JP2011109325A - 通信ユニット及び通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】通信を阻害することなく、システムの省電力化を図る。
【解決手段】通信ユニットでは、当該通信ユニットに割り当てられた起動情報が検出されると、送信データに基づく光信号を生成するための発光駆動回路23aと、受信データ信号を生成するためのリミッタアンプ24cとへ電源が供給される。そして、通信ユニットに割り当てられたフレームでのデータの送信が終わると、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が停止する。これにより、データの送信が行われる場合にのみ通信が確立され、それ以外の場合には、無駄に消費されるエネルギーが削減される。
【選択図】図3

Description

本発明は、通信ユニット及び通信システムに関し、更に詳しくは、情報の送受信を行う通信ユニット、及び前記通信ユニットを備える通信システムに関する。
光通信を用いたネットワーク技術として知られているシステムの1つに、PON(Passive Optical Network)システムがある。このPONシステムは、サービスを提供する側に配置される局内装置としてのOLT(Optical Line Terminal)と、サービスを利用する側に配置される複数のONU(Optical Network Unit)の2種類の通信装置で構成される。そして、ONUは、スプリッタを介して、ツリー状にOLTに接続される。このため、PONシステムでは、時分割多重方式の通信が行われる。
PONシステムでは、ONUとOLTとの間で論理的な接続が確立されると、その後は、応答性を重視する観点から、送受信するデータがなかったとしても、ONUとOLTとの間の論理的な接続が維持される。
しかしながら、一般家庭等でONUを個人的に使用するユーザ(以下、単に個人ユーザという)が、PONシステムを利用するのは、主としてインターネットや電子メールを使用する場合に限られる。このため、ONUとOLTとの間で論理的な接続が常時確立されていても、この接続が利用されるのは、1日のうちのごく限られた時間である。例えば、ある調査会社の調査によれば、個人ユーザが、インターネットや電子メールを利用する時間は、1日のうちで8時間を越えない場合がほとんどであるとの結果がでている。つまり、現状のOPNシステムは、環境問題やCOの排出量の削減が叫ばれる昨今、1日のうちの大半で無駄に電力を消費しているシステムとなっている。
そこで、この種のシステムで無駄に消費される電力を削減するための技術が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−89027号公報
特許文献1に記載された装置は、通信状況に応じて、当該装置を構成するユニットそれぞれの動作を停止させることにより、システムの省電力化を図ることを目的とするものである。しかしながら、この装置には、インターフェイスとなるユニットの動作が停止すると、装置が自発的に情報を受信することができなくなるという不都合がある。
本発明は、上述の事情の下になされたもので、通信を阻害することなく、システムの省電力化を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の通信ユニットは、
情報の送受信を行う通信ユニットであって、
外部へ送信する第1情報に基づいて光源を駆動して、前記第1情報に基づいて変調された第1の光信号を生成する光源駆動手段と、
外部から送信される第2情報に基づいて変調された第2の光信号を受信して、前記第2の光信号に応じた電気信号を出力する受光手段と、
前記第2情報に、起動指令が含まれている場合に、前記光源駆動手段に電源を供給する制御手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明の通信システムは、
本発明の複数の通信ユニットと、
前記通信ユニットそれぞれと通信を行う基地局と、
を備える。
本発明によれば、外部からの信号に自機あての起動指令が含まれる場合にのみ、光源駆動手段に電源が供給される。このため、通信が阻害されることなく、システムの省電力化が実現される。
本実施形態に係る通信システムの概略的な構成を示す図である。 局内装置へデータを送信するときの送信状態を、概念的に示すタイミングチャートである。 通信ユニットのブロック図である。 Enable信号を、通信ユニットに規定されたフレームとともに示す図である。 局内装置から出力される発光信号等を示す図である。 図6(A)及び図6(B)は、従来の通信ユニットでの消費電力量と、本実施形態に係る通信ユニットでの消費電量との差を説明するための図である。 通信ユニットを用いた通信の応用例を説明するための図である。 通信ユニットの変形例を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る通信システム10の概略的な構成を示す図である。通信システム10は、例えばオフィスや、ユーザの自宅などに設置された通信ユニット20A,20Bと、これらの通信ユニット20A,20Bそれぞれと、スプリッタ30を介して通信を行う局内装置40とから構成されている。この通信システム10では、通信ユニット20A,20Bと局内装置40との間で、時分割多重方式の通信が行われる。
図2は、通信ユニット20A,20Bから局内装置40へデータを送信するときの送信状態を、概念的に示すタイミングチャートである。図2に示されるように、通信ユニット20A及び通信ユニット20Bには、長さがT時間のフレームが、時間T毎に割り当てられている。通信ユニット20A,20Bに割り当てられたフレームそれぞれは、通信ユニット20A,20B相互間で、起点が時間Tだけずれるように割り当てられている。このため、通信ユニット20Aのフレームは、時刻t1を起点に時間T毎に割り当てられ、通信ユニット20Bのフレームは、時刻t1から時間T経過した時刻t2を起点に時間T毎に割り当てられる。
通信ユニット20Aは、割り当てられたフレームごとに、データDa(m)を送信し、通信ユニット20Bは、割り当てられたフレームごとにデータDb(m)を送信する。なお、mは1以上の整数である。これにより、データDa(m)とデータDb(m)とは、局内装置40に交互かつ連続的に受信される。
図3は、通信ユニット20Aのブロック図である。図3に示されるように、通信ユニット20Aは、制御ユニット21、電源制御回路22、送信ユニット23、受信ユニット24、及びフィルタ25を有している。
制御ユニット21は、例えばコンピュータなどに代表される外部装置と接続されている。この制御ユニット21は、外部装置から供給された情報に基づいて変調された、送信データ信号を生成する。そして、この送信データ信号を、発光駆動回路23aの動作を許可するためのEnable信号とともに出力する。また、制御ユニット21は、リミッタアンプ24cから出力される受信データ信号を復調し、復調結果としての受信データを外部装置へ出力する。
送信ユニット23は、発光駆動回路23aと、発光駆動回路23aから出力される駆動信号に基づいて発光するレーザダイオード23bとから構成されている。
発光駆動回路23aは、制御ユニット21から出力された送信データ信号を受信する。そして、Enable制御信号によって許可された時間に、送信データ信号に基づいてレーザダイオード23bを駆動する。これにより、送信データに基づいて変調された光信号がフィルタ25へ出力される。
図4は、Enable信号を、通信ユニット20Aに規定されたフレームとともに示す図である。図4に示されるように、このEnable信号は、通信ユニット20Aに規定されたフレームの起点となる時刻t1に立ち上がり、その後時間T毎にハイレベルからローレベル、或いはローレベルからハイレベルに値が変化する信号である。
発光駆動回路23aは、Enable信号がハイレベルのときに、レーザダイオード23bを駆動することができる。これにより、レーザダイオード23bは、通信ユニット20Aに割り当てられたフレームに同期して駆動される。
図3に戻り、受信ユニット24は、受光モニタ回路24a、プリアンプ24b、リミッタアンプ24c、及びフォトダイオード24dから構成されている。
プリアンプ24bは、フォトダイオード24dから出力される光電変換信号を、増幅して電圧信号を生成する。そして、この電圧信号を受光モニタ回路24a及びリミッタアンプ24cへ出力する。
リミッタアンプ24cは、プリアンプ24bから出力された電圧信号を、所定のレベルまで等価増幅して受信データ信号を生成し出力する。ここでは、電圧信号を、例えば制御ユニット21の再生回路の入力に適したレベルまで増幅する。
受光モニタ回路24aは、プリアンプ24bから出力される電圧信号を常時監視する。そして、この電圧信号の変化に基づいて、局内装置40から出力された情報が、通信ユニット20Aに対してのものか否かを判断する。そして、当該情報が、通信ユニット20Aに対してのものであると判断した場合にハイレベルとなり、それ以外のときにローレベルとなる制御信号を、電源制御回路22へ出力する。
電源制御回路22は、受光モニタ回路24aから出力される制御信号がハイレベルとなったときに、発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cに電源を供給する。そして、制御ユニット21から供給されるEnable信号がローレベルとなったときに、発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cへの電源の供給を停止する。
フィルタ25は、光ケーブル及びスプリッタ30を介して、局内装置40と接続されている。このフィルタ25は、局内装置40から光ケーブル等を介して送信される光信号を受信ユニット24へ出力する。また、送信ユニット23から出力される光信号を、光ケーブル等を介して局内装置40へ出力する。
上述のように構成された通信ユニット20Aでは、通信ユニット20Aが起動されると、発光駆動回路23a、リミッタアンプ24c以外の各部には、不図示の商用電源から常時電源が供給される。一方、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cについては、後述するように、電源制御回路22から必要に応じて電源が供給される。
図1に戻り、通信ユニット20Bは、通信ユニット20Aと同等の構成を有している。
局内装置40は、光ケーブル及びスプリッタ30を介して、通信ユニット20A,20Bへ情報の送信を行うとともに、通信ユニット20A,20Bからの情報を受信する。
次に、上述のように構成された通信システム10の動作について説明する。前提として、通信ユニット20A,20Bそれぞれの発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cには電源が供給されていないものとする。
図5には、局内装置40から出力される発光信号が示されている。この発光信号は、時間T1だけハイレベルとなるパルスと、その後に続く時間T2だけハイレベルとなるパルス列とからなる。発光信号の時間T2だけハイレベルとなるパルス列は、通信ユニット20A,20Bそれぞれに送信するための情報に基づいて変調された部分である。また、時間T1だけハイレベルとなるパルスは、後に続くパルス列が、いずれの通信ユニット20A,20Bに送信される情報によって変調されたものであるかを識別するものである。以下、説明の便宜上、時間T1だけハイレベルとなるパルスを識別パルスと呼び、時間T2だけハイレベルとなるパルスからなるパルス列をデータパルス列と呼ぶものとする。
ここでは、局内装置40から、識別パルスが1回だけ出力された後に続いて出力されるデータパルス列は、通信ユニット20Aに送信するための情報に基づいて変調されたものである。また、識別パルスが2回出力された後に続いて出力されるデータパルス列は、通信ユニット20Bに送信するための情報に基づいて変調されたものである
局内装置40から出力された発光信号は、図1を参照するとわかるように、スプリッタ30を介して、通信ユニット20A,20Bの双方に受信される。
通信ユニット20Aに到達した発光信号は、フィルタ25を介してフォトダイオード24dに受信され、光電変換される。そして、プリアンプ24bによって増幅された後、電圧信号として出力される。この電圧信号は、図5に示される発光信号と同期してハイレベル或いはローレベルとなる信号である。このため、電圧信号には、発光信号と同様に、識別パルスとデータパルス列が含まれる。
受光モニタ回路24aは、プリアンプ24bから出力される電圧信号をモニタし、識別パルスに基づいて、その後のデータパルス列が、通信ユニット20Aに対するものであるか否かを判断する。そして、データパルス列が通信ユニット20Aに対するものであると判断した場合は、ハイレベルの制御信号を出力する。これにより、電源制御回路22から、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへ電源が供給される。
発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cに電源が供給されると、制御ユニット21は、局内装置40と論理的な接続を確立させるためのデータによって変調された送信データ信号を出力する。また、Enable制御信号を、通信ユニット20Aに割り当てられたフレームの開始時刻に同期してローレベルからハイレベルにする。
発光駆動回路23aは、Enable制御信号がハイレベルになると、制御ユニット21からの送信データ信号に基づいて、レーザダイオード23bを駆動する。これにより、フィルタ25を介して、通信ユニット20Aと局内装置40との論理接続を確立するためのデータが出力される。そして、通信ユニット20Aと局内装置40との論理接続が確立される。
通信ユニット20Aと局内装置40との論理接続が確立されると、局内装置40からデータパルス列を含む発光信号が出力される。この発光信号は、フィルタ25を介して、フォトダイオード24dによって光電変換された後、プリアンプ24bによって増幅され、電圧信号として出力される。そして、リミッタアンプ24cによって予め設定されたレベルに増幅され、受信データ信号として、制御ユニット21へ出力される。
制御ユニット21は、この受信データ信号を復調し、復調結果としての受信データを外部装置へ出力する。
通信ユニット20Aと局内装置40との論理接続が確立された後、Enable制御信号は、通信ユニット20Aに割り当てられたフレームの終了時刻に同期して、ローレベルとなる。電源制御回路22は、Enable制御信号が、ローレベルとなったら発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給を停止する。
一方、受光モニタ回路24aは、プリアンプ24bから出力される電圧信号の識別パルスに基づいて、その後のデータパルス列が、通信ユニット20Aに対するものでないと判断した場合は、制御信号のレベルをローレベルに維持する。この場合は、電源制御回路22から、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへ電源が供給されることはない。
以上の説明からわかるように、通信ユニット20Aでは、図5に示されるように、データパルス列が後に続く、1つの識別パルスが検出されると、時刻t1に発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が開始される。この電源の供給は、Enable信号がハイレベルを維持している間、継続される。そして、Enable信号がローレベルになると、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が停止される。
また、通信ユニット20Aでは、データパルス列が後に続く、2つの連続する識別パルスが検出された場合は、パルス列が後に続く、1つの識別パルスが検出されるまで、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が見合わされる。
通信ユニット20Bも、通信ユニット20Aと同様に動作する。これにより、通信ユニット20Bでは、図5に示されるように、データパルス列が後に続く、2つの連続する識別パルスが検出されると、時刻t2に発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が開始される。そして、Enable信号がローレベルになると、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が停止される。
また、通信ユニット20Bでは、データパルス列が後に続く、1つの識別パルスが検出された場合は、パルス列が後に続く、連続する2つの識別パルスが検出されるまで、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が見合わされる。
以上説明したように、本実施形態では、通信ユニット20A,20Bが、当該通信ユニット20A,20Bに割り当てられた起動情報(識別パルス)を検出すると、送信データに基づく光信号を生成するための発光駆動回路23aと、局内装置40からの光信号に基づく受信データ信号を生成するためのリミッタアンプ24cとへ電源が供給される。そして、通信ユニット20A,20Bが、それぞれに割り当てられたフレームでのデータの送信を終えると、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が停止される。
これにより、通信ユニット20A,20Bでは、データの送信を行う場合にのみ、局内装置40との通信が確立され、局内装置40と円滑に通信が行われる。そして、それ以外の場合には、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給が停止される。これにより、無駄に消費されるエネルギーが削減され、結果的に、通信システム10での省電力化が実現される。
例えば図6(A)を参照するとわかるように、従来の通信ユニットにおける、発光駆動回路、レーザダイオード、プリアンプ、リミッタアンプそれぞれの定格電流は、使用環境の温度が25℃である場合に、それぞれ40mAである。また、定格電圧はそれぞれ3.3Vである。この場合、従来の通信ユニットの発光駆動回路、レーザダイオード、プリアンプ、及びリミッタアンプ全体の1時間あたりの消費電力量は、1.9kWh(=3.3V×0.16A×3600秒)となる。そして、1日あたりの消費電力量は45.62kWh(=1.9×24)となる。
一方、図6(B)を参照するとわかるように、本実施形態の通信ユニット20A,20Bにおけるプリアンプ24b、電源制御回路22の定格電流は、それぞれ40mA及び10mAである。また、定格電圧はそれぞれ3.3Vである。
ここで、1日あたりのデータ通信に要した時間を8時間、残りの16時間をデータ通信を行わない待機時間と仮定する。また、局内装置40からの自己の起動情報(識別パルス)を2秒おきに受信し、その後1秒間論理的な接続を確率するために、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cに電源が供給されるものと仮定する。
この仮定の下では、本実施形態に係る通信ユニット20A,20Bでは、データ通信を行っているときの1時間あたりの消費電力量は、2.02kWh(=3.3V×0.17A×3600秒)となる。そして、データ通信を行なっているときの8時間の消費電力量は、16.16kWh(=2.02kWh×8)となる。
一方、データ通信を行っていないときの1時間あたりの消費電力量は、1.31kWh(=3.3V×0.05A×3600秒/2+3.3V×0.17A×3600秒/2)となる。そして、データ通信を行っていないときの16時間の消費電力量は、20.91(1.31kWh×16)となる。
したがって、本実施形態の通信ユニット20A,20Bの1日あたりの消費電力量は37.07kWh(16.16kWh+20.91kWh)となる。
以上から、本実施形態では、通信ユニット20A,20Bでの消費電力量が、従来の通信ユニットでの消費電力量の81.29%(=37.07kWh/45.62kW)となり、消費電力量を従来に比べて18.71%削減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、時間T1だけハイレベルとなる識別パルスの数に基づいて、局内装置40から出力された情報が、通信ユニット20A,20Bのいずれに対して送信された情報であるかを判断した。これに限らず、局内装置40は、通信ユニット20A,20Bごとに定められた時間だけハイレベルとなるパルスを、識別パルスとして出力し、識別パルスがハイレベルとなる時間に基づいて、局内装置40から出力された情報が、通信ユニット20A,20Bのいずれに対して送信された情報であるかを判断してもよい。この場合、例えば通信ユニット20Aに送信される情報であることを示す識別パルスは10msだけハイレベルとなり、通信ユニット20Bに送信される情報であることを示す識別パルスは20msだけハイレベルとなるようにすることが考えられる。
また、本実施形態では、通信ユニット20A,20Bに対して送信される情報が無いときには、図7を参照するとわかるように、通信ユニット20A,20Bに割り当てられるフレームで、情報のやりとりがまったくなされない場合がある。図7に仮想線で示されたフレームのように、情報のやりとりがまったくなされないフレームについては、このフレームを他の通信ユニットに割り当ててもよい。
また、本実施形態では、図4に示されるように、Enable信号が、割り当てられたフレームに同期してハイレベルとなる場合について説明した。これに限らず、Enable信号は、割り当てられたフレームの起点でハイレベルとなり、情報の送信が終了した時点でローレベルとなることとしてもよい。この場合、図8に示されるように、電源制御回路22は、Enable制御信号がローレベルとなった後、所定時間T3が経過した後に、発光駆動回路23a及びリミッタアンプ24cへの電源の供給を停止することとしてもよい。
また、本実施形態では、電源制御回路22は、受光モニタ回路24aから出力される制御信号がハイレベルとなったときに、発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cとを起動し、ローレベルとなったときに、発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cとを停止する。これに限らず、電源制御回路22は、発光駆動回路23aでの消費電力の変化を監視し、発光駆動回路23aでの消費電力が低下したタイミングで、発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cとを停止してもよい。発光駆動回路23aは、情報送信の際に、レーザダイオード23bを駆動する。このため、情報を送信しているときと、情報を送信していないときとでは、消費電力が顕著に相違する。したがって、発光駆動回路23aでの消費電力の変化を検出して、精度良く発光駆動回路23aとリミッタアンプ24cとを停止させることができる。
また、本実施形態では、通信システム10が、2つの通信ユニット20A,20Bを有している場合について説明した。これに限らず、通信システム10は、3つ以上の通信ユニットを含むように構成されていてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。
本発明の通信ユニット及び通信システムは、情報の送受信に適している。
10 通信システム
20A,20B 通信ユニット
21 制御ユニット
22 電源制御回路
23 送信ユニット
23a 発光駆動回路
23b レーザダイオード
24 受信ユニット
24a 受光モニタ回路
24b プリアンプ
24c リミッタアンプ
24d フォトダイオード
25 フィルタ
30 スプリッタ
40 局内装置

Claims (7)

  1. 情報の送受信を行う通信ユニットであって、
    外部へ送信する第1情報に基づいて光源を駆動して、前記第1情報に基づいて変調された第1の光信号を生成する光源駆動手段と、
    外部から送信される第2情報に基づいて変調された第2の光信号を受信して、前記第2の光信号に応じた電気信号を出力する受光手段と、
    前記第2情報に、起動指令が含まれている場合に、前記光源駆動手段に電源を供給する制御手段と、
    を備える通信ユニット。
  2. 前記電気信号を増幅する増幅手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記第2情報に、前記起動指令が含まれている場合に、前記増幅手段に電源を供給する請求項1に記載の通信ユニット。
  3. 予め設定された周期で、前記光源駆動手段の駆動を許可する許可手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記光源駆動手段の駆動が許可されていないときに、前記光源駆動手段への電源の供給を停止する請求項1又は2に記載の通信ユニット。
  4. 前記制御手段は、前記光源駆動手段の駆動が許可されていないときに、前記増幅手段への電源の供給を停止する請求項3に記載の通信ユニット。
  5. 前記制御手段は、前記光源駆動手段で消費されるエネルギーが所定の値以下となったときに、前記光源駆動手段への電源の供給を停止する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の通信ユニット。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の複数の通信ユニットと、
    前記通信ユニットそれぞれと通信を行う基地局と、
    を備える通信システム。
  7. 前記起動指令は、前記通信ユニットごとに予め割り当てられた信号である請求項6に記載の通信システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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