JP2011114383A - 通信端末装置及び通信端末装置の消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低減化を図ることが可能である。
【解決手段】光IF 34と、PON-LSI 32と、PHY 30と、タイマー18と、電源制御部20と、電源スイッチ24、26及び28と、電源22とを具えて構成されている。タイマーは、光IF、PON-LSI及びPHYに対する電力供給時間帯及び電力非供給時間帯を指示する動作時刻情報信号19を電源制御部に対して出力する。電源制御部は、動作時刻情報信号をPON-LSIに送り、かつ、電源スイッチに対して当該動作時刻情報信号に従って、電力供給時間帯において通常通信モードを実現させ、及び電力非供給時間帯においてスリープモードを実現させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、通信事業者の中央局側に設置される局側終端装置（OLT: Optical Line Terminal）と複数の加入者側にそれぞれ設置される通信端末装置（ONU: Optical Network Unit）との間を、受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）を介して接続して構成される光アクセスシステムの当該ONUにおける低消費電力化に関する。

中央局と複数の加入者との間の通信システムとして、OLTと複数のONUとの間を、GE-PON（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）によって接続して構成される光アクセスシステムが注目されている。ここで、イーサネット(Ethernet)とは、LAN (Local Area Network)環境等で一般的に利用されている通信メディアであって、「Ethernet」及び日本語の「イーサネット」は、それぞれ米Xerox社及び富士ゼロックス社の登録商標である。以後、Ethernet及びイーサネットが登録商標であることをことわらずに使用する。

光アクセスシステムの加入者側に設置されるONUに対しては、最近の省エネルギー化の要請に応えるために低消費電力化することが求められている。GE-PON等を利用する光アクセスシステムにおいて、加入者側に設置されるONUの消費電力の低減化のための方法として、これまでいくつかの方法が提案されている（例えば、特許文献1〜3を参照）。

特開2007-89027号公報 特開2008-113193号公報 特開2008-263294号公報

光アクセスシステムのONUは、光インターフェース(光IF: Interface)、受動光ネットワーク処理集積回路（PON-LSI）、及び物理層処理機能部(PHY)を具えて構成されている。

従来のONUに対する消費電力の低減化のための手法は、光IF及びPHYに、新たに到着する電気信号あるいは光信号が有るか無いかを識別する機能を追加して、通常通信モードと低消費電力モード（以後、スリープモードという。）との切り換えを行っている。ここでは、光IFあるいはPHYに到着する自分宛の信号が検出されない場合はスリープモードに移行し、光IFあるいはPHYにおいて到着する信号が検出された場合は通常通信モードに切り換えるという動作が行われる。

上述の従来方式によって通常通信モードとスリープモードとの切り換えを行うには、光IF及びPHYを常に動作させておく必要があり、そのため、PON-LSIへ供給される電力も完全には遮断することができない。

しかも、PONによる光アクセスシステムの構成上、他のONU宛の信号が必ず光IFに到達してしまうので、光IFとPON-LSIをスリープモードに移行させる機会はほとんど現れない。

以上説明した様に、従来のONUに対する消費電力の低減化のための手法では、消費電力量を大幅に削減することが期待できない。

この発明の発明者は、ONUの通常通信モードとスリープモードとの切り換えを、ONUに具えたタイマー（24時間タイマー）を用いて設定する方式に思い至った。このタイマーを用いることによって、光IF、PHY及びPON-LSIに供給する電力を、強制的に遮断する時間帯を予め設定しておいて確保することができるので、大幅に消費電力量を低減することが可能であるとの認識に至った。

そこで、この発明の目的は、従来の消費電力の低減化のための手法よりもより効果的に消費電力の低減化を図ることが可能であるONU及びこのONUの消費電力制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、この発明の要旨によれば、以下の構成の消費電力制御機構を具えたONU及びこのONUの消費電力制御方法が提供される。

この発明のONUは、OLTと、複数の加入者にそれぞれ設置されるONUとが、PONを介して双方向通信が可能である状態に構成された光アクセスシステムの当該ONUであって、光IFと、PON-LSIと、PHYと、タイマーと、電源制御部と、電源スイッチと、電源とを具えて構成される。

タイマーは、光IF、PON-LSI、及びPHYに電力を供給する時間帯を設定するON/OFFスイッチと、消費電力制御を実行するか否かの設定をするタイマーイネーブルスイッチとを具え、光IF、PON-LSI、及びPHYに対する、電力供給時間帯及び電力非供給時間帯を指示すると共にこのタイマーによる消費電力制御を実行するか否かを指示する動作時刻情報信号を電源制御部に対して出力する。

電源制御部は、動作時刻情報信号をPON-LSIに送り、かつ、電源スイッチに対して当該動作時刻情報信号に従って、光IF、PON-LSI、及びPHYに電力供給時間帯において電源から電力の供給動作を指示して通常通信モードを実現させ、及び電力非供給時間帯において電源からの電力の供給遮断動作を指示してスリープモードを実現させる。

PON-LSIは、光IFから出力される電気信号に基づきOLTとの論理リンクを確立すると共に、PHYからの出力電気信号を受けて光IFに出力し、かつ動作時刻情報信号を電源制御部から受け取って、当該動作時刻情報信号を、光IFを介してOLTに送る。

好ましくは、光IFは、OLTからの光信号を電気信号に変換してPON-LSIに出力すると共に、PON-LSIからの電気信号を光信号に変換してOLTに向けて出力する。

更に好ましくは、PHYは、PON-LSIから出力される信号をイーサネット信号に変換してユーザーが保有している下位ネットワーク側装置へ出力すると共に、この下位ネットワーク側装置からのイーサネット信号をPON-LSIが処理できるインターフェース信号に変換してPON-LSIに出力する。

更に好ましくは、電源は光IF、PON-LSI、及びPHYに電力を供給し、電源スイッチは電源制御部の指示に従って、光IF、PON-LSI、及びPHYに供給する電力のスイッチングを実行する。

この発明のONUの消費電力制御方法は、上述のこの発明のONUの消費電力を制御する方法であり、以下のステップを含み以下のとおり実行される。

電源制御部が、タイマーに設定されたタイマーイネーブル情報を読み取って、当該タイマーによる消費電力制御を実行するか否かを判断するタイマーイネーブル確認ステップを実行する。

タイマーイネーブル確認ステップにおいて、消費電力制御を実行すると判断された場合に、電源制御部が、当該タイマーに設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯を読み取る動作モード時間帯読み込みステップを実行する。

電源制御部が、タイマーイネーブル確認ステップの実行時が、通常通信モードが設定されている時間帯に含まれているか、あるいはスリープモードが設定されている時間帯に含まれているかを判断する動作モード確認ステップを実行する。

動作モード確認ステップにおいて、通常通信モードが設定されている時間帯に含まれている場合は、PON-LSIが当該ONUとOLTとの論理リンクを確立させて通常通信モード動作を当該ONUに行わせる論理リンク確立ステップを実行する。

動作モード確認ステップにおいて、スリープモードが設定されている時間帯に含まれている場合は、PON-LSIが当該ONUとOLTとの論理リンクを解除させてスリープモード動作を当該ONUに行わせる論理リンク解除ステップを実行する。

PON-LSIは、通常通信モード動作中に、タイマーに設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯をOLTに通知する動作時刻情報通知ステップを実行する。

この発明のONUによれば、タイマーから、光IF、PON-LSI、及びPHYに電力を供給する時間帯を指示する動作時刻情報信号が出力され、この動作時刻情報信号を受け取った電源制御部によって、電源スイッチに対して上記光IF、PON-LSI、及びPHYに電力供給時間帯における電力の供給を指示し、及び電力供給時間帯において電力の遮断動作が指示される。そして、電源制御部の指示に従う電源スイッチによって、光IF、PON-LSI、及びPHYに供給する電力のスイッチングが実行される。

従って、タイマーに設定された、光IF、PON-LSI、及びPHYに電力を供給する時間帯以外の電力非供給時間帯においては、光IF、PON-LSI、及びPHYには電力が供給されない状態となる。すなわち、この発明のONUによれば、従来の消費電力の低減化のための手法よりもより効果的に消費電力の低減化を図ることが可能となる。

また、動作開始時刻が事前に設定されていることから、スリープモードから通常通信モードに復旧する時間分だけ先に復旧開始することが可能であり、設定された動作開始時刻に遅れることなく通信が可能となる。

更に、PON-LSIによって、通常通信モード動作中に、タイマーに設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯をOLTに通知する動作時刻情報通知ステップが実行されるので、OLT側でONUの動作時刻を把握することが可能である。そのため、ONUの故障あるいは電源ケーブルの切断に基づきONUの接続が解除されたのか、あるいはスリープモードにあるためにONUの接続が解除されているのかの判断が可能である。このためONUの接続が解除の原因を特定するために必要とされる、OLTとONUとの間で交わされるエラー確認のための通信を必要としない。

この発明の実施形態のONUが接続されて構成される代表的な構成の光アクセスシステムの概略的ブロック構成図である。 この発明の実施形態のONUの構成を示す概略的ブロック構成図である。 タイマーの概略的構成を示す図である。 PON-LSI及び電源制御部が協働して、光IF、PON-LSI、及びPHYに対して通常通信モード又はスリープモードに制御するステップを説明するフローチャートである。 OLTとONUとの間で送受信される信号の処理を時系列に表した信号処理シーケンスチャートである。 電源制御部とPON-LSIとの間で交わされる通信について整理して示すブロック図である。 タイマーに設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯をOLTに通知するために利用する動作時刻情報信号フレームの構成例の説明に供する図である。 管理テーブルの一例を示す図である。 スリープ要求信号を載せたフレームの構成及びスリープack信号を載せたフレームの構成についての説明に供する図であり、(A)はスリープ要求信号を載せたフレームの概略的構成を示す図であり、(B)はスリープack信号を載せたフレームの概略的構成を示す図である。

以下、図を参照してこの発明の実施形態につき説明する。なお、各図はこの実施形態に係る一構成例に対するものであり、この発明の実施形態が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、この発明の実施形態のONUと同種のシステムであれば通常具えている周知の構成要素については図示及びその説明を省略する。

各図において同様の構成要素については同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。

＜この発明の実施形態のONU＞
この発明の実施形態のONUは、OLTとPONを介して双方向通信を行うことが可能である光アクセスシステムに利用されるONUである。従って、まず光アクセスシステムの全体構成について図1を参照して説明し、その上でこの発明の実施形態のONUの構成及びその動作について説明する。

図1は、この発明の実施形態のONUが接続されて構成される代表的な構成の光アクセスシステムの概略的ブロック構成図である。図1に示す光アクセスシステムは、OLT 40と分配多重器38を具えるPONを介して通信可能な状態で接続された複数のONU 10（図1にはONU-1、ONU-2及びONU-3を示してある。）を具えて構成される通信システムである。

OLT 40は、光IF 46と、PON-LSI 44と、PHY 42と、DBA（Dynamic Bandwidth Allocation）プロセッサ48とを具えて構成されている。光IF 46、PON-LSI 44及びPHY 42は、後述するONUが具える光IF、PON-LSI及びPHYと同様の機能を有しているが、ONUが具える光IF、PON-LSI及びPHYは、当該ONUに特化して機能するのに対して、OLT 40が具える光IF 46、PON-LSI 44及びPHY 42は、接続されているONU-1、ONU-2及びONU-3等にそれぞれ対応して機能するように設計されている点が異なる。

DBAプロセッサ48は、ONU-1、ONU-2及びONU-3等のそれぞれに対して、OLT 40に向けて送信する上り信号フレームの送信タイミングを時間軸上で割り当てる、周知の動的帯域割り当て処理を行う（例えば、NTTジャーナル2005年10月号参照）。

図1に示す光アクセスシステムにおいて、上位ネットワーク50からONU-1、ONU-2及びONU-3等へ送る下り信号フレームは、OLT 40を介してONU-1、ONU-2及びONU-3等に送信され、かつONU-1、ONU-2及びONU-3等から送られてくる上り信号フレームは、OLT 40を介して取得し上位ネットワーク50に送信される。

分配多重器38を具えるPONは、OLT 40から送信される下り信号フレームをONU-1、ONU-2及びONU-3等に分配して供給し、かつONU-1、ONU-2及びONU-3等から送信される上り信号フレームを多重してOLT40に供給する機能を有している。

次に、図2を参照して、この発明の実施形態のONUの構成及びその動作について説明する。図2は、この発明の実施形態のONUの構成を示す概略的ブロック構成図である。

発明の実施形態のONUは、OLT 40と複数の加入者にそれぞれ設置されるONU（図2にはONU-1、ONU-2及びONU-3を代表して示してある。）が、分配多重器38を具えるPONを介して双方向通信が可能である状態に構成された光アクセスシステムに利用される当該ONUである。

複数の加入者にそれぞれ設置されるONUは、その構成が同様であるので、ここではONU-1を代表してその構成及び機能について説明する。加入者にそれぞれ設置されるONUをそれぞれ識別する必要がある場合は、ONU-1、ONU-2等と表記し、識別する必要がない場合はONU 10と表記する。

ONU-1、ONU-2及びONU-3等は、分配多重器38を介してOLT 40に双方向通信が可能である状態で接続されている。また、ONU-1、ONU-2及びONU-3等にはそれぞれユーザーが保有している下位ネットワーク側装置（TE: Terminal Equipment）が有線又は無線LAN（Local Area Network）を介して接続されている。TEとは、例えば、パーソナルコンピュータ（PC: Personal Computer system）等である。図2に示す例では、ONU-1にはTE 36が接続されている。

ONU 10は、光IF 34と、PON-LSI 32と、PHY 30と、タイマー18と、電源制御部20と、電源スイッチ24、26及び28と、電源22とを具えて構成されている。電源スイッチ24、26及び28は、それぞれPHY 30、PON-LSI 32及び光IF 34への電力供給をスイッチングするスイッチである。

このONU 10の電源制御部20、PON-LSI 32、及びPHY 30における処理は、CPU（図示を省略してある。）において、記憶装置（図示を省略してある。）に予め格納されたプログラムを実行させたときに発現される機能手段としてそれぞれ行われる。

タイマー18は、光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に電力を供給する時間帯を設定するON/OFFスイッチと、消費電力制御を実行するか否かの設定をするタイマーイネーブルスイッチとを具え、光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に対する、電力供給時間帯及び電力非供給時間帯を指示すると共にこのタイマー18による消費電力制御を実行するか否かを指示する動作時刻情報信号19を電源制御部 20に対して出力する。タイマー18への電力供給時間帯及び電力非供給時間帯の設定は、後述するように、ONU 10が設置されている加入者がディップスイッチを使って行う。

電源制御部 20は、動作時刻情報信号19を受けて、動作時刻情報信号21-1に変換してPON-LSI 32に転送し、かつ、動作時刻情報信号21-2に変換して電源スイッチ24、26及び28に転送して当該動作時刻情報信号21-2に従って、光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に電力供給時間帯において電源22から電力の供給動作を指示して通常通信モードを実現させ、及び電力非供給時間帯において電源22からの電力の供給遮断動作を指示してスリープモードを実現させる。

ここで、通常通信モードとは、ONU-1、ONU-2及びONU-3等のONUの内の少なくとも一つ及びOLT 40において、IEEE802.3ahに規定されているレンジング処理、DBA計算処理、及びディスカバリ処理が実行されている動作モードを意味する。

光IF 34は、OLT 40から分配多重器38を介して送信されてくる光信号39-1を電気信号35-1に変換してPON-LSI 32に出力すると共に、PON-LSI 32から出力されるインターフェース信号35-2を光信号39-2に変換してOLT 40に向けて出力する。

PON-LSI 32は、光IF 34から出力される電気信号35-1にIEEE802.3ahに規定された処理（以後、規定処理と略記する。）を実行し、OLT 40との論理リンクを確立すると共に、PHY 30からのインターフェース信号31-2に規定処理を実行し、インターフェース信号35-2として光IF 34に出力し、かつ動作時刻情報信号21-1を電源制御部 20から受け取って、当該動作時刻情報信号21-1を、光IF 34を介してOLT 40に送る。

PHY 30は、PON-LSI 32から出力される信号31-1をイーサネット信号29-1に変換してTE 36へ出力すると共に、TE 36からのイーサネット信号29-2をPON-LSI 32が処理できるインターフェース信号31-2に変換してPON-LSI 32に出力する。

電源22は光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に電力を供給する。また、電源スイッチ24、26及び28は、電源制御部 20から出力される動作時刻情報信号21-2が入力され、動作時刻情報信号21-2に基づいてそれぞれPHY 30、PON-LSI 32及び光IF 34への電力供給をスイッチングする。

電源22と表示用LED 12（通電確認用LED）とが接続されており、電源22から光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に電力が供給されているときに表示用LED 12が点灯する。電源制御部 20と表示用LED 14（タイマー制御確認用LED）とが接続されており、タイマー18が具えているタイマーイネーブルスイッチがONに設定されている場合に表示用LED 14が点灯する。また、PON-LSI 32と表示用LED 16（論理リンクの確立確認、すなわちPON-LINK確認用LED）とが接続されており、PON-LSI 32においてOLT 40に向けた上り信号フレームを送信可能状態あるいはOLT 40から送信される下り信号フレームを受信可能状態にある場合に表示用LED 16が点灯する。

図3を参照して、タイマー18の概略的構成及びその機能について説明する。図3は、タイマー18の概略的構成を示す図である。

タイマー18は、光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に電力を供給する時間帯を設定するON/OFFスイッチと、消費電力制御を実行するか否かの設定をする、すなわち動作時刻情報信号を出力するか否かの設定をするタイマーイネーブルスイッチとを具えている。

ON/OFFスイッチであるディップスイッチが円形に等間隔で配置されており、一周が24時間に対応させてある。図3では、ディップスイッチが全部で24個円形に配置されており、1時間単位でON/OFFスイッチ動作を指定できる。ディップスイッチの数に比例して、設定可能である時間単位を短くすることができるが、現実的には、図3に示すように設定可能である時間単位を1時間程度とするのが好適である。

タイマー18が刻む時刻およびONU 10が動作の基準としている時刻と、OLT 40が動作の基準としている時刻とが合致している必要がある。このため、OLT 40に基準クロックを設置し、この基準クロックにタイマー18が刻む時刻およびONU 10が動作の基準としている時刻と、OLT 40が動作の基準としている時刻とを合致させるための手段を講ずる必要がある。例えば、ONU 10において、OLT 40からONU 10に宛てて送られる下り信号フレームからクロック信号を抽出することによって、このクロック信号に基づいてタイマー18が刻む時刻およびONU 10が動作の基準としている時刻を、OLT 40に設置されている基準クロック信号に合致させることが可能である。下り信号フレームからクロック信号を抽出して、ONU 10における動作基準となるクロックを設定する技術は、周知の技術であるので説明を省略する。

図3は、午前0時から午前8時までがOFF（電力非供給時間帯）、午前8時から午後12時（24時）までがON（電力供給時間帯）、となるように設定されている例を示している。すなわち、このように設定されている場合、タイマー18から、光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に対して、午前8時から午後12時（24時）までを電力供給時間帯とし、午前0時から午前8時までを電力非供給時間帯とする旨の指示内容を意味する動作時刻情報信号19を電源制御部 20に対して出力される状態となっている。

一方、タイマー18は、上述した光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に電力を供給する時間帯を設定するための複数のディップスイッチの他に、消費電力制御を実行するか否かの設定をするためのタイマーイネーブルスイッチを具えている。このタイマーイネーブルスイッチがONに設定されている場合に限り消費電力制御が行われ、OFFに設定されている場合は消費電力制御が行われない。

すなわち、タイマーイネーブルスイッチがOFFに設定されている場合は、ONU 10は、従来のONUと同様に動作し、タイマー18の円形に配置された24個のディップスイッチによって設定された動作時刻情報信号19にかかわらず電源スイッチ24、26及び28による光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に供給される電力の制御は行われない。なお、タイマーイネーブルスイッチは、図3に示すように、機械的なスイッチを用いて実現しても良いが、ソフトウエアによって仮想的に設定される形態のスイッチで実現しても良い。

＜この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法＞
図4及び図5を参照して、この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法について説明する。図4は、PON-LSI 32及び電源制御部 20が協働して、光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に対して通常通信モード又はスリープモードに制御するステップを説明するフローチャートである。図5は、OLT 40とONU 10との間で送受信される信号の処理を時系列に表した信号処理シーケンスチャートである。図5においては、OLT 40及びONU 10をそれぞれOLT及びONUと略記してある。

この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法は、ステップS1〜ステップS13を含んで構成される。

メイン電源（図示を省略してある。）を投入してONU 10を起動すると、ONU 10が具えているCPU（図示を省略してある。）において、記憶装置（図示を省略してある。）に予め格納された、電源制御部駆動用プログラムが実行され電源制御部 20に具わっている通常通信モード及びスリープモードを実現させるという機能が発現されると共に、ステップS1〜ステップS13を含んで構成されるこの発明の実施形態のONUの消費電力制御方法を実現させるという機能が発現される。

ONU 10のメイン電源が投入されると、通電確認用LED 12が点灯しステップS1が完了する。通電確認用LED 12の点灯及び消灯は、電源22によって行われる。

ステップS1が実行されると、電源スイッチ24、26及び28がONとなり光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に対して電力が供給されるステップS2が実行される。

ステップS2によって光IF 34、PON-LSI 32、及びPHY 30に対して電力が供給されると、OLT 40とONU 10との間でPONリンクを張るためのPON-LINK接続処理（以後、PON接続処理と略記することもある。）を行うステップS3が実行される。ステップS3が実行された場合は、論理リンクが確立された旨の表示をONU 10のユーザーに知らせるために、ONU 10が具えているPON-LINK確認用LED 16が点灯される。PON-LINK確認用LED 16の点灯及び消灯は、PON-LSI 32によって行われる。

PON接続処理は、図5に「PON接続処理」と示した部分に記載されているように、まずレンジング処理が行われる。レンジング処理はOLT 40からONU 10に対して送信要求信号を送信し、ONU 10はこの送信要求信号に対応して確認信号である返信信号（Acknowledgement信号：ack信号）をackフレームに載せて返信する。OLT 40では送信要求信号の送信時刻とack信号の受信時刻とから、ONU 10の設置位置、すなわちOLT 40からONU 10までの距離を計算する。この計算結果から、OLT 40に接続されている各ONUから送信されてくる上り信号フレームが時間軸上において衝突することがないように、各ONUからそれぞれ送信されてくる上り信号フレームの送信開示時刻を決定する。

最後に、OLT 40からONU 10を識別するための識別子であるLLID（Logical Link identification）を付して下り信号フレーム（LLIDを記載した登録決定（Register）フレーム）が送信されてステップS3が完了する。なお、ステップS1〜S3に至る間、ONU 10の状態はOLT 40への登録待機の状態である。

ステップS3が完了した後、データ通信開始ステップS4が実行されて、OLT 40とONU 10との間でデータ通信が開始される。

データ通信の開始に当たっては、図5に「データ通信」と示した部分に記載されているように、OLT 40からONU 10に対してGATEフレームによってデータ送信開始時刻の通知が行われる。GATEフレームには、送信開始時刻と送信可能データ量が記載されており、ONU 10はこのGATEフレームに記載されている送信開始時刻と送信可能データ量を守って上り信号フレームに載せてデータの送信を行う。

また、ONU 10は、DBAプロセッサ48で実行されるDBA計算用にREPORTフレームを定期的にOLT 40へ送信する。REPORTフレームには、ONU 10のバッファメモリ（図示を省略してある。）に蓄積されているデータ量が記載されており、この情報に基づいてOLT 40ではONU 10の送信量及び時間軸上でONU 10に割り当てるタイムスロットが決定される。OLT 40とONU 10との間でGATEフレームとREPORTフレームの送受信を行い、ステップS4が実行される。

DBAプロセッサ48においては、各ONUから送られてくるREPORTフレームに基づいて計算されて決定された送信開始時刻と送信可能データ量は、新たなREPORTフレームを受け取るごとに更新して、DBAプロセッサ48の管理テーブルに載せられる。OLT 40から各ONUに送信されるGATEフレームに記載される送信開始時刻と送信可能データ量は、この管理テーブルに更新されて載せられた最新のDBA計算結果が使われる。管理テーブルは、DBAプロセッサ48が具えている一時的記憶装置（図示を省略してある。）に形成されており、常に最新のDBA計算結果が掲載される構成となっている。ここで、DBA計算結果とは、DBAプロセッサ48によって算出された送信開始時刻と送信可能データ量を指す。

上述のステップS3及びステップS4として説明した、GATEフレームとREPORTフレームの送受信をOLT 40とONU 10との間で交わされてデータ通信開始に至るまでのステップは、IEEE802.3ahに規定されている方式に従ったものであり、従来の同種の光アクセスシステムが具えるONUにおいて通常行われているステップである。この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法は、以下に説明するステップS5、S6、S8、S10、S11及びS13が実行されることに特長がある。

ステップS4が終了した時点で、ONU 10は通常通信モードに設定される。ONU 10が通常通信モードにある状態で、ONU 10が具えているPON-LSI 32が、タイマー18に設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯をOLT 40に通知する動作時刻情報通知ステップを実行する。この動作時刻情報通知ステップが、図4に示すフローチャート中で「OLTへの動作時刻通知」と記載されているステップS5である。なお、ステップS5は、ONU 10が通常通信モードで動作中は、随時実行されるステップである。

ステップS5が実行された後、電源制御部 20によって、後述するようにタイマー18に設定されたタイマーイネーブル情報が読み取られて、タイマー18による消費電力制御を実行するか否かを判断するタイマーイネーブル確認ステップが実行される。このタイマーイネーブル確認ステップが図4に示すフローチャート中で「タイマーイネーブルON ?」と記載されているステップS6である。

タイマー18に具えられているタイマーイネーブルスイッチには、ON及びOFFの2つの状態が設定可能であり、例えば、ON及びOFFに対応させてそれぞれ「1」及び「0」の信号がタイマー18から出力され、電源制御部 20に伝えられるように設計しておけば、この「0」及び「1」の情報が、タイマーイネーブル情報として電源制御部 20に読み取られて、電源制御部 20が具えている記憶装置（図示を省略してある。）に読み込まれる。

電源制御部 20は、例えば、信号「0」を受け取った場合は、タイマー18に設定された情報に基づく制御を行わず、信号「1」を受け取った場合は、タイマー18に設定された情報に基づく制御を行う。

電源制御部 20が実行するこの判断動作は、電源制御部 20が具えている記憶装置にプログラミングされており、ONU 10のメイン電源がONとなった時点で、電源制御部 20が具えている記憶装置からこのプログラムが読み出されて判断動作機能が発現するように設定されている。

電源制御部 20が信号「0」を受け取った場合は、タイマー18に設定された情報に基づく制御を行わない状態である旨の表示をONU 10のユーザーに知らせるために、ONU 10が具えているタイマー制御確認用LED 14を消灯するステップS7を実行する。タイマー制御確認用LED 14の点灯及び消灯は、電源制御部 20によって行われる。

ステップS6は、ONU 10のメイン電源が投入されている間、随時実行されるように電源制御部 20の実行プログラムに設定されており、これによって、ONU 10はいつでもタイマー18に設定された情報に基づく制御を実行可能な状態となっている。後述するステップS6、S10及びS11を含む電源制御部 20のこの実行プログラムは、例えば、電源制御部 20が具えている恒久的記憶装置に記憶させておき、ONU 10のメイン電源が投入されると自動的に電源制御部 20が読み出して、この機能が発現されるように設定しておけばよい。

次に、タイマー18のタイマーイネーブルスイッチがONに設定されている場合、タイマー18からは電源制御部 20に対して信号「1」が送られ、電源制御部 20は、消費電力制御を実行する、すなわちタイマー18に設定された情報に基づく制御を実行する。そして、タイマー18に設定された情報に基づく制御を行う消費電力制御を実行する状態である旨の表示をONU 10のユーザーに知らせるために、ONU 10が具えているタイマー制御確認用LED 14を点灯するステップS9を実行する。

ステップS9を実行して、電源制御部 20は、タイマー18に設定されている通常通信モード及びスリープモードの時間帯を、電源制御部 20が読み取る動作モード時間帯読み込みステップを実行する。この動作モード時間帯読み込みステップが、図4に示すフローチャートにおけるステップS10である。

タイマー18から電源制御部 20に対して信号「1」が送られ電源制御部 20が消費電力制御を実行するとの判断に至ったら、上述したステップS6の実行時点が、ONU 10がタイマー18に設定されている通常通信モードが設定されている時間帯に含まれているか、あるいはスリープモードが設定されている時間帯に含まれているかを判断する必要がある。そのため、ステップS10に続いて、ステップS6の実行時点が通常通信モードが設定されている時間帯に含まれているか、あるいはスリープモードが設定されている時間帯に含まれているかを判断する動作モード確認ステップを実行が実行される。この動作モード確認ステップが図4に示すフローチャート中で「現時刻＝設定動作時刻 ?」と記載されているステップS11である。

ステップS6の実行時点が通常通信モードが設定されている時間帯に含まれているか、あるいはスリープモードが設定されている時間帯に含まれているかの判断は、後述するように、タイマー18から供給される動作時刻情報信号19に設定動作時刻情報が載せられており、電源制御部20がこの動作時刻情報信号19を読み取ることによって電源制御部20によって行われる。

ステップS11において、通常通信モードが設定されている時間帯に含まれている場合は、PON-LSI 32が当該ONU 10とOLT 40との論理リンクを確立させて通常通信モード動作をONU 10に行わせる論理リンク確立ステップであるステップS8を実行する。

一方、ステップS11において、スリープモードが設定されている時間帯に含まれている場合は、OLT 40に対してONU 10がスリープモードに設定される旨の通知を行うステップS12を実行し、PON-LSI 32がONU 10とOLT 40との論理リンクを解除させてスリープモード動作をONU 10に行わせる論理リンク解除ステップであるステップS13を実行する。ステップS13が実行された場合は、論理リンクが解除された旨の表示をONU 10のユーザーに知らせるために、ONU 10が具えているPON-LINK確認用LED 16が消灯される。

図5の「ONUの状態」と示してある欄においてスリープ要求及びスリープモードと示されている部分に示されているように、ステップS12においては、OLT 40に対してONU 10がスリープモードに設定される旨の通知、すなわちスリープ要求を行い、OLT 40から送信されてくるackフレームを受信後、電源スイッチ28、26および24によってそれぞれ光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に供給する電力を遮断する。電源スイッチ28、26および24へのこれらの遮断指示は電源制御部20から動作時刻情報信号21-2によって行われる。

また、上述した様に、ONU 10がスリープモード中にあっても、ステップS6は随時実行されるように電源制御部20の実行プログラムに設定されており、これによって、論理リンクの確立が常時可能な状態となっている。このことを、図5において、スリープモードと示されている部分に、GATE(ディスカバリ)-ブロードキャストと示し、複数本の矢印をOLT 40からONU 10に向けて示してある。

スリープモードの間に、ユーザーによってタイマーイネーブルスイッチがONにされた場合、あるいは、タイマー18に設定されているスリープモードの時間帯が終了し通常通信モードに復旧すべき時間帯に入った場合、ステップS8を実行して、光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に電力供給を開始するステップS2を実行し、PON接続処理を行うステップS3を実行する。

上述の、スリープモードから通常通信モードに復旧させるには、GE-PONを利用する光アクセスシステムが標準的に具えているディスカバリ（Discovery）機能を利用したPON接続処理によって実行可能である。

そこで、スリープモードから通常通信モードに復旧させるために利用するディスカバリプロセスについて説明する。

ディスカバリプロセスは、好適な一例として、次のように行われる。このディスカバリプロセスを、図5を参照して説明する。図5において左側の欄に「ディスカバリ処理」と示してあり、右側の欄に「復旧」と示してある部分がこのディスカバリプロセスに当たる。
（1）OLT 40からGATE（ディスカバリ）フレームをすべてのONUに向けて送信する。
（2）未登録のONUは、ONUのクロックをGATEフレームに記載されている時刻に合せて、乱数を発生させてOLT 40への送信時刻を決定する。GATEフレームには、OLT 40のローカル時間T1等の情報が載せられている。
（3）GATEフレームを受信した未登録であったONU 10は、OLT 40への登録要求Register-Requestフレームを、OLT 40に向けて返信する。この登録要求Register-Requestフレームには返信する時刻T2が記載されている。
（4）OLT 40は、ONU 10から登録要求フレームを受け取ると、時間T1及びT2を用いてOLT 40からONU 10までの距離を求め、以後の通信はこの距離に基づいて、Gateフレームに記載する時刻をずらす。図5において、「Discovery window」と示した部分がこの処理が行われている時間帯である。
（5）OLT 40は、LLIDを記載した登録決定（Register）フレームをONU 10に送信する。
（6）OLT 40は、ONU 10からの返信のためのタイミングを記載してGateフレームをONU 10に送信する。
（7）ONU 10は、Gateフレームに記載されたタイミングでRegister-ackフレームを送信する。
（8）Register-ackフレームの送信を以ってディスカバリプロセスが終了し、OLT 40とONU 10との間で論理リンクが確立された状態となる。

図5に示すように、ディスカバリ処理に続いて実行されるデータ通信は、既に説明したPON接続処理に続いて実行されるデータ通信とその内容は同一である。

ここで、この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法を実行するに当たって中心的役割を果たすPON-LSI 32及び電源制御部20において実行されるステップ、すなわちPON-LSI 32及び電源制御部20において行われる信号処理の内容について表1にまとめて示す。主に、PON接続（論理リンク確立）及びデータ通信に関する処理はPON-LSI 32によって行われる。一方、スリープモードの判断、スリープモード中の処理、及び電源制御に関する処理は電源制御部20によって行われる。

電源制御部20とPON-LSI 32との間で交わされる通信は、図2において代表して説明した電源制御部20からPON-LSI 32に向けて送られる動作時刻情報信号21-1による通信以外に、上述の表1に示したPON接続（論理リンク確立）、データ通信に関する処理、スリープモードの判断、スリープモード中の処理、及び電源制御に関する処理を実行するために必要とされる通信がある。

図6を参照して、既に説明したステップS5、S6、S8、S10、S11及びS13が実行されるために必要とされる電源制御部20とPON-LSI 32との間で交わされる通信について整理して説明する。図6は、電源制御部20とPON-LSI 32との間で交わされる通信について整理して示すブロック図である。

図6に示す(1)設定動作時刻情報は、タイマー18から供給される動作時刻情報信号19に載せられており、電源制御部20は、動作時刻情報信号19を読み取って、動作時刻情報信号21-1にこの設定動作時刻情報を載せることによってPON-LSI 32に通知する。PON-LSI 32では、通知された設定動作時刻情報を、後述する動作時刻情報信号フレームに載せてOLT 40に通知する。

図6に示す(2)PON接続状態通知は、PON接続が完了しているか、すなわちPON-LINKが確立されているかを通知するものであり、PON-LSI 32から電源制御部20に通知される。電源制御部20はこの通知を元にして上述のステップS8を実行する。

図6に示す(3)スリープ要求信号は、上述のステップS12においてOLT 40に対してONU 10がスリープモードに設定される旨の通知をするための信号であり、電源制御部20からPON-LSI 32に送信される。このスリープ要求信号を載せたフレームの構成については後述する。

図6に示す(4)スリープack信号通知は、OLT 40がONU 10のスリープモード移行許可をしたことを示す通信であって、PON-LSI 32から電源制御部20に向けてなされる通知である。電源制御部20は、ack信号が載せられたackフレームを受信後、電源スイッチ28、26および24によってそれぞれ光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に供給する電力を遮断する。

上述の設定動作時刻情報をPON-LSI 32からOLT 40に通知するために利用する動作時刻情報信号フレームの構成について、図7を参照して説明する。図7は、タイマー18に設定されている通常通信モード及びスリープモードが設定されている時間帯をOLT 40に通知するために利用する動作時刻情報信号フレームの構成例の説明に供する図である。

図7に示す動作時刻情報信号フレームは、通常のGE-PONにおいて広く利用されている標準フォーマットのREPORTフレームを元にして形成される。REPORTフレームは、図7に示すように6 Octets確保された「Destination Address」と示してあるフィールドから順に「FCS」と示してあるフィールドに至るまで順に配列されて構成されている。この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法の実施に当たって利用するREPORTフレームは、2 Octets確保された「Opcode」と示してあるオペレーションコードフィールドに信号の種類である動作時刻情報信号フレームである旨の設定がされている。

Opcodeによって信号の種類が判断されるので、新規に加入するONUは、電源制御部20が具える記憶装置に、動作時刻情報信号フレームを設定するためのOpcode情報を記憶させる。例えば、Opcodeを00-07と設定する事によって、このREPORTフレームが動作時刻情報信号フレームとして設定される。

一方、通常通信モード及びスリープモードの時間帯を設定情報、すなわちユーザー設定動作時刻情報は、「Queue#0 Report」〜「Queue#7 Report」と示してあるフィールドに設定される。図7では、「Queue#0 Report」〜「Queue#7 Report」のフィールドを拡大して右側に示してある。

「Queue#0 Report」〜「Queue#7 Report」は、24 Octets確保されており、一例として図7の右側には24：00〜06：59の間をスリープモードにし、07：00〜23：59の間を通常通信モードにする場合を示してある。タイマー18から送られる動作時刻情報信号19に基づき、電源制御部20において動作時刻情報信号21-1が生成され、この動作時刻情報信号21-1がPON-LSI 32に入力されて、PON-LSI 32において、動作時刻情報信号フレームが生成される。

図7の左側に示す「Queue#0 Report」〜「Queue#7 Report」のフィールドは、8ビットの列が上から下に向って並べられており、この8ビットの各列の左の第1番目のビットから第6番目のビットまでが利用される。すなわち、1ビットに10分が割り当てられている。

縦長の長方形で示されている各ビットにおいて、ハッチングを施したビットは「1」を意味し、ハッチングが施されていないビットは「0」を意味している。「1」は電源22から光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30に電力が供給され通常通信モードが実行される時間帯域を示し、「0」は電源22から光IF 34、PON-LSI 32及びPHY 30への電力が遮断されスリープモードが実行される時間帯域を示す。

以上説明した動作時刻情報信号フレームは、PON-LSI 32で生成されるが、この機能は、ONU 10のメイン電源を投入した段階で、ONU 10が具えているCPUにおいて、記憶装置に予め格納された、電源制御部20の動作時刻情報信号フレーム生成プログラムが実行されることによって発現する。

OLT 40では、PON-LSI 44（図1参照）において上述のOpcodeを読み取り、ONU 10から送られてきたフレームの種別を判断する。次にフレームの種類に従って、このフレームに載せられている情報を読み取る。Opcodeが付されて送られてきたフレームが動作時刻情報信号フレーム（REPORTフレーム）である場合は、上述の動作時刻情報信号フレームの「Queue#0 Report」〜「Queue#7 Report」の内容が読み取られ、DBAプロセッサ48が具えている管理テーブルに載せられる。この管理テーブルの一例を図8に示す。図8は、管理テーブルの一例を示す図である。

図8に示すように、ONU-1、ONU-2、ONU-3、の順にそれぞれの動作モードが一覧表にされている。図8において、動作時間-1、動作時間-2、動作時間-3とあるのは、それぞれ通常通信モードあるいはスリープモードのいずれかを示しており、例えば、ONU-1においては、動作時間-1、動作時間-2、動作時間-3として設定されている時間帯を通常通信モードとし、それ以外の時間帯をスリープモードにすることを意味している。ONU-2、ONU-3等についても同様である。

管理テーブルは、各ONUからおくられてくる動作時刻情報信号フレーム（REPORTフレーム）を受信するたびに更新される。

図9(A)及び(B)を参照して、各ONUが送信するスリープ要求信号を載せたフレームの構成、及びスリープ要求信号を載せたフレームを受信したOLT 10から返信されるスリープack信号を載せたフレームの構成について説明する。図9(A)はスリープ要求信号を載せたフレームの概略的構成を示す図であり、図9(B)はスリープack信号を載せたフレームの概略的構成を示す図である。

スリープ要求信号を載せたフレーム及びスリープack信号を載せたフレームの何れも、通常のGE-PONにおいて広く利用されている標準にフォーマットのフレーム構成である。図9(A)に示すように、「スリープ要求」と示すフィールドを使ってスリープ要求信号を載せたフレームであることが示され、図9(B)に示すように、「スリープack」と示すフィールドを使ってスリープack信号を載せたフレームであることが示されている。

また、上述した動作時刻情報信号フレームの場合と同様に、この発明の実施形態のONUが具えられて構成される光アクセスシステム内で、共通してスリープ要求信号を載せたフレームあるいはスリープack信号を載せたフレームであることが認識されるように、「Opcode」に設定する値を定める。この値は2 Octesの範囲に収まるように任意に決定すれば良く、設計的事項である。

なお、図7、図9(A)及び図9(B)に示したフレーム構成図において、「Destination Address」と示すフィールドはフレームの送信先を指示する数値であり、「Source Address」と示すフィールドはフレームの発信元を示す数値である。すなわち、ONU 10あるいはOLT 40等を示す数値が嵌め込まれるフィールドである事を意味している。また、「FCS」と示すフィールドは、Frame Check Sequenceを与えるフィールドであり、送られてきたフレームに欠陥（データの損失等）が存在しないか否かを判定するための情報が嵌めこまれたフィールドである事を意味している。

この他、「Length/Type」、「Timestamp」、「Number of queue sets」、「Report bitmap」、「Pad/Reserved」等を含めて何れも、この発明の実施形態のONUの消費電力制御方法を実行する上での必須事項でない上、IEEE802.3ahに規定されている周知の内容であるので説明を省略する。

10：通信端末装置（ONU）
12：表示用LED（通電確認用LED）
14：表示用LED（タイマー制御確認用LED）
16：表示用LED（PON-LINK確認用LED）
18：タイマー
20：電源制御部
22：電源
24、26、28：電源スイッチ
30、42：物理層機能部(PHY)
32、44：受動光ネットワーク処理集積回路（PON-LSI）
34、46：光インターフェース（光IF）
36：下位ネットワーク側装置（TE: Terminal Equipment）
38：分配多重器
40：局側終端装置（OLT）
48：DBAプロセッサ
50：上位ネットワーク

Claims (4)

1. 局側終端装置と、複数の加入者にそれぞれ設置される通信端末装置とが、受動光ネットワークを介して双方向通信が可能である状態に構成された光アクセスシステムの当該通信端末装置であって、
   光インターフェースと、受動光ネットワーク処理集積回路と、物理層機能部と、タイマーと、電源制御部と、電源スイッチと、電源とを具え、
   前記タイマーは、前記光インターフェース、前記受動光ネットワーク処理集積回路、及び前記物理層機能部に電力を供給する時間帯を設定するON/OFFスイッチと、消費電力制御を実行するか否かの設定をするタイマーイネーブルスイッチとを具え、前記光インターフェース、前記受動光ネットワーク処理集積回路、及び前記物理層機能部に対する、電力供給時間帯及び電力非供給時間帯を指示する共に当該タイマーによる消費電力制御を実行するか否かを指示する動作時刻情報信号を前記電源制御部に対して出力し、
   前記電源制御部は、前記動作時刻情報信号を前記受動光ネットワーク処理集積回路に送り、かつ、前記電源スイッチに対して当該動作時刻情報信号に従って、前記光インターフェース、前記受動光ネットワーク処理集積回路、及び前記物理層機能部に電力供給時間帯において前記電源から電力の供給動作を指示して通常通信モードを実現させ、及び電力非供給時間帯において前記電源からの電力の供給遮断動作を指示してスリープモードを実現させ、
   前記受動光ネットワーク処理集積回路は、光インターフェースから出力される電気信号に基づき前記局側終端装置との論理リンクを確立すると共に、前記物理層機能部からの出力電気信号を受けて前記光インターフェースに出力し、かつ前記動作時刻情報信号を前記電源制御部から受け取って、当該動作時刻情報信号を、前記光インターフェースを介して前記局側終端装置に送る
   ことを特徴とする通信端末装置。
2. 前記光インターフェースは、前記局側終端装置からの光信号を電気信号に変換して前記受動光ネットワーク処理集積回路に出力すると共に、該受動光ネットワーク処理集積回路からの電気信号を光信号に変換して前記局側終端装置に向けて出力し、
   前記物理層機能部は、前記受動光ネットワーク処理集積回路から出力される信号をイーサネット（イーサネットは登録商標である。）信号に変換して当該通信端末装置のユーザーが保有している下位ネットワーク側装置へ出力すると共に、該下位ネットワーク側装置からのイーサネット信号を前記受動光ネットワーク処理集積回路が処理できるインターフェース信号に変換して前記受動光ネットワーク処理集積回路に出力する
   ことを特徴とする請求項1に記載の通信端末装置。
3. 前記電源は、前記光インターフェース、前記受動光ネットワーク処理集積回路、及び前記物理層機能部に電力を供給し、
   前記電源スイッチは、前記電源制御部の指示に従って、前記光インターフェース、前記受動光ネットワーク処理集積回路、及び前記物理層機能部に供給する電力のスイッチングを実行する
   ことを特徴とする請求項1に記載の通信端末装置。
4. 請求項1に記載の通信端末装置の消費電力を制御する方法であって、
   前記タイマーに設定されたタイマーイネーブル情報を前記電源制御部が読み取って、当該タイマーによる消費電力制御を実行するか否かを判断するタイマーイネーブル確認ステップを実行し、
   前記タイマーイネーブル確認ステップにおいて、消費電力制御を実行すると判断された場合に、当該タイマーに設定されている前記通常通信モード及び前記スリープモードが設定されている時間帯を、前記電源制御部が読み取る動作モード時間帯読み込みステップを実行し、
   前記タイマーイネーブル確認ステップの実行時が、前記通常通信モードが設定されている時間帯に含まれているか、あるいは前記スリープモードが設定されている時間帯に含まれているかを判断する動作モード確認ステップを前記電源制御部が実行し、
   前記動作モード確認ステップにおいて、前記通常通信モードが設定されている時間帯に含まれている場合は、前記受動光ネットワーク処理集積回路が当該通信端末装置と前記局側終端装置との論理リンクを確立させて通常通信モード動作を当該通信端末装置に行わせる論理リンク確立ステップを実行し、
   前記動作モード確認ステップにおいて、前記スリープモードが設定されている時間帯に含まれている場合は、前記受動光ネットワーク処理集積回路が当該通信端末装置と前記局側終端装置との論理リンクを解除させてスリープモード動作を当該通信端末装置に行わせる論理リンク解除ステップを実行し、
   前記受動光ネットワーク処理集積回路が、前記通常通信モード動作中に、前記タイマーに設定されている前記通常通信モード及び前記スリープモードが設定されている時間帯を前記局側終端装置に通知する動作時刻情報通知ステップを実行する
   ことを特徴とする通信端末装置の消費電力制御方法。

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