JP2012151757A - 局側装置、ｐｏｎ光通信システム及び消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵ宛の情報のトラヒック量を判別することによって、宅側装置ＯＮＵの低消費電力化を実現する。
【解決手段】局側装置ＯＬＴは、宅側装置ＯＮＵごとの下りトラフィック量を観測し過去の平均的トラフィック量が所定のしきい値よりも少ない宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態となるべき省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信し、当該宅側装置ＯＮＵに送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御する。宅側装置ＯＮＵの受信部は、前記局側装置ＯＬＴから受信した自局宛の省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間ＴＰＳにわたって当該受信部を省電力モードに設定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＰＯＮ(Passive Optical Network)技術を使用した光アクセスネットワークにおける、宅側装置ＯＮＵの省電力化に関するものである。

局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線端局装置）と、複数の宅側装置ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線終端装置）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムが知られている。
特に、局側装置ＯＬＴと各宅側装置ＯＮＵとの間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶ（Single Star）ネットワーク構成が実用化されている。このネットワーク構成では、システム及び機器構成は簡単になるが、１つの宅側装置ＯＮＵが一本の光ファイバを占有し、宅側装置ＯＮＵ数がＮ局あれば、局側装置ＯＬＴから直接接続される光ファイバがＮ本必要となり、システムの低価格化を図るのが困難である。

そこで、局側装置ＯＬＴから引かれる１本の光ファイバを、複数の宅側装置ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）光通信システムが実用化されている。ＰＯＮ光通信システムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＦＴＴＢ（Fiber To The Building）などのＦＴＴｘに適用されてきた低価格の光加入者用アクセス方式の１つである。
ＰＯＮ光通信システムでは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的（Passive）に信号を分岐・多重する受動型光分岐器(光カプラ)を介して、一つの局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵが光伝送路で接続される。局側装置ＯＬＴとＮ局の宅側装置ＯＮＵとは、光ファイバ及び光カプラＯＣを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側装置ＯＬＴに対して、多くの宅側装置ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。

また、ＰＯＮ光通信システムでは、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵとの間で伝送される光信号は、通常、誤り訂正用のパリティが含まれるＦＥＣ(Forward Error Collection)フレームによって構成されている。局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵは、それぞれ受信された光信号に含まれる誤り訂正用のパリティを用いて、誤り訂正符号付きフレーム単位で、当該誤り訂正符号付きフレームのデータの誤り訂正・復号を行っている。

ところで、宅側装置ＯＮＵは通常各加入者宅に設置されているが、近年、加入者宅での低消費電力化のニーズが高まっている。
このため、局側装置ＯＬＴとの接続が確立されていないときには、宅側装置ＯＮＵを定常動作状態から解除して、無駄な電力を消費しないようにする技術が提案されている。すなわち、宅側装置ＯＮＵにおいて、光信号の入力の有無、局側装置ＯＬＴとの間で論理リンクが確立されているか否か、下位のコンピュータとの接続の有無を判定して、判定結果に基づいて宅側装置ＯＮＵの一部機器の消費電力を抑制する技術である。

ところが、前記従来の消費電力の抑制技術では、光通信システム通常使用時の消費電力の削減が有効にできない。なぜなら、ＰＯＮ光通信システムの宅側装置ＯＮＵでは、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が伝送されてこない状態でも、光信号そのものは常時入力されており、論理リンクも確立されており、下位のコンピュータとはほとんど接続中の状態である。したがって、宅側装置ＯＮＵの一部機器の消費電力を抑制する機会は限られてしまう。

そこで、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が存在するかどうかを判別する仕組みを作ることによって、低消費電力化を実現することのできるＰＯＮ光通信システム、局側装置ＯＬＴが提供されている（特許文献１）。
この特許文献１記載のＰＯＮ光通信システムは、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間で光分岐器を介して光通信を行うものであって、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵに順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部の中の、送信するユーザフレームが空の宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵに上り帯域割当用制御フレームを送信してから他の宅側装置ＯＮＵに順次送信して当該宅側装置ＯＮＵに上り帯域割当用制御フレームをもう一度送信するまでの時間（制御フレームの送信間隔ＴＮＧ）よりも短い時間である省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信し、宅側装置ＯＮＵは、省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間ＴＰＳにわたって当該ＰＯＮ受信部を省電力モードに設定するシステムである。

この構成では、局側装置ＯＬＴは、送信するデータのない宅側装置ＯＮＵに対して、省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信する。自局宛の省電力モード設定フレームを受け取った宅側装置ＯＮＵは、指定された省電力モード時間ＴＰＳにわたって、自局のＰＯＮ受信部を省電力モードに設定する。省電力モード時間ＴＰＳは時間ＴＮＧよりも短い時間であるので、次に、局側装置ＯＬＴから通信開始フレームが来るまでに終了してしまう。したがって、次に局側装置ＯＬＴから通信開始フレームが来たときには、その通信開始フレーム及びそれに続くフレームを受信し解析することができる。

このように、ＰＯＮ上の論理リンクがリンク確立し、宅側装置ＯＮＵと下位ネットワーク側装置が接続されているような場合、当該宅側装置ＯＮＵに送信するデータのないときに、当該宅側装置ＯＮＵを省電力モードに設定することが出来るので、消費電力が削減可能となる。

特開2010-114830号公報

ところが、特許文献１記載の技術では、宅側装置ＯＮＵに、省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信した場合でも、当該宅側装置ＯＮＵへの制御フレームの送信間隔ＴＮＧは不変のままである。
しかしシステムによっては、制御フレームの送信間隔ＴＮＧよりも、宅側装置ＯＮＵの省電力モード時間ＴＰＳが長く設定される場合がある。その場合には、省電力モード設定中の宅側装置ＯＮＵに、前記送信間隔ＴＮＧで制御フレームを送りつづけることになる。

ところが省電力中の当該宅側装置ＯＮＵは、制御フレームを利用する機会が、省電力中でない宅側装置ＯＮＵと比べて減少しているので、前記送信間隔ＴＮＧで制御フレームを送りつづけることは、必ずしも光ＰＯＮ回線の時間資源の有効利用につながらない場合がある。
そこで、本発明の目的は、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる局側装置ＯＬＴにおいて、宅側装置ＯＮＵが省電力モード中に、上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔ＴＮＧを変更し、ＰＯＮ上の制御フレームのトラフィック量を低減させることのできる局側装置、ＰＯＮ光通信システム及び消費電力制御方法を提供することである。

本発明の局側装置は、ある宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態となるべき省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信し、当該宅側装置ＯＮＵからの省電力アックフレームの受信を待つ省電力モード制御部と、前記省電力アックフレームの受信により当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っている判断されるときに、当該宅側装置ＯＮＵに送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御するMPCP制御部とを備えることを特徴とする。

この構成によって、宅側装置ＯＮＵが省電力モードに入っている場合に、上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御することによって、ＰＯＮ上の制御フレームのトラフィック量を低減させることができる。
宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御する対象となる宅側装置を、個別に設定できることが好ましい。これにより、省電力状態に入っている時間の長い宅側装置（宅側のユーザー端末が未使用など）に対しては、その宅側装置のトラフィック量に合わせて制御フレームの送信間隔を調整することでオーバーヘッドが最適化できる。また、省電力状態を離脱して通常モードに戻る宅側装置に対しては、制御フレームの送信間隔を通常に戻すことができる。

また、前記ＰＯＮ光通信システムにつながれた複数の宅側装置のうち、省電力状態に入っていると判断されない宅側装置に対しては、送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を制御しなくてもよい。
なお、省電力モード制御部は、局側装置ＯＬＴ側の省電力モードの時間を、宅側装置ＯＮＵ側の省電力モードの時間からラウンドトリップタイム（局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵとを往復する時間）分引いた値にするとよい。省電力モード中の宅側装置ＯＮＵに対するMPCPフレームの送信レートを調整することで、省電力モードから、通常モードに戻る際のオーバーヘッドを低減することが可能となる
前記局側装置ＯＬＴの送信部は、前記ある宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態となるべき省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信する基準として、宅側装置ＯＮＵに送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部の中の送信するデータ量が所定数未満であることを採用してもよい。下りバッファ部の中の送信するデータ量によって、下りトラフィック量を判断するためである。

前記局側装置ＯＬＴの送信部は、前記ある宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態となるべき省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信する基準として、宅側装置ＯＮＵごとの下りトラフィック量を観測し、過去の平均的トラフィック量が所定のしきい値よりも少ないことを採用してもよい。過去の平均的トラフィック量によって、下りトラフィック量を判断するためである。

過去の平均的トラフィック量が所定のしきい値よりも少ないかどうかは、制御フレームの送信間隔の複数回に相当する時間にわたって判定してもよい。
前記MPCP制御部は、当該宅側装置ＯＮＵに送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信を、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っていないときの制御フレームの送信間隔の複数回に１回実行するようにしてもよい。

また本発明のＰＯＮ光通信システムは、前記局側装置の発明と実質同一の発明に係るシステムの発明である。
また本発明の消費電力制御方法は、前記局側装置の発明と実質同一の発明に係る方法の発明である。

以上のように本発明によれば、特定の宅側装置ＯＮＵが省電力モードに入っている場合に、上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置ＯＮＵが省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御することによって、ＰＯＮ上の制御フレームのトラフィック量を低減させることができる。

局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間を、光カプラを介して光ファイバで接続したＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。 局側装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。 省電力モード設定フレームの一例を示す図である。 省電力モード制御部１６の処理を示すフローチャートである。 局側装置ＯＬＴからのMPCP_Gateフレーム及び省電力モード設定フレームの送受信の流れを示す図である。 省電力モード中の、宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送信間隔を調整下場合の、送受信の流れを示す図である。 宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮ光通信システムは、局舎に備えられる局側装置ＯＬＴと複数の加入者に備えられる宅側装置ＯＮＵとが、光ファイバ及び光カプラＯＣを介して接続されている。
宅側装置ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなどの光ネットワークサービスを享受するための端末を接続するネットワークインタフェースを備えている。

光カプラＯＣは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
局側装置ＯＬＴ及び光カプラＯＣ、光カプラＯＣ及び宅側装置ＯＮＵに接続されている光ファイバは、それぞれ１本の光ファイバからなるシングルモードファイバを用いている。つまり、１台の局側装置ＯＬＴは、１本の幹線光ファイバを通して１台の光カプラＯＣに接続されている。そして、１台の光カプラＯＣは、Ｌ台（Ｌは、この例では３２以下の数）の宅側装置ＯＮＵと、支線光ファイバで接続されている。また、必要であれば、光ファイバを介して中継用光カプラＯＣと接続されていてもよい。中継用光カプラＯＣは、宅側装置ＯＮＵと、支線光ファイバで接続されている。

よって、１局の局側装置ＯＬＴが送受する信号は、１〜２段の光カプラＯＣによって、複数台の宅側装置ＯＮＵに分配される。なお、中継段数、光カプラＯＣや宅側装置ＯＮＵの台数は例示であるにすぎない。
本発明の実施形態の光通信システムは、前記ＰＯＮ光通信システムに、イーサネット（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である）の技術を取り込み、高速で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式若しくは１０Ｇ−ＥＰＯＮ方式を採用している。

前記ＧＥ−ＰＯＮ方式若しくは１０Ｇ−ＥＰＯＮ方式に従えば、局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵの相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。
まず、上位のネットワークから局側装置ＯＬＴに入ってくる下りフレームは、局側装置ＯＬＴにおいて所定の処理が行われ、宛先となる宅側装置ＯＮＵの論理リンクが特定される。そして、局側装置ＯＬＴを通して、当該宅側装置ＯＮＵを指定したフレームが光ファイバに送信される。当該フレームを搬送する光信号は、光カプラＯＣで分岐され、光カプラＯＣにつながるすべての宅側装置ＯＮＵに送信されるが、当該宛先となる宅側装置ＯＮＵのみが所定の下りフレームを取り込み、フレームを宅内ネットワークインタフェースに中継する。

一方、上り光信号には、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの上りフレームが含まれている。上り光信号は、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのために、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵに対して上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ（以下、単にウインドウという）を割り当てる、上り帯域割当指定用の制御フレーム（MPCP_Gateフレームという）として通知する。ウインドウを割り当てられた宅側装置ＯＮＵは、その割り当てられたウインドウ期間に上り光信号を送信する。この上り光信号を「バースト光信号」という。バースト光信号は、各宅側装置ＯＮＵから送信され、ベースバンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列である。

したがって、各宅側装置ＯＮＵ間の上り光信号の競合は回避される。各宅側装置ＯＮＵは、あるウインドウが与えられたとき、そのウインドウに収まる限りフレームを連続して送信してよい。そして、局側装置ＯＬＴは、当該宅側装置ＯＮＵからの一連のフレーム信号を含んだバースト光信号を受信することができる。
図２は、局側装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図であり、宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴへの受信部と、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの送信部とをまとめて図示している。

受信部は、宅側装置ＯＮＵからの上りフレームを受信する上り受信部３１、上りフレームの中から、上りMPCPフレーム（宅側装置ＯＮＵの状態を通知するフレーム。前述のMPCP_Gateフレームとは異なる）と、省電力アックフレーム（後述）とを振り分けるフレーム振り分け処理部３２、振り分けられた上りMPCPフレーム、省電力アックフレーム以外のフレームを取り込む上りバッファ３３、上りバッファ３３に蓄えられたデータフレームをインターネットなど上位ネットワークに送る上り送信部３４を備えている。

送信部は、上位ネットワークからの下りフレームを入力する下り受信部１１と、下り受信部１１によって取得されたフレームを下りバッファ部１３のどのＦＩＦＯ(First In First Out)に蓄積するか振り分けを行うフレーム振り分け処理部１２と、フレーム振り分け処理部１２によって振り分けられたフレームを蓄積する下りバッファ部１３とを備えている。

本実施例では、下りバッファ部１３は、各宅側装置ＯＮＵに共通な１つの制御フレーム用ＦＩＦＯと、各宅側装置ＯＮＵ宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯを持つ。図２では、例えば宅側装置ＯＮＵ１宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯを「ＯＮＵ＊＿ＦＩＦＯ」と表示している（＊は数字）。ユーザフレーム用ＦＩＦＯの数は、システムに接続し得る宅側装置ＯＮＵの数Ｎ以上となっている。

さらに送信部は、MPCP (multi-point control protocol)制御部１４、スケジューリング処理部１５、省電力モード制御部１６、省電力タイマー部１７、及び下り送信部１８を有する。
MPCP制御部１４は、ＰＯＮ上でのロジカルリンクが確立している宅側装置ＯＮＵに対して、局側装置ＯＬＴと当該宅側装置ＯＮＵ間のMPCPリンクを制御する。すなわちMPCP制御部１４は、当該宅側装置ＯＮＵに対して、上り信号を送信するタイミングを教示するためのMPCP_Gateフレームを生成し、そのMPCP_Gateフレームを、省電力モード制御部１６を通して下り回線に周期的に送る。このMPCP_Gateフレームを送る時間間隔を「MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧ」という。MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧは、通常５００マイクロ秒〜１ミリ秒に設定される。

当該宅側装置ＯＮＵがMPCP_Gateフレームを受信し解読し、当該宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴに対して、宅側装置ＯＮＵの上りバッファ蓄積量を通知する上りMPCPフレームが送られることにより、MPCPリンク確立状態となる。
またMPCP制御部１４は、省電力モード制御部１６から、各宅側装置ＯＮＵごとの省電力状態の通知を受ける。

またMPCP制御部１４は、送出する場合の送信レート（ある送出と次の送出との時間間隔；周期）が記述されたテーブル１９を持っている。このテーブル１９に従って、MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧが決定されるが、後述するように宅側装置ＯＮＵ向けに省電力モード設定フレームを送った場合は、例外的に、デフォルトのMPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧを無視して省電力モード時間ＴＰＳ（後述）が経過するまで、当該宅側装置ＯＮＵ向けのMPCP_Gateフレームの送出周期を長くすることもできる。この手順については、後に図５を参照しながら説明する。

スケジューリング処理部１５は、下りバッファ部１３内の各ＦＩＦＯの送信スケジューリングを管理するものである。すなわち、下りバッファ部１３から宅側装置ＯＮＵ宛てのＦＩＦＯ長（ＦＩＦＯに現在記憶されている容量）を読み取り、省電力モード制御部１６に送る。
省電力モード制御部１６は、このＦＩＦＯ長に基づいて、宅側装置ＯＮＵごとの送信スケジュールON/OFFを決定し、スケジューリング処理部１５に送る。当該宅側装置ＯＮＵからの上りトラフィック（データ伝送速度）及び／又は下りトラフィックを観測して、過去の平均的なトラフィックが所定のしきい値よりも少ない場合、あるいは、当該宅側装置ＯＮＵ宛てのデータを蓄積するＦＩＦＯ長が所定数ｐ以上（所定数ｐとは１以上の整数をいう）のＦＩＦＯに対しては、その宅側装置ＯＮＵの送信スケジュールOＮとし、ＦＩＦＯ長が所定数ｐ未満（ＦＩＦＯ長が０を含む）のＦＩＦＯに対しては、その宅側装置ＯＮＵの送信スケジュールOFFとする。

このように、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の、各宅側装置ＯＮＵ宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯ長に基づいて、宅側装置ＯＮＵごとに、送信スケジュールを個別に設定することができる。
過去の平均をとる時間として、例えばMPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧを基準にしてその倍数、例えば１０倍、５０倍、などの時間を選択すると良い。

また、所定数ｐを大きくすれば省電力モードになる宅側装置ＯＮＵがたくさん現れるが、そのような省電力モードの宅側装置ＯＮＵにデータ送信を再開するとき、最低でも省電力モード時間ＴＰＳ（後述）を待たねばならず、システムの運用が円滑に行えなくなる。所定数ｐを小さくすれば省電力モードになる宅側装置ＯＮＵの数が少なくなり、省電力効果が後退する。

スケジューリング処理部１５は、下りバッファ部１３に対して、次にフレームを送信するＦＩＦＯを指示するための「送信ＦＩＦＯ指示」を提供する。この指示は、送信スケジュールOＮの宅側装置ＯＮＵに対してのみ行われる。
一方、省電力モード制御部１６は、宅側装置ＯＮＵの送信スケジュールOFFとする場合、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームとは別に、当該宅側装置ＯＮＵ宛に省電力モード設定フレームを送信するための制御を行う。すなわち、省電力モード制御部１６は、ユーザフレーム用ＦＩＦＯの蓄積量や当該宅側装置ＯＮＵとのトラフィックを観測した結果に応じて、当該宅側装置ＯＮＵを省電力モードにするための省電力モード設定フレームを宅側装置ＯＮＵへ送信する。

このため、省電力モード制御部１６は、省電力タイマー部１７で事前に設定された省電力モード時間ＴＰＳの情報を含む当該宅側装置ＯＮＵ向けの省電力モード設定フレームを作成し、当該宅側装置ＯＮＵ宛に送信する。ここで「省電力モード時間ＴＰＳ」とは、省電力モード設定フレームを送信する時間間隔のことである。なお、省電力モード時間ＴＰＳは、当該宅側装置ＯＮＵ宛のMPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧとは無関係に設定される時間であり、MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧを超える時間であってもよい。

省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵに対する省電力モード設定フレームを送信すると同時に、スケジューリング処理部１５に対して、前述したように、省電力モードに設定するユーザフレーム用ＦＩＦＯに対してのスケジューリングをOFFにすることで、省電力モードに設定中の宅側装置ＯＮＵには、当該宅側装置ＯＮＵ宛へのフレームが下り送信されないようにしている。

省電力タイマー部１７は、局側装置ＯＬＴ内部での省電力モード時間ＴＰＳを計測する。
下り送信部１８は、宅側装置ＯＮＵ宛のMPCP_Gateフレーム、ＦＩＦＯ長が所定数ｐ未満、つまり送信する情報が無いか、又は少ない宅側装置ＯＮＵに対する省電力モード設定フレーム、及びＦＩＦＯに蓄積された内容を含む下り情報フレームを送信する。

省電力モード設定フレームを受信した当該宅側装置ＯＮＵは、最終的に省電力モードに入るかどうか判断し、省電力モードに入ると判断した場合には、局側装置ＯＬＴに対して、省電力モードに入ることを示す省電力アックフレームを局側装置ＯＬＴへ返送し、省電力モード設定フレームで指定された省電力モード時間ＴＰＳだけ省電力モードに入る。
省電力アックフレームを受信した局側装置ＯＬＴのフレーム振り分け処理部３２は、省電力モード制御部１６に、当該宅側装置ＯＮＵからの省電力アックフレームを転送する。省電力モード制御部１６は、MPCP制御部１４に対して、当該宅側装置ＯＮＵが省電力モードに入っている旨を、宅側装置ＯＮＵの省電力状態（省電力モード）として、MPCP制御部１４に通知する。

MPCP制御部１４は、各宅側装置ＯＮＵの能力や種類に応じて、省電力モード中の宅側装置ＯＮＵに対してMPCP_Gateフレームの送出を控えるかどうかを決定する。またMPCP制御部１４は、MPCP_Gateフレームを送出する場合、送信レートが記述された前記テーブル１９のデフォルト値に係わらず、省電力モードの宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送信レートを、長くなるように調整する。

省電力モード制御部１６は、宅側装置ごとに省電力タイマー部１７と前記テーブル１９とを持ち、下りバッファ部１３の各宅側装置ＯＮＵ宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯを持っているので、宅側装置ごとに、省電力モードを個別に設定することができる。したがって、宅側装置に送信するMPCP_Gateフレームの送信間隔が省電力状態に入っていない場合と比べて長くなるように調整する対象となる宅側装置も、宅側装置ごとに個別に設定できる。

なお、省電力モード中でない宅側装置ＯＮＵに対しては、MPCP_Gateフレームを通常の時間サイクルＴＮＧで送信する。
省電力タイマー部１７は、当該宅側装置ＯＮＵからの省電力アックフレームの受信により、当該宅側装置ＯＮＵの省電力モード時間ＴＰＳのタイマーをスタートさせる。
そして、省電力モード制御部１６は、次の（１），（２）の処理を行う。

（１）当該宅側装置ＯＮＵの省電力モードタイマーが満了した場合、省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵの省電力モード時間ＴＰＳが終了したと判断して、MPCP制御部に対して、当該宅側装置ＯＮＵの省電力モードが終了したことを、宅側装置ＯＮＵ電力状態（通常モード）として通知する。当該宅側装置ＯＮＵの省電力モード時間ＴＰＳが終了したことを通知されたMPCP制御部１４は、テーブル１９を書き換えて、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送出間隔を通常モード時の送出レート(TNG)に戻す。

（２）省電力モードタイマーが満了する前に、局側装置ＯＬＴが、省電力モードの宅側装置ＯＮＵから、省電力モードの強制終了を示す省電力終了フレームを受信した場合、そのフレームは省電力モード制御部１６に転送される。省電力終了フレームを受け取った省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵに対する省電力モードが終了したと判断し、省電力タイマー部１７によるタイマーのカウントを停止して、MPCP制御部１４に対して、当該宅側装置ＯＮＵが通常モードに戻ったことを宅側装置ＯＮＵ省電力状態（通常モード）として通知する。MPCP制御部１４は、テーブル１９を書き換えて、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送出時間を通常モード時の送出レート(TNG)に戻す。

図３は、省電力モード設定フレームの一例を示す模式図である。省電力モード設定フレームのフォーマットとしては、IEEE802.3のClause57で定義された拡張OAMフレームか、IEEE802.3のClause31で定義された拡張MAC制御フレームなどが考えられる。
省電力モード設定フレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、レングス／タイプ、オペコード、省電力モード時間ＴＰＳ、パディング、ＦＣＳ(Frequency Check Sequence)の各部分を含んでいる。

宛先アドレスは省電力モード設定の対象となる宅側装置ＯＮＵのアドレスのことである。省電力モード設定フレームを受け取った宅側装置ＯＮＵはこのアドレスが自己のアドレスであれば、自局を省電力モードに設定すべきことを知る。なお、省電力モード設定フレームを受け取った他の宅側装置ＯＮＵのアドレスはこのアドレスと違っているので、省電力モード設定フレームを無視する。

送信元アドレスは、局側装置ＯＬＴのアドレスのことである。省電力モード時間ＴＰＳは、前述した省電力タイマー部１７で設定される時間であり、当該宅側装置ＯＮＵは、この省電力モード時間ＴＰＳにわたってＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定する。
図４は、省電力モード制御部１６の処理を説明するためのフローチャートである。
まず省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵを省電力モードに設定するかどうかを判断するために、当該宅側装置ＯＮＵ用の下りFIFOを確認し、FIFO残量が所定数ｐ未満であれば（ステップＳ１）、当該宅側装置ＯＮＵの省電力制御に入る（ステップＳ２）。

省電力モード制御部１６は、MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧが、省電力モード時間ＴＰＳよりも大きいことを確認し（ステップＳ１，Ｓ２）、大きければ、当該宅側装置ＯＮＵを省電力モードに設定するため（ステップＳ３）、当該宅側装置ＯＮＵ宛に省電力モード設定フレームを送信するとともに（ステップＳ４）、省電力タイマー部１７で省電力モード時間ＴＰＳのカウントダウンを開始する（ステップＳ５）。

省電力モード制御部１６は、この省電力モード中に、省電力モード設定フレームを送る宅側装置ＯＮＵのユーザフレーム用ＦＩＦＯに対して、下り送信のスケジューリングが行われないように、スケジューリング処理部１５に通知する。これは省電力モード中に宅側装置ＯＮＵ宛にフレームを送信しないようにするためである（送信しても宅側装置ＯＮＵは省電力モード中なので受け取ることが出来ない）。

なお、省電力モード設定フレームで設定した省電力モード時間ＴＰＳに、下り受信部１１から受信した当該宅側装置ＯＮＵへ送信すべきデータは、局側装置ＯＬＴ内部で宅側装置ＯＮＵ宛の宅側装置ＯＮＵ用フレームにバッファリングしておく。
局側装置ＯＬＴは宅側装置ＯＮＵに対して、MPCP GATE送信時間サイクルＴＮＧごとにMPCP_Gateフレームを送出しているが、当該宅側装置ＯＮＵに省電力モードを設定することを決めた場合、MPCP_Gateフレームとは別に、当該宅側装置ＯＮＵ宛てに省電力モード設定フレームを送出する（ステップＳ３；図４）。

当該宅側装置ＯＮＵからの省電力アックフレームの受信を待ち（ステップＳ４）、受信後、当該宅側装置ＯＮＵのモードを省電力モードとし、省電力モードタイマーをスタートさせカウントを開始し、当該宅側装置ＯＮＵの省電力モード時間ＴＰＳだけウェイトする（ステップＳ５〜Ｓ７）。すなわち、省電力モードタイマーを、０になるまで単位時間ずつ差し引いていく。

タイマー満了後、当該宅側装置ＯＮＵの下りFIFOを確認し（ステップＳ８）、FIFO残量が所定数ｐ未満であれば、再度ステップＳ３に戻り、当該宅側装置ＯＮＵへ省電力モード設定フレームを送信し、省電力モードを維持する。ステップＳ８でFIFO残量が所定数ｐ以上あれば、当該宅側装置ＯＮＵ宛のMPCP_Gateフレームの送信を再開する（ステップＳ９）。

図５は、今まで説明した局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間の各制御フレームの流れを示す図である。局側装置ＯＬＴから見た、当該宅側装置ＯＮＵ宛のMPCP_Gateフレームの送信（ａ）、当該宅側装置ＯＮＵ宛ての省電力モード設定フレームの送信（ｂ）、当該宅側装置ＯＮＵから見た、省電力アックフレームの受信（ｃ）の各流れをそれぞれ、図５に記入している。

また、図５には、当該宅側装置ＯＮＵに省電力モードを設定中に、当該宅側装置ＯＮＵ宛てのMPCP_Gateフレームの送出回数を減らすことを記述している。すなわち、同図に示すように、局側装置ＯＬＴは、当該宅側装置ＯＮＵからの省電力アックフレームの受信に対応して、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送出をｎ回に１回としてもよい。すなわちMPCP_Gateフレームの送出間隔を通常モード時のｎ倍(ｎTNG)とする。ただしこの“ｎ”という数字は１を超える数であれば、いかなる値としても良い。例えば、ｎ＝１．５とすれば、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームを、通常３回送る期間に２回送ることになる。ｎ＝２とすれば（図５の例）、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームの送出は、通常２回送る期間に１回送ることになる。ｎ＝２．５とすれば、当該宅側装置ＯＮＵに対するMPCP_Gateフレームを、通常５回送る期間に２回送ることになる。“ｎ”は好ましくは２以上の整数である。

なお、この省電力モード設定中のMPCP_Gateフレームの送出間隔は、MPCP_Gateフレーム送信間隔テーブル１９に設定するとよい。すなわち、MPCP_Gateフレームの送信の有/無を、「有」とする場合に、その送信間隔が設定される。
なお、他の宅側装置ＯＮＵなどに送るMPCP Gateフレームは、当該宅側装置ＯＮＵに対するスケジュールとは別に、独立して送信される。例えば、省電力モード設定フレームを送信した後、省電力モード時間ＴＰＳが経過するまでの間に、他の宅側装置ＯＮＵに対してもMPCP Gateゲートを送り続ける。

以上のように、各省電力モード時間ＴＰＳの最初に、宅側装置ＯＮＵ宛に省電力モード設定フレームを送ることにより、宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２の一部がフレームの受信処理を停止する。その宅側装置ＯＮＵは、省電力モードとなることで、宅側装置ＯＮＵの消費電力が低減可能になる。
当該宅側装置ＯＮＵに省電力モードを設定中に、当該宅側装置ＯＮＵ宛てのMPCP_Gateフレームの送出回数を減らすことの効果として、その空き時間を、他の宅側装置ＯＮＵ宛てのMPCP_Gateフレームの送出に使えるという、時間資源の有効利用が実現できる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る、局側装置ＯＬＴにおける省電力モード時間ＴＰＳの設定例を示す、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間の各制御フレームの流れを示す図である。図５と同様、局側装置ＯＬＴから見た、当該宅側装置ＯＮＵ宛のMPCP_Gateフレームの送信（ａ）、当該宅側装置ＯＮＵ宛ての省電力モード設定フレームの送信（ｂ）、当該宅側装置ＯＮＵから見た、省電力アックフレームの受信（ｃ）の各流れをそれぞれ記入しているが、図５と異なる点は、局側装置ＯＬＴにおける省電力モード時間を、実質上、当該宅側装置ＯＮＵに通知した省電力モード時間ＴＰＳよりも短く設定していることである。

この図６の場合、局側装置ＯＬＴにおける省電力モード時間を、局側装置ＯＬＴが制御フレームを送信してから、当該宅側装置ＯＮＵが受け取り、返信して局側装置ＯＬＴに届くまでの伝送往復時間(Round Trip Time)だけ短くしている。このため、同図に示すように、局側装置ＯＬＴにおける省電力モード時間が満了する時刻と、当該宅側装置ＯＮＵで省電力モード時間が満了する時刻との同期がとれる。よって局側装置ＯＬＴは、当該宅側装置ＯＮＵでの省電力モード時間が満了後、当該宅側装置ＯＮＵに対して、直ちに次のMPCP_Gateフレームを送った場合でも、当該宅側装置ＯＮＵは省電力モードから通常モードに戻っているため、省電力モードから通常モードに戻る際のオーバーヘッドを減らすことができる。

次に、省電力モードを設定する宅側装置ＯＮＵ側の構成を説明する。
図７は、宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２のブロック図である。
ＰＯＮ受信部２は、Ｏ／Ｅ変換部２０、クロックデータを再現するクロック再生部２１(CDR)部２１、シリアル信号をパラレル信号に変換するデシリアライザー(DES)部２２、フレームの境界を探す誤り訂正フレーム同期部２３、互いに並列状態に配列される誤り訂正符号付きフレームをそれぞれ誤り訂正する誤り訂正フレーム復号部２４、暗号の解読をするデスクランブル部２５、６４Ｂ／６６Ｂデコーダ部２６及びフレーム解析を行うＭＡＣＰＯＮ受信部２７を備えている。

ＭＡＣＰＯＮ受信部２７は、局側装置ＯＬＴから、自局宛の省電力モード設定フレームを受信すると、省電力モード信号を"１"にして（省電力モード）、その旨を他ブロックに通知する。
ＭＡＣＰＯＮ受信部２７は、そのフレーム内に記述されている省電力モード時間ＴＰＳを読み取り、ＭＡＣＰＯＮ受信部２７の省電力タイマー２７ｂに省電力モード時間ＴＰＳをセットする。省電力タイマー２７ｂは、一定時間ごとにデクリメントされ、タイマー値が０でなければ、省電力モードを続ける。省電力モードタイマーが０になれば、デクリメント止め、省電力モード信号を"０"にする(通常モード)。

本発明の実施形態では、省電力モード信号は、ＰＯＮ受信部２の誤り訂正フレーム復号部２４、デスクランブル部２５、64B/66Bデコーダ部２６の各ブロックに入力される。
各ブロックは、省電力モード信号が"１"の間は、内部ブロックの回路動作を止め、回路の消費電力を低減させる。
ここで「内部ブロックの回路動作を止める」とは、（１）自ブロックの中の主要部品に対して電源の供給を止めること、でもよいし、（２）自ブロック内の主要部品に対してフリップフロップに入力されるクロックを止めること、でもよい。

入力されるクロックを止めることにより、状態遷移が中断するので、論理演算に要する電力をきわめて小さくできる。
「主要部品」としての誤り訂正フレーム復号部２４に入力される電源あるいはクロックを止めると、誤り訂正の動作が止まる。ＰＯＮ受信部２では誤り訂正フレーム復号部２４の消費電力が大きいため、誤り訂正フレーム復号部２４を省電力モードにすることによる、消費電力の低減効果は大きい。

ただし、ＰＯＮ受信部２のクロック再生部２１は、上りフレームデータの送信のために、局側装置ＯＬＴからの受信データに含まれるクロック再生を継続し、ＰＯＮ送信部に分配する必要があるため、省電力モードにしないこととする。
さらに低消費電力化を図るため、省電力モード信号をデシリアライザー部２２、誤り訂正フレーム同期部２３に入力し、デシリアライザー部２２と誤り訂正フレーム同期部２３の回路動作も止め、省電力モードにすることも可能である。

しかし誤り訂正フレーム同期部２３は、誤り訂正符号付きフレームの同期確立を行うブロックであり、省電力モード信号を入力すればその同期をとる動作が停止してしまう。この場合、次に再開したときに誤り訂正符号付きフレームの境界を探すのに時間がかかるため、省電力モード期間中でも、誤り訂正フレーム同期部２３を動作させることが好ましい。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

２ ＰＯＮ受信部
１１ 下り受信部
１２ フレーム振り分け処理部
１３ 下りバッファ部
１４ MPCP制御部
１５ スケジューリング処理部
１６ 省電力モード制御部
１７ 省電力タイマー部
１８ 下り送信部
２０ Ｏ／Ｅ変換部
２１ クロック再生(CDR)部
２２ デシリアライザー(DES)部
２３ 誤り訂正フレーム同期部
２４ 誤り訂正フレーム復号部
２５ デスクランブル部
２６ ６４Ｂ／６６Ｂデコーダ部
２７ ＭＡＣ受信部
２７ａ フレーム解析部
２７ｂ 省電力タイマー
２７ｃ フレームエラーチェック部
３１ 上り受信部
３２ フレーム振り分け処理部
３３ 上りバッファ
３４ 上り送信部

Claims (8)

1. 局側装置と複数の宅側装置ＯＮＵとの間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる局側装置であって、
   前記局側装置の送信部は、ある宅側装置に対して、当該宅側装置が省電力状態となるべき省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信し、当該宅側装置からの省電力アックフレームの受信を待つ省電力モード制御部と、
   前記省電力アックフレームの受信により当該宅側装置が省電力状態に入っていると判断されるときに、当該宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御するMPCP制御部とを備えることを特徴とする局側装置。
2. 前記MPCP制御部は、宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御する対象となる宅側装置を、個別に設定できることを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
3. 前記MPCP制御部は、前記ＰＯＮ光通信システムにつながれた複数の宅側装置のうち、省電力状態に入っていると判断されない宅側装置に対しては、送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を制御しないことを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
4. 前記局側装置の送信部は、前記ある宅側装置に対して、当該宅側装置が省電力状態となるべき省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信する基準として、
   宅側装置に送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部の中の送信するデータ量が所定数未満であることを採用する請求項１から請求項３の何れかに記載の局側装置。
5. 前記局側装置の送信部は、前記ある宅側装置に対して、当該宅側装置が省電力状態となるべき省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信する基準として、
   宅側装置ごとの下りトラフィック量を観測し、過去の平均的トラフィック量が所定のしきい値よりも少ないことを採用する請求項１から請求項３の何れかに記載の局側装置。
6. 前記MPCP制御部は、前記省電力アックフレームの受信により当該宅側装置が省電力状態に入っている判断されるときに、当該宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときの上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔の複数回に１回実行する請求項１から請求項５の何れかに記載の局側装置。
7. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムにおいて、
   前記局側装置の送信部は、ある宅側装置に対して、当該宅側装置が省電力状態となるべき省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信し、当該宅側装置からの省電力アックフレームの受信を待つ省電力モード制御部と、
   前記省電力アックフレームの受信により当該宅側装置が省電力状態に入っている判断されるときに、当該宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御するMPCP制御部とを備え、
   前記宅側装置の受信部は、前記局側装置から受信した自局宛のフレームを解析するフレーム解析部を有し、前記フレーム解析部は、前記省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間にわたって当該受信部を省電力モードに設定することを特徴とするＰＯＮ光通信システム。
8. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して行われる光通信における消費電力制御方法であって、
   前記局側装置から、各宅側装置に順次ユーザフレームを送信する場合に、ある宅側装置に対して、当該宅側装置が省電力状態となるべき省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信し、
   当該宅側装置からの省電力アックフレームの受信を待ち、
   前記省電力アックフレームの受信により当該宅側装置が省電力状態に入っている判断されるときに、当該宅側装置に送信する上り帯域割当用の制御フレームの送信間隔を、当該宅側装置が省電力状態に入っていないときと比べて長くなるように制御することを特徴とする光通信における消費電力制御方法。

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