JP5792132B2

JP5792132B2 - 通信制御方法、局側通信装置、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム、及び記録媒体

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Publication number: JP5792132B2
Application number: JP2012185160A
Authority: JP
Inventors: 晋西原; 紘子野村; 裕隆氏川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: JP2014045248A

Description

本発明は、局側通信装置に複数の加入者側通信装置が接続された加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムでの通信制御方法、当該通信制御方法を行う局側通信装置、その加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム、及び通信制御方法を局側通信装置で実現させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。

光アクセスシステムの代表的な網構成として、図１に示すように、光アクセスネットワークの代表的な網構成として、複数の光ネットワーク終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｕｎｉｔ：ＯＮＵ）と１つの光加入者線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌｌｉｎｅｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）とがパッシブな光分岐素子を介して接続される受動光ネットワーク（Ｐａｓｓｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）構成がある。ＰＯＮ方式においては複数の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はＰＯＮ方式が採用されている。ギガビットクラスのＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３において標準化されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）方式があり、伝送速度は１Ｇｂｉｔ／ｓと１０Ｇｂｉｔ／ｓとが規定されている。

一方、昨今の通信機器に対する省電力化要求は厳しく、光アクセスにおいても同様である。その際には、膨大な流通数ゆえに光通信ネットワーク全体における消費電力の大部分を占める、ＯＮＵの消費電力を削減することが有効である。例えば非特許文献１においては、ＯＮＵの消費電力は、光通信ネットワークシステム全体の消費電力のうち６０％を占めると言われている。そのような状況で、ＯＮＵに対するトラヒックが無い時などに、該ＯＮＵの構成部品に対する給電を制御することによってＯＮＵの省電力化を達成する、ＯＮＵスリープというメカニズムが、非特許文献２に記載のようにＩＥＥＥＰ１９０４．１ＷＧにおいて規定されている。規定されているのは、周期的に光送信器の構成部品をシャットダウンする“Ｔｘスリープ”と、光送信器に加えて光受信器の構成部品をシャットダウンする“ＴＲｘスリープ”である。ＴｘスリープおよびＴＲｘスリープは、ＯＮＵとＯＬＴの間のネゴシエーションにより、任意のＯＮＵにトラヒックが流通していない際にスリープモードに入るかどうかの判断をする。従ってＯＬＴとＯＮＵがネゴシエーションを元にスリープに入ることにより、ＯＮＵとＯＬＴ間のリンク断を生じさせることなく、トラヒック非流通時にＯＮＵを省電力化することが可能である。ＯＮＵスリープにおいて、スリープ中に発生した上りトラヒックの遅延が増大してしまうという状況を考慮して、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能が規定されている。

従来技術を、図面を用いて具体的に説明する。

図１にはＰＯＮシステムに基づく光アクセスネットワーク構成を示す。例えば１２８台のＯＮＵ２００が１つのＯＬＴ１００に接続されたＰＯＮ構成において、各ＯＮＵ２００はユーザ・ネットワーク・インターフェイス（Ｕｓｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＵＮＩ）側のＰＨＹ２１、キュー２２−１、キュー２２−２、ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ２３、スリープコントローラ２４、光トランシーバ（Ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ：ＴＲｘ）２５、帯域要求制御部２６を有する。スリープコントローラ２４には少なくとも１つのタイマ２７が付随する。２つのキュー２２には、それぞれ優先度の異なる入力フレームが保存され、キュー２２−１には高優先トラヒック、キュー２２−２には低優先トラヒックが保存される。ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ２３が有するキューコントローラはキュー２２へのフレーム入力を検出し、フレームの種類を識別したり、フレームの検索により送信先を決定する機能を有する。スリープコントローラ２４はキューコントローラ２８と連携してキュー２２へのフレーム入力を監視し、トラヒックに応じてスリープモードに遷移したり、通常起動状態に遷移するための判断を行う。また、スリープモードに遷移する際は、給電制御対象であるＴＲｘ２５に対する給電制御を行い、また、その際に必要となるタイマを動作させる機能を有する。帯域要求制御部２６は、キュー２２への上りフレーム流入状況に応じて、ＯＬＴ１００に対して上り帯域割当量に関する制御信号を送信する。例えばＥＰＯＮにおいては、帯域割当要求に関する情報をＲＥＰＯＲＴと呼ばれる制御フレームに含め、ＯＬＴ１００に対して送る。

また、帯域要求制御部２６は、ＯＬＴ１００側から送信される上り信号送信許可に関する制御情報を受信する。例えばＥＰＯＮではＧＡＴＥと呼ばれる制御フレームに帯域割当量および送信時刻に関する情報は含められる。ＯＬＴ１００からのＧＡＴＥに基づき、上りデータがキュー２２よりＯＬＴ１００に対して送信される。

ＯＬＴ１００はサービス・ネットワーク・インターフェイス（Ｓｅｒｖｉｃｅｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＮＩ）側のＰＨＹ１１、キュー１２−１、キュー１２−２、ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ１３、スリープコントローラ１４、光トランシーバ（Ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ：ＴＲｘ）１５、帯域割当制御部１６を有する。

スリープコントローラ１４には、１２８個、すなわちＯＬＴ１００に接続されるＯＮＵ２００と同じ数のタイマ１７が付随し、スリープモードに遷移したりする際に、状態毎に異なる値がセットされる。２つのキュー１２には、それぞれ優先度の異なる入力フレームが保存され、キュー１２−１には高優先トラヒック、キュー１２−２には低優先トラヒックが保存される。ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ１３が有するキューコントローラ１８はキュー１２へのフレーム入力を検出し、フレームの種類を識別したり、フレームの検索により送信先を決定する機能を有する。スリープコントローラ１４はキューコントローラ１８と連携してキュー１２へのフレーム入力を監視し、トラヒックに応じてスリープモードに遷移したり、通常起動状態に遷移するための判断を行う。また、スリープモードに遷移する際は、給電制御対象であるＴＲｘ１５に対する給電制御を行い、また、その際に必要となるタイマ１７を動作させる機能を有する。

帯域割当制御部１６は、ＯＮＵ２００からのＲＥＰＯＲＴ信号をもとに割当帯域量を決定し、ＯＮＵ２００に対して上り信号の送信許可であるＧＡＴＥ信号を生成する機能を有する。

本ＰＯＮシステムがスリープモードによる省電力メカニズム、およびＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を有するとする。

ＯＮＵ２００の光送信器を休止させるＴｘモードにおけるＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能の動作例を図２に示す。時刻ｔ_０に、例えばＯＮＵ＃１はＯＬＴから“Ｓｌｅｅｐ＿Ａｌｌｏｗ（Ｔｘ）”という、ＯＮＵスリープに関する制御信号を受信している。“Ｓｌｅｅｐ＿Ａｌｌｏｗ（Ｔｘ）”は、Ｔｘモードでスリープに入ることを許可するという情報の他、スリープ時間（Ｔ_ＳＬＰ）に関する情報を含んでいる。これに対してＯＮＵ＃１は時刻ｔ_１に“Ｓｌｅｅｐ＿Ａｃｋ（Ｔｘ）”をＯＬＴに対して送信している。ＳｌｅｅｐＡｃｋ（Ｔｘ）は、Ｔｘスリープに遷移することをＯＬＴに対して通知するもので、時刻ｔ_１にタイマ値としてＴ_ＳＬＰをセットし、Ｔ_ＡＣＴ経過後のｔ_２にはタイマ値にＴ_ＳＬＰをセットする。ＯＮＵ＃１はスリープに移行して光送信器の構成部品をシャットダウンし、ｔ_２からＴ_ＳＬＰ経過後のｔ_８に、アクティブモードに遷移するような動作が想定されている。

例えばスリープ中のＯＮＵ消費電力Ｐ_ＰＳは図３および次式（１）のように表現することができる。

ここでＰ_ＡＣＴ、Ｐ_ＳＬＰはそれぞれ通常起動モード、スリープモードにおけるＯＮＵ消費電力、Ｔ_ＡＣＴ、Ｔ_ＳＬＰ、Ｔ_ＴＲＮはそれぞれアクティブ周期、スリープ時間、状態遷移時の過渡応答時間とする。

例えばＰ_ＡＣＴ、Ｐ_ＳＬＰをそれぞれ２．１Ｗ、０．７Ｗとし、Ｔ_ＡＣＴ、Ｔ_ＴＲＮをそれぞれ１ｍｓ、５ｍｓとすると、スリープモードを適用した際のＯＮＵ消費電力を半減させるのに必要なＴ_ＳＬＰは１８ｍｓとなる。

ＡｋｉｈｉｒｏＯｔａｋａ，"Ｐｏｗｅｒ−ｓａｖｉｎｇａｄ−ｈｏｃＲｅｐｏｒｔ"，ａｖａｉｌａｂｌｅａｔ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／３／ａｖ／ｐｕｂｌｉｃ／２００８＿０９／３ａｖ＿０８０９＿ｏｔａｋａ＿１．ｐｄｆ，ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏＩＥＥＥＰ８０２．３ａｖＴａｓｋＦｏｒｃｅ，ｐ．３，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００８．ＩＥＥＥＰ１９０４．１／Ｄ２．３ＤｒａｆｔＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＳｅｒｖｉｃｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｉｎＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１２．ＩＥＥＥ８０２．３ａｈｓｔａｎｄａｒｄＩＥＥＥ８０２．３ａｖｓｔａｎｄａｒｄＮＴＴ技術ジャーナル，ｐｐ．６７−７０，２００５年１０月．

上述のように、スリープモードを適用することでＯＮＵ側での省電力化が図られている。一方、ＯＬＴは、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能の実装時、このようなスリープ中においても、ＯＮＵ＃１に対して定期的にＧＡＴＥ信号を送信している。図２では、時刻ｔ_３に上りデータが到着したとする。ＯＮＵはｔ_４にＯＬＴからのＧＡＴＥ信号を受信し、それに対して時刻ｔ_５にＯＮＵはＳｌｅｅｐＡｃｋ（Ｗａｋｅｕｐ）をＯＬＴに対して送信することによって、スリープ状態から通常起動状態に復帰することをＯＬＴに対して通知している。時刻ｔ_６に再びＧＡＴＥ信号をＯＮＵは受信し、ｔ_７に上りデータを送信している。

ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐを用いる際はＯＬＴがスリープ中のＯＮＵに対してＧＡＴＥ信号を送信する必要があるが、必ずしも全てのＧＡＴＥ信号に対応してＯＮＵが通常起動状態に遷移するとは限らない。なぜなら、スリープ中のＯＮＵにおいて上りトラヒックが発生しない場合もあるからである。その際は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ時のＧＡＴＥ信号は帯域を不用に消費するため、送信効率の低下につながる。

さらに、ＯＬＴ側においても、全てのＲＥＰＯＲＴ信号のためにタイムスロットを確保する必要があるため、やはり送信効率の低下が起こりえる。特に上り信号はバーストモードで、非特許文献３や４において規定されるように、物理オーバーヘッドがペイロードに付加されるため、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ時の上り送信効率低下は下りよりも顕著になる。

ここで送信効率低下について詳細に説明する。加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム全体における上りの送信効率Ｅは数式２のように表すことができる。

ｔ_ＧＡＴＥはＧＡＴＥ送信間隔、ｎは任意のＯＬＴに接続された、スリープ中のＯＮＵ数、ｔ_Ｌｏｓｓは効率の劣化分である。ｔ_Ｌｏｓｓはｔ_ＯＨおよびｔ_Ｄａｔａから構成される。ｔ_ＯＨは上り信号におけるバーストオーバーヘッドであり、下り信号の効率を議論する際は無視することができる。ｔ_Ｄａｔａは浪費されたＧＡＴＥ信号のペイロード分に相当する時間である。ｔ_ＯＨはｔ_ｏｎ、ｔ_ｏｆｆ、ｔ_ＣＤＲ、ｔ_{ｓｅｔｔｌｉｎｇ}、ｔ_{ｄｌｍｔｒ}であり、それぞれ、ＯＮＵ光送信器内蔵レーザのｏｎ時間、ｏｆｆ時間、ＯＬＴが有するクロックデータ再生器（Ｃｌｏｃｋａｎｄｄａｔａｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）の応答時間、ＯＬＴが有する等化増幅器の応答時間、バーストエンドデリミタ時間である。

１０Ｇ−ＥＰＯＮでのＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ使用を考慮し、上り信号送信効率のＧＡＴＥ送信間隔依存性を計算する。ｔ_ｏｎ、ｔ_ｏｆｆ、ｔ_ＣＤＲ、ｔ_{ｓｅｔｔｌｉｎｇ}、ｔ_{ｄｌｍｔｒ}がそれぞれ５１２ｎｓ、５１２ｎｓ、４００ｎｓ、８００ｎｓ、６．５ｎｓとする。ｔ_Ｄａｔａは最短フレーム長を仮定し、２００ｎｓとし、また、ｔ_ＧＡＴＥは非特許文献５を参考に、通常起動状態におけるＧＡＴＥ周期である１ｍｓとすると、ｎ＝３２および６４の時の送信効率はそれぞれ、９２．２％および８４．５％に低下してしまう。バーストモードである上り信号はそもそも物理オーバーヘッドにより、実効的に利用可能な帯域が制限されるため、ＯＮＵスリープの制御信号によるさらなる送信効率低下は好ましくない。

このように、従来のＰＯＮシステムにおいてＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合、スリープ中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号に関連する動作により送信効率が低下するという課題があった。

そこで、本発明は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合でも送信効率の低下を防止できる通信制御方法、局側通信装置、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム、及び記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、スリープ中のＯＮＵが存在する場合に、ＯＬＴから送信されるＧＡＴＥ信号を間引くことで、送信効率低下を防止することとした。

具体的には、本発明に係る通信制御方法は、局側通信装置に複数の加入者側通信装置が接続された加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムでの通信制御方法であって、
前記加入者側通信装置がスリープモードで動作中であることを検出する検出ステップと、
スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置に対して、前記局側通信装置から前記加入者側通信装置へ定期的に送信される送信許可信号の送信間隔を通常起動モードでの前記送信許可信号の送信間隔より長く設定する送信間隔設定ステップと、
を行うことを特徴とする。

本通信制御方法は、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムがＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装している場合、スリープモードで動作中のＯＮＵを検出すると、ＧＡＴＥ信号の送信を抑制する。ＧＡＴＥ信号の頻度が減少するだけでなく、ＲＥＰＯＲＴ信号用のタイムスロットも減少でき、ＯＮＵスリープの制御信号の頻度も低減できる。従って、本発明は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合でも送信効率の低下を防止できる通信制御方法を提供することができる。

本発明に係る通信制御方法は、前記送信間隔設定ステップにおいて、スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置への前記送信許可信号の送信間隔を数式２で定義される上りの送信効率Ｅが予め定めた値以上となるように設定することを特徴とする。本発明では、送信効率Ｅが予め設定した値より低下しないようにＧＡＴＥ信号の送信間隔を設定する。このため、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装した際にも送信効率が低下することを抑制できる。

本発明に係る通信制御方法は、前記検出ステップにおいて、スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置の数を確認し、定期的に数式２のｎを変更することを特徴とする。スリープモードで動作中のＯＮＵの数によってＧＡＴＥ信号の送信間隔を設定することで送信効率を改善することができる。

本発明に係る通信制御方法は、前記送信間隔設定ステップにおいて、スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置への前記送信許可信号の送信間隔を、数式１で定義される前記加入者側通信装置の消費電力Ｐ_ＰＳが予め設定された値以下となるように設定することを特徴とする。

スリープモードで動作中のＯＮＵに上りトラヒックが存在すれば、ＧＡＴＥ信号のタイミングで通常起動モードに遷移する。スリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔が短い場合、スリープ時間が短くなりＯＮＵの消費電力の低減が難しくなる場合がある。逆にスリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔が長い場合、通常起動モードへの遷移が遅れ、トラヒックの遅延を招くことになる。そこで、本通信制御方法は、スリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔をトラヒックの遅延が許容範囲に収まるように設定する。このため、本通信制御方法は、トラヒックの遅延を最小限に抑制するとともにＯＮＵの消費電力の低減も可能とする。

本発明に係る局側通信装置は、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムが形成されるように複数の加入者側通信装置が接続された局側通信装置であって、前記通信制御方法を行うＧＡＴＥ周期制御部を備えることを特徴とする。本局側通信装置は、ＧＡＴＥ周期制御部が上記通信制御方法を行うように各構成を制御するため送信効率低下の防止を実現できる。従って、本発明は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合でも送信効率の低下を防止できる局側通信装置を提供することができる。

本発明に係る加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムは、前記局側通信装置と、前記局側通信装置に接続される複数の加入者側通信装置と、を備える。本加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムは、前記局側通信装置を備え、送信効率低下の防止を実現できる。従って、本発明は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合でも送信効率の低下を防止できる加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムを提供することができる。

本発明に係る記録媒体は、前記通信制御方法を局側通信装置で実現させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。当該プログラムを前記局側通信装置のＧＡＴＥ周期制御部で実行させることにより当該通信制御方法を実現することができる。

本発明は、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する場合でも送信効率の低下を防止できる通信制御方法、局側通信装置、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム、及び記録媒体を提供することができる。

ＰＯＮの構成を説明する図である。ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能の動作例を説明する図である。スリープ中のＯＮＵ消費電力を説明する図である。本発明に係る加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムを説明する図である。スリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔とＯＬＴの送信効率Ｅとの関係を説明する図である。スリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔とＯＬＴの送信効率Ｅとの関係を説明する図である。ＯＮＵスリープ機能を実装したＯＮＵがＴｘモードで動作した時の、ＴＲｘ消費電力のスリープ時間依存性を示した図である。

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）
図４は、本実施形態の加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１を説明する図である。加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１は、ＯＬＴ１００と、これに接続される複数のＯＮＵ２００と、を備える。

加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１は、例えば１２８台のＯＮＵ２００が１つのＯＬＴ１００に接続されたＰＯＮ構成である。

各ＯＮＵ２００はユーザ・ネットワーク・インターフェイス（Ｕｓｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＵＮＩ）側のＰＨＹ２１、キュー２２−１、キュー２２−２、ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ２３、スリープコントローラ２４、光トランシーバ（Ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ：ＴＲｘ）２５、及び帯域要求制御部２６を有する。スリープコントローラ２４には少なくとも１つのタイマ２７が付随する。２つのキュー２２には、それぞれ優先度の異なる入力フレームが保存され、キュー２２−１には高優先トラヒック、キュー２２−２には低優先トラヒックが保存される。ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ２３が有するキューコントローラ２８はキュー２２へのフレーム入力を検出し、フレームの種類を識別したり、フレームの検索により送信先を決定する機能を有する。スリープコントローラ２４はキューコントローラ２８と連携してキュー２２へのフレーム入力を監視し、トラヒックに応じてスリープモードに遷移したり、通常起動状態に遷移するための判断を行う。また、スリープモードに遷移する際は、給電制御対象であるＴＲｘ２５に対する給電制御を行い、また、その際に必要となるタイマ２７を動作させる機能を有する。帯域要求制御部２６は、キュー２２への上りフレーム流入状況に応じて、ＯＬＴ１００に対して上り帯域割当量に関する制御信号を送信する。例えばＥＰＯＮにおいては、帯域割当要求に関する情報をＲＥＰＯＲＴと呼ばれる制御フレームに含め、ＯＬＴ１００に対して送る。

ＯＬＴ１００はサービス・ネットワーク・インターフェイス（Ｓｅｒｖｉｃｅｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＳＮＩ）側のＰＨＹ１１、キュー１２−１、キュー１２−２、ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ１３、スリープコントローラ１４、光トランシーバ（Ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ：ＴＲｘ）１５、帯域割当制御部１６、ＧＡＴＥ周期制御部１９を有する。

ＧＡＴＥ周期制御部１９は、帯域割当制御部１６およびスリープコントローラ１４とも連携し、ＯＬＴ１００配下におけるＯＮＵ２００のスリープ状況に応じて、スリープ中のＯＮＵ２００に対するＧＡＴＥ信号の送信間隔を制御する機能をも有する。

ＯＬＴ１００とＯＮＵ２００とは光ファイバおよび受動光スプリッタを介して接続され、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ型の光アクセスシステムが構成される。ＯＮＵ−ＯＬＴ間の物理的な通信は対向するＴＲｘ（１５、２５）によって行われる。

加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１が行うＯＮＵスリープ時の送信効率低下防止メカニズム、および、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を有する際の動作について特に説明する。

当該送信効率低下防止メカニズムは、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１が行うＯＬＴ１００の通信制御方法であって、
ＯＮＵ２００がスリープモードで動作中であることを検出する検出ステップと、
スリープモードで動作中のＯＮＵ２００に対して、ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００へ定期的に送信される送信許可信号（ＧＡＴＥ信号）の送信間隔を通常起動モードでの前記送信許可信号の送信間隔より長く設定する送信間隔設定ステップと、
を行うことを特徴とする。

ＯＮＵ２００がスリープ状態にある場合、ＯＮＵ２００はＧＡＴＥ信号に応答することはない。このため、ＯＮＵ２００がスリープ状態であるときにＧＡＴＥ信号を送信すれば、帯域を無用に消費することになり送信効率の低下につながる。また、ＯＬＴ１００は、ＧＡＴＥ信号に対するＲＥＰＯＲＴ信号のためにタイムスロットを確保する必要があるため、送信効率の低下が発生する。特に上り信号は、バーストモードで物理オーバーヘッドがペイロードに付加されるため、上り送信効率の低下はより顕著となる。

本メカニズムは、スリープ中のＯＮＵ２００が存在する場合に、ＯＬＴ１００から送信される無駄なＧＡＴＥ信号の送信を制限する。具体的には、ＯＬＴ１００はスリープモードで動作中のＯＮＵ２００を検出すると、そのＯＮＵ２００へのＧＡＴＥ信号の送信間隔を通常起動モードのときより長く設定する。ＧＡＴＥ信号が消費する帯域を減少させ、さらにＲＥＰＯＲＴ信号用のタイムスロットも減少できるため送信効率低下を防止することができる。

続いて、どのようにスリープモードで動作中のＯＮＵ２００へのＧＡＴＥ信号の送信間隔を決定するかについて説明する。第１の決定方法は、ＯＬＴ１００が所定の送信効率を保てるようにＧＡＴＥ信号の送信間隔を決定する。具体的には、前記送信間隔設定ステップにおいて、スリープモードで動作中ＯＮＵ２００へのＧＡＴＥ信号の送信間隔を数式２で定義される上りの送信効率Ｅが予め定めた値以上となるように設定する。

図５は、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００へのＧＡＴＥ信号の送信間隔とＯＬＴ１００の送信効率Ｅとの関係を説明する図である。図５は、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００へのＧＡＴＥ信号の送信間隔を変化させた時の、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１全体における上り送信効率Ｅを数式２で計算したものである。計算条件は従来技術の説明時と同様である。加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１は１２８台のＯＮＵ２００を有し、そのうち６４台、例えばＯＮＵ＃１〜ＯＮＵ＃６４がスリープモードに滞在しているとする。

スリープモードで動作中の６４台のＯＮＵへのＧＡＴＥ送信間隔が、通常起動モードと同程度の１ｍｓｅｃである場合、送信効率は８４．４％となる。そこで、ＯＬＴ１００が有するＧＡＴＥ周期制御部１９は、ＯＬＴ１００のスリープコントローラ１４や帯域割当制御部１６と連携し、送信効率Ｅが向上するようにＧＡＴＥ信号の送信間隔を制御する。例えば、ＧＡＴＥ周期制御部１９は、送信効率Ｅが９５％になるようにＧＡＴＥ送信間隔を約３．１ｍｓｅｃに設定する。これよって、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ利用時の送信効率低下を抑制することができる。

（実施形態２）
ＯＬＴ１００は、前記検出ステップにおいて、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００の数を確認し、定期的に数式２のｎを変更する。本実施形態を、図面を用いて説明する。ネットワーク構成、ハードウェア構成は実施形態１と全く同じであるが、ＯＬＴ１００が有するＧＡＴＥ周期制御部１９の動作が異なる。

ＧＡＴＥ周期制御部１９は、スリープコントローラ１４と連携し、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００の数を監視する機能を有する。具体的には、スリープコントローラ２４と連携し、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００の識別子、すなわちＬｏｇｉｃａｌＬｉｎｋＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ（ＬＬＩＤ）を取得し、その数を数えることで実現できる。

図６は、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００の数が変化したときの、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１全体における上り送信効率Ｅを数式２で計算したものである。図６に示すように、例えばＧＡＴＥ周期が１ｍｓｅｃの時は、スリープ中のＯＮＵ数ｎが１６、３２、６４時の上り送信効率はそれぞれ９６．１％、９２．２％、８４．５％と低下する。ＯＬＴ１００は、例えばスリープ中のＯＮＵ数が６４であることをＧＡＴＥ周期制御部１９が検出した場合、ＧＡＴＥ送信間隔を２ｍｓｅｃと設定することで送信効率を９２．２％に改善することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態の加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムの構成は、図４で説明した加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム３０１の構成と同じであるが、ＯＬＴ１００が有するＧＡＴＥ周期制御部１９の動作が異なる。ＯＬＴ１００は、送信間隔設定ステップにおいて、スリープモードで動作中のＯＮＵへのＧＡＴＥ信号の送信間隔を、数式１で定義されるＯＮＵの消費電力Ｐ_ＰＳが予め設定された値以下となるように設定する。

図７は、ＯＮＵスリープ機能を実装したＯＮＵがＴｘモードで動作した時の、ＴＲｘ消費電力のスリープ時間依存性を示した図である。計算条件は従来技術の記述、および数式１に基づく。例えば、ＯＬＴ１００のスリープコントローラ１４がスリープ時間を約５３ｍｓｅｃと設定したとき、ＯＮＵ消費電力はスリープを行わないとき（スリープ時間＝０ｍｓｅｃ）に比べて約６０％削減して０．８４Ｗ程度に抑えることができる。

ここで、スリープモードで動作中のＯＮＵ２００に上りトラヒックが存在すれば、ＧＡＴＥ信号のタイミングで通常起動モードに遷移するため、ＧＡＴＥ信号の送信間隔が短い場合、スリープ時間が短くなりＯＮＵ２００の消費電力を低減させることが難しくなる。一方、ＧＡＴＥ信号の送信間隔を長くした場合、ＯＮＵ２００の消費電力を低減させることはできるが、上りトラヒックの遅延を生じてしまう。例えば、スリープ時間を約５３ｍｓｅｃであるとき、スリープ中のＯＮＵ２００に対するＧＡＴＥ送信間隔を１８ｍｓｅｃ以上にしてＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐを運用することで、スリープ中のＯＮＵ消費電力を少なくとも半減させつつ、スリープ中に発生した上りトラヒックの遅延を最低限に抑制することができる。このように、加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムは、省電力とトラヒック遅延とのバランスを考慮し、スリープ時間とＧＡＴＥ信号の送信間隔を設定する必要がある。

ここで具体例を挙げておく。ＩＰ電話（ＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰ：ＶｏＩＰ）のトラヒックに対する低遅延要求は強く、ＶｏＩＰトラヒックは２０ｍｓｅｃ間隔という特徴を有する。従って、低遅延性を担保するために、好ましくはＧＡＴＥ周期は２０ｍｓｅｃ程度かそれ以下が好ましい。

ＩＰ電話の場合、ＯＬＴ１００のスリープコントローラ１４は、スリープ時間を５３ｍｓｅｃに設定し、ＧＡＴＥ周期制御部１９は、帯域割当制御部１６およびスリープコントローラ１４と連携してスリープに関する情報を取得し、ＧＡＴＥ送信間隔が１８ｍｓｅｃ以下にならないよう、例えば１９ｍｓｅｃに設定する。

また、本実施形態ではスリープ時間、ＧＡＴＥ送信間隔をそれぞれ５３ｍｓｅｃ、１９ｍｓｅｃと設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、ＯＮＵ消費電力を少なくとも半減させるという基準を設けたがこれに囚われるものではなく、例えば加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム全体での消費電力削減基準を設け、ＯＮＵ２００全部で少なくとも８０Ｗの消費電力削減を達成する、等の基準で運用しても良い。その際は、例えば１００台のＯＮＵ２００がスリープモードで動作する際、ＯＮＵ１台あたりの消費電力を０．８Ｗ抑制すれば良いことになる。図７および数式１より、その際のスリープ時間は最低約７．９ｍｓｅｃと求まる。従って、ＯＮＵスリープ時間としては、例えばＯＮＵ消費電力を半減可能な値である１８ｍｓｅｃで運用しつつ、ＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐのためのＧＡＴＥ送信間隔は例えば８ｍｓｅｃとして運用することで、システム全体での消費電力削減につながる。

本実施形態での計算で、伝送速度は１０Ｇｂｉｔ／ｓで上り伝送、という条件を用いたがこれに囚われることはない。例えば、下り伝送効率に適用しても良いし、伝送速度は１Ｇｂｉｔ／ｓでも良い。

（他の実施形態）
本発明に係る通信制御方法はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。このとき、コンピュータがＯＬＴ１００として機能してもよいし、ＧＡＴＥ周期制御部１９として機能してもよい。

以下は、本実施形態の加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムをまとめたものである。
［課題］
ＰＯＮシステムにおいてＥａｒｌｙＷａｋｅ−ｕｐ機能を実装する際、スリープ中のＯＮＵに対するＧＡＴＥ信号の送信により、送信効率が低下してしまうという課題があった。そこで、本加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムは、上述の課題を解決すべく、簡易な構成でありながら、光ネットワークへ対する光信号の送信を低遅延で実現することを目的としている。

（１）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる局側通信装置であって、スリープモードで動作中の加入者側通信装置に対して送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、所定の送信効率が保たれるように制御する機能を有することを特徴とする局側通信装置。

（２）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる局側通信装置であって、スリープモードで動作中の加入者側通信装置に対して送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、加入者側通信装置の消費電力が所定の値以下に保たれるように制御する機能を有することを特徴とする局側通信装置。

（３）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる局側通信装置であって、スリープモードで動作中の加入者側通信装置に対して送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、省電力モードで動作中の加入者側通信装置の数に応じて制御する機能を有することを特徴とする局側通信装置。

（４）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる加入者側通信装置の通信制御方法であって、該加入者側通信装置がスリープモードで動作している時に、該加入者側通信装置に対して局側通信装置から送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、所定の送信効率が保たれるように制御することを特徴とする通信制御方法。

（５）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる加入者側通信装置の通信制御方法であって、該加入者側通信装置がスリープモードで動作している時に、該加入者側通信装置に対して局側通信装置から送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、加入者側通信装置の消費電力が所定の値以下に保たれるように制御することを特徴とする通信制御方法。

（６）
加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムにおいて用いられる加入者側通信装置の通信制御方法であって、該加入者側通信装置がスリープモードで動作している時に、該加入者側通信装置に対して局側通信装置から送信許可信号を定期的に送信する機能を有し、該送信許可信号の送信間隔を、省電力モードで動作中の加入者側通信装置の数に応じて制御することを特徴とする通信制御方法。

（７）
加入者側通信装置に上記（４）〜（６）のいずれかに記載の通信制御方法を実行させるプログラムが格納された不揮発性記憶媒体。
（８）
上記（１）〜（３）のいずれかに記載の局側通信装置を有することを特徴とする加入者側光通信システム。
（９）
上記（４）〜（６）いずれかに記載の通信制御方法を用いることを特徴とする加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム。

上記（１）〜（９）に基づけば、ＯＮＵスリープ時に発生したトラヒックの遅延を抑制しつつ、送信効率低下を抑制することが可能になる。

１１、２１：ＰＨＹ（インターフェース）
１２、２２：キュー
１３、２３：ＰＯＮ−ＭＡＣＬＳＩ
１４、２４：スリープコントローラ
１５、２５：光トランシーバ（ＴＲｘ）
１６：帯域割当制御部
２６：帯域要求制御部
１７、２７：タイマ
１８、２８：キューコントローラ
１９：ＧＡＴＥ周期制御部
１００：ＯＬＴ
２００：ＯＮＵ
３００、３０１：ＰＯＮ（加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システム）

Claims

局側通信装置に複数の加入者側通信装置が接続された加入者系ポイント・トゥ・マルチポイント型光通信システムでの通信制御方法であって、
前記加入者側通信装置がスリープモードで動作中であることを検出する検出ステップと、
スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置に対して、前記局側通信装置から前記加入者側通信装置へ定期的に送信される送信許可信号の送信間隔を通常起動モードでの前記送信許可信号の送信間隔より長く設定する送信間隔設定ステップと、
スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置の数を確認する確認ステップと、
前記確認ステップでスリープモードで動作中の前記加入者側通信装置の数の変化を検出した場合、スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置の数に応じて前記送信許可信号の送信間隔を制御する送信間隔制御ステップと、
を行うことを特徴とする通信制御方法。
前記送信間隔設定ステップにおいて、
スリープモードで動作中の前記加入者側通信装置への前記送信許可信号の送信間隔を数式Ｃ１で定義される上りの送信効率Ｅが予め定めた値以上となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。

ただし、ｔ_ＧＡＴＥ：ＧＡＴＥ送信間隔、ｎ：前記局側通信装置に接続されたスリープ中の前記加入者側通信装置数、ｔ_Ｌｏｓｓ：効率の劣化分、ｔ_ＯＨ：上り信号におけるバーストオーバーヘッド、ｔ_Ｄａｔａ：ＧＡＴＥ信号のペイロード分に相当する時間、ｔ_ｏｎ：前記加入者側通信装置の光送信器内蔵レーザのｏｎ時間、ｔ_ｏｆｆ：前記加入者側通信装置の光送信器内蔵レーザのｏｆｆ時間、ｔ_ＣＤＲ：前記局側通信装置が有するクロックデータ再生器（Ｃｌｏｃｋａｎｄｄａｔａｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）の応答時間、ｔ_{ｓｅｔｔｌｉｎｇ}：前記局側通信装置が有する等化増幅器の応答時間、ｔ_{ｄｌｍｔｒ}：バーストエンドデリミタ時間である。
前記確認ステップにおいて、前記加入者側通信装置のＬｏｇｉｃａｌＬｉｎｋＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ（ＬＬＩＤ）を取得することでスリープモードで動作中の前記加入者側通信装置の数を確認することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信制御方法。