按键和切换按键;
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号读取所述USB设备中的内容;
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号查看所述内容;
所述控制模块具体用于根据所述按键操作信号将所述内容发送至相应的IP地址;其中,所述IP地址为与所述路由器关联的任一客户端的IP地址。
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