JP5365874B2 - Ｐｏｎ光通信システム、局側装置及び消費電力制御方法 - Google Patents

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ＳＭＦ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。

特開2007-104571号公報

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。

そこで本発明者は、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報を格納する下りバッファの状態を考慮して、当該宅側装置ＯＮＵに省電力モード設定フレームを送付するかどうかを決め、もって低消費電力化を実現することを考えた。このため、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が下りバッファに存在するかどうかを判別する仕組みを作ることとした。

しかし、実際のＰＯＮネットワークでは、複数の宅側装置ＯＮＵ宛に映像などの情報を送信するマルチキャストフレームがある。このマルチキャストフレームは、１つ１つの宅側装置ＯＮＵ宛に個別に情報を送信するユニキャストフレームとは違うフレームであり、情報を格納するバッファも異なるものである。従ってマルチキャスト通信を行う場合には、当該宅側装置ＯＮＵ宛の個別の情報が存在しなくても、送信すべきマルチキャストの情報がある場合がある。

そこで本発明は、ユニキャスト用のバッファの状態とともにマルチキャスト用のバッファの状態も考慮して、宅側装置ＯＮＵに省電力モード設定フレームを送付することによって、ＰＯＮ光通信システム、局側装置ＯＬＴ、宅側装置ＯＮＵ及び消費電力制御方法を提供することを目的とする。

本項において、語句の後の数字や英文字は後述する発明の実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
本発明の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の送信部１は、各宅側装置ＯＮＵ宛に順次送信するユニキャストフレームとマルチキャストフレームとを蓄積する下りバッファ部１３と、省電力モード制御部１６とを有している。

省電力モード制御部１６は、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視し、下りバッファ部１３の中の送信するユニキャストフレームが空であってマルチキャストフレームを受信していない宅側装置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。省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の中の送信するユニキャストフレームが空であってもマルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、省電力モード設定フレームを送信しないで、マルチキャストフレームのデータを送信する。

宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２は、局側装置ＯＬＴ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、フレーム解析部は、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２を省電力モードに設定する。
この構成では、局側装置ＯＬＴは、送信するユニキャストデータのない宅側装置ＯＮＵに対して、原則として、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２を省電力モードに設定することができる。そして省電力モード時間ＴＰＳが終了し、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。

ところが上述したＰＯＮ光通信システムにおいて、マルチキャストフレームを受信している宅側装置ＯＮＵに対しては、送信するユニキャストデータがなくても、システム側では、マルチキャストサービスを提供しなければならない。そこで、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視して、どの宅側装置ＯＮＵがマルチキャストフレームを受信しているかあるいは受信したいかを把握し、当該宅側装置ＯＮＵに対して、マルチキャストデータを送信することとした。

これにより、送信すべきユニキャストデータのない宅側装置ＯＮＵが宛先に含まれる場合でも、マルチキャスト送信を遅らせることなく実施することができる。またマルチキャスト通信の対象とならない宅側装置ＯＮＵについては、省電力モードの設定が可能になる。
本発明において、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵに誤り訂正符号付きフレームが光伝送され、宅側装置ＯＮＵのフレーム解析部が、当該誤り訂正符号付きフレームの誤りを訂正する誤り訂正フレーム復号部２４を有する場合、誤り訂正フレーム復号部２４を停止させることとすれば、省電力効果が大きい。

なお、前記省電力モード時間を、当該宅側装置ＯＮＵに所定の下り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に前記下り制御フレームを送信するまでの一巡時間よりも短い時間に設定してもよい。このように設定すれば、局側装置ＯＬＴは、前記一巡時間が経過した後、当該宅側装置ＯＮＵに、通信開始フレームを送ることができる。

本発明のＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる局側装置ＯＬＴの送信部１は、各宅側装置ＯＮＵに順次送信するユニキャストフレームと、マルチキャストフレームとを蓄積する下りバッファ部１３と、省電力モード制御部１６とを有し、省電力モード制御部１６は、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視し、下りバッファ部１３の中の送信するユニキャストフレームが空であってマルチキャストフレームを受信していない宅側装置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し、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の中の送信するユニキャストフレームが空であってもマルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、省電力モード設定フレームを送信しないで、マルチキャストフレームのデータを送信するものである。

この局側装置ＯＬＴによれば、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視して、どの宅側装置ＯＮＵがマルチキャストフレームを受信しているか、あるいは受信したいかを把握し、当該宅側装置ＯＮＵに対して、マルチキャストデータを送信することができる。
また、本発明の光通信における消費電力制御方法は、前記ＰＯＮ光通信システムの発明と実質的に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、宅側装置ＯＮＵに送信するユーザ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とともに、送信するユニキャストデータがなくてもマルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、省電力モード設定に設定しないで、マルチキャストフレームのデータを送信することが出来るので、消費電力の節約とサービスの低下防止とを両方満たすことが出来る。

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。 省電力モード制御部１６の処理を示すフローチャートである。 省電力モード設定フレームの一例を示す図である。 局側装置ＯＬＴからのマルチキャストフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す図であり、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがなく、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が０の場合を表わす。 局側装置ＯＬＴからのマルチキャストフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す図であり、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがなく、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が１以上の場合を表わす。 局側装置ＯＬＴからのマルチキャストフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す図であり、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがあり、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が０の場合を表わす。 局側装置ＯＬＴからのマルチキャストフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す図であり、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがあり、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が１以上の場合を表わす。 宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２のブロック図である。

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ＳＭＦ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ＳＭＦ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ＳＭＦ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、必要であればＭ台の第２の光カプラＯＣ（Ｍは、この例では１の数）と光ファイバＳＭＦで接続している。そして、第２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ＳＭＦ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、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、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、Ｇｂｐｓ台のベースバンド速度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放送形態で各局側装置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、中継されるべき論理リンク（MPCPリンクという）が特定される。そして、局側装置ＯＬＴを通して、光信号として光ファイバＳＭＦに送信される。光ファイバＳＭＦに送信させた光信号は、光カプラＯＣで分岐され、光カプラＯＣにつながる宅側装置ＯＮＵに送信されるが、当該MPCPリンクを構成する宅側装置ＯＮＵのみが所定の下りフレームを取り込み、フレームの宛先アドレスに基づき、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、上り帯域割当用制御フレームとして通知する。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、各宅側装置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、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの送信部及び受信部を図示している。

送信部（下段）は、インターネットなど上位ネットワークからの下りイーサネットフレーム（以下単に「フレーム」という）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のVID値、宛先アドレスなどから１つの宅側装置ＯＮＵ宛のユニキャストフレームか、複数の宅側装置ＯＮＵ宛のマルチキャストフレームかの識別を行い、下りバッファ部１３のどのキュー（ＦＩＦＯ(First In First Out)で構成されたメモリのことを言う）に蓄積するかを決定する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とを有する。

受信部（上段）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と、上りフレームに含まれるマルチキャスト制御フレームを取り出す上りフレーム監視部３２と、上りフレームを蓄積する上りバッファ部３３と、蓄積された上りフレームをインターネットなど上位ネットワークに送出する上り送信部３４とを有する。
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キュー（図示せず）と、各宅側装置ＯＮＵに対応するユニキャストフレーム用キューと、所定数のマルチキャスト用キューを持つ。図２では、例えば宅側装置ＯＮＵｉに対応するユニキャストフレーム用キューを「ＯＮＵｉ宛キュー」と表示している。ユニキャストフレーム用キューの数は、システムに接続し得る宅側装置ＯＮＵの数Ｎ又はそれ以上となっている。また下りバッファ部１３において、マルチキャストフレームを格納するマルチキャスト用キューの数は１つ表示されているが、本来マルチキャスト・コンテンツを提供するためのチャンネル数に応じて用意されるものであり、１つに限定されるものではない。

マルチキャストフレームを送るスロットは特に固定されていない。通常、任意のタイミングで、マルチキャストフレームを送信することができる。マルチキャストフレームは、ユニキャストフレームと同じ光波長で、TDM方式で送信される。
送信部は、マルチキャスト制御部３５、スケジューリング処理部１５、省電力モード制御部１６、省電力モード設定フレーム送信要求部１７、及び下り送信部１８を有する。

マルチキャスト制御部３５は、各宅側装置ＯＮＵが視聴中のチャンネル数を管理する。このためマルチキャスト制御フレームを処理する。ここでマルチキャスト制御フレームとは、宅側装置ＯＮＵから送られてくる、視聴したい、若しくは視聴しているコンテンツに関するリクエストを記述したフレームを言う。リクエストには、コンテンツを視聴したい旨の視聴リクエストと、視聴を中止又は終了する旨の離脱リクエストとがある。

宅側装置ＯＮＵまたはユーザー端末は、あるチャンネル（以下、チャンネルAとする）を視聴したい場合、マルチキャストグループへの視聴リクエストフレームを、マルチキャスト制御フレームとして送信する。マルチキャスト制御部３５は、マルチキャスト制御フレームに新たな視聴リクエストフレームが存在した場合、送信元の宅側装置ＯＮＵがチャンネルの視聴を開始するということで、当該宅側装置ＯＮＵの視聴中チャンネル数をインクリメントする。既に当該宅側装置ＯＮＵが視聴中であるチャネル対して、視聴リクエストフレームが来た場合には視聴中チャンネル数はそのままとする。視聴中のチャンネルに対して、マルチキャストグループの離脱リクエストフレームを受けた場合には、送信元の宅側装置ＯＮＵの視聴中チャンネル数をデクリメントする。視聴中でないチャンネルに対しての離脱リクエストフレームが来た場合には視聴中チャンネル数はそのままとする。このようにして宅側装置ＯＮＵは、宅側装置ＯＮＵごとの視聴中のチャンネル数を知ることが出来る。

スケジューリング処理部１５は、下りバッファ部１３内の各キュー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から各宅側装置ＯＮＵ宛のユニキャストフレーム用キュー及びマルチキャスト用キューに格納されているデータ長（キューに現在記憶されている容量）を読み取り、その情報を省電力モード制御部１６に送る。それとともに、データ長が０のユニキャストフレーム用キューに対してはそのユニキャストフレーム用キューの送信スケジュールをOFFとする。この場合、データ長が０のキューに対応する宅側装置ＯＮＵは「スリープ状態である」と言う。データ長が０でないユニキャストフレーム用キューに対しては、そのキューの送信スケジュールをOＮとする。

省電力モード設定フレーム送信要求部１７は、省電力モード制御部１６に対して、各宅側装置ＯＮＵの視聴中のチャンネル数を考慮した上で、省電力モード設定フレームを送信するかどうかの調査を要求する。
MPCP制御部１４は、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間のMPCPリンクを制御する。すなわちMPCP制御部１４は、特定の宅側装置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上り帯域割当用制御フレームを生成し、その上り帯域割当用制御フレームを、省電力モード制御部１６を通して下り回線に送る。通常は、数msごとに（この時間間隔をMPCP GATE送信時間サイクルTNGという）、上り帯域割当用制御フレームを周期的に送信している。IEEEのＥＰＯＮでは、上り帯域割当用制御フレームの送信間隔は、最大50msである。

特定の宅側装置ＯＮＵが上り帯域割当用制御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ＯＮＵiの上りバッファ蓄積量を通知するMPCP Report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。
省電力モード制御部１６は、省電力モード設定フレーム送信要求部１７から、宅側装置ＯＮＵごとに省電力モード設定フレームを送信するかどうかの調査の要求を受けると、図３のフローチャートに示すような処理を行う。

まず、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３内にあるユニキャストフレーム用キューのデータ長を調べる（ステップＴ１）。ユニキャストフレーム用キューのデータ長が０でなければ、省電力モード制御部１６は、スケジューリング処理部１５に対して、当該宅側装置ＯＮＵにユニキャストフレーム用キューのデータを送信するように指示する。スケジューリング処理部１５は、当該宅側装置ＯＮＵに対して送信スケジュールをOＮとし、下りバッファ部１３に対して、当該フレームを送信するキューを指示するための「送信キュー指示」を提供する。下りバッファ部１３は、当該フレームを下り送信部１８に送り、当該宅側装置ＯＮＵに送信する（ステップＴ３）。

次に、省電力モード制御部１６は、マルチキャストフレームについて、マルチキャスト用キューのデータ長を調べる（ステップＴ２）。マルチキャスト用キューのデータ長が０でなければ、省電力モード制御部１６は、そのデータを視聴中のチャンネル数が０でない宅側装置ＯＮＵを調べる。そして、スケジューリング処理部１５に対して、当該宅側装置ＯＮＵにマルチキャスト用データを送信するように指示する。この指示は、宛先に含まれるいずれかの宅側装置ＯＮＵがスリープ状態であっても行われるのが特徴である。スケジューリング処理部１５は、当該宅側装置ＯＮＵに対して送信スケジュールがＯＦＦであれば、ＯＦＦを解除してＯＮとし、当該フレームを送信する（ステップＴ３）。

このように、宛先に含まれるいずれかの宅側装置ＯＮＵがスリープ状態であってもなくても、マルチキャスト用フレームを送信する。すなわち、マルチキャスト用キューを、ユニキャストフレーム用キューよりも優先的に選択して送信する。マルチキャストフレームは、映像配信などのためのフレームであり、送信が遅延したり、遅延揺らぎが発生してはならず、いつも最優先で送信する。

以上のステップＴ１からＴ３をまとめると、スケジューリング処理部１５は、複数のユニキャストフレーム用キューのうち送信スケジュールＯＮのキューとマルチキャスト用キューとを選択し、下りバッファ部１３に対して送信指示を行う。下りバッファ部１３は、当該フレームを下り送信部１８に送り、関係する宅側装置ＯＮＵ宛に送信する。
ステップＴ４では、省電力モード制御部１６は、スケジューリング処理部１５に対して、当該宅側装置ＯＮＵに対するスケジューリングをOFFにすることで、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する。

そしてフレーム振り分け処理部１２は、宛先宅側装置ＯＮＵの該当するユニキャストフレーム用キューに省電力モード設定フレームを設定する。
省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵに対するフレーム送信の間に割り込んで、当該宅側装置ＯＮＵ宛に「省電力モード設定フレーム」を送信するよう、スケジューリング処理部１５に指示を出す。

そして下り送信部１８は、キュー長が０、つまり送信する情報のない宅側装置ＯＮＵに対して、省電力モード設定フレームを送信する（ステップＴ５）。
ここで省電力モード設定フレームについて説明すると、省電力モード制御部１６は、省電力モード設定フレーム送信要求部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。

省電力モード設定フレーム送信要求部１７は、局側装置ＯＬＴ内部での省電力モード時間ＴＰＳを設定し計測するとともに、上り帯域割当用制御フレームの送信と送信の送信時間サイクルTNGに、省電力モード時間ＴＰＳを繰り返す回数（例えば１回でもよく、それ以上でもよい）を決定する。なお、省電力モード時間ＴＰＳは、当該宅側装置ＯＮＵ 宛に送るMPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも長くない時間に設定されるようにしてもよい。このようにすれば、局側装置ＯＬＴは、前記送信時間サイクルTNGの経過後、当該宅側装置ＯＮＵ宛に、次の通信開始フレーム及びそれに続くフレームを送信することができる。

省電力モード設定フレームは、省電力モード時間ＴＰＳを繰り返す回数だけ送信される（ステップＴ６〜Ｔ８）。
すなわち、省電力モード制御部１６が当該宅側装置ＯＮＵ宛に省電力モード設定フレームを送信した後、省電力モード設定フレーム送信要求部１７は、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Ｔ６）。すなわち、当該宅側装置ＯＮＵの省電力モードカウンタTpscを、０になるまで単位時間（例えば１ｍ秒）差し引いていく（ステップＴ７）。

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ＯＮＵ用フレームにバッファリングしておく。
省電力モードカウンタTpsctが終了すると（ステップＴ８）、スタートに戻り、当該宅側装置ＯＮＵのユニキャストフレーム用キューの送信スケジューリングを再開する（送信スケジュールをＯＮにする）指示を出し、本処理を繰り返す。

図４は、省電力モード設定フレームの例を示す模式図である。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宅側装置ＯＮＵのアドレスがこのアドレスと違っていれば、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のアドレスである。省電力モード時間ＴＰＳは、前述した省電力モード設定フレーム送信要求部１７で設定された時間であり、当該宅側装置ＯＮＵは、この省電力モード時間ＴＰＳにわたって宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定する。
図５〜図８は、マルチキャストフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す時間の流れ図である。

図５は、宅側装置ＯＮＵi宛キューが空で、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が0の場合の下り送信を表わす。宅側装置ＯＮＵiを宛先に含まないマルチキャストフレームの送信は行われる。宅側装置ＯＮＵiに対しては、省電力モード時間ＴＰＳiごとに省電力モード設定フレームを送信する。省電力モード時間ＴＰＳが経過し、下りバッファ部１３の宅側装置ＯＮＵiのキューが依然として空であれば、引き続き省電力モード設定フレームを送信する。このようにして、必要な限り、省電力モード設定フレームを送信し続ける。

図６は、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがなく、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が１以上の場合を表わす。宅側装置ＯＮＵiを宛先に含むマルチキャストフレームの送信が行われる。宅側装置ＯＮＵiに対して省電力モード設定フレームは送信されない。したがって宅側装置ＯＮＵiは省電力モードに設定されることはない。
図７は、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがあり、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が０の場合を表わす。宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が０なので、宅側装置ＯＮＵiを宛先に含まないマルチキャストフレームの送信が行われる。宅側装置ＯＮＵiに対しては、ユニキャストフレームが送信される。宅側装置ＯＮＵiは省電力モードに設定されない。

図８は、宅側装置ＯＮＵi宛キューにデータがあり、宅側装置ＯＮＵiの視聴チャンネル数が１以上の場合を表わす。宅側装置ＯＮＵiを宛先に含むユニキャストフレーム及びマルチキャストフレームの送信が行われる。宅側装置ＯＮＵiに対して省電力モード設定フレームは送信されない。したがって宅側装置ＯＮＵiは省電力モードに設定されることはない。

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。マルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵは、当該宅側装置ＯＮＵ宛キューにデータがあってもなくても、省電力モード設定フレームが送られることはないので、マルチキャスト用のデータは常時受信できる。

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９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２７ｂに省電力モード時間ＴＰＳをセットする。省電力タイマ２７ｂは、一定時間ごとにデクリメントされ、タイマ値が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１に分配する必要があるため、省電力モードにしない。
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。

しかし誤り訂正フレーム同期部２３の動作を止めることも可能である。その同期をとる動作が停止してしも、通常モードに戻ったときに、もう一度同期をとることとすれば、誤り訂正フレーム同期部２３の動作を止めても問題ないからである。この場合、局側装置ＯＬＴは、省電力モード設定フレーム内の省電力モード時間ＴＰＳを、誤り訂正フレーム同期部２３が誤り訂正符号付きフレームの同期をとるのに見込まれる最長の時間を考慮して設定しておくことが望ましい。例えば図６に示したように、宅側装置ＯＮＵiに対する上り帯域割当用制御フレーム送信間隔時間TNGの間に、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが１回入る場合、省電力モード時間ＴＰＳを、MPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも、上記「誤り訂正フレーム同期部２３が誤り訂正符号付きフレームの同期をとるのに見込まれる最長の時間」だけ短くすることが望ましい。

デシリアライザー部２２も、もし誤り訂正フレーム同期部２３が通常動作を続けるのであれば、誤り訂正フレーム同期部２３に受信データを供給し続けるために、デシリアライザー部２２も省電力モードにせず、通常動作を継続しておく必要がある。しかし、誤り訂正フレーム同期部２３を省電力モードにするならば、デシリアライザー部２２も省電力モードにすることが出来る。

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 下り入力部
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２７ｂ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
２７ｃ フレームエラーチェック部
３１ 上り受信部
３２ 上りフレーム監視部
３３ 上りバッファ部
３４ 上り送信部
３５ マルチキャスト制御部

Claims (5)

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)光通信システムにおいて、
   前記局側装置の送信部は、各宅側装置ＯＮＵ宛に順次送信するユニキャストフレームと、マルチキャストフレームとを蓄積する下りバッファ部と、省電力モード制御部とを有し、
   前記省電力モード制御部は、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視し、前記下りバッファ部の中の送信するユニキャストフレームが空であってマルチキャストフレームを受信していない宅側装置ＯＮＵに対して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、
   前記省電力モード制御部は、前記下りバッファ部の中の送信するユニキャストフレームが空であっても前記マルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、前記省電力モード設定フレームを送信しないで、前記マルチキャストフレームのデータを送信し、
   前記宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ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ＰＯＮ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。
2. 前記光通信システムは、前記局側装置から前記宅側装置ＯＮＵに誤り訂正符号付きフレームが光伝送されるシステムであり、
   前記宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部は、当該誤り訂正符号付きフレームの誤りを訂正する誤り訂正フレーム復号部を有し、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、少なくとも前記誤り訂正フレーム復号部を停止させるものである請求項１記載のＰＯＮ光通信システム。
3. 前記省電力モード時間は、当該宅側装置ＯＮＵに所定の下り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に前記下り制御フレームを送信するまでの一巡時間よりも短い時間に設定されている、請求項１記載のＰＯＮ光通信システム。
4. 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、各宅側装置ＯＮＵ宛に順次送信するユニキャストフレームと、マルチキャストフレームとを蓄積する下りバッファ部と、省電力モード制御部とを有し、
   前記省電力モード制御部は、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視し、前記下りバッファ部の中の送信するユニキャストフレームが空であってマルチキャストフレームを受信していない宅側装置ＯＮＵに対して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、
   前記省電力モード制御部は、前記下りバッファ部の中の送信するユニキャストフレームが空であっても前記マルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、前記省電力モード設定フレームを送信しないで、前記マルチキャストフレームのデータを送信することを特徴とする局側装置。
5. 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ONU宛にマルチキャストフレーム及び／又は順次ユニキャストフレームを送信する場合に、宅側装置ＯＮＵから送られてくるマルチキャストフレームを受信することを記述した上り制御フレームを監視し、送信するユニキャスフレームが空であってマルチキャストフレームを受信していない宅側装置ＯＮＵに対して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、
   前記送信するユニキャストフレームが空であっても前記マルチキャストフレームを受信する宅側装置ＯＮＵに対しては、前記省電力モード設定フレームを送信しないで、前記マルチキャストフレームのデータを送信し、
   前記省電力モード設定フレームを受信した前記宅側装置ＯＮＵ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宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部を省電力モードに設定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。

Images