JP5718258B2 - 加入者側通信装置、加入者側ゲートウェイ装置及び宅内通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、スリープモードを備える加入者側通信装置、加入者側ゲートウェイ装置及び宅内通信システムに関する。
Fiber To The Home(FTTH)に代表されるブロードバンドな通信インフラが世界中で整いつつある。光アクセスシステムの代表的な網構成として、加入者側通信装置(Optical Network Unit:ONU)と局側通信装置(Optical Line Terminal:OLT)とが1対1で接続されるシングルスター構成(Single Star:SS)及び複数のONUが1つのOLTに接続される受動光ネットワーク(Passive Optical Network:PON)構成がある。
SSシステムにおいては、ONUがOLTを占有出来るので高速通信が可能であるが、装置コストが高いという欠点がある。一方、PONシステムにおいては、複数のONUが1つのOLTや光ファイバ設備を共有するために経済性に優れるという理由から、多くの光アクセスシステムで採用されている。PONシステムのネットワーク構成を図1に示す。図1において、601は加入者側通信装置(ONU)、602は局側通信装置(OLT)、603は光ファイバ伝送路、604は光スプリッタ、605はホームゲートウェイ(Home−GateWay:HGW)を表す。PONシステムは、そのトポロジーから、ポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムとも呼ばれる。
PONシステムの下り伝送信号は、連続モードで、各ONUへの信号は時分割多重(Time Division Multiplexing:TDM)されて伝送される。下り伝送信号は全てのONUにブロードキャストされ、各ONUは自分宛の信号のみ選択受信する。一方、上り伝送信号は、信号の衝突を避けるために、時分割多元接続(Time Division Multiple Access:TDMA)によって、OLTから指定されたタイミングで各ONUから送信される。ONUとOLT間の伝送距離がONU毎に異なるために、OLT受信時には、各ONUからの上り伝送信号は互いに強度と位相の異なる間欠的な信号であるという特徴がある。このため、上り伝送信号の形式はバーストモードと呼ばれる。
昨今のブロードバンドな通信インフラをベースに、固定電話とモバイル情報端末が融合した通信サービスであるFixed−Mobile Convergence(FMC)などに基づいたホームICT(Information, Communication, and Technology)サービスも開始されるようになってきている。近い将来、様々な情報家電が販売され、HGWを介して光アクセスシステムへ接続することが予測されていることから、FTTHの利用者も、増加すると期待されている。
一方で昨今の環境負荷低減に向けた社会的要請は重要な課題の1つである。通信装置に対する省電力化要求も厳しく、それは光アクセスシステム用通信装置に対しても同様である。光アクセスシステムの消費電力は光通信ネットワークにおける消費電力の60%を占めると言われている。加えて、情報家電やホームICTサービスの普及によるFTTH利用者の増加は、特にONUやHGWの絶対数が増加することも意味しており、これらの装置に対する省電力化への要請は一層強まることが予想される。
そのような状況下を鑑み、光アクセスシステムや通信機器の省電力化技術が検討されている。例えばIEEE 802.3azタスクフォースにおいては、電気媒体を用いたイーサネット(登録商標)方式における省電力化技術として、Energy−efficient Ethernet(登録商標)(EEE)が規定された。この規定では、トラフィック非流通時に物理インタフェースの構成要素を一部無効化することによって、機器を省電力化する。EEEは最近導入が進んでおり、例えば、ONUにおけるHGW側物理インタフェース(HGW側PHY:PHYsical interface,「LAN側インタフェース」ともいう)やHGWにおけるONU側物理インタフェース(ONU側PHY:PHYsical interface,「WAN側インタフェース」ともいう)においても適用が視野に入ってきている。
また、PONシステムにおけるONU省電力化技術として、トラフィック非流通時にONUがスリープモードに移行するというDozeやCyclic SleepがITU−T勧告G.987.3に規定されている。
一定周期にわたるスリープモード動作が繰り返される特徴を有し、一般にスリープ状態とアクティブ状態とで構成される。スリープ状態においてONUは構成部品の一部に対する電力供給を停止する。アクティブ状態においてOLTとメッセージ交換をし、スリープモードの継続可否やリンクの正常性判断を行う。例えばDozeモードにおいてはトラフィック非流通時にONUの光送信器を停止し、また、Cyclic Sleepモードにおいては、光送信器に加えて光受信器も停止することで省電力化を図る。
EEEやPONシステムにおけるスリープ技術を用いた省電力化技術に関して図面を用いて説明する。HGWおよびONUを含めた宅内通信システムの構成を図2に示す。ONU601は主に光送受信器(Optical Transceiver:TRx)611、ONU用MAC LSI612、Queue613、Queueコントローラ(Queue controller)614、ONUスリープ制御部(Sleep controller)615、CPU616、タイマ617、HGW側PHY618によって構成される。本例においては、ONUがQueue613を有している。
一方、HGW605も、ONU側PHY651を通じてONU601と接続され、HGW用MAC LSI652、Queue653、Queueコントローラ654、CPU655、L2SW656、端末側PHY657を有している。L2SW656を介して、Voice over IP(VoIP)機器やPC(Personal Computer)などが接続され、加入者は音声通信やインターネットアクセスが出来るようになっている。
次に、ONUスリープ技術について説明する。図3にはONUの光送受信器構成を示す。図3に示すように、ONUは入力される光信号を受信する光受信器(Optical receiver:Rx)103と、光信号を出力する光送信器(Optical transmitter:Tx)101、そしてWDMフィルタ105とを有する。光受信器103は、フォトダイオード(PhotoDiode:PD)104、等化増幅器(EQualizing Amplifier:EQA)111、クロックデータ再生器(Clock and Data Recovery:CDR)(不図示)を一般に有する。ONUの機能分担という観点から、CDRを光受信器に持たせずに、光受信器後段の論理回路部に持たせることもある。EQA111はインピーダンス変換増幅器(TransImpedance Amplifier:TIA)113と振幅制限増幅器(LImiting Amplifier:LIA)112を有し、CDRはクロック再生回路(Clock Recovery Circuit:CRC)(不図示)と識別再生回路(DEcision Circuit:DEC)(不図示)を有する。
光送信器101は一般にレーザダイオード(Laser Diode:LD)102、LD駆動器(LD Driver:LDD)109、自動パワー制御器(Automatic Power Controller:APC)110を有する。LDD109はLD102に流れる電流を送信信号に基づき駆動し、LD102が対応する光信号を出力する。APC110はLD102の出力光信号強度が一定の値になるように制御する機能を有する。
WDMフィルタ105は、波長の異なる光信号を分岐/結合する機能を有する。PONシステムでは一般に、上り伝送信号と下り伝送信号とで異なる波長を用いて通信するので、WDMフィルタ105を用いて上り伝送信号と下り伝送信号とを物理的に分離する。
非特許文献2において記述されているDoze modeというPON省電力メカニズムの例を図4に示す。図4において、上から順に、OLTの送受信する信号、ONUの送受信する信号、ONUにおける上りトラフィック、ONU光送信器の電源電圧、HGW−ONU間送受信部の電力、ONU光受信器の電源電圧を示している。OLT、ONUの軸上で、上側の記号はOLTが送信する信号、下側の記号はONUが送信する信号を表す。時刻tにおいてONUが上りデータを送信し終え、上りトラフィックが無くなる。時刻tにおいてOLTはONUがスリープモードに移行可能と判断し、スリープ許可(Sleep Allow:SA(ON))メッセージを送信する。SA(ON)メッセージは、スリープモードへの移行許可、OLTに対して次に上り伝送信号を送信開始する時刻と送信許可データ量に関する情報を含んでいる。時刻に関しては、各装置が絶対時刻を持って、絶対時刻で指示してもよいし、各装置が相対時刻を持って、相対時刻で指示してもよいし、時間長で指示してもよい。逆に、SA(OFF)は、ONUに対してスリープモードから通常モードへの復帰を指示するメッセージである。OLTに対して次に上り伝送信号を送信開始する時刻と送信許可データ量を含んでいる。
OLTからのSA(ON)に対してONUは、光送信器に対する給電を停止するDozeを選択するとする。SA(ON)が時刻tにONUに到着し、ONUは時刻tにおいてスリープ要求(Sleep Request:SR(Doze))メッセージをOLTに対して送信し、タイマを起動させ、時間tsleep1をセットし、時刻tから光送信器への電力供給を停止する。ONUはスリープモードに入って光送信器に対する電力供給を停止する。SR(Doze)は時刻tにおいてOLTに到着する。
SR(Doze)は、OLTに対して、スリープモードへの移行と電力供給停止する部位(例えば、光送信器や光送信器と光受信器)に関する情報を含んでいる。逆に、スリープモードから通常モードへの復帰をOLTに対して通知する際には、SR(Awake)メッセージが用いられる。
時刻tにONUにおけるLAN側インタフェース、HGWにおけるWAN側インタフェース間ではトラフィック非流通時に高速にスリープモードに移行し、例えば通常動作時の電力をPとすると、tまではスリープモードに移行して、その際の消費電力が約P/2となる。
時刻tに、OLTはONUがスリープモードから通常モードに移行すべきとの判断をしてSA(OFF)メッセージを送信し、時刻tにONUがSA(OFF)を受信し、電力供給停止していた光送信器を即座に起動する。ONUは時刻t10にSR(Awake)をOLTに対して送信し、時刻t11にOLTはSR(Awake)を受信する。
IEEE規格802.3az ITU−T勧告G.987.3 "Study and Demonstration of Sleep and Adaptive Link Rate Control Mechanisms for Energy Efficient 10G−EPON," IEEE/OSAJournal of Optical Communications and Networking Vol. 2, No.9, pp.716−729, September, 2010
非特許文献1に記載のように、EEEにおいては、ONU−HGW間物理インタフェースの高速起動・停止という特徴があるが、高速性を追求するがゆえに電力供給制御部位が限定され、省電力効果に限りがあった。一方で、省電力効果を高めるために電力供給制御範囲を拡大すると、電源系の応答に時間を要するために上りトラフィックの遅延増大が避けられなかった。
非特許文献2、3に記載のように、ONUスリープ技術においてはトラフィック非流通時でのONUの省電力化が可能であるが、HGWとの連携まで考慮した省電力化手法に関しては未だ開示されていない。そこで、本発明は、ONUばかりでなく、HGWとの連携まで考慮した省電力化を目的とする。
上記目的を達成するために、加入者側通信装置は、局側通信装置からのスリープモード指示をホームゲートウェイにも転送し、スリープモードではホームゲートウェイ側物理インタフェースの一部への電力供給を停止することとした。
具体的には、本発明は、局側通信装置と複数の加入者側通信装置とが接続されるポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムに適用される加入者側通信装置において、前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、ホームゲートウェイ側物理インタフェースの一部への電力供給を停止し又は電力供給を再開し、前記ホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して、ホームゲートウェイに前記スリープモード指示を転送することを特徴とする加入者側通信装置である。
本発明によれば、加入者側通信装置の省電力化が可能となる。また、ホームゲートウェイも省電力化の可能性がある。
本発明の加入者側通信装置は、前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、さらに、光送信器への電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とする。
本発明によれば、加入者側通信装置の省電力化が可能となる。
本発明の加入者側通信装置は、前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、さらに、光受信器への電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とする。
本発明によれば、加入者側通信装置の省電力化が可能となる。
本発明の加入者側通信装置は、前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックの優先度の高低によって、電力供給を停止し又は電力供給を再開することを決定することを特徴とする。
本発明によれば、優先度の異なるトラフィックを扱う場合でも加入者側通信装置の省電力化が可能となる。
本発明の加入者側通信装置は、前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックの優先度の高低に対応した複数のキューを有することを特徴とする。
本発明によれば、優先度の異なるトラフィックを扱う場合でも加入者側通信装置の省電力化が可能となる。
本発明の加入者側通信装置は、前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックのIPヘッダに含まれる優先度に関する情報を基に、前記入力トラフィックの優先度を判断することを特徴とする。
本発明によれば、優先度の異なるトラフィックを扱う場合でも加入者側通信装置の省電力化が可能となる。
上記目的を達成するために、ホームゲートウェイは、転送されたスリープモード指示に従って、スリープモードでは加入者側物理インタフェースの一部への電力供給を停止することとした。
具体的には、本発明は、前記いずれかに記載の加入者側通信装置のホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して前記加入者側通信装置と接続されるホームゲートウェイにおいて、前記ホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して転送されたスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、加入者側通信装置側物理インタフェースへの電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とするホームゲートウェイである。
本発明によれば、ホームゲートウェイの省電力化が可能となる。
上記目的を達成するために、加入者側通信装置は、局側通信装置からのスリープモード指示をホームゲートウェイにも転送し、スリープモードではホームゲートウェイ側物理インタフェースの一部への電力供給を停止し、ホームゲートウェイは、スリープモードでは加入者側通信装置側物理インタフェースの一部への電力供給を停止することとした。
具体的には、本発明は、前記いずれかに記載の加入者側通信装置と、前記記載のホームゲートウェイと、を備える宅内ネットワークシステムである。
本発明によれば、加入者側通信装置及びホームゲートウェイの省電力化が可能となる。
上記目的を達成するために、局側通信装置は、スリープモード指示を加入者側装置に送信し、加入者側通信装置は、局側通信装置からのスリープモード指示をホームゲートウェイにも転送し、スリープモードではホームゲートウェイ側物理インタフェースの一部への電力供給を停止し、ホームゲートウェイは、スリープモードでは加入者側通信装置側物理インタフェースの一部への電力供給を停止することとした。
具体的には、本発明は、局側通信装置と複数の加入者側通信装置とが接続されるポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムに適用され、スリープモードへの移行又はスリープモードからの復帰のタイミング指定されたスリープモード指示を前記加入者側通信装置に送信する局側通信装置と、前記いずれかに記載の加入者側通信装置と、前記記載のホームゲートウェイと、を備える加入者ネットワークシステムである。
本発明によれば、加入者側通信装置及びホームゲートウェイの省電力化が可能となる。
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
本発明によれば、加入者側通信装置は、スリープモードでは、ホームゲートェイ側物理インタフェースの一部まで電力供給を停止するため、加入者側通信装置の省電力効果を高めることができる。
PONシステムのネットワーク構成を説明する図である。 HGWおよびONUを含めた宅内通信システムの構成を説明する図である。 ONUの光送受信器構成を示す図である。 PON省電力メカニズムの例を説明する図である。 本発明の加入者ネットワークシステムを説明する図である。 本発明のONU及びHGWの構成を説明する図である。 本発明のONUおよびHGWの動作を説明する図である。 本発明のONUおよびHGWの動作を説明する図である。 本発明のONUおよびHGWの動作を説明する図である。 本発明のONU及びHGWの構成を説明する図である。 本発明のONUおよびHGWの動作を説明する図である。 本発明のONU及びHGWの構成を説明する図である。 本発明のONUおよびHGWの動作を説明する図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。各実施形態は可能な限り組み合わせることができる。
(実施形態1)
本発明の加入者側通信装置(以下、「ONU」と略すこともある。)が接続される加入者ネットワークシステムは図5に示すとおりである。図5において、201は加入者側通信装置(ONU)、202は局側通信装置(OLT)、203は光ファイバ伝送路、204は光スプリッタ、205はホームゲートウェイ(Home−GateWay:HGW)を表す。図5に示すように、本発明のONU201は、OLT202と複数のONU201とが接続されるポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムに適用される。ONU201には、HGW205が接続される。ONU201及びHGW205で宅内ネットワークシステムを構成する。ONU201の光送受信器構成は図3の通りとする。
本実施形態で説明するポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムでは、接続される複数のONUのうち、少なくとも1つが本実施形態のONUであってもよい。以下の実施形態でも同様である。
ONU201及びHGW205の構成を図6に示す。ONU201は主に光送受信器(Optical Transceiver:TRx)211、ONU用MAC LSI212、Queue213、Queueコントローラ(Queue controller)214、ONUスリープ制御部(Sleep controller)215、CPU216、タイマ217、HGW側PHY218によって構成される。
HGW205は、ONU側PHY251を通じてONU201と接続され、HGW用MAC LSI252、Queue253、Queueコントローラ254、CPU255、Layer−2 Switch(L2SW)256、端末側PHY257、タイマ258、HGWスリープ制御部(Sleep controller)259を有している。L2SW256を介して、Voice over IP(VoIP)機器やPC(Personal Computer)などが接続され、加入者は音声通信やインターネットアクセスが出来るようになっている。従来のHGWとは、タイマ258およびスリープ制御部259を有する点が異なる。
ONU201が有するスリープ制御部215は、トラフィック非流通時に、HGW205と通信するHGW側PHY218への電力供給を停止する機能を有する。また、光送受信器211のうち光送信器への電力供給を停止する機能を有してもよい。電力供給を停止する光送信器としては、レーザダイオード、LD駆動器、自動パワー制御器の少なくとも一つを含む。
HGW205が有するスリープ制御部259は、トラフィック非流通時に、ONUと通信するONU側PHY251への電力供給を停止する機能を有する。ONU201及びHGW205は、相互に通信するHGW側PHY218及びONU側PHY251の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止したり、再開したりする際は、お互いに連携して動作するものとする。
次に、本発明のONUおよびHGWの動作に関して、図7に示すタイムチャートを用いて説明する。以下では、スリープモード指示は、SA(ON)として説明する。
ONUのQueueに入っていたデータが、時刻tにONUからOLTに対して送信され、時刻tにONUのQueueから全てのフレームが送信され、Queueが空になるとする。
一方で、OLTがONUに対してスリープモードに入って良い、と判断したら、Sleep_Allow_ON(SA(ON))メッセージを送信し、時刻tにONUに到着し、ONUがSA(ON)メッセージの受信を開始する。SA(ON)メッセージは、少なくとも、スリープモードへの移行許可に関する情報を含んでいる。また、本実施形態において、OLTに対して次に上り伝送信号を送信開始する時刻と送信許可データ量を含んでいるとする。時刻に関しては、各装置が絶対時刻を持って、絶対時刻で指示してもよいし、各装置が相対時刻を持って、相対時刻で指示してもよいし、時間長で指示してもよい。本実施形態において、OLTからのSA(ON)に対して、ONUは光送信器に対する給電を停止するDozeを選択するものとする。
ONUはSA(ON)メッセージをHGWにも送信し、時刻tにHGWは受信を開始する。ONUはSA(ON)メッセージに対して、Sleep_Request(Doze)(SR(Doze))メッセージを時刻tにOLT及びHGWに送信し、時刻tに送信を終える。SR(Doze)メッセージには、SA(ON)メッセージに対してONUがスリープモードとしてDozeを選択するという情報を含んでいる。SR(Doze)メッセージは時刻tにHGWに到着し、HGWは時刻tにSR(Doze)メッセージの受信を終える。するとONUはタイマを起動させ、時間tsleep1をセットし、時刻tから光送信器への電力供給を停止する。
ONUは、HGWのONU側PHY251と連携し、SR(Doze)メッセージの受信を終える時刻tからタイマを起動させ、時間tsleep2をセットし、時刻tからHGW側PHY218の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。
HGWも、HGW側PHY218と連携し、SR(Doze)メッセージの受信を終えた時刻tからタイマを起動させ、時間tsleep2をセットし、時刻tからONU側PHY251の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。
ここで、tsleep2について説明する。まず、ONUとHGWは下りトラフィックの有無やリンク正常性確認のため、スリープモードにおいても定期的に起動してOLTからのSA(ON)メッセージや、スリープモードからの復帰を命令するメッセージであるSleep_Allow(OFF)(SA(OFF))メッセージを受信する。
そして、ONUとHGWとがSA(ON)メッセージやSR(Doze)メッセージ等の情報を送受信するためには、それまでに、HGW側PHY218及びONU側PHY251がスリープモードから通常モードに復帰している必要がある。SA(ON)メッセージには、OLTに対して次にONUが上り信号を送信開始する時刻と送信許可データ量に関する情報が含まれている。OLTからのSA(ON)メッセージやSA(OFF)メッセージがONUに到着する時刻であるt10をONU及びHGWは認識している。
HGWは、t10までにONU側PHY251が通常モードに復帰しているように、電源系の応答時間を考慮に入れて、時刻tにはONU側PHY251に対して電力供給を開始していなければならない。従って、タイマtsleep2の最大値は、tとtの差である。
時刻tにOLTからSA(ON)メッセージがONUに対して送信される。この時のSA(ON)メッセージは、OLTがONUに対してスリープモードから通常モードへの復帰を指示するものではなく、ONUが引き続きスリープモードで動作して良いと判断したために送っている。
SA(ON)メッセージは時刻t10にONUに到着し、ONUはHGWに同じSA(ON)メッセージを転送し、HGWには時刻t11にSA(ON)メッセージが到着する。
SA(ON)メッセージは、ONUが次に上り伝送信号を送信開始する時刻t13と送信許可データ量に関する情報を含んでいる。従って、ONUはt13には光送信器が通常モードに復帰するように、電源系の応答時間を考慮に入れて時刻t12から光送信器への電力供給を開始する。
この時、少なくともONUのQueueには上りデータが一切存在せず、ONUが通常モードに復帰する理由もないため、ONUは引き続きスリープモードで動作することを選択する。
すると、時刻t13にONUはOLTとHGWに対してSR(Doze)メッセージを送信する。SR(Doze)メッセージは時刻t15にOLTに到着し、時刻t14にHGWに到着する。HGWは時刻t17にSR(Doze)メッセージの受信を終える。
ONUは、SR(Doze)メッセージの送信を終えた時刻t16から再びスリープモードに移行し、SA(ON)に含まれたメッセージに従って、再びタイマをセットし、時刻t16から光送信器に対する電力供給を停止する。
ONUは、HGWのONU側PHY251と連携し、時刻t17からHGW側PHY218の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。HGWも、HGW側PHY218と連携し、時刻t17からONU側PHY251の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。
本実施形態におけるスリープモードでは、光送信器に対する電力供給を停止する指示がOLT側からなされたため、光受信器は常に電力供給状態が保たれたままである。
このように、OLT−ONU間で交わされるスリープモードに関するメッセージをHGWにまで転送することにより、従来省電力効果が限られていたHGW側PHY218及びONU側PHY251を、遅延の増大無しに省電力化することが可能となる。
また、HGW側PHY218及びONU側PHY251への電力供給停止時において、ONU用MAC LSI212における上りフレーム受信に関わる部位とHGW用MAC LSI252におけるONUへの上りフレーム送信に関わる部位に対する電力供給を制御しても良い。
本実施形態において、ONUやHGWのスリープ時間に関するタイマの時間をONUおよびHGWがセットした際、その時間、つまりtsleep1やtsleep2といったタイマの値は、例えばONUがOLTに対して登録されてリンクが確立した際、ONU管理情報として、OLTがONUに対して設定し、ONUは該情報をHGWに対して送信しても良い。もしくは、各スリープ周期毎のSA(ON)メッセージにスリープ時間に関する情報として、スリープ周期という細かな粒度毎に設定しても良い。また、ONUに対してスリープモードに関する制御メッセージとして、本実施形態においてはSA(ON)、SA(OFF)、SR(Awake)、SR(Doze)、SR(Cyclic sleep)といった用語をそれぞれ用いたが、それらに限定されるものではない。また、SR(Awake)をHGWに転送しているが必ずしもその必要は無く、その際は、ONUのHGW側PHY218はトラヒックが無くなったと判断し、互いに連携してONUのHGW側PHY218のスリープモードに遷移しても良い。以下の実施形態においても同様である。
(実施形態2)
本実施形態について、図6、図8を用いて説明する。想定するネットワーク構成、ハードウェア構成は実施形態1と同様であるが、OLTからの指示により、スリープモードに入っていたONUが通常モードに復帰する点が実施形態1と異なる。
本発明のONUおよびHGWの動作に関して、図8に示すタイムチャートを用いて説明する。ONUのQueueに入っていたデータが時刻tにONUからOLTに対して送信され、時刻tにONUのQueueから全てのフレームが送信され、Queueが空になるとする。
一方で、OLTがONUに対してスリープモードに入って良いと判断したら、SA(ON)メッセージを送信し、時刻tにONUに到着し、ONUがSA(ON)メッセージの受信を開始する。SA(ON)メッセージは、スリープモードへの移行許可メッセージ、OLTに対して次に上り伝送信号を送信開始する時刻と送信許可データ量に関する情報を含んでいる。例えば本実施形態において、OLTからのSA(ON)に対してONUは、光送信器に対する給電を停止するDozeを選択するものとする。
ONUはSA(ON)メッセージをHGWにも送信し、時刻tにHGWは受信を開始する。
ONUはSA(ON)メッセージに対して、SR(Doze)メッセージを時刻tにOLT及びHGWに送信し、時刻tに送信を終える。SR(Doze)は、SA(ON)に対してONUが従い、スリープモードとしてDozeを選択するという情報を含んでいる。SR(Doze)メッセージは時刻tにHGWに到着し、HGWは時刻tにSR(Doze)メッセージの受信を終える。ONUはタイマを起動させ、時間tsleep1をセットし、時刻tから光送信器への電力供給を停止する。
ONUは、HGWのONU側PHY251と連携し、時刻tからHGW側PHY218の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。
HGWも、ONUのHGW側PHY218と連携し、SR(Doze)メッセージの受信を終えた時刻tからタイマを起動させ、時間tsleep2をセットし、時刻tからONU側PHY251に対する電力供給を停止する。
OLTは、時刻tにSA(OFF)メッセージをONUに対して送信する。この時のSA(OFF)メッセージは、OLTがONUに対してスリープモードから通常モードへの復帰を指示するものである。その契機としては、例えばOLT側にONUに対する下りトラフィックが到着した、等が考えられる。
SA(OFF)メッセージは時刻t10にONUに到着し、ONUはHGWに同じSA(OFF)メッセージを転送し、時刻t11にSA(OFF)メッセージがHGWに到着する。
SA(OFF)メッセージは、ONUが次に上り伝送信号を送信開始する時刻t13と送信許可データ量に関する情報を含んでいる。ONUはt13には光送信器が通常モードに復帰するように、電源系の応答時間を考慮に入れて時刻t12から光送信器への電力供給を開始する。
時刻t13に、ONUはOLTとHGWに対してSR(Awake)メッセージを送信する。このSR(Awake)メッセージは、ONUがスリープモードから通常モードに復帰することを通知するものである。SR(Awake)メッセージは時刻t14にHGWに到着し、時刻t15にOLTに到着する。
実施形態1同様、本実施形態におけるスリープモードでは、光送信器に対する電力供給を停止することをONUが選択しため、光受信器は常に電力供給状態が保たれたままである。
また、本実施形態においても、光送信器への電力供給完了時刻を、上り伝送信号の送信開始時刻であるt13としたが、必ずしもそれである必要はなく、t13までに光送信器が通常モードに復帰していれば良いため、例えばSA(ON)メッセージが到着する時刻t10には光送信器が通常モードに復帰するように、tsleep1をセットしても良い。
このように、OLT−ONU間で交わされるスリープモードに関するメッセージをHGWにまで転送することにより、省電力効果が限られていたHGW側PHY218及びONU側PHY251も、遅延の増大無しに省電力化することが可能となる。
(実施形態3)
本実施形態について、図6、図9を用いて説明する。想定するネットワーク構成、ハードウェア構成は実施形態1、2と同様であるが、HGW側における上りトラフィック発生を契機に、スリープモードに入っていたONUが通常モードに復帰する点が実施形態1、2と異なる。本発明のONUおよびHGWの動作に関して、図9に示すタイムチャートを用いて説明する。
ONUのQueueに入っていたデータが時刻tにONUからOLTに対して送信され、時刻tにONUのQueueから全てのフレームが送信され、Queueが空になるとする。
一方で、OLTがONUに対してスリープモードに入って良い、と判断したら、SA(ON)メッセージを送信する。SA(ON)メッセージは時刻tにONUに到着し、ONUがSA(ON)メッセージの受信を開始する。SA(ON)メッセージは、スリープモードへの移行許可メッセージ、OLTに対して次に上り伝送信号を送信開始する時刻と送信許可データ量を含んでいる。例えば本実施形態においてOLTからのSA(ON)に対してONUは、光送信器に対する給電を停止するDozeを選択するものとする。
ONUはSA(ON)メッセージをHGWにも送信し、HGWは時刻tに受信を開始する。
ONUはSA(ON)メッセージに対して、SR(Doze)メッセージを時刻tにOLTとHGWとに送信し、時刻tに送信を終える。SR(Doze)メッセージは、SA(ON)メッセージに対してONUが従うという情報を含んでいる。SR(Doze)メッセージは時刻tにHGWに到着し、HGWは時刻tにSR(Doze)メッセージの受信を終える。
ONUはタイマを起動させ、時間tsleep1をセットし、時刻tから光送信器への電力供給を停止する。
また、ONUは、HGWのONU側PHY251と連携し、時刻tからHGW側PHY218の信号送受信に関わる部位に対する電力供給を停止する。
HGWも、ONUのHGW側PHY218と連携し、SR(Doze)メッセージの受信を終えた時刻tからタイマを起動させ、時間tsleep2をセットし、時刻tからONU側PHY251に対する電力供給を停止する。
時刻tには、HGW側Queueに上りデータが到着し、HGWはこれをバッファする。
OLTからSA(ON)メッセージがONUに対して送信される。この時のSA(ON)メッセージは、OLTがONUに対してスリープモードから通常モードへの復帰を指示するものではなく、ONUが引き続きスリープモードで動作して良いとOLT側で判断したために送っている。
SA(ON)メッセージは時刻t10にONUに到着し、ONUはやはりHGWに同じSA(ON)メッセージを転送し、HGWには時刻t12にSA(ON)メッセージが到着する。
ONUがSA(ON)メッセージをHGWにも転送するために、時刻t10にはONU側PHY251、HGW側PHY218に対する電力供給が完了するよう、電源系の応答時間を見込んで時刻tからONUはHGW側PHY218に、HGWはONU側PHY251にそれぞれ電力供給を開始する。
一方、HGWは、蓄積している上りデータを時刻t11にONUに対して送信し、時刻t13にONUに到着し、ONUはQueueにデータを蓄積する。ONUは、OLTとONUに対するSR(Awake)メッセージの送信を時刻t16に開始する。SR(Awake)メッセージは、ONUがスリープモードから抜けて通常モードに移行することを通知するものである。
ONUは、時刻t16にONUがSR(Awake)メッセージをOLTに対して送信できるよう、電源系の応答時間を考慮に入れて、時刻t15から、光送信器への電力供給を開始する。
ここで、HGWがONUに対して上りデータを送信するタイミングは、ONUがSA(ON)メッセージを受信し、HGWへの転送を開始する時刻t10以降であることが好ましい。HGWが時刻t10以前にONUに対して転送しても、ONUはSR(Awake)メッセージをOLTに対して送信できず、電力供給制御時間が短くなる可能性があるからである。なお、HGWがSA(ON)受信後にONUに対してDATAを送信しても良いが、SR(Awake)をOLTに送信開始するまでには遅くとも、ONUに到着している必要がある。
このように、OLT−ONU間で交わされるスリープモードに関するメッセージをHGWにまで転送することにより、従来省電力効果が限られていたONU側PHY251、HGW側PHY218をも、遅延の増大無しに省電力化することが可能となる。
(実施形態4)
本実施形態について、図3、図10を用いて説明する。想定するネットワーク構成は実施形態1から3と同様であり、基本的な動作も実施形態1と同様である。但し、図10に示すように、ONUがスリープ制御に用いるタイマ1(217−1)及びタイマ2(217−2)の2つ有している点、およびスリープモードにおけるONUの電力供給を停止する部位が光受信器にまで拡大されている点が異なる。電力供給を停止する光受信器には、受光器であるPD104、インピーダンス変換増幅器113、振幅制限増幅器112の少なくとも一つを含む。
本実施形態におけるONUおよびHGWの動作を、図11を用いて説明する。実施形態1と異なる点のみ説明すると、トラフィック非流通時に、ONUが有するタイマ2に対してtsleep3をセットし、光受信器に対する電力供給を時刻tからtにわたって停止する。また、Doze時と異なり、光送受信器に対する給電を停止するため、SR(Cyclic sleep)をOLTおよびHGWに対して送信している。
ここでtsleep3の最大値について説明する。ONUがOLTからのSA(ON)メッセージを受信する時刻であるt10までに光受信器に対する電力供給が完了しているよう、時刻tには光受信器に対する電力供給を再開する必要がある。従って、tsleep3の最大値は、tとtの差である。
このように、OLT−ONU間で交わされるスリープモードに関するメッセージをHGWにまで転送することにより、従来省電力効果が限られていたONU側PHY251、HGW側PHY218をも、遅延の増大無しに省電力化できる。また、ONUの電力供給制御対象を光受信器にまで拡大することによって、ONUの省電力効果を向上することが可能となる。
本実施形態において、ONUスリープに関する制御メッセージとしてSR(Cyclic sleep)といった用語を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。以下の実施形態においても同様である。
(実施形態5)
実施形態5について、図12、図13を用いて説明する。想定するネットワーク構成は実施形態1〜3と同様であり、基本的な動作も実施形態3と同様である。図12に示すように、ONUおよびHGWが、トラヒックの優先度に応じたQueueを複数有している点が異なる。すなわち、高優先トラヒックデータを蓄積するQueue♯1、それ以外の比較的優先度の低いトラヒックデータを蓄積するQueue#2を有する。高優先トラヒックとしては、例えば低遅延性が要求されるVoice over IPトラヒックなどが挙げられる。
基本的な動作を図13に示すが、ほとんど実施形態1〜3と同様である。高優先トラヒックデータを蓄積するQueue♯1にデータが入っている場合が、実施形態1〜3において、上りトラフィックがある場合に相当し、低優先トラヒックデータを蓄積するQueue♯2にデータが入っている場合が、実施形態1〜3において、上りトラフィックがない場合に相当する。
本実施形態においては、高優先トラヒックデータをQueue#1に蓄積し、低優先トラヒックデータをQueue#2に蓄積したが、これに限定されるものではなく、高優先トラヒックをQueue#2に蓄積し、低優先トラヒックデータをQueue#1に蓄積しても良い。ただし、この場合には高優先のトラヒックデータが蓄積されているQueue#2から優先的に出力されるものとする。
また、本実施形態では優先度を高優先と低優先の2種類としたが、これに限定されるものではなく、2種類より多くても良い。なお、入力トラヒックデータの優先度は、例えば、入力トラヒックデータのVLANタグのCoS値やIPヘッダのToS値に基づいて判断することができる。
このように、OLT−ONU間で交わされる省電力モードに関するメッセージをHGWにまで転送することにより、従来省電力効果が限られていたONU側PHY251、HGW側PHY218をも、遅延の増大無しに省電力化できる。また、優先度の高いトラヒックを取り扱うような状況においても、遅延の増大無しに省電力化することが可能となる。
本発明は情報通信産業に適用することができる。
201:加入者側通信装置(ONU)
202:局側通信装置(OLT)
203:光ファイバ伝送路
204:光スプリッタ
205:ホームゲートウェイ(Home−GateWay:HGW)
211:光送受信器
212:ONU用MAC LSI
213:Queue
214:Queueコントローラ
215:ONUスリープ制御部
216:CPU
217、217−1、217−2:タイマ
218:HGW側物理インタフェース(HGW側PHY:PHYsical interface)
251:ONU側PHY
252:HGW用MAC LSI
253、253−1、253−2:Queue
254:Queueコントローラ
255:CPU
256:Layer−2 Switch
257:端末側PHY
258:タイマ
259:HGWスリープ制御部
601:加入者側通信装置(ONU)
602:局側通信装置(OLT)
603:光ファイバ伝送路
604:光スプリッタ
605:ホームゲートウェイ(Home−GateWay:HGW)
611:光送受信器
612:MAC LSI
613:Queue
614:Queueコントローラ
615:ONUスリープ制御部
616:CPU
617:タイマ
618:HGW側PHY
651:ONU側PHY
652:MAC LSI
653:Queue
654:Queueコントローラ
655:CPU
656:L2SW
657:端末側PHY

Claims (9)

  1. 局側通信装置と複数の加入者側通信装置とが接続されるポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムに適用される加入者側通信装置において、
    前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、ホームゲートウェイ側物理インタフェースの一部への電力供給を停止し又は電力供給を再開し、
    前記ホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して、ホームゲートウェイに前記スリープモード指示を転送することを特徴とする加入者側通信装置。
  2. 前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、さらに、光送信器への電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とする請求項1に記載の加入者側通信装置。
  3. 前記局側通信装置からのスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、さらに、光受信器への電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とする請求項1又は2に記載の加入者側通信装置。
  4. 前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックの優先度の高低によって、電力供給を停止し又は電力供給を再開することを決定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の加入者側通信装置。
  5. 前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックの優先度の高低に対応した複数のキューを有することを特徴とする請求項4に記載の加入者側通信装置。
  6. 前記ホームゲートウェイからの入力トラフィックのIPヘッダに含まれる優先度に関する情報を基に、前記入力トラフィックの優先度を判断することを特徴とする請求項4又は5に記載の加入者側通信装置。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載の加入者側通信装置のホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して前記加入者側通信装置と接続されるホームゲートウェイにおいて、
    前記ホームゲートウェイ側物理インタフェースを介して転送されたスリープモード指示で指定されたタイミングに基づいて、加入者側通信装置側物理インタフェースへの電力供給を停止し又は電力供給を再開することを特徴とするホームゲートウェイ。
  8. 請求項1から6のいずれかに記載の加入者側通信装置と、
    請求項7に記載のホームゲートウェイと、
    を備える宅内ネットワークシステム。
  9. 局側通信装置と複数の加入者側通信装置とが接続されるポイント・トゥ・マルチポイント型通信システムに適用され、スリープモードへの移行又はスリープモードからの復帰のタイミング指定されたスリープモード指示を前記加入者側通信装置に送信する局側通信装置と、
    請求項1から6のいずれかに記載の加入者側通信装置と、
    請求項7に記載のホームゲートウェイと、
    を備える加入者ネットワークシステム。
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