JP2012060298A - 光通信装置及び該光通信装置の消費電力制御方法 - Google Patents

光通信装置及び該光通信装置の消費電力制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光通信に使用される通信機器の使用に支障を生じないように、通信装置の消費電力を低減する、消費電力制御方法を提供する。
【解決手段】光通信装置は、光信号を出力する光源と、送信データを変調して光源に入力する変調手段と、設定値を保持する記憶手段と、光源及び変調手段を制御する制御手段を備える。制御手段は、指示に応じて、記憶手段から設定値を取得して、光源及び変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光通信に使用される通信装置の消費電力を制御する方法、及び、消費電力が制御される光通信装置に関する。
近年、通信量の増加及び通信速度の高速化に起因して、ネットワーク機器の消費電力の増大が問題となっている。消費電力の増大は、電源設備の大型化と、発生する熱を冷却するための施設を必要とし、ネットワーク機器を運営する費用を押し上げる原因となっている。
このため、ネットワーク機器の消費電力の抑制が近年ますます重要になっている。
特許文献1は、通信相手であるほかの通信装置より供給される動作状態の通知を探知し、その状態を示す情報に基づいて、インタフェースの動作状態、信号出力、及び起動の制御をする通信装置を開示する。
図5は、特許文献1が開示するネットワークインタフェース1011の構成を示すブロック図である。光ケーブルを伝送された光信号は、受信用光信号波形変換部(PMD-RX)1024において受信される。状態制御部1061は、ホスト1012からの指示やネットワークインタフェース1011に接続される他の通信装置の状態に基づいて、ネットワークインタフェース1011の各部の動作状態を制御する。すなわち、状態制御部1061に内蔵されるPS(power save)マネージャ1071は、パワーマネジメントを制御するステートマシンを内蔵し、そのステートマシンの現在のステートを示す電力制御状態情報を出力することにより、インタフェース部1022のMAC1031やPSC1032、リンクパルス発生部1073の動作を制御する。さらに、PSマネージャ1071は、スリープ状態のホスト1012を起動するウェイク信号を出力する。PSマネージャ1071は、リンクパルス探知部1072より受信リンクパルス状態情報を取得すると、ステートマシンの現在のステートを更新する。
また、特許文献2は、出力すべき光信号の出力値(強度及び波長)に対して最適化された設定値(電流値、温度、強度など)を記憶し、動作時に、指示された出力値の光信号を発生する光送信モジュールを開示する。
図6は、特許文献2が開示する光送信モジュール2011の構成を示すブロック図である。光送信モジュール2011には、LD(レーザダイオード)制御LSI2012が実装される。LDモジュール2002から出力された光出力は、LD-Drv(LD変調ドライバ)2016により光信号に変調されて出力される。
外部システムからデータが入力されると、シリアルパラレル変換回路2015によりパラレルデータに変換され、レジスタ2014に記憶される。記憶されたデータはDAC(ディジタルアナログ変換器)2013により各回路への入力電圧に変換される。
入力電圧に基づいて出力される光信号は、ATC(自動温度制御)回路2003、APC(自動光強度制御)回路2004及びACC(自動電流制御)回路2005により、一旦設定された光出力が通信環境の変化にかかわらず一定に保持されるように、自動的に制御される。光出力を設定しなおすときの設定値が、レジスタ2014に保持されている。この設定値を取得するために、光送信モジュール2011に、測定器及び演算装置を接続した自動調整系が構成され、各回路の設定値が調整されてレジスタに書き込まれる。
特開2007−214731 特開2003−224326
しかしながら、消費電力を抑制するために、出力を下げたり、デューティー比を下げたりするだけでは、ネットワーク機器の使用に支障を生ずる。安定したネットワーク環境は、近年、通信システムに対するもっとも強い要求である。
特許文献1の開示するネットワーク通信機器は、通信相手の動作状態を検知して、その検知結果により、自装置の動作を変更するため、通信相手の状態情報が供給されない場合、通信に支障が生じることがある。すなわち、自装置は、信号を受信しない状態にあれば、通信相手からの信号を受信することができない。
特許文献2の開示する光送信モジュールは、波長分割多重(WDM)を利用して信号を伝送する。すなわち、特許文献2の開示する光送信モジュールは、波長の異なる複数の搬送波を多重化して信号を伝送するため、波長が信号出力により影響されないという課題を解決するための構成である。指示された出力値に対する最適な設定値が自動的に与えられる。このため、消費電力を低減するように駆動電流値を制御すれば、波長が変化し、信号同士の干渉が発生し、通信に支障が生じる。従って、特許文献2の構成は、消費電力の低減には適用できない。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減しながら、通信機器の使用に支障を生じない、光通信装置及び光通信方法の消費電力制御方法を提供する。
本発明の光通信装置は、光信号を出力する光源と、送信データを変調して光源に入力する変調手段と、光源及び変調手段の設定値を保持する記憶手段と、光源及び変調手段を制御する制御手段と、制御手段に与える設定値を決定する消費電力調整手段とを備えた光通信装置であって、消費電力調整手段は、指示に応じて、記憶手段から該設定値を取得して、消費電力が最適化されかつ使用に支障を生じないように、制御手段に与える設定値を決定し、制御手段は、与えられた設定値に基づいて、光源及び変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする。
本発明の制御方法は、送信データをもとに光信号を出力する光通信装置の消費電力を制御する制御方法であって、送信データの変調及び光信号の出力についての設定値を設定するステップと、設定値に従って送信データを変調するステップと、設定値に従って光信号を出力するステップとを含み、指示に応じて、消費電力が最適化されかつ使用に支障が生じないように、変調及び光信号の出力の少なくとも一つについての消費電力が制御されることを特徴とする。
本発明の制御プログラムは、送信データをもとに光信号を出力する光通信装置の消費電力を制御する制御プログラムであって、指示に応じて、送信データの変調及び光信号の出力の少なくとも一つについての消費電力を制御するように、送信データの変調及び光信号の出力についての設定値を設定する処理と、設定値に従って送信データを変調する処理と、設定値に従って光信号を出力する処理とをコンピュータに行わせ、消費電力が最適化されかつ使用に支障が生じないように、出力についての設定値が設定されることを特徴とする。
本発明は、ネットワーク通信に使用される光通信装置に関する。本発明によれば、通信に支障を生じることなく、光通信装置の消費電力を低減することが可能になる。
本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態の動作を示す流れ図である。 本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態の動作を示す流れ図である。 関連技術を説明するための図である。 関連技術を説明するための図である。
(第1の実施形態)
次に、発明を実施するための形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による伝送装置の構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る伝送装置1は、光通信装置12及び該光通信装置12にI2C(Inter Integrated Circuit)バス17を介して接続された指示手段11を備える。光通信装置12は、例えば、ホスト装置20からの信号を、XFP(10(X) Gigabit Small Form Factor Pluggable)などの規格に従って光信号に変調して送信する。なお、本実施形態は、XFPの規格に限定されず、SFP(Small Form Factor Pluggable)或はXENPAK(10(X) Gigabit EtherNet transceiver Package)などの規格も適用できる。
光通信装置12は、ディジタルアナログ変換器(DAC)14、レーザダイオード(LD)19及びレーザダイオードドライバ(LDD)15を備え、デジタル信号を光信号に変調し、光出力として出力する。
DAC14には、光信号の出力、LDD15の駆動電流、LD19のバイアス電流及び設定温度などの値が与えられる。これらの値は、DAC14に接続された演算回路(CPU)13(制御手段)において、CPU13に接続された消費電力調整手段31により設定される。
これらの設定値は、CPU13に接続された記憶手段18に格納されており、必要に応じて記憶手段18から読み出され、消費電力調整手段31により決定された値がCPU13に与えられる。
次に、本発明の実施形態に係る光通信装置の動作を、図1及び図2を参照して説明する。
電力を低減して光信号を送信する場合、指示手段11はI2Cバス17を介して光通信装置12に、電力低減を指示する。消費電力調整手段31は、CPU13が電力低減指示を受信すると(S101YES)、DAC14において送信信号を電力低減モードの光信号へ変調する処理に必要なパラメタの値、LDD15においてLD19を駆動する処理に必要なパラメタの値、及びLD19の動作に必要なパラメタ値(以下、光出力へのパラメタ値と称する。)を、記憶手段18から読み出して、読み出した値を元にして設定をする(S103)。指示手段11から、電力低減指示を受信しない場合は、CPU13は、通常モードの光出力へのパラメタの値を、記憶手段18から読み出して設定する。なお、図2において、S101のステップは、電力低減モードで変調する設定値によりDAC14が信号を変調する状態において、指示手段11が通常モードで光信号を出力する設定に変更する処理を含んでもよい。この場合、ステップS101は、通常モードへの変更指示を受信、と読み替えて、YESとNOを入れ替える。
消費電力調整手段31は、光通信装置12の消費電力を最適化し、かつ、実使用に支障を及ぼさないように、光出力へのパラメタ値を決定する。例えば、光出力の波長が光通信処理における信号検出の領域外に出ないように、LD19からの光出力の強度を低減する。また、LDD15の動作温度が所定の温度以下になるように温度制御手段(図示せず)を制御しながら、駆動電流の値を低減してもよい。
DAC14での変調処理に必要なパラメタ値が設定されると、光通信装置12は、ホスト装置20からの送信信号を待つ。DAC14は、送信信号を受信して(S104YES)、設定された変調パラメタ値でホスト装置20からの送信信号を変調し、LDD15に出力する。このとき、LDD15には、CPU13で設定された光出力へのパラメタ値が渡され、LDD15は、この光出力へのパラメタ値により、LD19を駆動して、光信号を出力する(S105)。
電力低減モード及び通常モードでの光出力へのパラメタ値は、あらかじめ記憶手段18に保持されている。通常モードでの光出力へのパラメタ値は、関連するXFPの規格に従った光通信装置での光信号への変調及び光出力と同様に、光伝送特性が最適化されるように設定された値でよい。また、電力低減モードでの光出力のパラメタ値は、伝送装置1が接続されたネットワーク環境に応じて、消費電力が最適化されるよう、決定された値である。すなわち、このパラメタ値は、このネットワーク環境下での信号の送受信の伝送に問題が生じないように、例えば、伝送誤りが許容される範囲内で、消費電力を最小にするような値である。
これらのパラメタ値は、伝送装置1をネットワークに接続して、特性値を観測しながら、調整して求めてもよい。また、伝送装置1が接続されたネットワークを特徴付ける特性値などをもとにして推定してもよい。
なお、図2では、光出力へのパラメタ値が設定されてから、送信信号の変調及び光出力の処理が行われるが、光出力へのパラメタ値の設定は、送信信号を断続して光出力として送信する場合などでは、一部の送信信号の変調及び光出力の後であってもよい。
LD19からの光出力を半分にする場合、LD19が消費する電力はおおよそ半分になる。このとき、出力される光信号の伝送距離は、一般的なSMF(Single Mode Fiber)光ファイバの場合、光の伝送損失は約0.2dB/kmであるので、約15km伝送距離が短くなる。すなわち、伝送距離に15km以上の余裕があれば、LD19の消費電力を半分に下げても、信号伝送に問題は生じない。
また、XFPの規格に従った光通信装置は、光伝送特性を優先するように動作し、消費電力に最適化するように動作しない。このXFPの光伝送特性は、伝送距離などが規格限界にある環境下でも十分に特性が確保されるように、設計され調整されている。従って、光伝送特性の規格限界よりも十分に余裕のある範囲の環境化で、この光通信装置を動作させる場合は、消費電力に最適化するように設定しても、実用上は、問題は生じない。LDD15は通常より低い駆動電流で動作し、LD19は光特性が劣化した状態で動作する。この光出力の状態は、通常の特性と比較して、光出力が低く、LDバイアス電流の低下によるアイパタンの劣化或はジッタの増大などが生じるが、伝送特性に大きな支障をきたさない程度の特性劣化で動作する。すなわち、本実施例に係る光通信装置は、光信号による信号伝送に必要な最小限の消費電力での動作が可能であり、関連する光通信装置では余剰である電力の消費を削減することができる。
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態による伝送装置の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態に係る伝送装置101は、第1の実施形態に係る伝送装置1における光通信装置12に、ネットワークからの信号を入力して受信する受信手段21及び受信手段21により解析された結果をもとにして光出力を監視する検出手段22を追加して、光通信装置112としたものである。第1の実施形態に係る伝送装置1と重複する部材については説明を省略する。
伝送装置101が接続されたネットワークの環境は、時間的に変化しており、消費電力を最適化するように設定された電力低減モードでの光出力へのパラメタ値を、ネットワーク環境の変化に応じて変更する必要がある。
検出手段22には、ネットワークを伝送される信号の一部が入力され、ネットワークの状態の監視に用いられるデータが検出される。受信手段21を通して、検出手段22に入力される信号は、自装置101が発した光出力でもよいし、他の伝送装置などから発信される光信号であってもよい。また光通信ネットワークについての特性値を検出する検出手段(図示せず)をネットワークに備えてもよい。
次に、本発明の実施形態に係る光通信装置の動作を、図3及び図4を参照して説明する。
なお、第1の実施形態と重複する動作については、説明を省略する。
本実施形態に係る消費電力制御方法において、検出手段22が取得した検出値が、あらかじめ定めた範囲を逸脱した場合、ネットワーク環境が変化して、光出力へのパラメタ値の変更が必要になったとする。例えば、ネットワークでの光伝送損失の増加や、他の信号との干渉などにより、光信号の誤り率が増大することが考えられる。或は、何らかの理由により通信環境が改善し、さらに消費電力を低下できる場合も考えられる。検出手段22はこれら検出された値を消費電力調整手段31に出力する。消費電力調整手段31は、この検出値をあらかじめ定めた範囲内にあるかどうかを確認する。検出値が所定の範囲内にあれば(S203NO)、記憶手段18に格納される電力低減モードでの光出力へのパラメタ値を読み出して、設定を行う。検出値が所定の範囲を逸脱すれば(S203YES)、信号伝送に問題の生じない範囲で、消費電力を最適化するように、光出力のパラメタ値を変更する(S204)。変更されたパラメタ値は、記憶手段18に格納されてもよい。なお、パラメタ値の変更は、あらかじめ、検出値をもとにして変更値が参照される対応表を記憶手段18に備えてもよいし、仮定に基づいて検出値から推定してもよい。また、電力低減モードから通常モードに変更してもよい。
また、通常モードでの運用時に、検出手段22の検出した値が所定の範囲を逸脱するときには、ネットワークに伝送障害が発生したと考えられる。この場合に、通信経路を維持するために、LD19が出力する光信号の出力を増加させるように、光出力へのパラメタ値を変更してもよい。
なお、図4では、光出力へのパラメタ値が設定されてから、送信信号の変調及び光出力の処理が行われるが、光出力へのパラメタ値の設定は、送信信号を断続して光出力として送信する場合などでは、一部の送信信号の変調及び光出力の後であってもよい。
第2の実施形態によれば、伝送装置101が接続されるネットワークの状態の変化により、通信環境が悪化した場合に、光出力へのパラメタ値を変更することにより、使用に支障の生じないように、設定を変更することができる。また、通信環境が改善して消費電力に余剰が生じた場合でも、さらに光出力を下げることにより、消費電力を低減できる。
ここで、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)光信号を出力する光源と、送信データを変調して前記光源に入力する変調手段と、前記光源及び前記変調手段の設定値を保持する記憶手段と、前記光源及び前記変調手段を制御する制御手段と、前記制御手段に与える前記設定値を決定する消費電力調整手段とを備え、前記消費電力調整手段は、指示に応じて、前記記憶手段から該設定値を取得して、消費電力が最適化されかつ使用に支障を生じないように、前記制御手段に与える設定値を決定し、前記制御手段は、前記与えられた設定値に基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする光通信装置。
(付記2)前記指示は、消費電力の低減を指示する第1の指示と、消費電力の低減の指示を含まない第2の指示とを含むことを特徴とする付記1に記載の光通信装置。
(付記3)前記第1の指示に応じた設定値は、前記光源が接続されるネットワークにおける前記送信データの伝送に問題が生じないように決定された値を含むことを特徴とする付記2に記載の光通信装置。
(付記4)前記光源が接続されるネットワークから受信したデータを検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出されたデータに基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする付記1に記載の光通信装置。
(付記5)前記制御手段は、前記検出されたデータに基づいて変更した前記設定値を前記記憶手段に格納することを特徴とする付記4に記載の光通信装置。
(付記6)前記制御手段は、前記検出されたデータに基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力が低減できるときに、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を低減するように前記設定値を変更することを特徴とする付記4に記載の光通信装置。
(付記7)ネットワーク及びホスト装置に接続され、付記1に記載の光通信装置と、前記指示を前記光通信装置に送信する指示手段とを備え、前記変調手段は、前記ホスト装置から送信された送信データを変調し、前記光源は、前記ネットワークに光信号を出力することを特徴とする伝送装置。
(付記8)送信データをもとに光信号を出力する光通信装置の消費電力を制御する制御方法であって、前記送信データの変調及び前記光信号の出力についての設定値を設定するステップと、前記設定値に従って、前記送信データを変調するステップと、前記設定値に従って、光信号を出力するステップとを含み、指示に応じて、消費電力が最適化されかつ使用に支障が生じないように、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つについての消費電力が制御されることを特徴とする、光通信装置の消費電力制御方法。
(付記9)前記指示は、消費電力の低減を指示する第1の指示と、消費電力の低減の指示を含まない第2の指示とを含むことを特徴とする付記8に記載の制御方法。
(付記10)前記第1の指示に応じた設定値は、前記光通信装置が接続されるネットワークにおける前記送信データの伝送に問題が生じないように決定された値を含むことを特徴とする付記9に記載の制御方法。
(付記11)前記光通信装置が接続されるネットワークから受信したデータを検出するステップをさらに含み、前記検出されたデータに基づいて、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする付記8に記載の制御方法。
(付記12)前記検出されたデータに基づいて変更した前記設定値を記憶するステップをさらに含むことを特徴とする付記11に記載の制御方法。
(付記13)前記検出されたデータに基づいて、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力が低減できるときに、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力を低減するように前記設定値を変更することを特徴とする付記11に記載の制御方法。
(付記14)送信データをもとに光信号を出力する光通信装置の消費電力を制御する制御プログラムであって、指示に応じて、前記送信データの変調及び光信号の出力の少なくとも一つについての消費電力を制御するように、前記送信データの変調及び前記光信号の出力についての設定値を設定する処理と、前記設定値に従って前記送信データを変調する処理と、前記設定値に従って光信号を出力する処理とをコンピュータに行わせ、消費電力が最適化されかつ使用に支障が生じないように、前記出力についての設定値が設定される
ことを特徴とする制御プログラム。
本発明によれば、低消費電力が求められる伝送装置、ルータ、スイッチ、サーバにおいて、通信環境を確保しながら、消費電力を抑制する、という用途に適用できる。
1 伝送装置
11 指示手段
12 光通信装置
13 CPU
14 DAC
15 LDD
17 I2Cバス
18 記憶手段
19 LD
20 ホスト装置
21 受信手段
22 検出手段
31 消費電力調整手段
101 伝送装置
112 光通信装置

Claims (10)

  1. 光信号を出力する、光源と、
    送信データを変調して前記光源に入力する、変調手段と、
    前記光源及び前記変調手段の設定値を保持する、記憶手段と、
    前記光源及び前記変調手段を制御する、制御手段と、
    前記制御手段に与える前記設定値を決定する、消費電力調整手段と、
    を備え、
    前記消費電力調整手段は、指示に応じて、前記記憶手段から該設定値を取得して、消費電力が最適化されかつ使用に支障を生じないように、前記制御手段に与える設定値を決定し、
    前記制御手段は、前記与えられた設定値に基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする、光通信装置。
  2. 前記指示は、消費電力の低減を指示する第1の指示と、消費電力の低減の指示を含まない第2の指示と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光通信装置。
  3. 前記第1の指示に応じた設定値は、前記光源が接続されるネットワークにおける前記送信データの伝送に問題が生じないように、決定された値を含むことを特徴とする、請求項2に記載の光通信装置。
  4. 前記光源が接続されるネットワークから受信したデータを検出する検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記検出されたデータに基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする、請求項1に記載の光通信装置。
  5. 前記制御手段は、前記検出されたデータに基づいて、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力が低減できるときに、前記光源及び前記変調手段の少なくとも一つの消費電力を低減するように、前記設定値を変更することを特徴とする、請求項4に記載の光通信装置。
  6. 送信データをもとに光信号を出力する光通信装置の消費電力を制御する制御方法であって、
    前記送信データの変調及び前記光信号の出力についての設定値を設定するステップと、
    前記設定値に従って、前記送信データを変調するステップと、
    前記設定値に従って、光信号を出力するステップと、
    を含み、
    指示に応じて、消費電力が最適化されかつ使用に支障が生じないように、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つについての消費電力が制御されることを特徴とする、光通信装置の消費電力制御方法。
  7. 前記指示は、消費電力の低減を指示する第1の指示と、消費電力の低減の指示を含まない第2の指示と、を含むことを特徴とする、請求項6に記載の制御方法。
  8. 前記第1の指示に応じた設定値は、前記光通信装置が接続されるネットワークにおける前記送信データの伝送に問題が生じないように、決定された値を含むことを特徴とする、請求項7に記載の制御方法。
  9. 前記光通信装置が接続されるネットワークから受信したデータを検出するステップをさらに含み、
    前記検出されたデータに基づいて、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力を制御することを特徴とする、請求項6に記載の制御方法。
  10. 前記検出されたデータに基づいて、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力が低減できるときに、前記変調及び前記光信号の出力の少なくとも一つの消費電力を低減するように、前記設定値を変更することを特徴とする、請求項9に記載の制御方法。
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