TWI354469B - Wireless communication method and apparatus for op - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種無線通信系統。更牲^ 於為—存取點（AP)選擇最適切作業賴道發明關 【先前技術】 一热線通信系統運作所在之—盔续帝 在任何時狀變。由於—無線雜了能 ::圍該：㈣其位置而定可能脫離或是在-或多= C ^通信系統之容量有時會因為頻寬考量而受限。可供通 絡L料使用之通信頻道的頻寬容量是有限的1必 須刀攤於複數個APs及可攜式WTRUs。 數種木構拥來提高無線通信紐的容量。頻道 選擇是此等架構其中一種，藉以讓一網路内之 ΑΡ頻道選擇之協H固頻道與其他相關微US聯絡。 於網路組態t之每^伟方式進行。但是，要回應 常不切實_，因Hi財射式協賴道選擇是非 紐如能。〜為坆可靶導致所有APs之一重新設計和重 法充^解二S的頻譜和外部干擾源也會造成手動協調無 道指派成會使得相^外之難以藉由手動頻道選擇方式將頻 量的方式麵於可務負載^最大化整體系統容 1354469 f知雜在衫個必試_時開機之時會遭遇另一問 褚备一網路内發生此情況，所有Ap —頻ifn m L 旨5式在相同時間做出 因為每 —頻道選擇。因此，APs的頻道選擇不會是最佳 —AP並未將鄰近APs的頻道選擇納入考量。土 的 自動地最佳化親選擇以避免 M目關之__的方法及㈣會是極騎t丨 【發明内容】 本發明關於_種最佳化一八 法及裝置。該擇的無線通信方 、我直T為AP及/或_積體電路⑻）。 頒道選擇最佳化過程包含四 :候選頻道決定過程程； 道更新過程。決定用於支援由該AP谁,—及4) 一頻 道。該等候選頻道係從一可容 ^仃之通信的候選頻 選頻道之測得干擾要小於一已確^(acs)以每-候 出。 、疋取大容許干擾為條件選 【實施方式】 在下文t，術語、 WTRU^ (UE)、-行動站、固定或行動=限性包含-使用者設傷 其他能夠在-鱗魏#作之_=置糾H、或任何 在:文中’術語、"非询限二 台、B卽點'網點控制界 3存取點、—基地 裝置。 。。何其他_之無線環境介接 6 1354469 本發明之特徵可被併入一 IC内或被建構在一包括多個 互連組件的電路内。

如下所述，本發明大體上可應用於無線區域網路 (WLAN)技術，譬如大體上應用於IEEE 8〇2 u及ETSI

HyperLAN規格’然可想見將其應用在其他限制干擾無線系 統譬如 IEEE 802.15 及 IEEE 802.16。 第1圖是一依據本發明之無線通信系統1〇〇的方塊圖。 • 無線通信系統100包括一 AP 1〇5及複數個WTRUs llOa-llOn。AP 105經由一天線120透過一無線鏈結115與 WTRUs ll〇a-ll〇iU^絡。AP 105 包含一收發器 125、一頻道 選擇斋130、一測量單元135、一功率控制器14〇、一計時器 145及一 §己憶體150。收發器125經由天線12〇對wTRUs 110a-110n發出信號115a-ll5n且從該等wTRUs接收信號 115a-115n。 頻道遠擇杰130選擇一用來與每一 wTRUll〇a-ll〇n聯 φ 絡的頻道。測量單元135測量支援AP 105的作業參數。測 量單元135負責收集、處理並存儲頻道量測值，此等量測值 非侷限性包含：頻道使用率（亦即頻道繁忙的時間百分率）， 外部（非802.11)干擾之位準’從接收封包測得之接收信號 強度’及類似量測值。功率控制器140控制Αρ ι〇5之^^ 功率。計時器145設定AP 105進行某些作業的—或多個^ 定週期。記憶體150為AP 105提供儲存能力，包括記錄諸 如測量結果的資料。 ^ 7 第2圖是一依據本發明之頻道最佳化過程2〇〇的流程 圖。頻道最佳化係指選擇—特定AP或APs網路在特定資料 傳輸條件下使用之最佳頻道（亦即頻率）的過程。頻道最佳 化:為以手動方式或自動方式實行，且得為在部署時就開始 進仃或是在作業中動態進行。頻道最佳化過程200可搭配無 線區域網路（WLAN)應用（例如依據IEEE8〇2⑴實行。 、η如第2圖所示，頻道最佳化過程200始於步驟2〇5。頻 道最佳化過裎在正常纟統作財祕地決定最佳作業頻 =’不會讓BSS内之相關WTRUs經朗—服務中斷。在步 知210中’AP 105定期用短時間掃描複數個頻道當中每一頻 道以避免難_使財造成服務情，並且在這些頻道上 進行測量。在步驟215中，如果經判定Ap正在一低負載週 』、亦即沒有BSS訊務且/或沒有相關使用者期間運作，Ap 匕過程，藉由以在一高系統負載期間取 付之董測值絲礎算出每—頻道之、、珊親負载〃的 判斷是否-新頻道會更適合（步驟22())。在步驟225中， AP應將其作業頻道換成具備最低簡頻道負載的頻道。 在當今IEEE8〇2.U網路中，並沒有讓AIM05通知相關 = = (至少在基礎標準= 1?頻道’其每-相關w職U。最 、，、曰理解到已丧失與AP 1〇5 _f，且最終會 有可能在同—個Ap的新作業頻道上重心： AP^，』如何’問題在於贾观會從其喪失鱼处: 之日一其摘頻道錢Ap錄魏之時感制—服務中。 1354469 . 斷。為避免服務中斷，頻道最佳化過程200會等到BSS (細 胞）内沒有訊務時才改變頻道。另一方面，IEEE802.il標準 當中的一些版本（即IEEE 802.11h及很可能會有的該標準之 一未來版本）可能允許AP對其WTRU交信告知改變頻道。 在此情況中，頻道最佳化過程200不一定要等到沒有BSS訊 務才進行。因此，頻道最佳化過程2〇〇得以定期運行並且只 要有需要就改變作業頻道。

頻逼取佳化過程200掃描頻道之一序 (例如頻道1-11之—列表）以偵測可用的最佳頻道。該等頻 道可為依i定轉被掃描，或者鮮舰可騎機地被掃 描。在此要蝴的4點是頻道掃描不是在沒有BSS訊務的時 :ϊΓ與=掃描連續地貫徹於ap 105之正常作業全程中 nt； Γρ AP1^ _道° AP可妓期重複此事 由這樣做，AP 1 〇5偷用伽性日日 个丨』顺錯 秒）掃3他㈣ 間的1% (每毫秒用5毫

在所有情況中 序列不-定要包含财可胸§、# / 頻道 之與每- AP有_:#1 ^。摘在母—頻道上偵測到 掃mm/， 貢訊可包含（但不限於）在被 ㈣頻道上運作之其他Ap =被 ESS之-部分的指示，A =危、他APs疋否是同一 以及頻道上是否有任何其他干擾2度，賴上的訊務量， 在該頻道:：以：過程判斷:1)有哪些其他奶 即依據卿;3丈部分(亦 之域強度，4)該頻道上的訊 9 1354469 . 務i，及5)該頻道上是否有任何其他干 干擾）。頻道上的訊務量通常係就頻道使用率測旦非⑽2·11 使用率相當於接收器被一 WLaN彳古铲葡“里，6亥頻道 率。 七就载波鎖定的時間百分 掃描是找且躺祕生。—轉棘魏過程 (亦即在沒有BSS訊務及/或相關制者， 一二 期觸發機制、例如每5分鐘），Ap 1G5酬哪軸道

=能。舉例來說’這可能是藉由測量哪個頻 ；； 干擾或者其他APs是否是同-Ess之 取V里 _的該等其他APs是否是同,二部“= 此決定對於使用頻道之獅更積極或較不積極。 在一替代實施例中，協調頻率選擇可藉由以下方式完 ϋ吏aps、相互交換有關其特質（例如負載、容量或位 的貝Λ，或2)有-能從每一 Ap得到資訊且設定網路 内所有APs之頻道的集中式架構。就第—種情況來說，每一 AP—仍會自主地做出決定，但是錄㈣減允許有一較好 ;决疋如其可包含難以被另一 AP從外部觀測到的統計資 ，）就第一種炀況來說，從不同Aps收集資訊且將此等資 nfl通知-集中單域裝置’此集中單元在收到資訊後做出一 決定且回頭將此決定通知不同Aps。 _ ，道最佳化過程200被執行為在一目前頻道正被使用的 ^時4擇-最佳頻道（例如—低負載縣頻道最佳化過 私200可被下述條件射之—條件觸發：1)上次執行最佳 1354469 化頻道選擇的發生時間至少是丁⑽秒以前；2)目前沒有盘 AP聯繫的WTRUs之時；或3)在最近丁^秒内都沒有與 AP在來的BSS訊務。據此，κ從任何頻道選擇過程之 上次弓曰I,動到要觸發頻道最佳化過程2〇〇的最小流逝時間；且 TFree疋從上次运往或來自处之BSS封包轉移到要觸發頻道 隶佳化過程200的最小流逝時間。 >藉由在前述觸發條件中確保在觸發最佳化頻道選擇之 前會有至少U、沒有Bss訊務且當時沒有與Ap奶聯繫 的WTTOS ’頻道最佳化過程2〇〇《會打斷任何外送資料轉 移譬如-聲音來電、網路下載、及/或FTP轉移。另一方面， 如果有辦法讓AP 1〇5通知相關WTRUs 11〇頻道有_變化， 最佳化頻道選擇過程2GG可定期運作而不必等候咖訊務不 存在。 第3A圖和第3B圖是連在一起的，其為—依據本發明之 頻道最佳化過程300的詳細流程圖。頻道選擇最佳化· 包含四個子過程：D —測量過程305 ; 2)-候選頻道決定 :呈310 ; 3卜頻道選擇過程355 ;及4)—頻道更新過程 380 〇 在測量ϋ程305中，計算每一鄰近BSS之平均負 在-實施m ’啦單元135定齡算每—鄰近聰之負 載。如果一 BSS之任何負載估計值大於L麵，則將該估算週 期之所有鄰近概的負載記入記憶體150内。如果所有 BSSs具有小於L_之負载估計值，助略這些負載估計值。 1354469 記憶體150内只保留最新近的負栽估計值N|〇ad est集合。 依據較佳實施例’ AP 105在每一靜音測量週期（SMp) 聆聽一 ACS之一特定頻道。AP 1〇5在相繼SMPs内輪流聆 聽每一頻道，且測量ACS内每一頻道之一個別測量集合。測 量集合含有與ACS内之頻道數量一樣多的smPs。在一已知 SMP内，由測罝單元135測量頻道之頻道使用率（cu)。CU 相當於收發器125被載波鎖定的時間百分率。由於在一 smp 期間觀測CU，導致AP 105載波鎖定之所有封包係源自鄰近 BSSs。CU量測值代表著BSS外頻道使用率。處理個別cu 量測值以便獲得每一測得BSS之一平均BSS負載互。要注意 到頻道上所有BSSs之BSS IDs會連同每一頻道使用率量測 值被記錄下來。 僅有高負載量測值被記錄以便避免不必要的歷程紀錄 (logging)。歷程紀錄相當於量測值之記錄或存儲。如稍早 所述，頻道最佳化過程300僅在沒有Bss訊務（亦即未被加 載）之時運行。為減少記錄量測值的數量，頻道最佳化過程 300僅存儲預定數量的高負載量測值。 CU小於CMiN之量測值被排除以便確保頻道最佳化係以 在一顯著系統負栽狀態下取得之量測值為基礎。換句話說， 如果在測i集合中呈現之CU量測值有任一個大於c_， 則s己錄這整個測量集合。另一方面，所有頻道都是CU<CMIN 的測置集合則被略去。測量集合可為每—頻道之cu以及頻 道上所有BSSs之BSS IDs。 12 1354469 —頻道最佳化過程300以個別頻道使用率量測值為 疋其自有BSS的最佳頻道。雖說頻道最佳化應當是以在菩 系統負載狀®下取得之制值為基礎，頻道最佳化過程 亦可為僅在系統負载已減輕之時執行。為避免龐大的測量声 程紀錄’只有最新近的測量窗口 I被保留在記憶體内。止 回頭參照第3 A圖’在測量過程3()5中，以一 bs 別負載為基礎計算每-BSS之平均負載。在測量集合 於頻道k上運作之BSS丨的瞬時負載係、以方程式⑴為基礎： 方程式（1) 二中CM代表在測量集合j期間於頻道[上的頻道使用率且 BSS(U)代表BSSs的數量。BSS i之平均負載依據方程式 被計算成所有被記錄測量集合内之瞬時負載的平均值： l(i) = max 1%, Ν'

SET 方程式（2) 其中NSET代表被記_量集合的總數量。加上糊最小平 =SS負載。計算每—BSS之平均負載的方法不侷限於上 貫例。 替代缝方式之_參_於下表2。純此技藝者會 這些參數和數值之外更使用其他參數和數值或 疋以其他參數和數值取代。 1354469 . 符號 描述 類型 預設值 C(k,j) 在測量集合j期間之頻道k上頻道 使用率。一頻道之頻道使用率被定 義成接收器被、、載波鎖定〃之時間 的百分率。此量測值係在一靜音測 量週期中取得；AP收到的所有封包 係源自鄰近BSSs°C代表BSS外頻 道使用率。 量測值 it Cmin 南於此值之測量集合會被記錄的最 小頻道使用率。 組態參數 10% Nset 被保留在記憶體内之測量集合之移 動向口的大小。 -----——__ 組態參數 100 表2 在候選頻道決定過程310巾，Ap 1G5檢索最大容許干擾 W (步驟315)’其為在任何已知頻道上以—Ap之基線範 ，為基礎歧的最大料干擾。難來說，驗候選頻道決 疋過矛王310之ΙΜΑχ係依據方程式（3)算出： /麗=户着如^ 絲式⑶ 其中（RNGbase + RNGadj)是APl〇5覆蓋的範圍，·且( 高速率封包(例如u 之必要載波二; M|以消除頻道具備太過接近實際最大容 许位準之干擾位準的可能。 取八备 'ACS 第-頻道（步驟32〇)。然後剩量該頻 1354469 遏之，擾I且以其與最大容許干擾Imax做比較（步驟325)。 如果姻道之干擾〗小於最大料干擾Imax，則μ 1〇5將該 頻道記入記憶體150内一候選列表（步驟33〇)。如果該頻道 干^ 1不小於最大容許干擾W，則ΑΡ 105檢查ACS内是 否還有任何頻道存在（步驟335)。如果ACS内尚有頻道存 在’則AP 1〇5從ACS選出下一個頻道（步驟34〇)且過程 3^〇回到步驟325。如果ACS内不再有頻道，則AP 1〇5檢查 有任何可用候選頻道（步驟345)。如果在步驟345中判 定沒有可用候選頻道，貝Ap 1〇5將w增加(步驟 5〇 )1 且頻道最佳化過程300回到步驟320。如果在步驟345 中判足至少有一候選頻道存在，則進行頻道選擇過程355， 如第3Β圖所示。 頻道選擇過程355係以每一測得聰之平均負載ζ—以及 目前BSS-頻道映射歸）。對所有頻道計算出一預料頻道使 =率cPRED(k)(步驟360)QCpRED(k)代表利用來自高負載條 之負載估计值預料的頻道k預料頻道使用率。⑻可 1異於綱k之最新賴錢轉量驗。難以c_ =僅利料新近頻道率量龍為基礎選擇頻道，因為 頻、選擇應當針對高負載條件最佳化。 ' 有測觀k來說，依據方程式⑷加總頻道k上所 有測侍BSSs之平均負載： 方程式（4) 1354469. 一旦算出所有候選頻道的CPRED ’依據方程式（5)選擇 具備最小預料頻道使用率的頻道k : ' K = arg* min[C"·⑷] 方程式（5 )

此時AP 105檢查選擇頻道k是否不同於一目前頻道（井 驟370)。如果具備最小預料頻道使用率之選擇頻道k同1'於V 削頻運，則頻道選擇過程355結束。如果選擇頻道^不同目 目前頻道’則其判斷改變頻道是否會有明顯利 = 375 )。一滯後標準確保改變頻道會有—夠大^ ^ 確地說’只要是合乎以下條件的新頻道就會 彼。明 C_(Cwrm — chamel、—C_(K)> 吋,方程式（6 ) 否則就結束最佳化頻道選擇。 最佳化頻道選擇之範例參數

會理解到可在這些參數和 更使^習此技藝者 或是以其鲜姊顧㈣值之較使財姆數和數值

符號 ACS 描述 預設值 组態參數 300秒 ———_______ 可容許頻道集合 ΙΖΓ7~Ζ~~~--—<vji 攸任何 FS 演_ 到要觸發最佳： 麵間n 〇的取小流 TFree 從上次送往或來自AP之BSS 封包轉移到要觸發最佳化FS 的隶小流逝時間。 組態參數 120秒 L⑴ 鄰近BSS i之估計負載。每300 秒由功率控制演算法之負載 均衡過程判斷每一 BSS之負 載。 内部參數 無 Lmin 測量歷程紀錄之最小負載。如 果任一 BSS具有L(i)>L_， 則記錄所有測得BSSs的負載。 組態參數 10% Ni〇ad_est 已記錄負載估計值之滑移窗 口的大小。 組態參數 2 /5(k) 在頻道k上測到的BSSs之集 合。此為已在最近靜音測量週 期内就頻道k偵測到之一 BSSs IDs 列表。 量測值 益 I(k) 在頻道k上測得之干擾。I被 測量為在未被接收器 ''載波鎖 定" (亦即接收器沒接收任何封 包）時的平均接收信號功率。 量測值 無 RNGbase 基線範圍（由路徑喪失發現過 程設定） 内部參數 * »»> RNGadj 範圍調整（由負載均衡過程設 定） 内部參數 無 (cy) '/1 Kcq _\ήφ 支援最大資料傳輸率之最小 必要載波功率干擾比 組態參數 10 dB Pmax 最大AP傳輸功率 組態參數 20 dBm 1354469

Imax 任何已知頻道上以基線範圍 為基礎決定的最大容許千谱 内部參數 無 Μ, 被用於最大容許干擾位準IMAX 之計异的干擾餘裕 組態參數 3dB Δ 在沒有I<IMAX之候選頻道時 使隶大谷终干擾Imax增加的 量，單位dB。 組態參數 3dB 預料頻道使用率之滯後標 準。目前頻道與新頻道之預料 頻道使用率差必須超過此閥 值 -~~~----- 組態參數 10% 表3 一較簡單的頻道選擇演算法可能是僅僅依據有紀錄的 頻道使用率量測值（亦即選擇在高負載條件下觀測到最低頻 道使用率的頻道）。但是，很可能發生鄰近APs在一已知Ap 引動最佳化頻道選擇之前已經改變作業頻道的情形。有紀錄 的CU量測值無法準確表達在下一個高負載週期内的頻道負 載。因此，頻道選擇係以頻道使用率之—預料值CPRED為基 礎而CPRED係以估計bss負載及最新近的BSS-頻道映射為 基礎。 —旦頻道選擇過程355完成，如果選出一新頻道則利用 一頻道更新過程38〇更新BSS頻道。在頻道更新過程38〇 t判斷是否有任何WTRUsllO透過目前作業頻道與Αρι〇5 聯繫（步驟385)。如果這樣，AP 105首先必須對每—相關 WTRU 110發送一解除關係訊息（步驟390)。然後Ap 1〇5 將其作業頻道換成新頻道（步驟395)。如果沒有WTRUs 110 透過目前作業頻道與AP 105聯繫，則AP 105將其作業頻道 換成新頻道。 較佳從上次執行頻道最佳化過程300起算至少經過 秒。否則就無視觸發標準。因此，丁Last的值會跟頻道最佳化 過程300的值相同。一旦從頻道改變起算已經過TLast，即每 tmeas定期地評估二個觸發條件。 一雖然已在較佳實施例中就特定組合說明本發明之特徵 _ +母特徵或元件得被單獨使用或是以有或沒有本發 明其他特徵和元件之多樣組合使用。 " 【圖式簡單說明】 第1圖疋一依據本發明之一無線通信系統的方塊圖； fy 曰 圖疋一依據本發明一實施例之一頻道最佳化過程的流 f 圖和帛3B圖是連在一起的，其為一依據本發明另— Λ例之—頻道選擇過程的詳細流程圖。 【元件符號說明】 ΑΡ 100105115 存取點 依據本發明之I ΑΡ WTRU 線通信系統 無線傳輸/接收單元 無線鏈結 110a-11 On WTRU 115a-115n 信號 120 天線 125 收發器 130 頻道選擇器 135 測量單元 140 功率控制器 145 計時器 150 記憶體 1354469 . 200依據本發明之頻道最佳化過程流程圖 300依據本發明之頻道最佳化過程詳細流程圖 305測量過程 310 候選頻道決定過程 355頻道選擇過程 380頻道更新過程

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Claims (1)

100年9们3曰修正替換頁 十、申請專利範圍： '---- 1. -種用以選擇至少-最佳頻道以供一無線通信系統中— 存取點（AP)使用的方法，其透過從複數候選頻道選擇 一用於一新操作頻道的頻道，該AP具有至少—作業頻 道，該方法包括： 從一可容許頻道集合内的頻道中決定候選頻道，以供該 AP使用； 計算所有候選頻道的預測頻道使用率； 選擇一具有最低頻道使用率的頻道； 判定該選擇頻道是否與一目前作業頻道不同； 當該選擇頻道與該目前作業頻道不同的情況時，判定該目 前作業頻道的該頻道使用率是否大於該選擇頻道的該頻 道使用率至少一預定閥值；以及 計算複數個鄰近基礎服務集(BSSs)中各基礎服務集的平 均負載。 2 .如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括： 記錄平均負載大於一閥值的該BSS的資訊。 3.如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括： 该選擇頻道與該目前作業頻道相同的情況時，結束最佳 21

⑽年9月13日修正替換頁 化頻道選擇過程。

《如申請專利翻第3項所述的方法，更包括： 在步驟(e)t該目前作業頻道的該頻道使用率不大於該 選擇頻道的該頻道使用率至少一預定闊值的情: 時，結束最佳化頻道選擇過程。 5.如申請翻細第4項所述的方法，更包括： 該目前作業頻道的該頻道使用率大於該選擇頻道的該 頻道使醇至少—默_的情鱗，判定是否有任 何任何無線傳輸/接收單S(WTRU)透過該目前作業 頻道與該AP相關；以及 解除所有相關WTRUs的關係。 6·-種存取點，其透盤複數候麵道獅—用於一新作業 頻道的頻道，以選擇至少一最佳頻道以供一無線通信系統 中一存取點UP)使用，該AP具有至少一作業頻道，該 存取點包括： 一天線，用於在一頻道上與複數無線傳輸/接收單元 O^TRUs)進行通信；以及， 一頻道選擇器，其從一可容許頻道集合内的頻道中決定 候選頻道以供該AP使用、計算所有候選頻道的預測 22 1354469 100年9月13日修正替換頁 頻道使用率、選擇一具有最低頻道使 疋戎選擇頻道是否與一目前作業頻道不同、以及在該 選擇頻道與該目前作業頻道不同的情況時，判定該目 m作業頻道的該頻道使用率是否大於該選擇頻道的 忒頻道使用率至少一預定閥值，其中該頻道選擇器計 算複數鄰近基礎服務集(BSSs)中各基礎服務集的平 均負載。 7. 如申請專利範圍第6項所述的存取點，更包括： 一記憶體’用以記錄平均負載大於一閥值的該BSS的 資訊。 8. —種積體電路(1C)，其概入於一存取點中，用以透過從複 數候選頻道選擇一用於一新作業頻道的頻道，以選擇至少 一最佳頻道以供一無線通信系統中一存取點（Ap)使用， 該AP具有至少一作業頻道，該ic包括： 一天線，用於在一頻道上與複數無線傳輸/接收單元 (WTRUs)進行通信；以及， 一頻道選擇器，其從一可容許頻道集合内的頻道中決定 候選頻道以供該AP使用、計算所有候選頻道的預測 頻道使用率、選擇一具有最低頻道使用率的頻道、判 23 ⑶4469. I 100年9月13曰修正替換頁 定該選擇頻道是顯—目騎_^ 選擇頻道與該目前作麵道不_情況時，判定該目 前作業頻道m靖道使用率是否大於該選擇頻道的 該頻道使用率至少一預定閥值，其中該頻道選擇器計 算複數鄰近基礎服務集(BSSs)中各基礎服務集的平 均負載。 9.如申請專利範圍第8項所述的積體電路，更包括： 一§己憶體’用以記錄平均負載大於一閥值的該Bss的 資訊。 24