JP2014072619A - 通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 スリープモードのときに上位側装置に対する応答性を確保しつつ、通信装置の省電力効果を高める。
【解決手段】 通信装置は、上位側装置の下位側に通信回線を介して接続される。通信装置は、上位側装置から信号を受信する受信部と、上位側装置に信号を送信する送信部と、受信部および送信部への電力供給を制御する電力制御部と、を備える。また、通信装置は、受信部および送信部の少なくとも一方を休止させる省電力期間と、受信部および送信部を動作させる通常動作期間とを交互に切り替えるスリープモードを有する。また、電力制御部は、スリープモードの省電力期間のとき、受信部および送信部への電力供給を停止する第１状態と、受信部に電力を供給する一方で送信部への電力供給を停止する第２状態とを周期的に切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信装置および通信システムに関する。

近年のインターネット普及に伴って、様々な場所で多数の伝送装置が使用される一方、環境保護の観点からかかる伝送装置の省電力化が重要な課題となっている。例えば、加入者側装置の機能別に消費電力を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１１３１９３号公報

例えば、光通信を用いたネットワーク技術の一つであるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムでは、局側装置と加入者側装置との間で論理的な接続が確立されると、その後は送受信するデータがない状態でも両者の論理的な接続が維持される。

しかし、加入者側装置が省電力モード（スリープモード）のときに、上位側の局側装置からの要求に対する加入者側装置の応答性を高めると、加入者側装置の省電力効果が低下してしまう。

本発明の一例としての通信装置は、上位側装置の下位側に通信回線を介して接続される。通信装置は、上位側装置から信号を受信する受信部と、上位側装置に信号を送信する送信部と、受信部および送信部への電力供給を制御する電力制御部と、を備える。また、通信装置は、受信部および送信部の少なくとも一方を休止させる省電力期間と、受信部および送信部を動作させる通常動作期間とを交互に切り替えるスリープモードを有する。また、電力制御部は、スリープモードの省電力期間のとき、受信部および送信部への電力供給を停止する第１状態と、受信部に電力を供給する一方で送信部への電力供給を停止する第２状態とを周期的に切り替える。

スリープモードのときに上位側装置に対する応答性を確保しつつ、通信装置の省電力効果を高めることができる。

一の実施形態の通信システムの構成例を示す図 スリープモードでのＯＮＵの動作状態の例を示す図 （ａ）：スリープモードの通常動作期間の電力供給例を示す図、（ｂ）：スリープモードの省電力期間の電力供給例を示す図 スリープモードの事前処理のシーケンス例を示す図 ＯＮＵをスリープモードで動作させるときのシーケンス例を示す図

＜一の実施形態の説明＞
図１は、一の実施形態のＰＯＮ通信システムの構成例を示す図である。

ＰＯＮ通信システムは、通信システムの一例であって、サービスを提供する側に配置される局側装置１（以下、ＯＬＴ(Optical Line Termination)と称する）と、サービスを提供する側に配置される複数の加入者側装置２（以下、ＯＮＵ(Optical Network Unit)と称する）との２種類の通信装置を有している。

ＰＯＮ通信システムにおいて、ＯＬＴ１には、基幹光ファイバ３、スターカプラ４、支線光ファイバ５を介して複数のＯＮＵ２がツリー状に接続される。各ＯＮＵ２は、それぞれコンピュータ（ＣＯＭ(computer)）６と接続されている。一般的に、ＯＮＵ２およびＣＯＭ６はユーザ宅に設置される。ＰＯＮ通信システムでは、例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｈの規格に準拠して、ＯＮＵ２とＯＬＴ１との間で時分割多重方式の通信が行われる。

なお、本明細書でのデータの通信方向は、上位ネットワークから、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２を経由してコンピュータ６に送信される方向を下り方向（下位側の方向）と定義する。逆に、コンピュータ６から、ＯＮＵ２およびＯＬＴ１を経由して上位ネットワークに送信される方向を上り方向（上位側の方向）と定義する。

まず、ＯＬＴ１の構成例を説明する。ＯＬＴ１は、光送受信器１１と、ＯＬＴ制御部１２と、上位側Ｉ／Ｆ部１３とを備えている。ここで、光送受信器１１は、下位側のＯＮＵ２から受信した光信号を電気信号に変換してＯＬＴ制御部１２へ出力する。また、光送受信器１１は、ＯＬＴ制御部１２からの電気信号を光信号に変換して下位側のＯＮＵ２に出力する。

例えば、ＯＬＴ制御部１２は、ＯＬＴ１の動作を統括的に制御するプロセッサである。ＯＬＴ制御部１２は、通信制御部１４と、ＯＮＵ管理部１５と、例えば不揮発性の記憶媒体である記憶部１６とを含む。

通信制御部１４は、ＯＮＵ２側から受信したデータフレームを上位側Ｉ／Ｆ部１３を介して上位ネットワークに出力する。また、通信制御部１４は、上位ネットワークから受信したデータフレームを上位側Ｉ／Ｆ部１３を介してＯＮＵ２側に送信する。また、通信制御部１４は、ＯＮＵ２側から受信したフレームの中に存在する制御フレームを、ＯＮＵ管理部１５に出力する。また、通信制御部１４は、ＯＮＵ管理部１５が出力する制御フレームをＯＮＵ２側に送信する。なお、ＯＮＵ２からＯＬＴ１が受信するデータフレームおよび制御フレームには、ＯＮＵ２に固有のＬＬＩＤ（ロジカルリンクＩＤ(IDentification)）情報が含まれている。上記のＬＬＩＤは、ＯＬＴ１がＯＮＵ２を登録する際にＯＮＵ管理部１５が各ＯＮＵ２に割り当てたものである。そのため、ＯＮＵ管理部１５は、受信したフレームがどのＯＮＵ２から送信されたかをＬＬＩＤによって判別できる。

ＯＮＵ管理部１５は、ＯＮＵ２からの上り方向のデータの送信タイミングを管理する。例えば、ＯＮＵ管理部１５は、或るＯＮＵ２から送信要求の制御フレームを受信した場合、その制御フレームに含まれる送信バッファ容量（ＯＮＵ２の送信バッファ２７に蓄積された送信予定のユーザデータ量）を抽出する。そして、ＯＮＵ管理部１５は、送信バッファ容量と、当該ＯＮＵ２の通信速度と、上位ネットワークの通信速度とを用いて、当該ＯＮＵ２に割り当てるデータ送出量を算出する。その後、ＯＮＵ管理部１５は、データ送出量の情報を含む送信許可フレームをＯＮＵ２側に送信する。

ここで、データ送出量の情報は、上り回線で複数のＯＮＵ２の送信信号を時分割多重するための情報であって、データの送信を開始する時刻であるデータの送信開始時刻の情報と、データの送信を継続する時間であるデータ送信継続時間の情報とを含む。上記の情報を用いることで、ＯＮＵ２は、データ送信開始時刻の時点から指定されたデータ送信継続時間だけデータを送信する。したがって、ＰＯＮ通信システムでは、複数のＯＮＵ２の送信データを衝突させることなく時分割多重することができる。なお、各ＯＮＵ２の上り方向の通信速度は、ＯＮＵ２のＬＬＩＤ情報に関連付けて記憶部１６に記憶される。

また、一の実施形態でのＯＮＵ管理部１５は、各ＯＮＵ２について、後述する動作モード（通常動作モード／スリープモード）の状態を管理する。動作モードに関する情報は、ＯＮＵ２のＬＬＩＤ情報に関連付けて記憶部１６に記憶される。

次に、ＯＮＵ２の構成例を説明する。ＯＮＵ２は、光受信器２１、光送信器２２、ＯＮＵ制御部２３、ＬＡＮ(Local Area Network)コネクタ２４を備えている。

光受信器２１は、受信部の一例であって、上位側のＯＬＴ１から受信した光信号を電気信号に変換してＯＮＵ制御部２２へ出力する。

光送信器２２は、送信部の一例であって、ＯＮＵ制御部２２からの電気信号を光信号に変換して上位側のＯＬＴ１に出力する。

例えば、ＯＮＵ制御部２３は、ＯＮＵ２の動作を統括的に制御するプロセッサである。ＯＮＵ制御部２３は、通信制御部２５と、物理層機能部２６と、送信バッファ２７と、電力制御部２８と、タイマ２９とを含む。

通信制御部２５は、例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｈの規格に準拠してデータの送受信を制御する。例えば、通信制御部は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定された処理により、ＯＬＴ１との論理的リンクを確立する。また、通信制御部２５は、光受信器２１からの電気信号にＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定された処理を実行し、処理後の信号を物理層機能部２６へ出力する。また、通信制御部２５は、物理層機能部２６からの電気信号にＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定された処理を実行し、処理後の信号を光送信器２２へ出力する。また、通信制御部２５は、送信バッファ２７に蓄積されているＯＬＴ１側へ送信予定のデータ量を取得して、送信要求を示す制御フレームを作成する。作成された制御フレームは、ＯＬＴ１側に送信される。一方、通信制御部２５は、ＯＮＵ２からＯＬＴ１側への送信許可を示す制御フレームをＯＬＴ１側から受信すると、受信した制御フレームに含まれるデータ送出量（データ送信開始時刻およびデータ送信継続時間）を参照する。そして、通信制御部２５は、データ送信開始時刻からＯＬＴ１側が割り当てたデータ送信継続時間だけ、送信データをＯＬＴ１側に送信する。

物理層機能部２６は、ＯＮＵ２の物理層として機能する。物理層機能部２６は、通信制御部２５を介して受けるＯＬＴ１側からの信号をＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）信号に変換してＬＡＮコネクタ２４に出力する。また、物理層機能部２６は、ＯＬＴ１側に出力するＬＡＮコネクタ２４からのＥｔｈｅｒｎｅｔ信号を所定のインタフェースの信号に変換して通信制御部２５へ出力する。

電力制御部２８は、ＯＮＵ２の動作モードに応じて装置各部への電力供給を制御する。ここで、一の実施形態でのＯＮＵ２は、通常動作モードと、スリープモードとの２種類の動作モードを有している。

通常動作モードにおいて、電力制御部２８はＯＮＵ２の各部に電力を供給する。したがって、通常動作モードでは、ＯＮＵ２の全ての機能を動作させることができる。

一方、スリープモードは、上記の通常動作モードよりもＯＮＵ２を省電力で動作させる動作モードである。図２は、スリープモードでのＯＮＵ２の動作状態の例を示す図である。

一の実施形態でのスリープモードは、ＯＮＵ２の全ての機能を動作させることのできる通常動作期間と、ＯＮＵ２の少なくとも一部の機能（例えば光送信器２１によるデータ送信機能）を休止させる省電力期間とを有している。そして、スリープモードでの電力制御部２８は、通常動作期間と省電力期間とを交互に切り替える制御を行う。また、スリープモードの省電力期間は、光受信器２１への電力供給がそれぞれ異なる第１状態（「ＴＲｘ」とも表記する）と第２状態（「Ｔｘ」とも表記する）とを有している。上記の省電力期間において、電力制御部２８は第１状態ＴＲｘと第２状態Ｔｘとを周期的に切り替える制御を行う。

図３（ａ）は、スリープモードの通常動作期間の電力供給例を示す図である。通常動作期間において、電力制御部２８は、光受信器２１および光送信器２２のいずれにも電力を供給する（ＯＮ）。つまり、通常動作期間のときには、光受信器２１および光送信器２２で消費電力が発生する。また、通常動作期間のときには、光受信器２１および光送信器２２がいずれも動作するので、ＯＮＵ２は、ＯＬＴ１に対する制御フレームの送受信を行うことができる。

また、図３（ｂ）は、スリープモードの省電力期間の電力供給例を示す図である。電力制御部２８は、省電力期間の第１状態ＴＲｘのときに、光受信器２１および光送信器２２への電力供給を停止する（ＯＦＦ）。省電力期間の第１状態ＴＲｘでは、光受信器２１および光送信器２２への電力供給が停止されるため、光受信器２１および光送信器２２がいずれも動作しなくなる。よって、省電力期間の第１状態ＴＲｘのときには、ＯＮＵ２は、ＯＬＴ１に対する制御フレームの送受信がいずれもできなくなる。また、省電力期間の第１状態ＴＲｘのときには、光受信器２１および光送信器２２での消費電力がなくなるため、通常動作期間と比べてＯＮＵ２の消費電力が抑制される。

一方、電力制御部２８は、省電力期間の第２状態Ｔｘのときに、光受信器２１に電力を供給する（ＯＮ）一方で、光送信器２２への電力の供給を停止する（ＯＦＦ）。省電力期間の第２状態Ｔｘでは、光受信器２１へ電力が供給される一方で光送信器２２への電力の供給が停止される。すなわち、省電力期間の第２状態Ｔｘでは、光受信器２１は動作するが、光送信器２２は動作しなくなる。よって、省電力期間の第２状態Ｔｘのときには、ＯＮＵ２は、ＯＬＴ１からの制御フレームを受信できるが、ＯＬＴ１への制御フレームを送信できなくなる。また、省電力期間の第２状態Ｔｘのときには光送信器２２での消費電力がなくなるため、通常動作期間と比べてＯＮＵ２の消費電力が抑制される。しかし、省電力期間の第２状態Ｔｘのときには光受信器２１で消費電力が発生するため、第１状態ＴＲｘと比べて消費電力が多くなる。

上記のように、省電力期間の第１状態ＴＲｘおよび第２状態Ｔｘは、光受信器２１または光送信器２２が継続的に動作している通常動作モードの場合よりも、光受信器２１または光送信器２２での消費電力が少ない。よって、スリープモードでは、省電力期間がある分、通常動作モードよりも消費電力を抑制できることが分かる。

また、ＰＯＮ通信システムでは、ＯＬＴ１が、例えば、１秒程度の間隔でＯＮＵ２との間で制御フレームを送受信することで、回線の接続状態を定期的に確認する。ＯＮＵ２での省電力期間が１秒よりも長いと、省電力期間には制御フレームの送信ができないため、ＯＬＴ１側で回線の接続状態を確認できなくなる。そのため、スリープモードのときにＯＬＴ１との回線の遮断を避けるため、１回の省電力期間の長さは、例えば１秒以内に設定されている。

ここで、省電力期間において第１状態ＴＲｘの継続時間が長い程、省電力期間のＯＮＵ２の消費電力が抑制される。したがって、一の実施形態での電力制御部２８は、スリープモードの省電力期間のとき、第１状態ＴＲｘの継続時間を第２状態Ｔｘの継続時間よりも長く設定している（図２参照）。

一方、スリープモードのときにＯＬＴ１からの制御フレーム(後述のSLEEP_ALLOW(Wakeup))がＯＮＵ２に送信される場合を考える。第１状態ＴＲｘの継続時間が長くなるほど、省電力期間にＯＮＵ２がＯＬＴ１に対して無応答となるおそれが高くなる。特に、ＩＰ (Internet Protocol) 電話などの音声通信の場合にはリアルタイムでの応答性を要求されるので、無応答による遅延時間の発生を避ける必要がある。例えば、ＩＰ電話の音声品質を保つために、許容しうる音声データの遅延時間は２５０ミリ秒以下が望ましい。よって、一の実施形態での電力制御部２８は、第１状態ＴＲｘの継続時間が２５０ミリ秒以下となる範囲で、第１状態の継続時間ＴＲｘを第２状態Ｔｘの継続時間よりも長く設定している（図２参照）。

図１に戻って、タイマ２９は、スリープモードにおける通常動作期間と、省電力期間と、第１状態ＴＲｘの継続時間および第２状態Ｔｘの継続時間をそれぞれカウントする。なお、タイマ２９は、例えばリアルタイムクロック回路である。

ＬＡＮコネクタ２３は、ＬＡＮケーブルを介してコンピュータ６と接続される。ＬＡＮコネクタ２３は、物理層機能部２６からのＥｔｈｅｒｎｅｔ信号をコンピュータ６へ出力するとともに、コンピュータ６からのＥｔｈｅｒｎｅｔ信号を物理層機能部２５へ出力する。

以下、図４〜図５を参照しつつ、一の実施形態でのＰＯＮ通信システムの動作例を説明する。なお、図４〜図５の例では、簡単のため、ＯＬＴ１と特定のＯＮＵ２との間でのデータ送受信のみを示す。

図４は、スリープモードの事前処理の動作例を示す。例えば、図４の処理は、ＯＬＴ１がＯＮＵ２を登録する際に実行される。

まず、ＯＬＴ１側のＯＬＴ制御部１２は、ＯＮＵ２が対応しているスリープモードの情報（capability）の取得要求をＯＮＵ２に対して行う（＃１；eOAM-GetReq(capability)）。上記＃１の取得要求に応じて、ＯＮＵ２側の電力制御部２８は、ＯＮＵ２がサポートするスリープモードや現在の設定値などをＯＮＵ２に対して応答する（＃２；eOAM-GetRes(capability)）。

ＯＬＴ１側のＯＬＴ制御部１２は、上記＃２の応答に基づいて、スリープモードの設定（eOAM-GetReq(configuration)）の指示をＯＮＵ２に対して行う（＃３）。上記＃３の指示では、スリープモードの通常動作期間および省電力期間の設定情報が含まれる。

そして、ＯＮＵ２側の電力制御部２８は、上記＃３でのスリープモードの設定を実行するとともに、スリープモードの設定指示を受信したことを示す制御フレームをＯＬＴ１に対して応答する（＃４；eOAM-GetRes(configuration)）。

また、図５は、ＯＮＵ２をスリープモードで動作させるときのＰＯＮ通信システムの動作例を示す。図５の例では、ＯＮＵ２側からの要求をトリガとしてＯＮＵ２がスリープモードで動作する場合を示している。

まず、ＯＮＵ２側の電力制御部２８は、スリープモードへの移行要求(SLEEP_INDICATION)をＯＬＴ１に対して送信する（＃１１）。上記＃１１の移行要求に応じて、ＯＬＴ１側のＯＬＴ制御部１２は、スリープモードへの移行許可(SLEEP_ALLOW)を送信する（＃１２）。そして、ＯＮＵ２側の電力制御部２８は、上記＃１２での移行許可に応じて、ＯＮＵ２をスリープモードで動作させるとともに、スリープモードへの移行通知(SLEEP_ACK)をＯＬＴ１に対して応答する（＃１３）。なお、ＯＬＴ１は、＃１３での通知のタイミングを基準として、ＯＮＵ２の通常動作期間と省電力期間のタイミングを判断する。

一方、スリープモードのＯＮＵ２側の電力制御部２８は、図３に示したconfigurationでの設定に基づいて、通常動作期間と省電力期間とを一定周期で切り替える。また、電力制御部２８は、省電力期間において第１状態ＴＲｘと第２状態Ｔｘを交互に切り替える。また、ＯＬＴ１は、通常動作期間に合わせてＯＮＵ２へ制御フレーム(GATE)を送信する（＃１４）。そして、ＯＮＵ２は、上記＃１４の受信に応じて、ＯＬＴ１に対して制御フレーム(REPORT)を送信する（＃１５）。上記＃１５の受信により、ＯＮＵ２との回線が接続状態にあることをＯＬＴ１が確認できる。

ところで、スリープモードの途中で、ＯＮＵ２に送信するデータをＯＬＴ１が上位ネットワークから受信した場合、ＯＬＴ１は通常動作モードへの復帰要求(SLEEP_ALLOW(Wakeup))をＯＮＵ２に対して送信する（＃１６）。ＯＮＵ２は上記＃１６の復帰要求に応じて通常動作モードに移行する。このとき、ＯＬＴ制御部１２は、通常動作モードへの移行通知(SLEEP_ACK(Wakeup))をＯＬＴ１に対して送信する（＃１７）。その後、ＯＮＵ２は、通常動作モードでＯＬＴ１からデータを受信する（＃１８）。

一の実施形態において、スリープモードの通常動作期間のときには光受信器２１が動作しているので、ＯＮＵ２は上記＃１６の復帰要求を受信することができる。また、スリープモードの省電力期間では、光受信器２１が動作している第２状態Ｔｘが、例えば２５０ミリ秒以下の間隔で周期的に現れる。よって、スリープモードの省電力期間においても、無応答による遅延時間はＩＰ電話での許容範囲に収まる。

以上のように、一の実施形態でのＯＮＵ２は、スリープモードの省電力期間に、ＯＬＴ１からデータを受信できないが第２状態Ｔｘよりも電力消費が少ない第１状態ＴＲｘと、ＯＬＴ１からデータを受信できる第２状態Ｔｘとを交互に切り替える。したがって、一の実施形態のＯＮＵ２は、上記の省電力期間において、ＯＬＴ１に対する応答性を第１状態ＴＲｘで確保しつつ、ＯＮＵ２の省電力効果を第２状態Ｔｘで高めることができる。

＜実施形態の補足事項＞
なお、図５の例では、ＯＮＵ２側からの要求（＃１１）をトリガとしてＯＮＵ２が省電力モードで動作する場合を説明したが、上記の例に限定されることはない。例えば、ＯＮＵ２側からの要求によらず、ＯＬＴ１側からの指示（＃１２）をトリガとしてＯＮＵ２がスリープモードで動作してもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１…局側装置（ＯＬＴ）、２…加入者側装置（ＯＮＵ）、３…基幹光ファイバ、４…スターカプラ、５…支線光ファイバ、６…コンピュータ（ＣＯＭ）、１１…光送受信器、１２…ＯＬＴ制御部、１３…上位側Ｉ／Ｆ部、１４…通信制御部、１５…ＯＮＵ管理部、１６…記憶部、２１…光受信器、２２…光送信器、２３…ＯＮＵ制御部、２４…ＬＡＮコネクタ、２５…通信制御部、２６…物理層機能部、２７…送信バッファ、２８…電力制御部、２９…タイマ

Claims (5)

1. 上位側装置の下位側に通信回線を介して接続される通信装置であって、
   前記上位側装置から信号を受信する受信部と、
   前記上位側装置に信号を送信する送信部と、
   前記受信部および前記送信部への電力供給を制御する電力制御部と、を備え、
   前記通信装置は、前記受信部および前記送信部の少なくとも一方を休止させる省電力期間と、前記受信部および前記送信部を動作させる通常動作期間とを交互に切り替えるスリープモードを有し、
   前記電力制御部は、前記省電力期間のとき、前記受信部および前記送信部への電力供給を停止する第１状態と、前記受信部に電力を供給する一方で前記送信部への電力供給を停止する第２状態とを周期的に切り替えることを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記電力制御部は、前記省電力期間のとき、前記第１状態の継続時間を前記第２状態の継続時間よりも長く設定することを特徴とする通信装置。
3. 請求項２に記載の通信装置において、
   前記電力制御部は、前記第１状態の継続時間を２５０ミリ秒以下に設定することを特徴とする通信装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信装置において、
   前記省電力期間の１回の長さは、１秒以内に設定されることを特徴とする通信装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信装置と、
   通信回線を介して前記通信装置の上位側に接続される上位側装置と、を備えることを特徴とする通信システム。
   
   

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