阅读说明：本技术 广泛分布的无线网络中自适应跟踪和分配容量的系统和方法 (System and method for adaptive tracking and capacity allocation in widely distributed wireless networks ) 是由 萨西·埃斯瓦拉卡娃 维沙尔·阿格拉沃尔 约翰·布拉斯科 吉尔伯托·布里兹 托德·E·兰德里 于 2018-02-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无线电信网络中跟踪和动态分配无线容量的系统。本系统具有多个处理器级：分布在每个基带处理器内的基带级容量处理器层；分布在每个无线基站内的客户端级容量处理器层；服务器级容量处理器层,其每个都跨越无线基站独特的领域,安排无线容量的分配；以及主级容量处理器。无线容量根据与无线设备的活跃连接进行分配,该活跃连接被量化并被分配为逻辑连接或连接令牌。本系统动态分配无线容量,以便将资源用于任何在给定时间需求最大的场景和环境。(A system for tracking and dynamically allocating wireless capacity in a wireless telecommunications network is disclosed. The present system has multiple processor stages: a baseband level capacity processor layer distributed within each baseband processor; a client-level capacity processor layer distributed within each wireless base station; server-level capacity processor layers, each spanning a unique domain of wireless base stations, that arrange for allocation of wireless capacity; and a main level capacity processor. Wireless capacity is allocated according to active connections with wireless devices, which are quantized and allocated as logical connections or connection tokens. The present system dynamically allocates wireless capacity to use resources in any scenario or environment where the demand is greatest at a given time.)

广泛分布的无线网络中自适应跟踪和分配容量的系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统基础设施，及无线通信设备到无线网络的有效管理，该无线网络动态地考虑并适应跨广泛地理区域的连接使用中的变化。

背景技术

传统的无线通信系统由多个以规定频率和编码方案产生无线信号的基站组成，无线信号范围内(即无线覆盖区域内)的无线通信设备可以通过该基站与地面通信网络连接与通信，实现与其他设备、系统、计算机、网络等的通信。这些传统的无线通信系统在很多方面都非常低效。尤其是，基站被单独设计以适应无线通信设备及其相应的连接的峰值并发数量。无线覆盖区域通常包括多个在相同或不同频带上产生信号的基站，以适应这样的峰值并发使用。然而，在服务于相同的无线覆盖区域时，每个基站被单独设计以满足固定的峰值容量水平。此外，在任何给定的一天或一周内，峰值并发使用通常仅在短时间内发生。此外，不同的无线覆盖区域之间，使用模式通常差别很大。例如，商业区办公楼内的峰值并发使用可能发生在下午2:00，而住宅社区中公寓楼内的峰值并发使用可能发生在晚上8:00。在每种情况下，服务于这些位置中的每个位置的无线基站都被设计为供应峰值使用容量，即使在绝大多数时间内系统基本运行于峰值水平以下。其结果是，形成的网络，其中的基站在固定峰值容量水平上被个别地过度设计，这导致其成本显著高于每个独立基站以及整个无线通信系统的的必要成本。

存在某些小型蜂窝基带解决方案，据说可以在给定的本地无线覆盖区域(如单栋建筑)内优化基站连接。然而，这些解决方案都不能平衡跨多个服务于多个不同的且地理上分散的无线覆盖区域或位置的基站的并发连接。

存在其他解决方案，其被配置为使得解决方案的基带处理器部分通过被称为前传的网络与解决方案的无线电部分物理分离。在这些情况下，基带处理器是物理嵌入式硬件设备，其具有连接至多个无线电的物理接口(通常为6个物理连接)。在某些情况下，无线电可以“菊花链”来支持6的倍数(例如：每个基带处理器设备对应12(6x2)，18(6x3)或24(6x24)个无线电)。在这种情况下，单个物理基带处理器设备可以通过专用物理前传(通常是光纤介质)连接到物理上位于其他地方的无线电。每个嵌入式基带处理器可以支持多个并发设备连接(例如，2000个设备连接)，由此实际连接可以分布在无线电所在的各个物理站点上。此外，一些解决方案允许将不止一个基带处理器设备(通常为2个)汇集在一公共的装置底盘或子机架上。由于相关标准规范规定的非常严格且短的延迟要求，这种前传解决方案可容纳的地理距离被限制在几公里以内。

这些解决方案包括以下缺陷：首先，这些已知的解决方案受限于固定的、有限数量的物理嵌入式基带处理器之间的共享容量，其中该物理嵌入式基带处理器并置于相同的物理位点。其次，共享容量受限于几千个设备的连接。

其他已知技术包括呼叫允许控制(CAC)系统，其被设计为防止基于IP的语音传输(VoIP)网络或其他“实时”通信解决方案的过度订阅，该过度订阅会降低系统用户的整体性能。这种实时媒体流量对网络延迟和拥塞非常敏感，这与数据流量(例如到电子邮件服务器的连接)相反，数据流量对延迟容忍度很高。这些CAC解决方案用于呼叫或连接的设置阶段，因此可以被视为预防性拥塞控制程序，以便在预期到会导致拥塞状况时阻止连接。通常，CAC程序可以在相对较长的响应周期内完成，该响应周期可以高达100毫秒或甚至更高。

CAC解决方案包括以下缺陷。如上所述，CAC解决方案在访问时评估连接请求，并根据该时间点的服务条件允许或禁止访问。这些接入请求可能需要相对长的时间才能完成，例如超过100毫秒，这取决于不同网络条件。例如，呼叫接入控制“服务”可以不与网络访问组件在物理上并置，但可以通过共享网络(如IP网络)访问。诸如VoIP之类的异步解决方案可以轻松地容忍这种长持续时间的请求。然而，这种方法不适用于无线移动通信，因为无线移动通信中的连接操作具有以毫秒和微秒测量的严格的时间约束。

因此，需要一种用于无线网络的系统，其能够有效地适应无线设备连接的峰值并发需求中的时间与地理波动，由可分散在广阔的地理位置的基站网络提供服务。该系统必须符合先进无线通信标准中非常苛刻的延迟约束，同时更准确地测量和计算无线通信系统与无线通信设备实际系统范围的并发连接。还需要一种平衡和再平衡并发连接容量的系统，确保无线通信系统的最佳和高效使用。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于在无线通信网络中分配容量的系统。该系统包括多个基带级容量处理器，每个基带级容量处理器耦合到相应的基带处理器，其中，多个基带级容量处理器中的每个都确定了活跃连接的无线设备的数量和非活跃连接的无线设备的数量，维持基带极活跃连接分配，并响应来自至少一个提出请求的无线设备的活跃连接请求。该系统还包括多个客户端级容量处理器，每个客户端级容量处理器均对应无线基站，每个客户端级容量处理器耦合到多个基带容量处理器内的不同基带级容量处理器的子集，其中，多个客户端级容量处理器中的每个都维持活跃连接预留，向其对应的每个基带级容量处理器均提供基带级活跃连接分配，执行客户端级前瞻功能以确定未来对活跃连接的需求，并响应来自其对应的基带级容量处理器的基带级附加活跃连接分配请求。

本发明的另一方面，该系统还包括多个服务器级容量处理器，每个服务器级容量处理器耦合到多个客户端级容量处理器中的客户端级容量处理器的子集，其中，每个服务器级容量处理器维持活跃连接访问池，执行服务器级前瞻功能，并响应来自其对应的客户端级容量处理器的客户端级附加活跃连接分配请求；以及与多个服务器级容量处理器耦合的主级容量处理器，其中，主级容量处理器维持主活跃连接访问池，执行主级前瞻功能，并响应来自多个服务器级容量处理器中每一个中的服务器级附加活跃连接分配请求。

本发明的另一方面涉及一种在无线通信系统中动态分配连接容量的方法。该方法包括在较低处理级别上确定连接到基带处理器的活跃连接无线设备的数量和非活跃连接无线设备的数量；执行前瞻功能以确定对活跃连接的未来需求；将活跃连接的无线设备的数量及对活跃连接的未来需求与活跃连接分配进行比较；当比较步骤显示活跃连接分配中的活跃连接数量不足，从一上层处理层发送附加活跃连接分配请求；以及当比较步骤显示活跃连接分配中活跃连接过剩时，将过剩的活跃连接释放到上层处理层。

附图说明

图1显示了一符合本发明的无线通信系统的示意图；

图2A显示了一符合本发明的无线基站的示意图；

图2B显示了一符合本发明的一连接测量模块执行的流程示意图；

图3A显示了一符合本发明的基带级容量处理器执行基带初始化的流程示意图；

图3B显示了一符合本发明的连接控制模块执行响应连接请求的流程示意图；

图3C显示了一符合本发明的连接控制模块执行周期性更新的流程示意图；

图3D显示了一符合本发明的客户端级容量处理器执行响应来自基带级容量处理器的请求的流程示意图；

图4显示了一符合本发明的服务器级容量处理器执行与客户端级容量处理器及主级容量处理器交互的流程示意图；

图5显示了一符合本发明的主级容量处理器执行自适应地将无线容量分配给其对应的服务器级容量处理器的流程示意图；

图6显示了图5中流程操作假定时间线。

具体实施方式

综述

本发明公开了一种可以集成到无线通信系统基础设施中的自适应连接控制系统(ACCS)。该ACCS具有包括至少四层子系统的层级结构：分散在广阔地理区域内的多个无线基站中的给定的无线基站内的多个基带级容量处理器；多个客户端级容量处理器(也称为“ACCS客户端”)，每个客户级容量处理器可以集成到给定的无线基站中，由此每个客户端级容量处理器位于给定无线基站内的基带级容量处理器上方，并与之耦合；多个服务器级容量处理器(也称为“ACCS服务器”)，每个服务器级容量处理器位于给定的多个客户端级容量处理器上方，并与之耦合；以及主级容量处理器(也称为“ACCS主站”)，它位于服务器级容量处理器上方且与之耦合，响应需求并协调服务器级容量处理器和客户端级容量处理器的活动。服务器级容量处理器和主级容量处理器可以部署在无线网络运营商的地面网络内，或者可以部署在云计算环境。

本发明的ACCS在无线通信基础设施的物理容量与无线通信系统的逻辑容量之间构建了区别。在传统系统中，它们是完全相同的，因此对于无线通信基础设施，所有无线基站必须针对峰值容量进行设计，因此过度设计。无论额外容量是否正在使用，无线网络运营商都必须为之付费。当物理容量与逻辑容量分离，无线网络运营商只需为正在使用的逻辑容量付费。此外，逻辑容量的地理分布可以随时间大幅度且动态地变化。

ACCS识别反映现实世界用户活动或无线网络使用的连接，这是重要的，因为无线通信的性质是范围广阔且不稳定的。例如，语音呼叫施加的网络负载与文本消息交换非常不同，这与具有附件的电子邮件不同；视频流与交互式双向视频不同，等等。此外，设备不断发送和接收“后台”通信，用户并不知道，例如新社交媒体帖子的消息计数更新或云存储站点的文件备份。因此，即使在无用户发起或用户参与的通信时，无线设备通常也会“连接”到网络。

此外，随着物联网和机器对机器通信的出现，连接通常持续时间很短并且在传达信息很少。识别设备类型并表征其对网络容量的影响是非常必要的。

ACCS通过维持预定数量连接令牌的访问池，在整个无线网络中动态分配无线连接容量。如本文所使用的连接令牌是无线基站和给定的无线设备之间的单个活跃连接的逻辑表示。连接令牌可以表示单个用户设备的一个或多个承载(例如，跨一个或多个聚合的载波)的单个活跃连接(例如，DL-SCH/CCH或UL-SCH/CCH传输块比特数等)所需的多个无线资源。因此，例如，给定的基带处理器(通过其对应的基带级容量处理器)具有可以在连接令牌中量化并相应地进行管理的给定的无线容量。随着无线容量增加和减少，连接令牌的逻辑表示可以在存储器中实现为，根据连接令牌数量变化(递增和递减)，及根据无线容量增加和减少进行计数的单个值。例如，ACCS可以在其主访问池中具有特定的连接令牌分配，它分配(通过每个服务器级容量处理器和客户端级容量处理器)至其各个基带级容量处理器。当每个新的无线设备连接到每个基带处理器时，分配给其对应的基带级容量处理器的连接令牌的数量减1。一旦连接终止，连接被释放回基带处理器的相应基带级容量处理器，并且连接令牌的数量再次递增。无论无线设备的类别如何，如智能手机、平板电脑、车辆、或者固定物联网设备(例如，燃气表、水阀、停车计时器、建筑物安全系统等)，都可以这样做。此外，访问池可以针对每个不同的设备类别具有特定的连接令牌分配，例如3GPP定义的设备类别(例如，0-8类、M类(Cat 0-8，Cat M)等)。或者，连接令牌可以实现为包括关于设备类别信息的软件对象或数据对象等。如本文所使用的，“分配”可以指分配给或传输到给定基带容量处理器、客户端级容量处理器或服务器级容量处理器并由其持有的连接令牌的集合。

在示例性操作中，每个基带级容量处理器跟踪其对应的基带处理器当前活跃连接的无线设备的数量、连接但非活跃的无线设备的数量以及当前分配至其的连接令牌的数量。

ACCS的每个组件(基带级容量处理器、客户端级容量处理器、服务器级容量处理器和主级容量处理器)都可以执行“前瞻”功能以预测即将到来的需求。这样做时，每个组件执行其自身的本地前瞻功能，该本地前瞻功能在范围与时间上与每个组件的系统级别相适应。

进一步的，为了满足现代电信标准严格的延迟要求，对附加连接请求的响应性以及每个前瞻功能的时间范围随系统的每一层而不同。换句话说，在基带处理器级别，对用户设备连接请求的响应必须是即时的，并且任何附加连接令牌的分配都必须非常敏捷。相反，服务器级容量处理器和主级容量处理器之间的事务可以以较低的速率发生，例如以15分钟的间隔发生。因此，在服务器级容量处理器和主级容量处理器级别，预测的准确性非常重要，而延迟则不是首要考虑因素。

考虑到当前和/或预期的连接需求，每个客户端级容量处理器可以通过附加连接令牌的形式向其相应的服务器级容量处理器发出分配请求，以获得额外的无线容量。然后，服务器级容量处理器可以响应此请求，并且可以根据在服务器级容量处理器中实现的逻辑(包括其自身分配的状态及其配置的策略规则)，从其活跃连接访问池中分配附加连接令牌。这样做，服务器级容量处理器采取以下操作之一以响应附加分配请求：(1)准予全部分配请求，(2)准予部分分配请求，或(3)拒绝分配请求。在所有情况中，服务器级容量处理器都将负责和报告设备连接以便于使用分析。然后，客户端级容量处理器平衡其自身活跃连接访问池和其基带级容量处理器的基带级活跃连接分配，并执行其自身的前瞻功能以预测未来需求。

在指定的时间间隔，根据变化的连接条件，每个客户端级容量处理器都可以从其服务器级容量处理器请求附加活跃连接分配。同样地，随着时间的推移，每个客户端级容量处理器也可以从其活跃连接预留中释放活跃连接令牌，从而将它们返回至其相应的服务器级容量处理器的活跃连接访问池。通过此过程，服务器级容量处理器将计算授予其每个客户端级容量处理器的、从其活跃连接访问池分配的连接令牌数，以及任何超出其连接访问池容量的连接令牌的未解决的需求数。

主级容量处理器根据其对整个无线网络当前和未来需求的感知(基于从其客户端级容量处理器和服务器级容量处理器向上报告的数据以及其自身内部的前瞻功能)以及配置到主级容量处理器中的策略来协调连接令牌的分配。此外，主级容量处理器可指示其客户端级容量处理器(通过其相应的服务器级容量处理器)选择性地终止低优先级的与特定无线设备的活跃连接。

随着时间的推移，主级容量处理器测量与其服务器级容量处理器的活跃连接访问池相关联的跨多个物理站点的实际峰值并发连接，并确定每个服务器级容量处理器为适应随时间推移而变化(上升或下降)的实际使用情况所需的调整。每个服务器级容量处理器可以基于从其关联的客户端级容量处理器收到的报告执行类似的分析。因此，服务器级容量处理器和客户端级容量处理器都可以具有自适应特性，以优化如何请求和授予连接令牌。

此外，通过由客户端级容量处理器和服务器级容量处理器实现的报告机制，通过每次向上报告其活动和需求超出其分配的事件，主级容量处理器维护关于整个无线网络的连接令牌过剩或不足的历史数据。鉴于此，本发明所公开的ACCS是一种技术解决方案，其能够为网络运营商提供一种新的业务模式，借此，网络运营商仅从基础设施供应商或中间商购买所需的容量。随着需求的增加或减少，网络运营商可以选择获取额外的连接令牌。此外，网络基础设施供应商和中间商可以响应需求扩展其部署的网络，从而缓解因部署为满足极少发生的峰值需求而过度设计的无线基站而导致的“搁浅容量”问题。

ACCS支持灵活的策略确定的(policy-defined)访问实施，在新连接超过给定分配时，可以通过编程方式应用不同的策略和操作。例如，可以拒绝、允许和说明导致超额连接的连接，以方便后续事件操作，如为附加连接计费。可以将不同的实施操作分配给存在于一个分布式无线系统中的不同池。

具体描述

附图1显示一示例性的集成到分布式无线网络中的自适应连接控制系统(ACCS)100。无线系统包括多个无线基站110，每个无线基站可以耦合到多个分布式天线系统(DAS)120，其中每个DAS120具有一个通过前传网络121与无线基站110通信的主单元125。每个主单元125可以通过分配网络123连接到多个远程单元127。每个远程单元127可包括通过一根或多根射频电缆连接到至少一个天线128的无线电收发器，通过该无线电收发器，可以与范围内无线设备160通信。范围内无线设备160中，有多个活跃无线设备161、分开的多个非活跃无线设备165和多个现有无线设备166。

每个无线基站110具有多个通过接口115耦合到多个DAS主单元125的基带处理器112。接口115可采用通用公共无线接口(CPRI)或诸如因特网协议(IP)之类的分组化数字协议，进行上下行数字基带信号的通信。在一个示例性实施例中，每个无线基站110都是LTEeNodeB，并且多个基带处理器112中的每个都实现单个频带的四个协议栈层(PHY、MAC、RLC与PDCP)。可以理解的是，基带处理器112可以在专用嵌入式硬件中实现，也可以在软件中作为虚拟基带处理器实现。无线基站110还包括回程总线134，用于与IP网络145内的无线供应商地面网络147通信。在一示例性LTE实现方式中，回程总线134是S1接口。

从天线128到无线基站110的无线网络元件可统称为无线接入网络(RAN)105。

RAN 105的典型操作如下。

上行链路：一个或多个天线128接收来自给定活跃无线设备161的射频电磁信号。远程单元127接收来自天线128的信号，连同天线范围内的整个射频环境。远程单元127执行以下功能：首先，它放大整个接收到的射频信号以进行进一步处理；然后将射频信号调制成光信号，然后通过光纤的分配总线123传输该光信号。DAS主单元125接收通过光纤分配总线123线路传输的射频调制光信号，解调光信号以提取和隔离不同的射频分量信号带；对每个射频分量信号带应用数字衰减；分别放大每个射频分量信号带；对每个射频分量信号带进行RF降频转换，将其转换为模拟基带信号；对每个模拟基带信号进行数字化，然后对数字化基带信号进行分组，以便通过诸如因特网协议(IP)的基于分组的协议进行传输，或者根据通用公共无线接口(CPRI)协议将数据串行化以进行传输。可以理解的是，其他类型的传输也是可行的且是在本发明的范围内。DAS主单元125然后通过前传网络121将数字化的基带信号传输到无线基站110。前传网络121可以使用以太网电缆、光纤线路或无线传输介质来实现。

无线基站110接收上行链路数字基带信号，并将特定频带的数据路由到相应的基带处理器112。如前所述，每个基带处理器112通过实现四个LTE协议栈层(PHY、MAC、RLC和PDCP)来处理每个频带的数字化基带信号，以生成用户数据和控制数据。然后，无线基站110将生成的用户和控制数据传输到无线供应商地面网络147中的分组核心演进(EPC)(未显示)。

下行链路：这与反向上行链路相似，但存在一些区别。首先，LTE规定了上行链路和下行链路在调制和处理上的区别，这对于具有LTE实现知识的人来说是可以理解的。第二，主单元125和远程单元127对下行链路信号进行不同处理。例如，主单元125将每个频带特定的射频信号(来自每个基带处理器)组合成一个单一的射频信号，该射频信号通过光纤传输到远程单元127。此外，远程单元127将光信号转换为射频，并放大合并的射频信号为与其相连的每个天线128供电。很容易理解的是，这些差异不会改变本发明的性质，无需进一步阐述。

通过这些过程，RAN105可以连接到数千个移动设备。这些连接可以采用以下三种形式之一：活跃无线设备161处于LTE RRC连接状态，且正在发送和/或接收用户平面信息；非活跃无线设备165处于LTE RRC连接状态，但当前未发送或接收用户平面信息；现有无线设备166处于LTE RRC空闲状态，位于覆盖范围内，但目前未连接到无线基站110。

尽管用基于DAS的RAN来描述示例性无线系统，但可以很容易理解的是，ACCS100可以集成到各种无线系统中，包括无线系统的变种，其中一个或多个无线基站110通过传统无线电远程单元直接耦合到一个或多个蜂窝宏天线，可包括DAS子系统、宏蜂窝基站和小蜂窝基站的组合，和/或任何其他无线通信技术。

回到图1，ACCS100包括集成到无线系统的不同层级的组件：耦合到每个基带处理器112的基带级容量处理器；耦合到给定的无线基站110内的每个基带级容量处理器的客户端级容量处理器130；每个都耦合到不同的多个客户端级容量处理器130的多个服务器级容量处理器140；以及耦合到多个服务器级容量处理器140中的每一个的主级容量处理器150。

每个无线基站110均包括客户端级容量处理器(ACCS客户端)130。如前所述，客户端级容量处理器130与每个基带处理器112内的基带级容量处理器交互，以跟踪无线容量使用情况并与服务器级容量处理器140交互。客户端级容量处理器130的功能将在下面进一步详细描述。如图所示，每个客户端级容量处理器130通过连接133连接到服务器级容量处理器140。

下文将对无线系统100的组件进行更详细的描述。

基带级容量处理器

附图2A显示了无线基站110内的进一步细节。如图所示，每个基带处理器112都有协议栈实现单元210，它可以是软件实体化，为无线基站110使用的LTE频段中的独立频带实现四个协议栈层(PHY,MAC,RLC和PDCP)。在这种情况下，协议栈210的软件可以编码为无线基站110内机器可读存储器中的指令，并在其中的硬件上执行。基带处理器112还包括基带级容量处理器200。基带级容量处理器200有四个软件模块：连接测量模块215；配置与策略模块220；连接控制模块225和前瞻模块230。基带级容量处理器200通过API 205与客户端级容量处理器130通信。

连接测量模块215执行指令以确定范围内无线设备160中的活跃无线设备161和非活跃无线设备165的数量。范围内无线设备160可在任意给定的时间处于不同通信状态。例如，其中一些设备可能是空闲的或不活跃的，一些设备可能在活跃地传输信息，传输特性在信息量或传输速度等方面可能是对称或不对称。连接测量模块215区分“利用”网络上容量的无线通信设备和没有“利用”网络上容量的无线通信设备，无论它们是否处于活跃连接状态。为此，连接测量模块215识别无线基站110所服务的每个范围内无线设备160的通信状态。

以下是示例性的逻辑，通过该逻辑连接测量模块215获取每个基带处理器112中所表示的每个设备承载的无线电资源控制(RRC)状态和增强无线接入承载(E-RAB)状态。RRC和E-RAB参数是3GPP关键性能指标(KPIs)，可识别并可用于运行基带处理器112的无线基站110。使用E-RAB参数，连接测量模块215执行指令以获取每个相应设备承载的Tx/Rx缓冲状态和/或定时器状态。使用此信息，采用以下逻辑将给定设备承载标识为活跃或非活跃状态。

每3GPP TS32.425一个活跃E-RAB可以定义如下：

·当DL或UL中存在排队的用户数据时，具有突发流的E-RAB被认为是活跃的o如本文所用的，“突发流”是指具有非GBR(保证比特率)QCI的E-RAB

·具有连续流的E-RAB始终被视为活跃的o如本文所用的，“连续流”是指具有GBR QCI的E-RAB

连接测量模块215可以被分配有一定范围的内存，其将与每个活跃无线设备161和非活跃无线设备165的状态相对应的数据表，以及与每个活跃和非活跃无线设备关于其连接类型相对应的附加信息填充至该内存中。

图2B显示了符合本发明的连接测量模块215实施上述逻辑表时所执行的示例性流程250。在步骤252中，连接测量模块215执行指令来提取每个范围内无线设备160的RRC和E-RAB状态。根据此信息，连接测量模块215对每个范围内无线设备160执行流程250的剩余步骤。

在步骤252和254中，连接测量模块215检查所讨论的无线设备的RRC状态。如果RRC状态为空闲，则没有到该无线设备的连接。如果RRC状态为已连接，则流程250继续进行到步骤256，其中连接测量模块215检查无线设备的E-RAB参数的状态。如果状态指示保证的比特率QoS类别标识(GBR QCI)，则连接测量模块215将该设备归类为具有活跃连接(即，活跃无线设备161)。但是，如果E-RAB状态指示非保证的比特率QCI，那么该设备可能是一个活跃连接，但需要更多信息来判断。在这种情况下，流程250继续进行到步骤258。

在步骤258中，连接测量模块215执行指令，以确定协议栈210的PDCP、RLC、或MAC子层中是否存在该设备的下行数据缓冲。如果存在，则该设备被标识为活跃无线设备161。如果不存在，流程250继续进行到步骤260，其中连接测量模块215确定协议栈210是否从给定无线设备接收到具有非GBR QCI的E_RAB的任何逻辑通道的非零缓冲状态。如果是，则该设备被标识为活跃无线设备161。如果没有，流程250继续进行步骤262，其中连接测量模块215确定对于给定的无线设备，RLC重排序计时器(t-Reordering，参见3GPP TS 36.322)是否正在运行。如果是，则该设备被标识为活跃无线设备161。如果否，则流程250继续进行步骤264。

在步骤264中，连接测量模块215执行指令，以确定在与给定的无线设备的连接中是否使用控制平面CIoT EPS(蜂窝物联网演进分组系统)优化。这是为了测试给定的无线设备是否是使用信令无线承载而不是用户数据无线承载传输数据的物联网用户设备。这种机制可用于传输或接收不频繁和小的数据包的物联网设备。但是，仅此信息是不充分的，因此流程250包括进一步步骤(步骤266)，以确定给定无线设备是否也有在任何其信令无线承载(ERB)中均未处理的数据。如果这两个条件都是正确的，那么给定的无线设备是物联网设备，是活跃无线设备161。

如果步骤258–266的逻辑条件均不正确，则给定的无线设备被标识为具有非活跃连接(即非活跃无线设备165)。在测量时，即使给定的无线设备是“连接的”(RRC处于连接状态)，也没有消耗无线电网络100的资源。

返回到步骤256，如果给定的范围内无线设备160的E-RAB状态是不存在已建立的E-RAB，则流程250继续进行到步骤268，其中连接测量模块215执行与步骤264中的相似的指令。但是，其中的逻辑结果是不同的，如果给定的无线设备没有建立E-RAB，但是使用了CIoTEPS优化，并且(在步骤270中)如果有在任何信令无线承载(ERB)中存在未处理的数据，那么该设备是物联网活跃无线设备161。否则，该设备为物联网非活跃无线设备165。

因此，比起简单地依赖RRC和E-RABKPI，通过流程250，基带级容量处理器200可获得更多的关于在无线网络上(使用活跃连接)有多少设备正在占用容量的实质性认识。此外，连接测量模块215还考虑到使用网络资源非常不频繁且数据量很小的设备。这样就可以更全面地了解给定基带处理器112在任何给定时间对网络资源的实际使用情况。

可以认识到，步骤258、260、262中测试的条件是OR条件(进一步与步骤264和266的AND结合一起，执行“OR”)，并且步骤258-262的具体顺序可以在不偏离流程250的功能的情况下重新排列。

此外，虽然RRC和E-RAB状态是对应于每个无线设备的现有3GPPKPI，且其作为实施的标准是易于获得的，但并非所有每个步骤258、260、262、264、266、268和270中所要求的所有特定信息都是如此。必须通过增强协议栈210来“检测”代码从而获取这些信息，以便该信息对API 205或类似的软件实施机制可见以提取和缓冲这些信息，从而使得连接测量模块215的执行软件可以访问这些信息。

连接测量模块215可进一步配置以确定其每个活跃无线设备161和非活跃无线设备165的连接类型。一般来说，无线通讯设备的种类繁多，功能和用途各不相同。常见类型包括手机、智能手机和平板电脑。这些特性差异很大，包括：速率和吞吐量、移动性或固定操作、诸如WiFi和LTE的无线接口等。一个设备类型区分的一个实例是使用设备类别(如LTE设备类别)。特别是随着物联网(IoT)的出现和预期增长，差异将更加明显，并且新的设备类别正在被引入来解决范围广泛的物联网用例。每种无线通信设备类别都会对无线通信系统施加不同的使用负载。通过识别设备类别并预测设备将对无线通信系统施加的需求类型，连接测量模块215可以应用管理员定义的策略规则(存储在下面描述的配置与策略模块220中)来处理正在并发访问网络的各种设备的类别或类别组合的连接请求。

例如，下表提供了LTE设备类别及其支持的峰值数据速率的简单说明。(http:// www.3gpp.org/keywords-acronyms/1612-ue-category”)

由现场用户设备类别设置的上行链路物理层参数值(36.306表4.1-2)：

除上述设备类别外，ACCS 100还可支持LTE窄带(NB)和Cat-M物联网设备。

连接测量模块215可存储如下的与每个活跃无线设备161和非活跃无线设备165对应的数据。对于每个活跃无线设备161，它可以存储设备标识符、设备类别(Cat 0-12、Cat-M或NB)和每个设备承载状态(例如，“突发”或“连续”)。

连接测量模块215的另一个功能是通过API 205向客户端级容量处理器130报告状态。它可以周期性地(例如，每个测量周期一次)和/或响应于客户端级容量处理器130通过API 205发出的请求而这样做。报告可包括最新测量的以下信息：活跃无线设备161的数量和每个活跃无线设备161的设备类别，以及非活跃无线设备165的数量和每个非活跃无线设备165的设备类别，被基带极容量处理器200准予的范围内无线设备160的连接请求的数量，以及被基带极容量处理器200拒绝的范围内无线设备160的连接请求的数量。后两个数字可以是自上一个报告实例以来的数字。

在流程250的每次迭代中，连接测量模块215可跟踪这样的实例，其中先前标识为活跃无线设备161的给定设备当前具有非活跃连接，因此当前为非活跃无线设备165，反之亦然。在识别从活跃到非活跃的转换的情况中，连接测量模块215可增加存储在配置与策略模块220中的基带级活跃连接分配中的连接令牌数，表明一个活跃连接已变为可用。相反，如果给定设备从非活跃状态转换为活跃状态(即从非活跃无线设备165转换为活跃无线设备161)，连接测量模块215可减少基带级活跃连接分配中的连接令牌数。通过这样做，基带级活跃连接分配中的连接令牌数将定期刷新和更新。

配置与策略模块220包括机器可读内存，用于存储与基带级容量处理器200当前连接令牌分配(即其基带级活跃连接分配)有关的数据；标识，用于指示基带级容量处理器200是否被授权超出其连接令牌的当前分配(即“硬限制”对“软限制”)，以及值，对应于基带级容量处理器200在软限制情况下可以超出其分配的连接数(此处称为其溢出限制)。在一实例中，配置与策略模块220可以被实现为共享内存，可被连接测量模块210、连接控制模块225和API 205进行读写访问。

连接控制模块225执行以下功能：接收来自各种范围内无线设备160的寻求与无线基站110的连接的连接请求；从连接测量模块220中检索当前活跃无线设备161的数量；从配置与策略模块220中检索当前的可用连接令牌(即其基带级活跃连接分配)的数量；比较当前连接请求的数量与当前可用连接令牌的数量；以及基于比较结果准予或拒绝连接请求。如果请求数超出可用连接令牌数，则连接控制模块225可以轮询配置与策略模块220，以确定连接控制模块225是否被超出其可用连接令牌分配(硬限制或软限制)及溢出限制(在软限制的情况下)，并相应地准予或拒绝请求。此外，连接控制模块225可根据连接测量模块215确定的设备类别区分准予或拒绝连接。

连接控制模块225可周期性地或根据请求通过API 205向客户端级容量处理器130报告以下信息：活跃无线设备161的数量和每个活跃无线设备的设备类别；非活跃无线设备165的数量和每个非活跃无线设备的设备类别；来自范围内无线设备160的被准予的连接请求的数量及其设备类别，以及来自范围内无线设备160的被拒绝的连接请求的数量及其设备类别。报告可以是自上一份报告以来整合的数字。

基带处理器前瞻模块230执行以下功能：存储连接测量模块215最近执行的流程250每次迭代的结果以及时间戳，以建立无线设备到基带处理器112的活跃连接和非活跃连接的历史记录；执行机器学习算法来识别高需求和低需求模式；并推断最近的使用模式(使用存储的历史数据)来计算近期的连接需求，特别是存储在配置与策略模块220中的当前活跃连接分配是否足以满足所推断的需求。它可以以滑动时间窗口的方式执行上述操作。可以理解的是，对于本发明公开的所有机器学习实现的实例，可以采用各种算法，并且本领域技术人员可以识别所需的算法类型以及如何在本发明公开的上下文中实现。

基带处理器前瞻模块230可包括源自非易失性机器可读内存的存储扇区，该存储扇区采用执行上述功能的指令进行编码。具体来说，它可以包括执行机器学习算法的指令，以及用于缓冲/存储由连接测量模块215执行的流程250的先前迭代的历史数据的易失性和/或非易失性内存的扇区。

附图3A显示了一示例性的基带初始化流程300，该流程在系统启动时由每个基带级容量处理器200和客户端级容量处理器130执行。在步骤302中，执行基带处理器112的处理器通电，生成并初始化基带处理器112模块200、210、215、220和225中的每一个，如附图2A所示。在步骤304中，配置与策略模块220执行指令以从其客户端级容量处理器130请求其分配，此时客户端级容量处理器130执行指令以检索由服务器级容量处理器140发送给它的配置数据，其中可以包括给定基带极容量处理器200的预先确定的基带极活跃连接分配。

在步骤306中，客户级容量处理器130可以执行自身的客户端前瞻功能，以确定为基带级容量处理器200指定的基带级活跃连接分配是否充足。如果不充足，客户端级容量处理器130可以执行指令以从其自身连接预留132中补充指定的基带级活跃连接分配。此外，在步骤308中，客户端级容量处理器130可以进一步执行指令以从服务器级容量处理器140请求附加分配，服务器级容量处理器140可在步骤310中响应该请求。在另一个变体中，根据整个ACCS的启动过程的顺序，客户端级容量处理器130可能尚未被具有用于基带级容量处理器200的指定基带级活动连接分配的服务器级容量处理器140预先配置。在这种情况下，当配置与策略模块220在步骤304中唤醒并从客户端级容量处理器130中请求其基带级活跃连接分配时，客户端级容量处理器130可能没有存储在其内存中的指定的基带级活动连接分配，在这种情况下，客户端级容量处理器130可能必须将分配请求中继到服务器级容量处理器140。不管怎样，服务器级容量处理器都会在步骤310中响应该请求。

在步骤312中，客户端级容量处理器130将连接令牌分配(基带级活跃连接分配)传输到基带级容量处理器200中的配置与策略模块220。还可以包括，配置与策略设置，例如分配限制是硬限制还是软限制，如果是软限制，则为溢出限制的值。

图3B显示了连接控制模块225响应用户设备连接请求的示例性流程320。在步骤322中，连接控制模块225接收来自用户设备的连接请求。这可以根据LTE标准或通过其他通信技术实现。在步骤324中，连接控制模块225调用连接测量模块215来执行流程250，以确定活跃连接、非活跃连接的数量及其各自的设备类别。在步骤326中，连接控制模块225随后检索流程250的数据结果(例如，活跃无线设备161和非活跃无线设备165的数量以及它们各自的设备类别)，并检索与存储在配置与策略模块220中的分配对应的连接令牌数量。响应用户设备请求而运行流程250具有更新(或刷新)设备连接的当前状态，并更新存储在配置与策略模块220中的分配中的连接令牌的当前数量的作用。随着执行上述步骤，可用连接令牌的数量准确地反映了基带处理器112的当前容量使用情况，以及在超出限制前可再进行多少连接。

鉴于此信息，在步骤328中，连接控制模块225执行指令，以确定准予连接请求是否会超过由当前连接令牌数(或基带级活跃连接分配)确定的限制。这可以是简单的确定分配中是否存在至少一个剩余连接令牌，或者可能涉及确定请求设备的设备类别，并将其与存储在配置与策略模块220中的根据设备类别列出了连接优先级的查找表进行比较。如果分配中存在可用连接令牌，则连接控制模块225可以通过步骤328的“否”分支继续到步骤330，在步骤330中连接控制模块225准予该连接请求，并在步骤332中，减少分配中的连接令牌数。

然而，如果基带级活跃连接分配中没有更多的连接令牌，则连接控制模块225可继续执行步骤334以查询配置与策略模块220，以确定其是硬限制还是软限制。如果是前者，则连接控制模块225不能超出当前限制，然后继续执行步骤338在其中拒绝连接请求。或者，如果限制是软限制，则连接控制模块225被预先授权予超出其基带级活跃连接分配，然后继续执行步骤336，在该步骤中确定准予当前用户设备连接请求是否会导致连接控制模块225超出其溢出限制。如果是，则连接控制模块225继续执行步骤338，在该步骤中拒绝连接请求。否则，如果准予连接请求不会超出溢出限制，则连接控制模块225继续执行上述步骤330和332。

在步骤339中，连接控制模块225执行指令以更新其状态，并可以事务报告的形式将其状态发送给客户端级容量处理器130。或者，连接控制模块225可以存储流程320每次迭代的事务记录，并定期向客户端级容量处理器130报告累积迭代的统计信息。

图3C显示了连接控制模块225执行的周期性更新流程340。此流程不是响应于用户设备请求而完成，而是可以按预定义的时间间隔内执行，例如，每15分钟执行一次。此外，或者，连接控制模块225可响应客户端级容量处理器130的需求而执行流程340。

在步骤342中，连接控制模块225调用连接测量模块215来执行流程250，并在步骤344中调用相同的模块来检查可用性。步骤342和344可以以与流程320的步骤324和326相同的方式被执行，即响应于用户设备连接请求而被执行的。

在步骤346中，如上所述，基带处理器前瞻模块230执行指令来预估近期的连接需求。特别是，前瞻模块230提供在流程340的执行时间与流程340的下一个后续迭代之间，连接请求将超过基带级活跃连接分配的概率估计。

在步骤348中，连接控制模块225执行指令以检索步骤342-346的结果，并比较预估的连接需求与存储在配置与策略模块220中的基带级活跃连接分配。如果估计需求将超过分配，流程340进行到步骤350，在此步骤中连接控制模块225计算(从步骤342-346的结果中)满足预期需求所需的附加连接令牌数量，以及在步骤352中从客户端级容量处理器130请求连接令牌的附加分配。

或者，如果预估的需求不超过基带级活跃连接分配，则流程340进行到步骤354，在此步骤中连接控制模块225确定基带级活跃连接分配是否有剩余连接令牌。配置与策略模块220可以存储连接令牌剩余阈值的参数。这个阈值是一个数字，如果可用连接令牌超过了这个数字的值，那么超过这个数字的连接令牌可以释放到客户端级容量处理器130。如果可用连接令牌数量超过剩余阈值，那么流程340可以进行到步骤356，在该步骤中连接控制模块225可以通过API 205将剩余连接令牌释放到客户端级容量处理器130。它可以通过减少其分配并向客户端级容量处理器130发送与其减少的分配对应的数量，从而将连接令牌“转移”到客户端级容量处理器130。

进一步到步骤354，如果连接令牌的预估数量不超过剩余阈值，则流程340进行到步骤358。

相应地，连接控制模块225确定基带处理器是否过载(其基带级活跃连接分配不足，因此需要更多连接令牌)或欠载(其基带级活跃连接分配有剩余连接令牌)。

在步骤358中，连接控制模块225更新其统计信息和预估值，将其存储在本地内存中，并以报告的形式将更新发送到客户端级容量处理器130。

在示例性实施例中，连接控制模块225每15分钟执行一次流程340。然而，本领域技术人员将容易地认识到，更长的迭代周期将可能包含关于用户设备连接请求的更大统计样本集，但可能会降低前瞻估计的保真度。

客户端级容量处理器

每个无线基站110都有一个客户端级容量处理器130，可以在专用嵌入式硬件中实现，或者也可以在无线基站110内的或相关联的计算基础设施上执行的软件中实例化。在这两种情况中，客户端级容量处理器130的软件将被编码为非易失性计算机可读介质中的机器指令，该介质可以嵌入无线基站110或在IP网络145中的远程站点。客户端级容量处理器130具有或已经被分配给内存扇区，在该内存扇区上存储其活跃连接预留132。客户端级容量处理器130通过连接133与服务器级容量处理器140通信，连接133可以集成在回程总线134中，也可以是单独的专用连接。

客户端级容量处理器130执行以下功能：它通过API 205与每个基带级容量处理器200交互，以获取及导出有关当前连接的信息；它维护有关以往连接的历史数据，包括到每个基带级容量处理器200的连接令牌分配的时间记录，关于连接需求超过每个基带级容量处理器200的基带级活跃连接分配的时间的数据，关于每次基带级容量处理器200请求附加连接令牌的数据，以及关于每次基带级容量处理器200释放剩余连接令牌的数据；执行前瞻功能，根据当前连接和历史确定遍及其基带处理器112的未来需求；维持连接令牌的活跃连接预留132；根据需要向服务器级容量处理器140请求附加连接令牌；向服务器级容量处理器140释放剩余连接令牌；向服务器级容量处理器140报告当前和历史数据。

如图1和图2所述，客户端级容量处理器130维持活跃连接预留132。活跃连接预留132可以包括分配给客户端级容量处理器130的内存扇区，在该内存扇区中维持连接令牌的预留。服务器级容量处理器140直接或响应客户端级容量处理器130的请求，向活跃连接预留132提供其连接令牌。客户端级容量处理器130还可具有专用内存，用于存储其与其基带级容量处理器200通过API 205进行交互的且由其基带级容量处理器200报告的历史数据，利用客户端级容量处理器130执行其前瞻功能，并由客户端级容量处理器130向服务器级容量处理器140报告。

图3D显示了一示例性流程360，其中客户端级容量处理器130响应来自每个基带级容量处理器200的请求而动态地提供连接的无线容量(以连接令牌的形式)到无线基站110附近的范围内无线设备160。流程360可以循环执行，或者以规定的时间间隔(例如，每15分钟)执行，或者响应于特定事件(例如服务器级容量处理器140的提示的)或来自基带级容量处理器200的近期分配请求而执行。客户端级容量处理器130通过执行机器可读指令来执行流程360，这些机器可读指令存储在嵌入在无线基站110中的非易失性存储器中或IP网络145中的远程站点中。

在步骤362中，客户端级容量处理器130执行指令，以检索自最近一次客户端级容量处理器130执行进程360以来，从其基带级容量处理器200接收到的所有附加活跃连接分配请求(如由每个基带级容量处理器200在流程340的步骤352中的所执行的)。在步骤364中，客户端级容量处理器聚合由每个基带级容量处理器112所请求的连接令牌的数量，并将其与其自身在活跃连接预留132中的分配进行比较。

在步骤366中，客户端级容量处理器130执行自己的前瞻功能，从其基带级容量处理器200推断在当前时间到流程360将被执行的下一时间之间的附加活跃连接分配(以连接令牌的形式)的需求。在执行此操作时，客户端级容量处理器130可以执行实现机器学习算法的指令，该机器学习算法研究来自每个基带级容量处理器200的附加活跃连接分配请求(和剩余连接令牌释放)的历史记录。在以下几点，其可能与基带级容量处理器200执行的前瞻功能有所不同：1)它聚合所有基带级容量处理器200的需求模式，以确保能够满足所有基带级容量处理器的需求；2)推断集合了所有基带级容量处理器200的附加分配需求(换句话说，一些基带级容量处理器200可能在其他处理器可能正在释放剩余连接令牌时出现需求尖峰)；3)它识别基带级容量处理器200之间的互相关模式，因此具有需求模式的更加全局的视图，因此可以提供比在基带级容量处理器200级别更准确的推断；以及4)它可以在其连接预留132中缓冲释放的连接令牌，以预期其他基带级容量处理器200的推断需求增加。

在步骤368中，客户端级容量处理器130将其连接预留132中当前可用的连接令牌分配与步骤366中计算的推断需求组合起来，并确定组合的需求是否将超过其在连接预留132中的分配所施加的限制。如果没有，客户端级容量处理器130可以继续执行步骤370，在该步骤中，它准予来自每个基带级容量处理器200的分配请求，并通过API 205将相应的连接令牌传输到其基带级容量处理器200中的每个配置与策略模块220。

如果推断需求确实超过了活跃连接预留132中的连接令牌分配，则客户端级容量处理器130可以执行步骤374，在该步骤中，它确定这是硬限制还是软限制。此信息可以采用存储在客户端级容量处理器130内存中的参数的形式，并可以经过了服务器级容量处理器140的设置。如果是软限制，流程360进行到步骤376，在该步骤中，客户端级容量处理器130确定提供的所请求的连接令牌是否会超过其溢出限制。如果否，则流程继续进行上述步骤370和372。如果它确实超出了溢出限制，那么流程360将进行到步骤378，在此步骤中，客户端级容量处理器130从服务器级容量处理器140中请求附加连接令牌。

在步骤380中，客户端级容量处理器接收来自服务器级容量处理器的响应，这可能是对步骤368中发出的请求的完全准予、部分准予或拒绝请求。如果响应是对请求的完全或部分准予，那么客户端级容量处理器130可以继续执行上述步骤370，并将连接令牌分配给适当的基带级容量处理器200。如果响应为拒绝，则客户端级容量处理器130继续执行步骤384。

在步骤386中，客户端级容量处理器130更新其状态，包括其自身的活跃连接预留132，并向服务器级容量处理器140报告其状态(以及每个其基带级容量处理器200的状态报告)。

注：上文所述的流程360可以被增强至设备类别中的因子。在这种情况下，每个基带级容量处理器200可能已经为一组特定的设备类别请求了特定数量的连接令牌，而客户端级容量处理器130检查可用性并根据设备类别执行其前瞻功能。因此，连接令牌可以以向量的形式被请求和传输，每个基都是设备类别。

客户端级容量处理器130以以下方式与服务器级容量处理器140交互：向服务器级容量处理器140发出请求以获得附加活跃连接令牌分配；从服务器级容量处理器140接收响应于请求的或基于执行的分析而直接从服务器级容量处理器140发出的连接令牌；从活跃连接预留132释放剩余连接令牌；它将状态和历史(例如，当前状态以及自上次报告以来的历史)报告给服务器级容量处理器140。

服务器级容量处理器

参阅图1，服务器级容量处理器140(也称为ACCS服务器)连接到多个客户端级容量处理器130，并具有用于存储其连接令牌分配的活跃连接访问池142。服务器级容量处理器140可以在IP网络145中实例化为云应用程序，也可以部署在无线供应商地面网络147中，在其中它可以在专用硬件上运行，并存储在非易失性存储器中编码的可执行指令中。活跃连接访问池142可以是分配给服务器级容量处理器140的存储扇区，服务器级容量处理器140使用该存储扇区存储可以分配给其每个客户端级容量处理器130的连接令牌。活跃连接访问池142可以将连接令牌存储为分配给每个客户端级容量处理器130的活跃连接的简单计数，也可以是分配的连接令牌的逻辑表示。活跃连接访问池142可以以与活跃连接预留132类似的方式实现，或者根据其在ACCS 100的系统层次结构中的位置，也可以采用不同的方式实现。

服务器级容量处理器140执行以下功能：它接收来自每个客户端级容量处理器130的对于附加分配连接令牌请求；它执行分析以决定是否拒绝、部分准予或完全准予来自每个客户端级容量处理器130的请求，并相应地准予或拒绝；它接收来自每个客户端级容量处理器130的关于流程360的步骤386中所报告状态的报告；它对每个客户端级容量处理器130报告的历史数据进行分析，以确定如何适应性地或主动地将连接令牌分配给其客户端级容量处理器130，以及是否从主级容量处理器150请求额外的连接令牌(以及请求的数量)；它从主级容量处理器150请求额外的连接令牌；它确定它是否有剩余连接令牌，如果有，确定有多少；如果识别到剩余连接令牌，将连接令牌释放给主级容量处理器150。

图4显示了一示例性的流程400，通过该流程，服务器级容量处理器140可以适应性地将连接令牌分配给其客户端级容量处理器130，并与主级容量处理器150交互。可以领会的是，流程400中的步骤的顺序的变化是可以额的，并且是在本发明范围内的。

在步骤410中，服务器级容量处理器140执行指令以从其客户端级容量处理器130中检索历史数据，其中包括每个流程360的步骤386中报告的最新信息。这可以包括服务器级容量处理器140查询的它与客户端级容量处理器130之间的共享内存，或者通过其他已知的用于任务间数据通信的方法。

在步骤415中，服务器级容量处理器140执行指令，对历史数据进行分析，以确定连接令牌使用情况的趋势并预测近期变化。这样做时，服务器级容量处理器140计算连接访问池142中连接令牌的当前数量是否充足，以及需求是否会增加，包括何时需要以及需要多少连接令牌以及连接令牌的设备类别或其他设备类型。这里描述的分析可以包括执行类似于在基带处理器级别和客户端容量处理器级别实现的前瞻算法的机器学习算法。这里的区别在于，在服务器级容量处理器140的级别上，前瞻将包括更广泛的数据集，该数据集包含来自分散在广阔地理区域的多个客户端级容量处理器130(及其各自的基带级容量处理器200)的数据。此外，考虑到更广泛的数据集，对附加连接令牌的需求可能激增，并且剩余连接令牌释放(来自客户端级容量处理器130)的实例可能在某种程度上整合了所有广泛分布的客户端级容量处理器130。因此，服务器级容量处理器140维持其连接预留池142，使其足够深以基本上消除这些激增。

考虑到其在部署ACCS 100的无线网络中的角度，服务器级容量处理器140可以在更大的地理范围识别地理和时间的需求模式，例如在多个城市街区和几个月内。因此，与基带级容量处理器200执行的前瞻功能不同，其可在较短持续时间的滑动窗口和战术级别执行，由服务器级容量处理器140执行的前瞻功能可以在战略级别实现。

在步骤420和425中，服务器级容量处理器145查询其连接访问池142，根据步骤415的结果，确定其是否有充足的连接令牌以供应来自其客户端级容量处理器130的当前和近期可预见的需求。这可能包括对设备类别的评估。例如，连接预留池142可能具有充足数量的低需求连接令牌(例如，对应于设备类别Cat 0或Cat 1对Cat 8)，但没有充足数量的高需求连接令牌。如果没有，在步骤430中，服务器级容量处理器140向主级容量处理器150发出请求，以获取附加连接令牌，这些附加连接令牌可以包括特定的设备类别。

在步骤435中，如果主级容量处理器150完全或部分准予步骤430中的请求，则服务器级容量处理器140接收最高至所请求数量的连接令牌，在此阶段服务器级容量处理器140在步骤455中相应地更新其连接访问池142。

回到步骤425，如果如步骤420中所确定的，服务器级容量处理器140确定其具有充足数量的连接令牌，则服务器级容量处理器140确定其活跃连接访问池142中是否有多余数量的连接令牌。这样做时，服务器级容量处理器140继续执行步骤440，并执行指令以检索与由主级容量处理器150设置的策略所指示的剩余阈值对应的配置参数。然后，服务器级容量处理器140将此剩余阈值与步骤420的结果进行比较。如果步骤420中确定的连接令牌数超过了剩余阈值，那么服务器级容量处理器140将继续执行步骤445，在此步骤中计算要释放的连接令牌数，然后在步骤450中，将剩余连接令牌释放到主级容量处理器150。步骤450完成后，在步骤455中服务器级容量处理器140更新活跃连接访问池142中的连接令牌数。但是，在步骤440中，如果服务器级容量处理器140确定它没有过量的连接令牌数(即，超过剩余阈值的数量)，则继续执行步骤480。

在步骤460中，服务器级容量处理器140接收来自客户端级容量处理器130的针对附加连接令牌形式的附加活跃连接的请求。很明显，步骤460是独立于上述流程400中的步骤的事件，并且可以在流程中的任何时间发生，并且服务器级容量处理器140可以以中断方式响应此请求(暂停其在流程400中的当前状态以服务请求)，或者继续执行流程400直到准备好响应该请求。无论何种方式，一旦服务器级容量处理器140从客户端级容量处理器130接收到请求，它就会执行步骤465中的指令来查询其活跃连接访问池142，以确定它是否有足够数量的连接令牌以准予请求。

在步骤470中，服务器级容量处理器140决定是拒绝请求、完全准予请求或是部分准予请求。服务器级容量处理器140将请求的性质(例如，请求的连接令牌数和每个的设备类别)与其活跃连接访问池142进行比较，以查看是否有足够的连接令牌来服务该请求。步骤470中执行的子过程基本上类似于上述步骤420-435。如果有足够的连接令牌以至少部分准予请求，那么流程400进行到步骤475。

在步骤480中，服务器级容量处理器140更新其状态，包括其活跃连接预留池142的任何修正状态，将更新存储在其内存中，并向主级容量处理器150报告其新的状态。除了报告其自身内部生成的信息外，服务器级容量处理器140还可以中继由其每个它的客户端级容量处理器130生成并在流程360的步骤386中报告的报告。

服务器级容量处理器140可以通过以下方式与主级容量处理器150交互：它从主级容量处理器150接收有关配置与策略的数据，既为其自身也为其中继到客户端级容量处理器130；它向主级容量处理器150请求附加连接令牌；向主级容量处理器150释放剩余连接令牌；向主级容量处理器150提供报告，包括其自身内部生成的报告以及来自客户端级容量处理器130的中继报告。

流程400是可以变化的并且该变化是在本发明的范围内的。例如，流程400可以仅响应于来自一个或多个客户端级容量处理器130的分配请求在单个循环中执行。在这种情况下，该流程将以与客户端级容量处理器130执行的流程360类似的方式运行。在这种情况下，流程500可以包括分析功能，步骤410-455中执行的其他功能可以代替步骤465而被执行。

主级容量处理器

再次参阅图1，主级容量处理器150(也称为ACCS主站)耦合于多个服务器级容量处理器140，并且具有主活跃连接访问池152。主级容量处理器150可以在IP网络145中实例化为云应用程序，也可以部署在无线供应商地面网络147中，其中它可以在专用硬件上运行并存储在非易失性存储器中编码的可执行指令中。主活跃连接访问池152可以是分配给主级容量处理器150的存储扇区，主级容量处理器150用它存储相当于无线供应商获得的连接令牌总量的连接令牌，并且可以包括尚未分配给服务器级容量处理器140的预留连接令牌。换句话说，主活跃连接访问池152表示无线供应商可用的连接令牌总数，主级容量处理器150可以通过服务器级容量处理器140和客户端级容量处理器130自适应地将其分配给其每个无线基站110。主级容量处理器150从主访问池152提取连接令牌以分配给其每个服务器级容量处理器140。

主级容量处理器150执行以下功能：它接收来自其每个服务器级容量处理器140的以连接令牌形式的附加活跃连接的分配请求；它执行分析以决定是否拒绝、部分准予或完全准予来自每个服务器级容量处理器140的请求，并相应地准予或拒绝；它接收来自其每个服务器级容量处理器140在流程400的步骤480中报告的报告，并使用该报告执行分析；它根据其执行的分析结果在其服务器级容量处理器140中动态分配连接令牌；它生成有关事件模式的报告，在该事件模式中每个客户端级容量处理器130都超出其分配，包括由于客户端容量处理器130超出其溢出限制，其请求或连接令牌是否部分或完全被拒绝。以设备类别的函数(as a function of device category)，主级容量处理器150可以执行这些功能中的每一个功能。

图5显示了了一示例性的流程500，通过该流程，主级容量处理器150可以自适应地将连接令牌分配给其每个服务器级容量处理器140，并确定其主活跃连接访问池152中的连接令牌的当前数量是否为不足、充足或过高。

在步骤510中，主级容量处理器150执行指令以检索由服务器级容量处理器140在流程400的步骤480中提供的报告。这些报告可以是自流程500的上次迭代以来收到的报告。这些报告可以包括步骤386或流程360中每个服务器级容量处理器的客户端级容量处理器130生成的报告，或者每个服务器级容量处理器140从这些较低级别报告综合得到的信息。或者，主级容量处理器150可以执行指令从其分配的内存中检索、从已经接收并存储在其内存中的每个报告中选择信息。

在步骤515中，主级容量处理器150执行指令，以通过部署了ACCS 100的无线系统，对连接令牌的当前、最近和历史使用进行分析。这样做时，主级容量处理器150可以维护一对应于对每个服务器级容量处理器140和客户端级容量处理器130做出分配的数据表或数据缓冲区，以量化在任何给定时间分配给他们的连接令牌的数量(隐含包括对应于每个连接令牌的设备类别)，识别在这段时间内客户端级容量处理器中的那些超出了其各自的溢出限制，并确定主访问池152是否需要更多的连接令牌。

图6显示了一时间轴，演示了随时间执行的流程500。为了解释步骤515，讨论将集中在第一时间段650。如上所述，在步骤515中，主级容量处理器150执行指令，将此时间段内每天给每个服务器级容量处理器140(到其各自的活跃连接访问池142)的分配相加，其中每个服务器级容量处理器140的分配可以以在给定日期的分配620中的不同阴影来表示。因此，每天的分配620可以表示主活跃连接访问池152的分块，表示有多少连接令牌被分配给每个服务器级容量处理器140。此外，每天分配620中的每个阴影带也可以包括每个服务器级容量处理器140超出其分配的请求总数。主活跃连接访问池152中的连接令牌总数可以用限制线630表示。此外，如果在任何给定时间这些特定的客户端经历了过量需求，主级容量处理器150不仅可以包括来自每个服务器级容量处理器140的报告数据，还可以包括关于一个或多个客户端级容量处理器130的信息。

可以领会的是，4周的使用时间段650以及通过每日分配620量化使用均是示例性的，其他时间划分和时间段都是可以的并且是在本发明的范围内。

回到图5，进一步进行到步骤515，主级容量处理器150可以识别这样的实例，其中请求的连接令牌数量超过主活跃连接访问池152中数量(由限制线630表示)。本文将每个实例称为超额610。在这种情况下，如图所示，主级容量处理器150可以已经执行了超过主活跃连接访问池152对应的溢出限制的指令，以响应超额610。此信息可以包括对应于超额610的设备类型和/或设备类别。

在步骤520中，主级容量处理器150执行指令以调整每个服务器级容量处理器140的策略，以及视需要调整每个客户端级容量处理器130的策略。这方面的一实施例为，根据最近的时间段650或跨多个此类时间段内观察到的超额610，增加或减少每个相对应的溢出限制(或设置硬/软限制参数)。调整策略的另一个实施例是根据设备类别提供优先的溢出限制。

进一步到步骤520，主级容量处理器140可执行指令，以确定其当前主活跃连接访问池152是否足以满足最近时间段650中经历的总需求，或是否具有过剩容量以满足需求。在这样做时，主级容量处理器150可以在给定时间段期间具有超额610数量的上下可配置阈值。如果超额610的数量超过上阈值，则主级容量处理器150可以向网络运营商客户发送表明需要附加连接令牌的通知。这可以向网络运营商提供为其主活跃连接访问池152购买附加连接令牌的选项。或者，如果超额610的数量低于下阈值，则主级容量处理器可以向网络运营商发送表明其具有过量连接令牌的通知，并提供回购(或获得返还)其主活跃连接访问池152的一定数量连接令牌的选项。在这样做时，主级容量处理器150可以执行指令来计算需要购买或返回的连接令牌数量，以使预估的超额610的数量介于上阈值和下阈值之间。这个过程可以包括考虑连接令牌所对应的设备类别，无论它们是否不足或过量。

在步骤525中，主级容量处理器150执行指令，以将修正的策略传输到服务器级容量处理器140，其中可能包括将进一步的策略直接传输到客户端级容量处理器130。或者，服务器级容量处理器140可以基于来自其主级容量处理器150的各自的策略，解释或导出其每个客户端级容量处理器130的策略。

在步骤530中，考虑到请求超出其自身分配的、存储在它们各自活跃连接预留池142的附加连接令牌的服务器级容量处理器140的数量，主级容量处理器150可以通过，从这些在它们各自的活跃连接访问池142中出现具有预留连接令牌的主级容量处理器140中重新分配其主活跃连接访问池152，来重新分配连接令牌。这可以在图6中以图形方式描述为，在一天分配620中的每个阴影带的比例变化。在这样做时，主级容量处理器150可以执行指令，通过增加或减少(或，再次通过传输或检索)到/来自其每个服务器级容量处理器140中的活跃连接访问池142的连接令牌，简单地重新分配连接令牌。或者，主级容量处理器150可以通过增加或减少(或者再次，通过传输或检索)到/来自每个客户端级容量处理器130的活跃连接预留132的连接令牌，或通过API 205直接到每个基带处理器112的配置与策略模块220的连接令牌，来进一步重新分配在客户端级容量处理器130级别的连接令牌。

步骤510-530和565可视为流程500的子流程。这些步骤可以循环执行、定期执行或响应于来自外部ACCS 100(例如来自用户界面(未显示))的信号而执行。此外，步骤535-560可视为单独的子流程，可以在任何时间响应于来自服务器级容量处理器150的请求而被执行。此子流程如下所述。

在步骤535中，根据流程400的步骤430，主级容量处理器150接收来自其一个或多个服务器级容量处理器140的请求。通过发出请求，服务器级容量处理器140请求从主活跃连接访问池152分配或增加分配。作为响应，在步骤540中，主级容量处理器150执行指令，通过从主活跃连接访问池152中检索相关数据，以确定是否具有足够的连接令牌(以及相应的设备类型或设备类别(如果适用))。如果主活跃连接访问池152中有足够的连接令牌，则主级容量处理器150可以继续执行步骤555，在该步骤中，它将请求的连接令牌传输到发出请求的服务器级容量处理器140。

如果主活跃连接访问池152中没有足够的连接令牌，可以是因为没有连接令牌可用，或者有连接令牌可用，但不足以满足请求的数量。在前一种情况下，主级容量处理器150继续执行步骤545。在后一种情况下，主级容量处理器150可以部分地准予请求，并继续执行步骤555以传输可用的连接令牌，另外，对于所请求的剩余连接令牌超出主活跃连接访问池152容量情况，进行到步骤545。

在步骤545中，主级容量处理器执行指令，以确定请求的连接令牌(或剩余的请求的连接令牌)是否大于其配置的溢出限制。如果不是，主级容量处理器150可以继续执行步骤555，在该步骤中，它将请求的连接令牌传输到发出请求的服务器级容量处理器150。否则，如果满足请求将超过溢出限制，则主级容量处理器150继续执行步骤550。

在步骤550中，主级容量处理器150可以检索有关其配置策略的信息，以确定是否可以继续，发出所请求的连接令牌，并将溢出事件记录在其内存中以便在步骤515中进行后续分析处理。配置的策略可以对在一个时间段650中可以超过溢出限制的次数设置限制。如果主级容量处理器150确定其有权超过其溢出限制，则它将进行步骤555并传输所请求的连接令牌。否则，进行步骤560，拒绝请求。无论哪种情况，主级容量处理器150都可以将事件记录到其内存中，以便在步骤515中进行后续分析处理。

进一步地，在所示的示例中，主级容量处理器150对4周时间段内的每天的分配求和，以确定其中来自服务器级容量处理器140的请求，可以已经超过主活跃连接访问池152的总溢出限制。

可以理解的是，上述公开内容的变化是可以的且是在本发明的范围内。例如，基带处理器112可以被实现为IP网络145中实例化的虚拟基带处理器，而不是部署在板载无线基站110的硬件中。在这种情况下，基带级容量处理器200(及其组件连接测量模块220、配置与策略模块220、连接控制模块225)和API 205也可以被实现为虚拟化软件组件，其与虚拟基带处理器112一起被实例化并执行。客户端级容量处理器130也可以是如此的，在这种情况下，其连接预留132可以被存储在IP网络145中的专用内存中。

此外，可以理解的是，上述软件模块划分的变化是可以的且在本发明的范围内。

此外，流程500可以在单循环中执行，其中主级容量处理器150在步骤535开始流程500，在该步骤中，它从其服务器级容量处理器140中检索请求。或者，流程500的单循环实现的开始步骤可以是步骤150，在这种情况下，步骤535将在步骤530完成后执行。在另一种可能的变化中，在步骤535中，主级容量处理器150可以实时接收来自每个服务器级容量处理器140的请求。在这种中断驱动方法中，流程500可分为两个子进程：步骤510-530和565作为后台任务，步骤535-565作为中断驱动任务。

除了上述变化之外，ACCS系统100还可以包括服务器级容量处理器140的附加层。在这种情况下，ACCS系统100可能是多层的实现，其中上述结构和功能将涉及配置策略、请求连接令牌、报告和其他功能的附加层。

作为进一步的变化，ACCS系统100可以被架构和部署以支持多网络运营商。在这样的一个示例中，主级容量处理器150可以具有不止一个主活跃连接访问池152，每个网络运营商一个池。类似地，每个服务器级容量处理器140可以具有多个活跃连接预留池142；每个客户端级容量处理器130可以具有多个活跃连接预留132。在这种情况下，主级容量处理器150、服务器级容量处理器140和客户端级容量处理器130中的每一个都可以有单独的策略配置以及用于在高需求期间设置优先级和解决网络运营商之间的冲突或者碰撞的主配置。或者，多个网络运营商可以共享上述引用的池，其中连接令牌根据每个网络运营商的服务级别按比例分配。