JP5568449B2 - 受動光ネットワークシステム、局側装置及び消費電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、受動光ネットワークシステム、局側装置及び消費電力制御方法に係り、光アクセスネットワークを構成する受動光網（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ：以下ＰＯＮと称する）システムにおける、局側装置及び宅側装置の省電力化を実現する方式、特にＰＯＮに収容したユーザの未使用状態を検知し、その結果に基づいてＰＯＮシステムの動作を切り替えることで、システムの消費電力を低減する受動光ネットワークシステム、局側装置及び消費電力制御方法に関するものである。

ＰＯＮシステムは、一本の光ファイバを受動型デバイスである光スプリッタで分岐し複数の加入者宅に引き込む光アクセスシステムである。ＰＯＮシステムは一般に、通信事業者の局側に設置される光加入者線端局装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：以下ＯＬＴと称する）設備、加入者宅又は加入者ビルに設置される宅側装置である光加入者線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）、光スプリッタそして光ファイバにより構成される。局内のＯＬＴからユーザ居住エリアまでの区間は複数の加入者で一本の光ファイバを共有し、各ユーザ居住エリアでは電源を必要としない光スプリッタにより加入者宅に光ファイバを分配する。このようにＰＯＮシステムは複数の加入者の信号を多重化し１対多接続することで複数加入者で設備共用が可能であるため、サービスエリア内に分散したユーザに対し、インターネット接続サービスや企業向け専用線サービスなどを安価に提供するのに適したシステムである。ＰＯＮシステムとしてはＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３ａｈで標準化されたＧＥ−ＰＯＮシステムや、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖで標準化された１０Ｇ−ＥＰＯＮシステム等が存在する。近年環境問題への世界的な関心の高まりから、省エネルギー対策は企業及び家庭にとって欠かすことのできない課題となっており、通信装置の分野でも省電力化機能や、未使用時に装置の負荷を低減する機能が検討されるようになってきた。
本技術分野の背景技術として、特開２００８−１１３１９３号公報（特許文献１）がある。この公報には、例えば「ＯＮＵとＯＬＴまたはＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）との接続状態を監視して、ＯＮＵの機能ブロックを低消費電力モードに設定する事により、効率よく消費電力を抑制する加入者側装置を得ることができる。」と記載されている。また、特開２００６−１１５１４３号公報（特許文献２）がある。この公報には、「必要時にアプリケーション毎に論理リンクを確立するので、使用していない論理リンクの維持にセンター側及びユーザ側の各光終端装置の処理能力を浪費しなくて済む。」と記載されている。

特開２００８−１１３１９３号公報 特開２００６−１１５１４３号公報

上述した特許文献１の方式では、ＯＮＵのＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンク状態、ＰＯＮ側光リンク状態がダウンの時にのみＯＮＵを低消費電力モードに移行するため、ＵＮＩリンク、光リンクがアップしている状態では全く消費電力低減ができないという課題がある。また消費電力低減対象がＰＯＮシステム中のＯＮＵのみとなっている。またハードウェアを低消費電力モードにした場合、モード解除後にユーザフレームの疎通動作を再開するための復旧処理時間を要するが、この点でサービスの連続性に関して何ら考慮されていない。
特許文献２の例では、ユーザのアプリケーションの未使用状態検知時にＯＬＴ−ＯＮＵ間の論理リンク自体を切断する方式となっている。本方式では未使用状態から使用状態に移行した際、アプリケーションの起動判定処理、及びＯＬＴとの論理リンクを再度確立しＯＮＵを登録するためのＤｉｓｃｏｖｅｒｙシーケンス処理に時間を要する。従って、瞬時に疎通を開始できないという課題がある。
本発明は、以上の点に鑑み、サービスの連続性を維持しつつユーザ未使用状態時にＯＬＴとＯＮＵ双方の電子回路及び光デバイス動作頻度を低減し、消費電力の低減が可能な受動光ネットワークシステム、局側装置及び消費電力制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ＰＯＮシステムに収容しているユーザの使用状況を判定するユーザ使用状態管理手段を局側装置に設け、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の論理リンクを維持した状態で、ユーザ未使用判定時に不要な制御フレームの送受信処理を抑制する事を目的のひとつとする。

本発明によるＰＯＮシステムは、局側装置（ＯＬＴ）と複数の宅側装置（ＯＮＵ）とを光スプリッタを備えた光ファイバ網で構成され、前記局側装置は、ＯＮＵからＯＬＴ方向のフレーム転送を制御するＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）処理部と、ＯＬＴから複数のＯＮＵへのユーザフレーム転送の宛先を管理する転送データベース部と、各ユーザの転送データ量を計数する統計カウンタ部と、ユーザ使用状況を管理するユーザ使用状態管理部とを備えている。
ユーザ使用状態管理部は前記ＤＢＡ処理部と転送データベース部と統計カウンタ部の中の一つ、あるいは全ての状態監視結果によりユーザ使用状況を判定し、使用状況によりＤＢＡ制御部の動作を切り替え、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の制御フレーム量の調整を行う。
本発明は、ユーザトラヒックの有無等によりユーザが未使用状態である事を判定し、未使用時にＯＮＵ−ＯＬＴ間でユーザフレーム転送で利用されるＤＢＡ制御フレーム量を低減する事で、ＯＮＵに各種端末が接続中でかつ端末の電源が入っている場合の様に、ユーザがネットワークを使用可能な状態においても、ＯＬＴとＯＮＵ双方の電子回路及び光デバイス動作頻度を低減し、消費電力を低減できるようにしたものである。

本発明の第１の解決手段によると、
局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介し、制御パケットを送受信することで前記局側装置が前記宅側装置に上り帯域を割り当てて通知する受動光ネットワークシステムにおいて、
前記局側装置は、
論理リンク毎に、前記局側装置から複数の前記宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定するための転送情報が記憶される転送データベースと、
フレームの転送処理を行う転送処理部と、
論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの制御パケット量を減らす使用状態管理部と
を備えた前記受動光ネットワークシステムが提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介し、制御パケットを送受信することで前記局側装置が前記宅側装置に上り帯域を割り当てて通知する受動光ネットワークにおいて、
前記宅側装置の少なくともひとつは、
論理リンク毎に、前記宅側装置からユーザ端末へのフレーム転送の宛先を特定するための転送情報が記憶される転送データベースと、
フレームの転送処理を行う転送処理部と、
論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
を備え、
前記局側装置は、
前記宅内装置の前記転送データベース部の転送情報と前記統計カウンタのカウント値を取得する監視制御処理部と、
前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの制御パケット量を減らす使用状態管理部と
を備える前記受動光ネットワークシステムが提供される。

本発明の第３の解決手段によると、
局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介し、制御パケットを送受信することで前記局側装置が前記宅側装置に上り帯域を割り当てて通知する受動光ネットワークにおける前記局側装置であって、
論理リンク毎に、前記局側装置から複数の前記宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定するための転送情報が記憶される転送データベースと、
フレームの転送処理を行う転送処理部と、
論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの制御パケット量を減らす使用状態管理部と
を備えた前記局側装置が提供される。

本発明の第４の解決手段によると、
局側装置と複数の宅側装置とを備え、局側装置と宅側装置間の論理リンクを介し、制御パケットを送受信することで局側装置が宅側装置に上り帯域を割り当てて通知する受動光ネットワークにおける消費電力制御方法であって、
論理リンク毎に、局側装置から複数の宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定するための転送情報を、論理リンクの転送モードに応じた所定のプロトコルの処理により転送データベースに登録及び削除するステップと、
論理リンク毎に、転送データ量をカウントするステップと、
転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、カウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの制御パケット量を減らすステップと
を含む前記消費電力制御方法が提供される。

本発明によると、サービスの連続性を維持しつつユーザ未使用状態時にＯＬＴとＯＮＵ双方の電子回路及び光デバイス動作頻度を低減し、消費電力の低減が可能な受動光ネットワークシステム、局側装置及び消費電力制御方法を提供することができる。また、本発明によると、ＰＯＮシステムに収容しているユーザの使用状況を判定するユーザ使用状態管理手段を局側装置に設け、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の論理リンクを維持した状態で、ユーザ未使用判定時に不要な制御フレームの送受信処理を抑制する事ができる。

ＰＯＮシステムの構成例を示す概略図である。 ＯＬＴのブロック図である。 ＯＮＵのブロック図である。 ユーザ使用状態管理部の状態遷移図である。 ＯＮＵ登録とＰＯＮのフレーム転送シーケンスを示す説明図である。 本発明のＰＯＮシステムの上り転送シーケンスを示す図である。 ＯＬＴの転送データベースの説明図である。 ＯＬＴの統計カウンタの説明図である。 ユーザ未使用状態管理部におけるＬ２／Ｌ３エントリ判定保護フロー図である。 ユーザ未使用状態管理部における統計カウンタ判定保護フロー図である。 本発明の第３の実施例におけるユーザ未使用状態管理部の状態遷移図である。 本発明の第４の実施例におけるＰＯＮシステムの上り転送シーケンスを示す図である。 本発明の第２の実施例におけるＯＮＵ情報取得シーケンスを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施例）
図１は、ＰＯＮシステムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮシステムは、例えば通信事業者の局舎に設置される局側装置であるＯＬＴ４と、例えば加入者宅に設置される複数のＯＮＵ２が光ファイバと光スプリッタ３を介して接続されている。ＯＮＵ２はＵＮＩインタフェースを有し、ユーザ宅内のパーソナルコンピュータ、ルータ、ターミナルアダプタ等の端末及び通信装置がこのインタフェースに接続される。図１には端末１として示す。ＯＬＴ４の上位側にはＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）インタフェースがあり、ＰＯＮシステムは本インタフェースにより通信事業者のコアネットワークを経由しインターネット等の上位ネットワークに接続される。図１に示す様に、ＰＯＮシステムではＯＬＴ４とＯＮＵ２が１：Ｎ接続される。ＯＬＴ４とＯＮＵ２の間では一つの物理リンク上に複数の論理リンクが設定され、各ＯＮＵ２とのパスはこの論理リンクにより設定される。ＧＥ−ＰＯＮの場合では、イーサネットフレームのプリアンブル部にＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ、論理リンク識別子）と呼ばれる識別子が埋め込まれ、本識別子により複数ＯＮＵのデータ多重を実現している。ＰＯＮの下り信号（上位ネットワークからユーザ宅の方向）は、同じ信号が全ＯＮＵ２に到達し、各ＯＮＵ２は受信したフレームが自分宛であるかどうかをＬＬＩＤにより判断し、受信フレームの取捨選択を行う。一方、上り信号は複数のＯＮＵ２が同時に送信するとデータの衝突が生じるため、ＯＬＴ４側からのポーリング制御によりフレーム転送が実現される。ＰＯＮでは一つの光ファイバを複数のＯＮＵ２で共有しており、上記ポーリング制御をベースにＯＮＵ２からＯＬＴ４への上り帯域をトラヒック量に応じて動的に割り当てる制御を行っており、これをＤＢＡ制御と呼んでいる。
図２は、本実施の形態のＯＬＴのブロック構成図である。
ＯＬＴ４は、例えば、光モジュール４１と、ＰＯＮ制御部４２と、ＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部４３と、論理リンク転送制御部４４と、ネットワークノードインタフェース４５と、上りフレーム振分け部４６と、下りフレーム振分け部４７と、上り多重部４８と、ユーザ使用状態管理部４９とを有する。
光モジュール４１は光／電気変換を行う機能ブロックであり、ＰＯＮの光信号はＷＤＭ４１ｂにより上りと下りの波長が多重／分離される。ＩＥＥＥ８０２．３ａｈのＧＥ−ＰＯＮの場合、上り１．３１μｍ、下り１．４９μｍの波長が使用される。上り信号はＯ／Ｅ変換部４１ｃにより光から電気に変換され、下り信号はＥ／Ｏ変換部４１ａで光から電気に変換される。
ＰＯＮ制御部４２はＰＯＮインタフェース上でＯＮＵ２との間の制御を行う為の機能ブロックである。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理部４２ａは、ＰＯＮ上に新たにＯＮＵ２を追加する場合の登録シーケンスを処理する。ＤＢＡ処理部４２ｂは、ＯＮＵ２からＯＬＴ４への上り信号を転送するためのポーリング制御及び各論理リンクの上り帯域制御を行う。これらのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理とＤＢＡ処理ではＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれるプロトコルが使用される。ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）処理部４２ｃはＯＮＵ２の監視制御を行う部分であり、ＯＡＭフレームによりＯＮＵ装置への各種設定や状態読み取り、障害通知等を行う。

論理リンク転送制御部４４は、各論理リンクの下り方向のフレーム転送を制御する。転送データベース４４ａは各論理リンク単位の転送テーブルを有し、下りフレームについてはこの転送テーブルと照合を行い転送すべき論理リンクが決定される。統計カウンタ４４ｂは各論理リンク上で転送された上り／下りフレーム数やバイト数などを積算するカウンタである。
ＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部４３は、論理リンク上の転送でレイヤ３相当のアドレスを利用する場合に使う機能ブロックである。ＤＨＣＰの場合、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）ＲＦＣ２１３１に規定される様に、ユーザ端末とＤＨＣＰサーバ間でＤｉｓｃｏｖｅｒ−Ｏｆｆｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔ−Ａｃｋといったシーケンスにより端末へＩＰアドレスが配布される。ＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部４３はこのシーケンスをスヌープ（覗き見）し、アドレス払い出し結果を確認した上で、転送データベース４４ａにＬ２アドレス（ＭＡＣ）とＬ３アドレス（ＩＰ）のバインディング結果を登録する。この場合下りフレーム転送は、ＭＡＣアドレスとＩＰアドレスの組合せにより判定される。同様に切断シーケンスについてもスヌープし、アドレスがリリース（解放）された場合には転送データベース４４ａから該当エントリをクリアする。またＤＨＣＰサーバから払いだしたアドレスリース時間の管理も行い、タイマがＥｘｐｉｒｅ（満了）した場合は同様にエントリクリアを行う。ＲＦＣ３３１５で規定されるＤＨＣＰｖ６についても同様にスヌープ結果に基づきＬ２アドレス（ＭＡＣ）とＬ３アドレス（ＩＰｖ６）のバインディングエントリを転送データベース４４ａへ追加／削除を行う。ＲＦＣ２５１６で規定されるＰＰＰｏＥについても同様であるが、Ｌ３アドレスの代わりにＰＰＰｏＥセッションＩＤを使用する点が異なる。ユーザ使用状態管理４９の動作については後に詳述する。
次にＯＬＴ４におけるデータの基本的な流れを説明する。ＯＮＵ２から受信した上りフレームは光モジュール４１のＯ／Ｅ変換部４１ｃで電気信号に変換され、上りフレーム振分け部４６に入力される。上りフレーム振分け部４６ではフレームフォーマットを解析し、ＭＰＣＰ／ＯＡＭフレームはＰＯＮ制御部４２に振分けられ終端される。ＤＨＣＰ／ＰＰＰフレームはＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部４３に入力され、スヌープ処理をした上でユーザフレームと上り多重部４８で再度多重され、ネットワークノードインタフェース４５に入力される。ユーザフレームは論理リンク転送制御部４４に入力される。論理リンクのモードがＬ２モードの場合、フレームのソースＭＡＣアドレスを転送データベース４４ａに登録し、ネットワークノードインタフェース４５に入力される。ネットワークノードインタフェース４５ではＮＮＩインタフェース種別に応じた物理インタフェース変換を行う。
ＮＮＩから入力された下りデータは、ネットワークノードインタフェース４５を経由して下りフレーム振分け部４７に入力され、フレームフォーマットが解析される。ユーザフレームについては論理リンク転送制御部４４に入力され、転送データベース４４ａと照合し転送先の論理リンクが決定される。フレームには該当するＬＬＩＤが付与され下り多重部４８へ出力される。ＤＨＣＰ／ＰＰＰｏＥフレームはＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部４３に入力され、スヌープ処理をした上で下り多重部４８へ出力される。これらのフレームとＰＯＮ制御部４２で生成されるＭＰＣＰ／ＯＡＭフレームが最終的に下り多重部４８で多重され、光モジュール４１で光に変換後ＰＯＮ区間に出力される。

図３は、本実施の形態のＯＮＵのブロック構成図である。
ＯＮＵ２は、ＰＯＮインタフェースのＯ／Ｅ変換を行う光モジュール２３と、ＯＮＵのフレーム転送制御を行うＯＮＵ制御部２２と、ユーザ端末接続用のネットワークインタフェース２１とを有する。ＯＮＵ制御部２２はネットワークインタフェース毎の転送データベース２２ａと統計カウンタ２２ｂを有する。
次にＯＬＴ−ＯＮＵ間の制御シーケンスを用いて、通常モードと本実施例の省電力モードへの切替を比較し動作を説明する。
図５は、ＰＯＮへのＯＮＵ登録とその後の下り、上りフレーム転送制御シーケンスを示したものである。この図は１台のＯＮＵでかつＬＬＩＤを一つ使っている場合の例であり、複数台のＯＮＵが存在する場合は本シーケンスが複数並行して実行される。
ＯＮＵ登録処理５１はＤｉｓｃｏｖｅｒｙと呼ばれ、ＯＬＴ４から定期的にＤＩＳＣＯＶＥＲＹ＿ＧＡＴＥが送信される。ＯＮＵ２はＰＯＮに接続されるとこのＤＩＳＣＯＶＥＲＲＹ＿ＧＡＴＥに応答しＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱを送信する。ＯＬＴ４はＯＮＵ２からの応答結果よりＯＮＵとの距離計算をした上でＲＥＧＩＳＴＥＲでＬＬＩＤを通知する。その後ＯＬＴはＯＮＵからの返信タイミング情報を記載したＧＡＴＥを送信し、ＯＮＵがＧＡＴＥに記載されたタイミングでＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫを送信する事で登録が完了する。
登録後の下りデータ転送５２については、ＯＬＴ４からＯＮＵ２に光でデータがブロードキャストされ、ＯＮＵ２はデータが自宛てであれば取り込みを行い端末側へ出力する。
上り方向のデータ転送（ＤＢＡ）５３では、定期的にＯＬＴ４からＯＮＵ２へＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥが送信される。図５では送信周期を１ｍｓとした場合の例としている。ＯＮＵ２はＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥに対しＲＥＰＯＲＴ応答を行い、ＯＮＵ２中に蓄えられたデータ量（Ｑｕｅｕｅ長）をＲＥＰＯＲＴでＯＬＴ４に通知する。上りデータが無い場合はＱｕｅｕｅ長０Ｂｙｔｅで応答を行い、本動作が繰り返し行われる。端末１からＯＮＵ２に上り方向のＮＢｙｔｅのデータが入力された場合、ＯＮＵ２は次のＲＥＰＯＲＴでデータ量を通知する。ＯＬＴ４は当該ＯＮＵ２に割り当て可能な帯域を計算し、ＤＡＴＡ＿ＧＡＴＥでＯＮＵ送信開始時刻と送信量を指示する。ＯＮＵ２はＯＬＴ４の指示に従い上りデータを送信し、さらにＲＥＰＯＲＴも送信する。ＯＮＵ２上にまだデータが残っている場合は本ＲＥＰＯＲＴで再度Ｑｕｅｕｅ長通知する事も可能である。上りデータ転送が終了後は再度ＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥによる周期的なポーリング処理が繰り返される。
図６に本実施例の動作を示す。図６は上り方向のＤＢＡ制御を示したものである。
ＯＬＴ４のＤＢＡ処理部４２ｂは、通常の送信周期（例えば１ｍｓ）でＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥ送信処理を行う。ユーザ使用状態管理部４９は本ＬＬＩＤの使用／未使用判定６１を行い、未使用と判定すると、ＤＢＡ処理部４２ｂに対しモード変更６２の指示を行う。使用／未使用判定については、後に詳細に説明する。ＤＢＡ処理部４２ｂではこのＬＬＩＤに対する処理を省電力モード６３に変更し、ＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥの送信周期を拡大する。図６の例では周期を１ｍｓから１００ｍｓと１００倍に拡大している。従って本省電力モードではＯＬＴ−ＯＮＵ間のＤＢＡ制御トラヒックを１００分の１に低減している事になる。なお、送信周期は１００ｍｓ、１００倍以外にも予め定められた時間、倍数に変更できる。また、複数の段階で調整することも可能である。ＯＮＵ２が端末１から上りデータを受信した場合、次のＲＥＰＯＲＴ６４によりデータ量を通知し、ＤＢＡ処理部４２ｂは上りデータ有の情報をユーザ使用状態管理部４９に通知する。ユーザ使用状態管理部４９は通知を受けると、内部の当該ＬＬＩＤ管理状態を使用中６５に更新し、ＤＢＡ制御部４２ｂに対し通常モードへの切り替え６７を指示する。ＤＢＡ制御部４２ｂはこの指示を受けモードを通常モード６８としポーリング周期を１００ｍｓから１ｍｓに戻す。
次に、ユーザ使用状態管理部４９で参照する転送データベース４４ａの構成及び転送データベース４４ａによる使用／未使用判定について、図７を用いて説明する。ＰＯＮの物理インタフェース上では複数の論理インタフェースを構成し、多重して伝送する事が出来る。論理インタフェースはＬＬＩＤで識別される。各ＬＬＩＤは提供サービス等に応じてそれぞれ異なる転送モードに設定する事ができる。ＯＬＴは図７のデータベースフォーマットで全ＬＬＩＤの状態を管理し、ＯＬＴに入力されたフレームは本データベースと照合され、条件が合致したＬＬＩＤに転送される。

図７はＬＬＩＤ数が１２８個ある場合のＯＬＴの転送データベース例である。転送データベースは、例えば、ＬＬＩＤ７１、状態情報７２、ＶＩＤ７３、ＭＯＤＥ７４、エントリ数７５、ＭＡＣアドレス７６、ＩＰアドレス／Ｐｒｅｆｉｘ情報７７、Ｓｅｓｓｉｏｎ ＩＤ７８、及び、未使用判定情報７９を含む。
ＬＬＩＤ７１は、ここでは３００１から３１２８まで１２８個存在する。状態情報７２はＲｅｇｉｓｔｅｒｅｄが登録済み、Ｄｅｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄが未接続を意味する。例えば、Ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄは、ＯＮＵが接続され、図５のＤｉｓｃｏｖｅｒｙの処理が完了することで記憶され、この処理が完了していない場合Ｄｅｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄが記憶される。ＶＩＤ７３は各ＬＬＩＤ上で転送されるフレームのＮＮＩのポイントでのＶＬＡＮ ＩＤを示す。ＭＯＤＥ７４は各ＬＬＩＤの下り転送モードである。Ｌ２は学習ＭＡＣアドレスによる転送、ＤＨＣＰは学習ＭＡＣとＩＰ又はＩＰｖ６Ｐｒｅｆｉｘの組合せによる転送、ＶＩＤはＶＬＡＮ ＩＤのみによる転送、ＰＰＰはＭＡＣアドレスとＰＰＰｏＥセッションＩＤの組合せによる転送を意味する。

Ｌ２モードの場合、上りフレームのソースＭＡＣアドレス７６を本データベースに登録する事でＭＡＣ学習を行い、一定時間疎通が無い場合にはエージング処理にてデータベースからＭＡＣアドレス７６を消去する。また、アドレスの登録により、エントリ数７５をインクリメントし、アドレスの削除によりエントリ数７５をデクリメントする。エントリ数７５の更新は、他のモードでも同様である。図７ではＬＬＩＤ３００１、３００２、３００３、３１２８がＬ２モードで動作している例を記載している。ここではＬＬＩＤ３００１、３１２８にはＭＡＣアドレス７６にエントリがあり、本エントリに一致するＭＡＣアドレスを有するフレームがＯＬＴからＯＮＵへ転送される。ＭＯＤＥ７４がＬ２のＬＬＩＤ３００１、３１２８はＭＡＣアドレス７６が登録され、エントリ有（エントリ数７５が１以上）のため使用中、ＬＬＩＤ３００２、３００３はエントリ数０のため未使用と判断できる。なお、転送データベースは、図７に示すようにひとつのＬＬＩＤに対して、ＭＡＣアドレス７６、ＩＰアドレス／Ｐｒｅｆｉｘ情報７７、Ｓｅｓｓｉｏｎ ＩＤ７８で構成されるエントリを複数備えることもできる。
ＤＨＣＰモードの場合はＤＨＣＰやＤＨＣＰｖ６接続シーケンスのスヌープ結果に基づきＭＡＣアドレス７６と払い出しＬ３アドレス情報（ＩＰ／Ｐｒｅｆｉｘ７７）をエントリとしてデータベースに登録し、また切断シーケンスのスヌープ結果、及びＤＨＣＰリースタイマによりこれらアドレスを消去する。図７ではＬＬＩＤ３００４、３００５、３１２７がＤＨＣＰモードで動作している例を記載している。ここではＬＬＩＤ３００４、３００５にＭＡＣアドレス７６とＩＰ／Ｐｒｅｆｉｘ７７のエントリがあり、本エントリの両方の条件に一致するフレームがＯＬＴからＯＮＵへ転送される。ＬＬＩＤ３００４、３００５はＭＡＣアドレス７６及びＩＰ／Ｐｒｅｆｉｘ７７が記憶されたエントリ有（エントリ数が１以上）のため使用中、ＬＬＩＤ３１２７はエントリ数０のため未使用と判断できる。

ＰＰＰモードの場合はＰＰＰｏＥシーケンスのスヌープ結果でＭＡＣアドレス７６とＳｅｓｓｉｏｎＩＤ７８をエントリとしてデータベースへの登録、消去を行う。図７ではＬＬＩＤ３００７がＰＰＰモードで動作している例を記載している。ＬＬＩＤ３００７にはＭＡＣアドレス７６とＳｅｓｓｉｏｎＩＤ７８が登録されたエントリがあり、本エントリの両方の条件に一致するフレームがＯＬＴからＯＮＵへ転送される。ＬＬＩＤ３００７はエントリ有のため使用中と判断できる。
ＶＩＤモードの場合はＯＬＴ入力フレームのＶＩＤ値のみで転送可否を判断する。この場合ＭＡＣアドレス７６の学習は行わない。ＶＩＤに一致するフレームは全て透過処理する必要があるためＶＩＤモードのＬＬＩＤは常に未使用判定７９が使用中となる。例えば、エントリ数を常に１としておいてもよい。図７ではＬＬＩＤ３００６をＶＩＤモードに設定した例を記載している。
本データベースでは、ＬＬＩＤ３００２、３００３、３１２７のエントリ数７５が０であり、未使用判定７９の状態が未使用となる。ユーザ使用状態管理部４９で転送データベース４４ａの情報を基に未使用判定する場合、この３ＬＬＩＤが未使用となる。
次に、ユーザ使用状態管理部４９で参照する統計カウンタ４４ｂの構成及び統計カウンタ４４ｂによる使用／未使用判定について図８を用いて説明する。統計カウンタ４４ｂはＬＬＩＤ単位に存在しＯＬＴは複数ＬＬＩＤのカウンタを管理する事が可能となっている。

図８はＬＬＩＤ数が１２８個ある場合のＯＬＴの統計カウンタ例である。
統計カウンタはＬＬＩＤ８１、上りカウンタ前回取得値８２、上りカウンタ今回取得値８３、前回取得値から今回取得値の増加８４、及び、未使用判定情報８５の各情報を含む。
統計カウンタは予め定められた時間間隔（例えば一定の間隔）で各ＬＬＩＤ上の転送オクテット数を取得し、今回取得値と前回取得値の２つの値を保持する。ユーザ使用状態管理部４９では今回取得値と前回取得値を比較し全く増加が無い場合（又は予め定められた増加量より小さい場合）、未使用と判定する。図８では３００３と３００６のＬＬＩＤが未使用と判断される。なお、オクテット数を取得する以外にも、適宜のデータ量であってもよい。

図４は、ユーザ使用状態管理部の状態遷移図である。
ＯＮＵ２は登録後まずＳ４２使用中の状態になる。その後カウンタの増加無し又は各エントリクリアの場合、Ｓ４１判定保護状態に遷移する。この判定保護の例では３００秒の保護時間を設けており、この間継続してカウンタやエントリ状態に変化が無い場合ユーザ未使用Ｓ４３と判定する。保護時間は、これ以外にも適宜の時間を予め定められておくことができる。判定保護時間中にカウンタの増加や、転送データベースへのエントリ追加がされた場合は使用中に遷移する。未使用状態から使用中の状態への遷移は、ＯＮＵのＲＥＰＯＲＴでＱｕｅｕｅ＞０（上りデータあり）により行う。転送データベースによる使用／未使用判定と、統計カウンタによる使用／未使用判定は、いずれか一方を用いてもよいし、双方を用いてもよい。
図９は、ユーザ使用状態管理部４９で、転送データベース４４ａの未使用検出カウント処理を示すフローチャートである。あるＬＬＩＤが判定保護状態に遷移すると、ユーザ使用状態管理部４９は（以下同様）、まずＳ９１にてタイマを例えば３００秒設定し、対象ＬＬＩＤのエントリ確認Ｓ９２を行う。例えば転送データベース４４ａのエントリ数７５を参照し、エントリ数７５が１以上でればエントリ有、０であればエントリ無と判定する。Ｓ９３にてエントリ有の場合はＳ９４で使用中と判定され本フローを終了する。Ｓ９３にてエントリ無しの場合はＳ９５でタイマ値を減算しＳ９６で１秒ウェイトを行う。Ｓ９７でタイマ値が０以上の場合はＳ９２エントリ確認に戻り１秒周期でエントリ確認が繰り返される。Ｓ９７でタイマが０になった時点で未使用判定Ｓ９８が行われる。途中でエントリ有を確認した場合は使用中判定となり本フローから抜ける事になる。
図１０は、ユーザ使用状態管理部４９で、統計カウンタ４４ｂの未使用検出カウント処理を示すフローチャートである。判定保護状態に遷移すると、ユーザ使用状態管理部４９は（以下同様）、まずＳ１０１でタイマを例えば３００秒設定し、Ｓ１０２で対象ＬＬＩＤのカウンタリードを行う。Ｓ１０３で前回値との比較を実施しＳ１０４で増加有の場合Ｓ１０５にて使用中と判定され、Ｓ１０１でタイマが再度３００秒に設定される。Ｓ１０４で増加無しの場合はＳ１０６でタイマを減算しＳ１０７で１秒ウェイトを行う。Ｓ１０８でタイマ値が０以上の場合はＳ１０２カウンタリードに戻り１秒周期でカウンタをリードし増加が無ければカウンタを減算する。タイマが０になった時点で未使用と判定する。途中でカウンタ増加有を確認した場合は使用中判定となり本フローから抜ける。

（第２の実施例）
図２と図３を参照して本発明の第２の実施例の動作を説明する。
ＯＬＴ４上のＰＯＮ制御部４２は、その中のＯＡＭ処理部４２ｃの機能により、ＯＡＭフレームを使用してＯＮＵ２の情報をＯＮＵ２から取得する。ユーザ使用状態管理部４９はＯＬＴ４の転送データベース４４ａ、統計カウンタ４４ｂの情報を基にユーザ使用状態を判定する代わりに、ＯＡＭ処理部４２ｃを経由してＯＮＵ２上の転送データベース２２ａ、統計カウンタ２２ｂの情報を取得し、これらの情報によりＯＮＵ２の使用状態を判定する。ＯＮＵ２の転送データベース２２ａ、２２ｂには、図７、図８に示すエントリのうち少なくとも自ＯＮＵが用いるＬＬＩＤについてのエントリが記憶されている。ユーザ使用状態管理部４９のＬ２／Ｌ３エントリ判定フローは図９に従いＳ９２のエントリ確認にてＯＮＵ２のエントリ情報を使用する。このときのＳ９２エントリ確認フローを図１３に示す。ユーザ使用状態管理部４９はＯＡＭ処理部４２ｃに対しＯＮＵ転送データベース読出し指示を行い、ＯＡＭ処理部４２ｃはＯＡＭＰＤＵを用いてＯＮＵ２から転送データベース読出しを行う。
また、ユーザ使用状態管理部４９の統計カウンタ判定フローは図１０に従いＳ１０２のカウンタリードでＯＮＵ２のカウンタを使用する。このときのＳ１０２カウンタリードフローを図１３に示す。ユーザ使用状態管理部４９はＯＡＭ処理部４２ｃに対しＯＮＵ統計情報読出し指示を行い、ＯＡＭ処理部４２ｃはＯＡＭＰＤＵを用いてＯＮＵから統計情報読出しを行う。他の構成は上述の第１の実施例と同様である。

（第３の実施例）
図１１を参照して本発明の第３の実施例を説明する。本実施例はユーザ使用状態管理部４９の状態遷移において、未使用状態から使用状態への遷移条件を変更したものである。図４のＤＢＡ Ｒｅｐｏｒｔの代わりに統計カウンタ増加、Ｌ２／Ｌ３エントリ有の情報を使用する。この場合は使用／未使用判定に同一条件を利用できる利点があるが、使用状態への復帰時間がかかる場合がある点で図４の方法より劣る。特にＬ３エントリの生成には、端末−サーバ間でのシーケンス完了までの時間を要する事となる。他の構成は上述の第１の実施例と同様である。

（第４の実施例）
図１２は本発明の第４の実施例を示すシーケンス図である。図６との違いはユーザ使用状態管理部４９が該当ＬＬＩＤを６１により未使用判定した場合に、ＤＢＡ処理部４２ｂとＯＡＭ処理部４２ｃにモード変更６２を指示して省電力モード６３に設定し、ＤＢＡ処理部がＤＢＡ制御部４２ｂのポーリングサイクルを変更するのとともに、ＯＡＭ処理部４２ｃがＯＡＭフレームを用いてＯＮＵ２にサイクル変更通知１２１を行う点である。本サイクル変更通知によりＯＮＵ２は次のＰＯＬＬ＿ＧＡＴＥ受信タイミングを認識する事が可能となり、ＯＮＵ２は一定時間ＯＮＵ自身をスリープモードに遷移させる事で、図３のＯ／Ｅ変換部２３、及び受信バッファを除くＯＮＵ制御部２２の機能ブロックをポーリングサイクル時間以内で停止させ、省電力効果を増加させる事ができる。他の構成は上述の第１の実施例と同様である。

（その他）
本実施の形態によるＰＯＮシステムは、例えば、局側装置と複数の宅側装置とを光スプリッタを備えた光ファイバ網で構成され、前記局側装置は、ＯＮＵからＯＬＴ方向のフレーム転送を制御するＤＢＡ処理部と、ＯＬＴから複数のＯＮＵへのユーザフレーム転送の宛先を管理する転送データベース部と、各ユーザの転送データ量を計数する統計カウンタ部と、ユーザ使用状況を管理するユーザ使用状態管理部とを備えている。
ユーザ使用状態管理部は前記ＤＢＡ処理部と転送データベース部と統計カウンタ部の中の一つ、あるいは全ての状態監視結果によりユーザ使用状況を判定し、使用状況によりＤＢＡ制御部の動作を切り替え、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の制御フレーム量の調整を行う。
本実施の形態は、ユーザトラヒックの有無等によりユーザが未使用状態である事を判定し、未使用時にＯＮＵ−ＯＬＴ間でユーザフレーム転送で利用されるＤＢＡ制御フレーム量を低減する事で、ＯＮＵに各種端末が接続中でかつ端末の電源が入っている場合の様に、ユーザがネットワークを使用可能な状態においても、ＯＬＴとＯＮＵ双方の電子回路及び光デバイス動作頻度を低減し、消費電力の低減が可能となる。

本発明は、例えば、ＰＯＮシステムに利用可能である。

１ ユーザ端末
２ ＯＮＵ
２１ ネットワークインタフェース部
２２ ＯＮＵ制御部
２２ａ 転送データベース
２２ｂ 統計カウンタ
２３ 光モジュール
３ 光スプリッタ
４ ＯＬＴ
４１ 光モジュール
４１ａ Ｅ／Ｏ変換部
４１ｂ ＷＤＭ部
４１ｃ Ｏ／Ｅ変換部
４２ ＰＯＮ制御部
４２ａ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ処理部
４２ｂ ＤＢＡ処理部
４２ｃ ＯＡＭ処理部
４３ ＤＨＣＰ／ＰＰＰ処理部
４４ 論理リンク転送制御部
４４ａ 転送データベース
４４ｂ 統計カウンタ
４５ ネットワークノードインタフェース
４６ 上りフレーム振分け部
４７ 下りフレーム振分け部
４８ 多重部
４９ ユーザ使用状態管理部

Claims (13)

1. 局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介して接続する受動光ネットワークシステムにおいて、
   前記局側装置は、
   前記論理リンクを介して複数の前記宅側装置のそれぞれと第１制御パケットを送受信し、その結果に基づいて前記宅側装置から前記局側装置への上り帯域を割り当てて通知する第２制御パケットを送信する制御部と、
   論理リンク毎に、前記局側装置から複数の前記宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定する転送情報と前記論理リンクが使用中か未使用かを特定する未使用判定情報とが記憶される転送データベースと、
   フレームの転送処理を行う転送処理部と、
   前記論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
   前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を減らす使用状態管理部と
   を備えた前記受動光ネットワークシステム。
2. 前記局側装置は、第１制御パケットの送信間隔を大きくすることで、単位時間当たりの第１制御パケット量を減らす請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
3. 前記転送データベースは、論理リンクの識別子に対応して、所定のプロトコルによる処理により登録及び削除されるエントリを含む前記転送情報が記憶され、
   前記使用状態管理部は、前記転送データベースを参照して、転送情報のエントリが登録されていない論理リンクを未使用と判定する請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
4. 論理リンク上で一定時間疎通がない場合又は所定の切断シーケンスにより、論理リンクを維持したまま前記転送データベースの転送情報のエントリが削除される請求項３に記載の受動光ネットワークシステム。
5. 前記転送データベースは、論理リンクの識別子に対応して、該論理リンクでのフレーム転送のプロトコルを示す転送モード情報がさらに記憶され、
   転送モード情報に応じた前記プロトコルによる処理により、前記エントリが登録及び削除される請求項３に記載の受動光ネットワークシステム。
6. 前記使用状態管理部は、単位時間当たりの第１制御パケット量を減らした論理リンクを介して、前記宅側装置から前記局側装置へのデータのデータ量通知を前記宅側装置から受信すると、該論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を元に戻す請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
7. 前記使用状態管理部は、単位時間当たりの第１制御パケット量を減らした論理リンクについて、前記転送データベースに転送情報が再度登録されること、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が増加することにより、該論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を元に戻す請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
8. ユーザ使用状況により前記局側装置と前記宅側装置間の第１制御パケット量を複数の段階で調整可能な事を特徴とする請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
9. 前記局側装置は、前記宅側装置の監視制御を行う監視制御処理部をさらに備え、
   前記監視制御処理部は、前記使用状態管理部からの指示に基づき論理リンクの使用中又は未使用を示す使用状態情報を前記宅側装置に通知する事を特徴とする請求項１に記載の受動光ネットワークシステム。
10. 前記宅側装置は、前記局側装置から監視制御フレームで通知された使用状態情に従い、予め定められた時間、自宅側装置の一部又は全てを省電力状態に切り替える事を特徴とする請求項９に記載の受動光ネットワークシステム。
11. 局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介して接続する受動光ネットワークシステムにおいて、
    前記宅側装置の少なくともひとつは、
    論理リンク毎に、前記宅側装置からユーザ端末へのフレーム転送の宛先を特定する転送情報と前記論理リンクが使用中か未使用かを特定する未使用判定情報とが記憶される転送データベースと、
    フレームの転送処理を行う転送処理部と、
    前記論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
    を備え、
    前記局側装置は、
    前記論理リンクを介して複数の前記宅側装置のそれぞれと第１制御パケットを送受信し、その結果に基づいて前記宅側装置から前記局側装置への上り帯域を割り当てて通知する第２制御パケットを送信する制御部と、
    前記宅内装置の前記転送データベースの転送情報と前記統計カウンタのカウント値を取得する監視制御処理部と、
    前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を減らす使用状態管理部とを備える前記受動光ネットワークシステム。
12. 局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介して接続する受動光ネットワークにおける前記局側装置であって、
    前記論理リンクを介して複数の前記宅側装置のそれぞれと第１制御パケットを送受信し、その結果に基づいて前記宅側装置から前記局側装置への上り帯域を割り当てて通知する第２制御パケットを送信する制御部と、
    論理リンク毎に、前記局側装置から複数の前記宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定する転送情報と前記論理リンクが使用中か未使用かを特定する未使用判定情報とが記憶される転送データベースと、
    フレームの転送処理を行う転送処理部と、
    前記論理リンク毎に、転送データ量をカウントする統計カウンタと、
    前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、前記統計カウンタのカウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を減らす使用状態管理部と
    を備えた前記局側装置。
13. 局側装置と複数の宅側装置とを備え、前記局側装置と前記宅側装置間の論理リンクを介して接続する受動光ネットワークにおける消費電力制御方法であって、
    前記論理リンクを介して複数の前記宅側装置のそれぞれと第１制御パケットを送受信し、その結果に基づいて前記宅側装置から前記局側装置への上り帯域を割り当てて通知する第２制御パケットを送信するステップと、
    論理リンク毎に、前記局側装置から複数の前記宅側装置へのフレーム転送の宛先を特定する転送情報と前記論理リンクが使用中か未使用かを特定する未使用判定情報とを記憶する転送データベースに、前記論理リンクの転送モードに応じた所定のプロトコルの処理により前記転送情報を登録及び削除するステップと、
    前記論理リンク毎に、転送データ量をカウントするステップと、
    前記転送データベースに転送情報が登録されていない論理リンク、及び／又は、カウント値が予め定められた時間内に増加しない論理リンクを未使用と判定し、未使用と判定された論理リンクに対する単位時間当たりの第１制御パケット量を減らすステップとを含む前記消費電力制御方法。
    

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