JP2015073181A - 受動光網システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＬＴでの送信データの待機バッファの規模を低減し、かつ効率的にＯＮＵの消費電力を低減することの可能なＰＯＮシステムを実現する。【解決手段】ＯＮＵとＯＬＴの上りデータの転送時刻を同期させ、転送時刻に基づいてＯＮＵが周期的にスリープすることで、ＯＬＴでの送信データの待機バッファの規模を低減させ、かつＯＮＵの消費電力を抑えることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、受動光網システムに係り、特にトラフィックシェーピング機能を備えた受動光網システムにおけるスリープ動作に関する。

通信網の高速・広帯域化に対応するため、光ネットワークの導入が図られている。光ネットワークは、局側光伝送路終端装置（Optical Line Terminal：ＯＬＴ）と宅内光伝送路終端装置（Optical Network Unit：ＯＮＵ）が光ファイバを介して通信を行う。光受動網システム（Passive Optical Network system：ＰＯＮ）は、光ネットワークのうち、１台のＯＬＴが光スプリッタを介して複数のＯＮＵとスター型のネットワークを形成する。ＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２.３で標準化されたＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）がある。ＯＮＵからＯＬＴに向かって送信される上りフレームと、ＯＬＴからＯＮＵに向かって送信される下りフレームは、波長分割多重（Wave Division Multiplexing：ＷＤＭ）される。

下りフレームは、光ファイバで接続された全てのＯＮＵで受信される。ＯＮＵは、下りフレームのプリアンブル部に含まれる宛先情報を参照して自分宛ではない下りフレームを破棄する。一方、上りフレームは、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）により多重され通信を行う。

ＰＯＮの通信速度は、６４ｋｂｉｔ／秒のような低速信号を扱うシステムから始まり、固定長のＡＴＭセルを最大約６００Ｍｂｉｔ／秒で送受信するＢＰＯＮ（Broadband PON）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)の可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／秒で送受信するＥＰＯＮ、より高速な２.４Ｇｂｉｔ／秒程度の信号を扱うＧＰＯＮ（Gigabit capable PON）の導入が進められている。今後は１０Ｇｂｉｔ／秒から４０Ｇｂｉｔ／秒の信号を扱うことが可能な高速ＰＯＮの実現が求められている。

通信速度の向上に伴って、伝送路上の中継装置の消費電力は増大傾向にある。ＯＮＵは、加入者宅に設置されることからネットワーク上に多数設置される。しかし、ＯＮＵは、利用できる帯域を必要とする時間がＯＬＴおよび上位スイッチ群と比較して短い。したがって、ＯＮＵは、通信を行わないでいる間は無駄な電力を使用しながら放置されていることになる。

一方、ネットワークを利用したアプリケーションも多様化している。多様化は、通信帯域の変化による影響が少ないアプリケーションより、リアルタイム性が必要なアプリケーションが増加している。これによって、通信帯域が安定したネットワークが要求されており、通信網の帯域を制御する必要性がある。帯域制御の一つの方法としてトラフィックシェーピングがある。

トラフィックシェーピングは、帯域制御対象のトラフィックが、予め設定された帯域を超えない様に、その帯域に応じた時間間隔でフレームをフレーム転送装置から出力することによって帯域を制御する。

なお、通信帯域の変化による影響が少ないアプリケーションとして、メール、World Wide Web、データ転送がある。リアルタイム性が必要なアプリケーションとして、ストリーミング、ＶｏＩＰ、ネットバンキング（振込日時の正確性による）がある。

特開２０１２−０４９７３９号公報

近年の高速大容量通信の需要拡大に伴って、伝送路上の中継装置の消費電力は増大傾向にあり、低電力動作が求められている。特許文献１に開示された技術は、信号の送受信する時間の有無をトリガとして休止モードに遷移する。これによって、特許文献１の技術は、信号効率的にＯＮＵを休止モードへ遷移する。特許文献１の技術によれば、ＯＮＵには休止中のデータを蓄積するバッファが搭載されている（第４図）。しかし、特許文献１の技術では、ＯＮＵからの上り送信のタイミングが、ＯＬＴのシェーピングと同期していない。

一方、トラフィックシェーピング機能を搭載するＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴからネットワーク網へのデータ送信は、設定された帯域に応じた時間間隔（シェーピング周期）で送信される。このため、ＯＬＴ内にはシェーピング周期の間データを蓄積するバッファを搭載する必要がある。

トラフィックシェーピング機能を有するＰＯＮシステムにおいて低電力動作を実現する場合、ＯＮＵの省電力動作用のバッファとＯＬＴのシェーピング用のバッファ両方が搭載される。ＯＬＴのシェーピング動作とＯＮＵのスリープ動作は、各々独立した動作であるため、ＯＬＴとＯＮＵ双方に設定された帯域情報に基づくバッファを搭載する必要がある。

本発明は、ＯＮＵとＯＬＴの上りデータの転送時刻を同期させることによって、ＯＬＴでの送信データの待機バッファの規模を低減し、かつ、スリープ制御を行い効率的にＯＮＵの消費電力を低減することの可能なＰＯＮシステムを実現する。

ＯＮＵとＯＬＴの上りデータの転送時刻の同期は、ＯＬＴで実行される動的帯域割当処理にＯＮＵの転送時刻に基づいた演算条件を付加することで実行する。ＯＬＴは転送時刻に合わせてＯＮＵから送信されたデータ量に基づいて必要な帯域を算出し、転送時刻に合わせて最適なＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation：動的帯域割当）を選択し、ＯＮＵへのＧｒａｎｔを演算することによってＯＬＴからネットワークへのデータ転送に同期してＯＮＵからＯＬＴへデータを送信する。またＯＮＵの消費電力の低減は、転送時刻をあらかじめＯＮＵに通知し、転送時刻に合わせてスリープ状態へ遷移・復旧する。

上述した課題は、局側光伝送路終端装置と宅内光伝送路終端装置とを含んで構成される受動光網システムにおいて、局側光伝送路終端装置は、ネットワーク網と通信する網ＩＦ部と、宅内光伝送路終端装置と通信するＯＬＴ光信号ＩＦ部と、上りデータを処理するＯＬＴ受信部と、下りデータを処理するＯＬＴ送信部と、宅内光伝送路終端装置と通信を行う処理を実行するＯＬＴ制御部と、を備え、宅内光伝送路終端装置は、局側光伝送路終端装置と通信するＯＮＵ光信号ＩＦ部と、収容する端末装置と通信するユーザＩＦ部と、上りデータを処理するＯＮＵ受信部と、下りデータを処理するＯＮＵ送信部と、局側光伝送路終端装置と通信を行う処理を実行するＯＮＵ制御部と、を備え、ＯＬＴ制御部は、ネットワーク網へ周期的にデータ送信を行うことを指示するシェーピング制御部と、このシェーピング制御部にて定められた転送時刻に基づき宅内光伝送路終端装置への動的帯域割当処理の条件を決定する転送時刻制御部と、この転送時刻制御部にて指定された条件にて動的帯域割当処理を実施するＤＢＡ処理部と、を備え、ＯＮＵ制御部は、局側光伝送路終端装置で定められた転送時刻に上りデータを局側光伝送路終端装置へ送信する転送時刻管理部と、上りデータを送信する転送時刻に合わせてスリープ状態から復旧し、上りデータを送信したらスリープ状態に遷移する制御を実施するスリープ制御部と、を備える受動光網システムにより、達成できる。

本発明によれば、ＯＬＴとＯＮＵとを含むＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴのシェーピング周期に合わせてＯＮＵが周期的にスリープ動作に入ることにより、ＯＮＵの電力消費を抑えることができる。

ＰＯＮシステムのブロック図である。 ＯＬＴのブロック図である。 ＯＮＵのブロック図である。 ＯＮＵとＯＬＴとの間のデータの転送シーケンス図である。 ＯＬＴがデータ転送タイミングを判定しＯＮＵに指示するシーケンス図である。 ＯＮＵがスリープ状態に移行・復帰するフローチャートである。 ＯＬＴによるＯＮＵのスリープ状態に移行・復帰を制御・検出するフローチャートである。 ＭＰＣＰによるＧａｔｅフレームのフォーマットである。 ＭＰＣＰによるＲｅｐｏｒｔフレームのフォーマットである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照して、ＰＯＮシステムの構成を説明する。図１において、ＰＯＮシステム５００は、上位ネットワーク網１００と、ＯＬＴ２００と、光スプリッタ３００と、端末装置６００とから構成されている。

ＯＮＵ４００−１およびＯＮＵ４００−ｎ、端末装置６００−１および端末装置６００−ｎは、それぞれ２台のみ図示しているが、光スプリッタ３００を経由して同様にｎ台のＯＮＵ４００がＯＬＴ２００と接続されている。

ＯＬＴ２００とＯＮＵ４００は、方向で異なる波長で波長多重分割により多重された光信号により通信を行っている。そのため上り方向（ＯＮＵ→ＯＬＴ）と下り方向（ＯＬＴ→ＯＮＵ）の通信が衝突することはない。一方、ｎ台のＯＮＵ４００は、同じ送信波長で通信を行う。このため、ＯＬＴ２００は、光送出が同じ時間に重ならないように、各ＯＮＵ４００の光送出時間をコントロールする。

ＯＬＴ２００は、ＭＰＣＰのＧｒａｎｔフレームにより、それぞれのＯＮＵが時間的に衝突することなく送信できるように送信開始時刻、送信量を指示する。一方、ＯＮＵ４００は、ＭＰＣＰのＲＥＰＯＲＴフレームによりＯＮＵのバッファに蓄積されている送信待ちのデータ量をＯＬＴに伝える。具体的な手順は、以下の（１）〜（６）である。
（１）ＯＮＵ４００は、上りデータを受信すると、バッファに上りデータを蓄積する。
（２）ＯＮＵ４００は、蓄積している上りデータの量をＲＥＰＯＲＴフレームに書込み、ＯＬＴに送信する。
（３）ＯＬＴ２００は、受信したＲＥＰＯＲＴフレームから、ＯＮＵ４００に蓄積されている上りデータの量を把握する。
（４）ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ４００の蓄積データ量と他のＯＮＵ４００の使用帯域から、このＯＮＵ４００に割り当てるべき上り帯域を計算する。具体的には、このＯＮＵ４００の上り送信開始時刻と送信量とを算出する。
（５）ＯＬＴ２００は、算出した値をＧｒａｎｔフレームに書込み、ＯＮＵ４００に送信する。
（６）ＯＮＵ４００は、受信したＧｒａｎｔフレームの指示に従い、指定された時刻にＯＬＴ２００へ上りデータを送信する。

図２を参照して、ＯＬＴの構成を説明する。図２において、ＯＬＴ２００は、光信号ＩＦ部２１０と、網ＩＦ部２２０と、受信部２３０と、送信部２４０と、制御部２５０とから構成されている。受信部２３０は、Ｏ／Ｅ変換部２３１と、上り信号処理部２３２と、上りデータバッファ２３３とから構成されている。送信部２４０は、Ｅ／Ｏ変換部２４１と、下り信号処理部２４２と、下りデータバッファ２４３とから構成されている。また、制御部２５０は、ＤＢＡ処理部２５１と、スリープ管理部２５２と、転送時刻制御部２５３と、シェーピング制御部２５４とで構成されている。

Ｏ／Ｅ変換部２３１は、光信号ＩＦ部２１０を介して受信した光信号を電気信号に変換する。上り信号処理部２３２は、ＯＮＵ４００からの信号をネットワーク網１００に中継する処理を行う。上りデータバッファ部２３３は、ネットワーク網１００へ網ＩＦ部２２０を介して送信するデータを一時的に蓄える。

下りデータバッファ２４３は、ネットワーク網１００から網ＩＦ部２２０を介して受信したデータを一時的に蓄える。下り信号処理部２４２は、ネットワーク網１００からの光信号をＯＮＵ４００に中継する処理を行う。Ｅ／Ｏ変換部２４１は、電気信号を光信号に変換して、光信号ＩＦ部２１０を介してＯＮＵ４００に光信号を送信する。

制御部２５０は、各機能ブロックと接続され、複数のＯＮＵ４００と通信を行う各種処理を実行する。制御部２５０は、ネットワーク網１００とＯＮＵ４００との間の信号を中継する。

ＤＢＡ処理部２５１は、あらかじめ定められたＤＢＡ周期毎に、ＯＬＴ２００が収容した複数のＯＮＵ４００の夫々にどれだけの通信帯域を割り当てるかを決定する動的帯域割当処理を行なう。また、ＤＢＡ処理部２５１は、収容したＯＮＵ４００各々の送信量通知に基づきＯＮＵ４００からの通信帯域情報を転送時刻制御部２５３へ通知する。

スリープ管理部２５２は、各々のＯＮＵ４００のスリープ状態を管理する。
転送時刻制御部２５３は、ＤＢＡ処理部２５１で算出された通信帯域情報とシェーピング制御部２５４で算出されたネットワーク網１００への転送時刻情報からＯＮＵ４００からのデータを受信するＤＢＡ周期を選択する演算を実施する。転送時刻制御部２５３は、ＤＢＡ処理部２５１へ選択したＤＢＡ周期と条件をフィードバックする。

シェーピング制御部２５４は、ネットワーク網１００への帯域制御の設定に基づきネットワーク網１００への上りデータ送信間隔を算出する。シェーピング制御部２５４は、ネットワーク網１００への送信時刻を決定する。また、シェーピング制御部２５４は、送信部２４０を介して算出した送信時刻を収容する各々のＯＮＵへ通知する。シェーピング制御部２５４は、算出した時刻に合わせて上りデータバッファ部２３３からデータを読み出す。これにより、シェーピング制御部２５４は、ネットワーク網１００へデータを送信する。シェーピング制御部２５４は、ＯＬＴ２００からネットワーク網１００へのトラフィックシェーピング機能を実現する。

ＯＮＵ４００のデータ送信は、このシェーピング制御部２５４の周期（シェーピング周期）に同期して行う。同期することにより、ＯＬＴ２００のデータバッファ量を低減する。ＯＬＴ２００の動作については、図４を参照して説明する。

図３を参照して、ＯＮＵの構成を説明する。図３において、ＯＮＵ４００は、ユーザＩＦ部４１０と、光信号ＩＦ部４２０と、受信部４３０と、送信部４４０と、制御部４５０とから構成されている。

受信部４３０は、上りデータバッファ部４３１と、上り信号処理部４３２と、Ｅ／Ｏ変換部４３３とで構成されている。送信部４４０は、下りデータバッファ部４４１と、下り信号処理部４４２と、Ｏ／Ｅ変換部４４３とで構成されている。制御部４５０は、バッファ制御部４５１と、スリープ制御部４５２と、転送時刻制御部４５３と、スリープタイマ４５４とで構成されている。

上りデータバッファ部４３１は、ＯＮＵ４００が接続している端末装置６００からユーザＩＦ部４１０を介して受信したデータを一時的に蓄える。上り信号処理部４３２は、端末装置６００からのデータをＯＬＴ２００に中継する処理を行う。Ｅ／Ｏ変換部４３３は、電気信号を光信号に変換して光信号ＩＦ部４２０を介してＯＬＴ２００に送信する。

Ｏ／Ｅ変換部４４３は、光信号ＩＦ部４２０を介して受信した光信号を電気信号に変換する。下り信号処理部４４２は、ＯＬＴ２００からの信号を接続する端末装置６００に中継する処理を行う。下りデータバッファ部４４１は、端末装置網６００へユーザＩＦ部４２０を介して送信するデータを一時的に蓄える。

制御部４５０は、上述した各機能ブロックと接続される。制御部４５０は、ＯＬＴ２００からＯＮＵ４００へ送信される制御情報を受信する。制御部４５０は、通信を行う各種処理を実行する。制御部４５０は、端末装置とＯＬＴとの間の信号を中継する。

スリープ制御部４５２は、転送時刻管理部４５３で管理される転送時刻情報に基づき、ＯＮＵのスリープ時間を算出する。スリープ制御部４５２は、算出されたスリープ時間に基づきスリープ可否を判定する。スリープ制御部４５２は、ＯＬＴ２００へのＯＮＵ４００のスリープ開始および復帰の通知とＯＮＵのＥ／Ｏ変換部４３３へ停止および復帰の指示を行う。

転送時刻管理部４５３は、ＯＬＴ２００から通知された転送時刻を受信し、格納する。
バッファ制御部４５１は、上りデータバッファ４３１の状態を監視する。これにより、バッファ制御部４５１は、ＯＬＴ２００への上り送信データの有無を管理する。

スリープタイマ４５４は、スリープ制御部４５２で算出されたスリープ時間に基づきＯＮＵのスリープ時間を計測する。

ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００へ上りデータを送信した後、スリープ制御部４５２で算出された時間の間スリープ状態に移行する。ＯＮＵ４００は、スリープタイマ完了かつ上りデータバッファにデータ蓄積有りの場合にのみスリープ状態から復旧する。これによって、ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００の転送時刻に同期したスリープ動作する。これによって、ＯＮＵ４００は、消費電力を抑制することができる。

図４を参照して、ＯＮＵがスリープ状態に移行およびスリープ状態から復帰するシーケンスを説明する。なお、ＯＬＴ２００とＯＮＵ４００−１の制御応答は、ＩＥＥＥ８０２.３ａｈで標準化されたＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）で定められたフレームを基に実施されている。

図４において、ＯＬＴ２００は、シェーピング周期に基づきシェーピング制御部２５４が算出した次の転送時刻情報ｔ２を付加したＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔ＋転送時刻フレームをＯＮＵ４００へ送信する（Ｓ１０）。

ＯＮＵ４００は、Ｇｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔ＋転送時刻フレームにて通知された転送時刻情報ｔ２を転送時刻情報管理部４５３に格納する。ＯＮＵ４００は、上りデータバッファ部に蓄積されたｄａｔａ＋Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ通知フレームをＯＬＴ２００に送信する（Ｓ１１）。ＯＬＴ２００によるこの通知フレームの受信時刻が、転送時刻ｔ１である。ここで転送時刻ｔ１、ｔ２は、シェーピング制御部２５４が制御するシェーピング時刻ｔ１’、シェーピング時刻ｔ２’に同期している。

ＯＮＵ４００の転送時刻管理部４５３は、格納した転送時刻ｔ２をスリープ管理部４５２に通知する。スリープ管理部４５２は、転送時刻ｔ２と現在時刻情報に基づきスリープ時間を決定し、スリープタイマ４５４を起動する。スリープ管理部４５２は、Ｅ／Ｏ変換部４３３に停止通知する。これにより、Ｅ／Ｏ変換部４３３は、停止し（Ｓ１２）、ＯＮＵ４００は、スリープモードに入る。

スリープ管理部４５２は、スリープ時間について、
スリープ時間＝転送時刻ｔ２−現在時刻−ＤＢＡ周期時間×４…（式１）
の計算式で算出する。なお、ＤＢＡ周期時間×４を減算する理由は、図５を参照して、後述する。

ＯＮＵ４００がスリープモードに入った後も、ＯＬＴ２００は、ＤＢＡ周期ごとにＲｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔをＯＮＵ４００に送信する（Ｓ１３〜Ｓ１８）。ＯＮＵ４００は、Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔを受信するが、応答しない。

スリープタイマ４５４が終了したとき、ＯＮＵ４００は、Ｅ／Ｏ変換部４３３を復帰させる（Ｓ１９）。次のＤＢＡ周期で、ＯＬＴ２００は、Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔをＯＮＵ４００に送信する（Ｓ２０）。Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔを受信したとき、ＯＮＵ４００は、上りデータバッファ部４３１のデータ蓄積量をＲｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームにより通知する（Ｓ２１）。

ＯＬＴ２００のＤＢＡ処理部２５１は、Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームにより通知されたデータ量と他のＯＮＵからのＲｅｐｏｔフレームの情報に基づき該当ＯＮＵのデータを受信するのに必要な時間（データ受信時間）を算出して転送時刻制御部２５３へ通知する。

転送時刻制御部２５３は、Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームを受信したＤＢＡ周期の終わりから転送時刻ｔ２まで残り時間を算出する。転送時刻制御部２５３は、算出した残り時間とＤＢＡ周期およびＤＢＡ処理部２５１から通知されたデータ受信時間との演算結果により、ＯＮＵ４００へデータ送信を指示するＤＢＡ周期の選択し動的帯域割当処理の条件を決定する。

その結果、ＤＢＡ周期４０で転送時刻ｔ２までにＯＮＵ４００の上りデータ受信が可能であると判定できた場合、ＯＬＴ２００は、Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔフレームを送信する（Ｓ２２、Ｓ２４）。これに応答して、ＯＮＵ４００は、Ｒｅｐｏｒｔを送信する（Ｓ２３、Ｓ２５）。ＯＬＴ２００は、ｔ２直前のＤＢＡ周期４０で、転送時刻制御部２５３で判定されたＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔ＋転送時刻（ｔ３）フレームを転送時刻制御部２５３で決定された条件にて動的帯域割当処理を実施し、送信する（Ｓ２６）。ステップ２６によって、ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ４００へ上りデータの送信を指示する。ＯＮＵ４００は、上りデータバッファ部に蓄積されたｄａｔａ＋Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ通知フレームをＯＬＴ２００に送信する（Ｓ２７）。ＯＬＴ２００によるこの通知フレームの受信時刻が、転送時刻ｔ１である。Ｅ／Ｏ変換部４３３は、停止し（Ｓ２８）、ＯＮＵ４００は、スリープモードに入る。

図５を参照して、ＯＬＴにおいてＯＮＵにデータ送信を指示するＤＢＡ周期の選択につい説明する。ここで、図５は、ＯＮＵがスリープ状態から復帰する際のシーケンス図である。

図５において、ＯＮＵ４００は、Ｅ／Ｏ変換部を復帰させる（Ｓ３０）。ＯＬＴ２００は、新たなＤＢＡ周期において、ＯＮＵ４００にＲｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔフレームを送信する（Ｓ３１）。Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔフレームを受信したＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００にｒｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームを送信する（Ｓ３２）。ＯＬＴ２００は、ｒｅｐｏｒｔによりＯＮＵ４０１に蓄積された上りデータの蓄積量を算出する。ＯＬＴ２００は、ＤＢＡ周期内で送信に必要な時間Ｔｔを算出する。ＯＬＴ２００は、ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームを受信したＤＢＡ周期の終了時刻と転送時刻ｔ２との差をとることで、ＤＢＡ周期終了時での転送時刻ｔ２までの残り時間Ｔｒを算出する。なお、ステップ３０から転送時刻ｔ２までの時間を転送準備時間Ｔａとする。

ＯＬＴ２００は、残り時間Ｔｒをシステム固有値であるＤＢＡ周期で除法処理し、転送時刻ｔ２を含むＤＢＡ周期にて、ＤＢＡ周期の先頭から転送時刻ｔ２までの時間であるＤＢＡ周期位相時間Ｔｐを算出する。

ＯＬＴ２００は、データ受信時間ＴｔとＤＢＡ周期位相時間Ｔｐとを比較することで、データを受信するＤＢＡ周期をｔ２を含むＤＢＡ周期と一つ前のＤＢＡ周期から選択する。

具体的には、データ受信時間Ｔｔ＜ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐの場合、ＯＬＴ２００は、ｔ２を含むＤＢＡ周期の先頭から転送時刻ｔ２の間にデータが送信されるように、ＤＢＡ処理部２５１で送信時刻を割り当てＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔフレームでデータ送信を指示する（Ｓ３７）。ＯＮＵ４００は、指示に応じてｄａtａ＋Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ通知をＯＬＴ２００に送信する（Ｓ３８）。

データ受信時間Ｔｔ＞＝ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐの場合、ＯＬＴ２００は、ｔ２を含むＤＢＡ周期では転送時刻ｔ２までにデータを受信し終えることができないため、一つ前のＤＢＡ周期の最後でデータを送信するように、ＤＢＡ処理部２５１で送信時刻を割り当てＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔフレームでデータ送信を指示する（Ｓ３５）。ＯＮＵ４００は、指示に応じてｄａtａ＋Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ通知をＯＬＴ２００に送信する（Ｓ３６）。

この動作により、必要なデータを転送時刻ｔ２に合わせてＯＮＵ４００からＯＬＴ２００へ送信することでＯＮＵ４００の上りデータとＯＬＴ２００のネットワークへの送信時刻を同期させることができる。式１において、ＤＢＡ周期時間×４を減算したのは、データ受信時間Ｔｔ＞＝ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐの場合には、遅くともステップ３５でＧｒａｎｔを送信する必要があるが、その場合ＤＢＡ演算にＤＢＡ周期×１が必要であることからＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔフレームをステップ３２で受信しなければならない。ＤＢＡ周期位相時間にかかわらず、ステップ３２でＲｅｐｏｒｔフレーム送信するためには、３周期ではすれ違いがあるためである。

図６を参照して、ＯＮＵによるスリープ状態に移行およびスリープ状態からの復帰を説明するフローチャートを説明する。図６において、ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００からＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔフレーム＋転送時刻フレームにより、転送時刻情報を受信し、転送時刻管理部４５３に設定する。ＯＮＵ４００は、転送時刻情報と現在時刻からスリープ時間を算出する（Ｓ６２）。スリープ時間は、式１で算出する。これによりＯＮＵのスリープが転送時刻のＤＢＡ周期時間×４で現される時間前に終了する。

ＯＮＵ４００は、スリープ時間が０を超えているか判定する（Ｓ３２）。スリープ時間が０または負の値になった場合（ＮＯ）、ＯＮＵ４００は、通知された転送時刻でデータを送信するのは間に合わないと判断し、ステップ６１に遷移する。ステップ６３ＹＥＳのとき、ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００へスリープ通知フレームを送信する（Ｓ６４）。スリープ制御部４５２は、Ｅ／Ｏ変換部４３３に停止通知を出力することにより、光出力を停止する（Ｓ６５）。ＯＮＵ４００は、スリープタイマ４５４にスリープ時間を設定し起動する（Ｓ６６）。

ＯＮＵ４００は、スリープタイマ４５４の終了を監視する（Ｓ６７）。スリープタイマ４５４が終了したとき、ＯＮＵ４００は、バッファ制御部４５１にて上りデータがあるか判定する（Ｓ６８）。送信データが蓄積している場合（ＹＥＳ）、スリープ制御部４５２は、Ｅ／Ｏ変換部４３３に再起動通知を出力し、光出力を復帰する（Ｓ６９）。復帰後、ＯＮＵ４００は、Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔフレームに応答し、Ｒｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームにてＯＬＴへスリープから復旧したことと送信データ量を通知する（Ｓ７０）。ＯＮＵ４００は、Ｇｒａｎｔを受信する（Ｓ７１）。ＯＮＵ４００は、転送時刻情報を受信する（Ｓ７２）。ＯＮＵ４００は、Ｇｒａｎｔと転送時刻情報に基づきデータを送信し（Ｓ７３）、ステップ６１に遷移する。

スリープタイマ終了時に送信データが蓄積していなかった場合（Ｓ６８：ＮＯ）、ＯＮＵ４００は、スリープ状態から復旧せず、ステップ６１に遷移する。

図７を参照して、ＯＬＴにおけるＯＮＵをスリープ状態に移行およびスリープ状態から復帰させるフローチャートを説明する。図７において、シェーピング制御部２５４は、ネットワーク網１００への転送時刻を計算する（Ｓ８１）。ＯＬＴ２００は、設定した転送時刻をＧｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔ＋転送時刻フレームにてＯＮＵ４００に通知する（Ｓ８２）。ＯＬＴ２００は、スリープ通知を待つ（Ｓ８３）。ＯＮＵからスリープ通知を受信したとき（ＹＥＳ）、ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ４００の状態管理をスリープ中に設定する（Ｓ８４）。ＯＬＴ２００は、スリープ復帰通知を受信したか判定する（Ｓ８５）。ＯＬＴ２００は、ＯＮＵスリープ通知が受信されるまでは転送時刻通知が完了していないと判断し、転送時刻まで経過したか判定する（Ｓ８９）。ＮＯのとき、ＯＬＴ２００は、ステップ８５に遷移する。ステップ８９でＹＥＳのとき、ＯＬＴ２００は、次の転送時刻を算出する（Ｓ９０）。ＯＬＴ２００は、Ｇｒａｎｔ＋Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔ＋転送時刻フレームを送信して（Ｓ９１）、ステップ８５に遷移する。

ステップ８５でＯＮＵスリープ中にＲｅｐｏｒｔ＋スリープ復帰通知フレームにてスリープ復帰通知を受信したら、ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ状態をＯＮＵ運用中に設定する（Ｓ８６）。ＯＬＴ２００は、受信したＲｅｐｏｒｔ情報から通知された上りデータ量からデータ受信時間（Ｓ８７）と転送時刻までの残り時間を算出する（Ｓ８８）。残り時間は、ＤＢＡ周期の先頭から測定する。ＯＬＴ２００は、算出した残り時間とＤＢＡ周期時間の除法処理を実施しＤＢＡ周期位相時間Ｔｐを算出する（Ｓ９２）。

ＯＬＴ２００は、ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐがデータ送信時間Ｔｔより長いか判定する（Ｓ９３）。ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐがデータ送信時間Ｔｔより長いとき（ＹＥＳ）、ＯＬＴ２００は、転送時刻が含まれるＤＢＡ周期にて転送時刻までに受信することが可能であると判定し、ＯＮＵ２００にＲｅｑｕｅｓｔ Ｒｅｐｏｒｔを送信する（Ｓ９４）。ＤＢＡ処理部２５１は、ｔ２を含むＤＢＡ周期で通知された条件であるＤＢＡ先頭から転送時刻ｔ２前という条件のもとＤＢＡ演算を実施する（Ｓ９５）。

ＤＢＡ周期位相時間Ｔｐがデータ送信時間Ｔｔ以下のとき（Ｓ９３：ＮＯ）、ＯＬＴ２００は、転送時刻が含まれるＤＢＡ周期にて転送時刻までに送ることが不可能であると判定し、通知された条件であるｔ２を含むＤＢＡ周期の一つ前のＤＢＡ周期かつＤＢＡ周期最後尾という条件のもとＤＢＡ演算を実施する（Ｓ９７）。ステップ９５またはステップ９７のあと、ＯＬＴ２００は、次転送時刻（図４のｔ３）を算出する（Ｓ９８）。ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ４００へＧｒａｎｔ（送信許可）＋転送時刻フレームを送信する（Ｓ９９）。ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ４００からデータを受信し、ネットワーク１００へデータを送信して（Ｓ１００）、ステップ８３に遷移する。

本実施例によれば、ＯＮＵ４００のデータの送信は、転送時刻ｔ２に同期したものとなる。このため、転送時刻ｔ２からＯＬＴ２００がネットワーク網へデータを転送するシェープング周期ｔ２’までの待機時間はほとんどない。このためＯＬＴ２００の上りデータバッファ部２３３は、十分小さなもので対応することができる。

図８を参照して、ＯＬＴからＯＮＵへの制御応答をＩＥＥＥ８０２.３ａｈのＭＰＣＰで実施した場合のＧａｔｅフレームのフォーマットを説明する。Ｇａｔｅフレームは、ＯＬＴからＯＮＵへのフレームの総称であり、Ｇｒａｎｔフレームを含む。

図８において、Ｇａｔｅフレーム８００は、６ＢｙｔｅのＤＡ８０１と、６ＢｙｔｅのＳＡ８０２と、２ＢｙｔｅのＴｙｐｅ／Ｌｅｎｇｔｈ８０３と、２ＢｙｔｅのＯｐｃｏｄｅ＝００−０２ ８０４と、４ＢｙｔｅのＴｉｍｅｓｔａｍｐ８０５と、１ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ数／Ｆｌａｇ８０５と、０／４ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃１ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ８０７と、０／２ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃１ Ｌｅｎｇｔｈ８０８と、０／４ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃２ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ８０９と、０／２ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃２ Ｌｅｎｇｔｈ８１０と、０／４ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃３ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ８１１と、０／２ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃３ Ｌｅｎｇｔｈ８１２と、０／４ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃４ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ８１３と、０／２ＢｙｔｅのＧｒａｎｔ＃４ Ｌｅｎｇｔｈ８１４と、０／２ＢｙｔｅのＳｙｎｃ Ｔｉｍｅ８１５と、１Ｂｙｐｅの転送時刻設定８１６と、４Ｂｙｔｅの転送時刻８１７と、９−３５ＢｙｔｅのＰａｄ／Ｒｅｓｅｒｖｅｄ８１８と、４ＢｙｔｅのＦＣＳ８１９とを含んで構成されている。なお、図８および図９において、記号「／」は、「または」の意味である。記号「−」は、「ないし」の意味である。

転送時刻設定フィールド８１６に「１」を設定することにより、転送時刻通知があることを通知し、転送時刻フィールド８１７にて転送時刻を通知する。なお、転送時刻設定フィールド８１６ｇ「０」は、転送時刻の設定がないことを表す。

図９を参照して、ＯＮＵからＯＬＴへの制御応答をＩＥＥＥ８０２.３ａｈのＭＰＣＰで実施した場合のＲｅｐｏｒｔフレームのフォーマットを説明する。図９において、Ｒｅｐｏｒｔフレーム６００は、６ＢｙｔｅのＤＡ６０１と、６ＢｙｔｅのＳＡ６０２と、２ＢｙｔｅのＴｙｐｅ／Ｌｅｎｇｔｈ６０３と、２ＢｙｔｅのＯｐｃｏｄｅ＝００−０２ ６０４と、４ＢｙｔｅのＴｉｍｅｓｔａｍｐ６０５と、１Ｂｙｔｅのキュー数６０６と、１ＢｙｔｅのＲｅｐｏｒｔ ｂｉｔｍａｐ６０７と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃０ Ｒｅｐｏｒｔ６０８と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃１ Ｒｅｐｏｒｔ６０９と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃２ Ｒｅｐｏｒｔ６１０と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃３ Ｒｅｐｏｒｔ６１１と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃４ Ｒｅｐｏｒｔ６１２と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃５ Ｒｅｐｏｒｔ６１３と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃６ Ｒｅｐｏｒｔ６１４と、０／２Ｂｙｔｅのキュー＃７ Ｒｅｐｏｒｔ６１５と、１Ｂｙｔｅのスリープ状態通知６１６と、１２−３８ＢｙｔｅのＰａｄ／Ｒｅｓｅｒｖｅｄ６１７と、４ＢｙｔｅのＦＣＳ６１８とを含んで構成されている。

ＯＮＵ４００は、スリープ状態フィールド６１６で該当ＯＮＵのスリープ状態を示し、ＯＬＴへ通知する。なお、スリープ状態フィールド６１６が「０」はスリープ中、「１」は運用中である。

本実施例によれば、少なくとも一つのＯＬＴとＯＮＵからなるＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴのシェーピング周期に合わせてＯＮＵが周期的にスリープ動作に入ることにより、電力消費を抑えることができる。また、ＯＬＴのデータ送信時刻とＯＮＵのデータ送信時刻を合わせることにより、ＯＬＴ内にデータが待機することなくなるため、ＯＬＴ内に大規模なバッファを持つ必要がなくなり、ハード規模の低減を実現できる。

１００…上位ネットワーク網、２００…局側光伝送路終端装置（ＯＬＴ）、２１０…光信号ＩＦ部、２２０…網ＩＦ部、２３０…受信部、２４０…送信部、２５０…制御部、３００…光スプリッタ、４００…宅内光伝送路終端装置（ＯＮＵ）、４１０…ユーザＩＦ部、４２０…光信号ＩＦ部、４３０…受信部、４４０…送信部、４５０…制御部、５００…ＰＯＮシステム、６００…端末装置。

Claims (2)

1. 局側光伝送路終端装置と宅内光伝送路終端装置とを含んで構成される受動光網システムにおいて、
   前記局側光伝送路終端装置は、ネットワーク網と通信する網ＩＦ部と、前記宅内光伝送路終端装置と通信するＯＬＴ光信号ＩＦ部と、上りデータを処理するＯＬＴ受信部と、下りデータを処理するＯＬＴ送信部と、前記宅内光伝送路終端装置と通信を行う処理を実行するＯＬＴ制御部と、を備え、
   前記宅内光伝送路終端装置は、前記局側光伝送路終端装置と通信するＯＮＵ光信号ＩＦ部と、収容する端末装置と通信するユーザＩＦ部と、上りデータを処理するＯＮＵ受信部と、下りデータを処理するＯＮＵ送信部と、前記局側光伝送路終端装置と通信を行う処理を実行するＯＮＵ制御部と、を備え、
   前記ＯＬＴ制御部は、前記ネットワーク網へ周期的にデータ送信を行うことを指示するシェーピング制御部と、このシェーピング制御部にて定められた転送時刻に基づき前記宅内光伝送路終端装置への動的帯域割当処理の条件を決定する転送時刻制御部と、この転送時刻制御部にて指定された条件にて動的帯域割当処理を実施するＤＢＡ処理部と、を備え、
   前記ＯＮＵ制御部は、前記局側光伝送路終端装置で定められた転送時刻に上りデータを前記局側光伝送路終端装置へ送信する転送時刻管理部と、上りデータを送信する転送時刻に合わせてスリープ状態から復旧し、上りデータを送信したらスリープ状態に遷移する制御を実施するスリープ制御部と、を備えることを特徴とする受動光網システム。
2. 請求項１に記載の受動光網システムであって、
   前記ＯＬＴ制御部は、転送時刻と宅内光伝送路終端装置の要求帯域情報とに基づき、前記宅内光伝送路終端装置が上りデータを送信する最適なＤＢＡ周期とその演算条件とを判定することを特徴とする受動光網システム。

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