JP6254636B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置を省電力化する技術に関するものである。

従来においては、通信装置の一部機能を休眠状態（スリープ状態）とし、省電力効果を得る技術がある。

図８は、通信装置１Ａと通信装置２Ａを示し、例えば、通信装置１Ａは、図９に示すように動作する。

つまり、通信装置１Ａは、図９（ａ）に示すように、時間経過とともにスリープ状態Ｓ、アクティブ状態Ａを繰り返し、スリープ状態Ｓにおいては、通信装置２Ａからのフレームの処理機能をアクティブ状態Ａに比べ低電力化する。

また、通信装置１Ａは、図９（ａ）に示すタイミングとは無関係に、上りフレームを受信した時刻ｔ０から一定期間はアクティブ状態Ａとなる（図９（ｂ））。

通信装置１Ａは、例えば、上記のような状態遷移を自らの制御で行う。このような自律制御は、外部（例えば、通信装置２Ａ）からの制御に比べ、外部との状態遷移に関する制御信号の通信時間を省略でき、遅延を短くできる。

特開２０１２−１８６６０１号公報 特開２０１１−５０１５６９号公報 特開２０１１−２５９０５７号公報

上記のように、従来においては、通信装置がスリープ状態となり省電力効果を得ることができるが、省電力効果をさらに高めたいという要望がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信装置を省電力化する技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、２つの通信装置を含み、一方が他方を相手としてフレームを送信し、他方が一方を相手としてフレームを送信する通信システムであって、前記各通信装置は、バッファと、相手の通信装置におけるスリープ状態とアクティブ状態の間の遷移のタイミングを定めるためのパラメータが記憶されるスリープ設定部と、前記パラメータに基づいて、前記相手の通信装置がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定する状態計算部と、前記相手の通信装置に送信すべきフレームを前記相手の通信装置がアクティブ状態であるなら前記相手の通信装置に送信する一方、前記相手の通信装置がスリープ状態であるなら前記バッファに記憶させるとともに、所定のタイミングで前記バッファから前記フレームを読み出し前記相手の通信装置に送信するフレーム処理部とを有し、前記スリープ設定部には、前記相手の通信装置がアクティブ状態とスリープ状態を繰り返す場合における１つのアクティブ状態の開始時刻であるアクティブ状態開始時刻ｔａと、前記アクティブ状態の時間長Ｔａと、前記スリープ状態の時間長Ｔｓとが予め記憶され、前記状態計算部は、現在時刻ｔが以下の式を満たせば前記相手の通信装置はアクティブ状態、満たさなければスリープ状態であると判定し、
ｔａ＋ｍ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋ｍ（Ｔａ＋Ｔｓ）＋Ｔａ
（ただし、ｍは０または正の整数）
前記相手の通信装置がスリープ状態であるなら、前記相手の通信装置がアクティブ状態になるまでの時間長として、以下の式の時間長Ｔを計算し、
Ｔ＝ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ）−ｔ
（ただし、ｎは、０または正の整数であり、かつ、以下の式を満たすｎである）
ｔａ＋Ｔａ＋ｎ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ）
前記フレーム処理部は、前記時間長Ｔに相当する時間が経過したなら、前記バッファから前記フレームを読み出し前記相手の通信装置に送信することを特徴とする。

本発明の通信システムによれば、通信装置を省電力化することができる。

本実施の形態に係る通信システムのネットワーク構成および装置構成を示す図である。 光回線終端装置１とゲートウェイ装置２におけるフレームの処理機能の状態遷移を示す図である。 実施例１において光回線終端装置１が各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。 実施例１において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。 実施例２において光回線終端装置１が各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。 実施例２において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。 実施例３において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。 従来の通信装置１Ａと通信装置２Ａの接続状態を示す図である。 通信装置１Ａと通信装置２Ａにおけるフレームの処理機能の状態遷移を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る通信システムのネットワーク構成および装置構成を示す図である。図２は、光回線終端装置１とゲートウェイ装置２におけるフレームの処理機能の状態遷移を示す図である。

図１に示すように、通信システムは、２つの通信装置を含み、一方が他方を相手としてフレームを送信し、他方が一方を相手としてフレームを送信するものである。ここでは、一方を光回線終端装置１、他方をゲートウェイ装置２とする。

光回線終端装置１は、広域網（図示せず）などから送信されたフレーム（下りフレーム）を受信し、ゲートウェイ装置２に転送する。ゲートウェイ装置２は、フレームを受信し、構内ネットワーク（ＬＡＮ）の端末（図示せず）などに転送する。

また、ゲートウェイ装置２は、端末などから送信されたフレーム（上りフレーム）を受信し、光回線終端装置１に転送する。光回線終端装置１は、フレームを受信し、広域網などに送信する。

なお、光回線終端装置１が広域網などから受信するフレームおよび広域網などに向けて送信するフレームは光信号であり、その他のフレームは電気信号だが、ここでは、その区別および相互の変換については言及しないこととする。

光回線終端装置１は、図２（ａ）に示すように、時間経過とともにスリープ状態Ｓ、アクティブ状態Ａを繰り返し、スリープ状態Ｓにおいては、ゲートウェイ装置２からのフレームの処理機能をアクティブ状態Ａに比べ低電力化する。

また、光回線終端装置１は、図２（ａ）に示すタイミングとは無関係に、ゲートウェイ装置２からフレームを受信した時刻ｔ０から一定期間はアクティブ状態Ａとなる（図２（ｂ））。

また、ゲートウェイ装置２は、図２（ａ）に示すように、時間経過とともにスリープ状態Ｓ、アクティブ状態Ａを繰り返し、スリープ状態Ｓにおいては、光回線終端装置１からのフレームの処理機能をアクティブ状態Ａに比べ低電力化する。

また、ゲートウェイ装置２は、図２（ａ）に示すタイミングとは無関係に、光回線終端装置１からフレームを受信した時刻ｔ０から一定期間はアクティブ状態Ａとなる（図２（ｂ））。

以下、図２（ａ）における１つのアクティブ状態Ａの開始時刻をアクティブ状態開始時刻ｔａ、アクティブ状態Ａの時間長をＴａ、スリープ状態Ｓの時間長をＴｓとし、図２（ｂ）における時刻ｔ０直後のアクティブ状態Ｓの時間長をＴｂとする。なお、ｔａ、Ｔａ、Ｔｓ、Ｔｂは、光回線終端装置１とゲートウェイ装置２とでは一致しなくてもよい。

図１に示すように、光回線終端装置１は、バッファ１１と、バッファ管理部１２と、スリープ設定部１３と、状態計算部１４と、フレーム処理部１５とを有する。

バッファ１１には、下りフレームが一時的に記憶される。バッファ管理部１２は、バッファ１１の空き容量を管理する。

スリープ設定部１３には、ゲートウェイ装置２におけるスリープ状態とアクティブ状態の間の遷移のタイミングを定めるためのパラメータが記憶される。

例えば、スリープ設定部１３には、ゲートウェイ装置２におけるアクティブ状態開始時刻ｔａと、ゲートウェイ装置２における時間長Ｔａ（図２（ａ）のアクティブ状態Ａの時間長）と、ゲートウェイ装置２における時間長Ｔｓ（図２（ａ）のスリープ状態Ｓの時間長）と、ゲートウェイ装置２における時間長Ｔｂ（図２（ｂ）のアクティブ状態Ａの時間長）が記憶される。

状態計算部１４は、アクティブ状態開始時刻ｔａ、時間長Ｔａ、Ｔｓ、Ｔｂとゲートウェイ装置２にフレームを送信した送信時刻に基づいて、ゲートウェイ装置２がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定する。

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２にフレームを送信すべき場合に、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態であると判定されたなら、フレームをゲートウェイ装置２に送信する一方、スリープ状態であると判定されたなら、フレームをバッファ１１に記憶させるとともに、例えば所定の時間が経過したら、バッファ１１からフレームを読み出してゲートウェイ装置２に送信する。

また、ゲートウェイ装置２は、バッファ２１と、バッファ管理部２２と、スリープ設定部２３と、状態計算部２４と、フレーム処理部２５とを有する。

バッファ２１には、上りフレームが一時的に記憶される。バッファ管理部２２は、バッファ２１の空き容量を管理する。

スリープ設定部２３には、光回線終端装置１におけるスリープ状態とアクティブ状態の間の遷移のタイミングを定めるためのパラメータが記憶される。

例えば、スリープ設定部２３には、光回線終端装置１におけるアクティブ状態開始時刻ｔａと、光回線終端装置１における時間長Ｔａ（図２（ａ）のアクティブ状態Ａの時間長）と、光回線終端装置１における時間長Ｔｓ（図２（ａ）のスリープ状態Ｓの時間長）と、光回線終端装置１における時間長Ｔｂ（図２（ｂ）のアクティブ状態Ａの時間長）が記憶される。

状態計算部２４は、アクティブ状態開始時刻ｔａ、時間長Ｔａ、Ｔｓ、Ｔｂと光回線終端装置１にフレームを送信した送信時刻に基づいて、光回線終端装置１がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定する。

フレーム処理部２５は、光回線終端装置１にフレームを送信すべき場合に、光回線終端装置１がアクティブ状態であると判定されたなら、フレームを光回線終端装置１に送信する一方、スリープ状態であると判定されたなら、フレームをバッファ２１に記憶させるとともに、例えば所定の時間が経過したら、バッファ２１からフレームを読み出し光回線終端装置１に送信する。

（実施例１）
まず、本実施の形態に係る通信システムにおける実施例１について説明する。

図３は、実施例１において光回線終端装置１が各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。

フレーム処理部１５は、例えば、フレームを受信し、このフレームをゲートウェイ装置２に送信すべき状態となったなら、バッファ管理部１２に対し、バッファ１１が満状態であるかを問い合わせる（Ｓ１）。バッファ管理部１２は、バッファ１１が満状態であるかを回答する。満状態とは、バッファ１１の空き容量が１フレーム分未満である状態をいう。

フレーム処理部１５は、バッファ１１が満状態であるなら（Ｓ１：ＹＥＳ）、フレームをゲートウェイ装置２へ送信し（Ｓ３）、動作を終える。

フレーム処理部１５は、バッファ１１が満状態でないなら（Ｓ１：ＮＯ）、状態計算部１４に対し、ゲートウェイ装置２がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを問い合わせる。

状態計算部１４は、ゲートウェイ装置２がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定し（Ｓ５）、回答する。

ここで、ステップＳ５の判定について説明する。

状態計算部１４は、事前につまりゲートウェイ装置２へ最後にフレームを送信した際に、その送信時刻ｔ０、換言すれば、ゲートウェイ装置２が光回線終端装置１から最後にフレームを受信した時刻を記憶しておく。

そして、状態計算部１４は、ステップＳ５のタイミングで、スリープ設定部１３からアクティブ状態開始時刻ｔａ、時間長Ｔａ、Ｔｓ、Ｔｂを読み出し、現在時刻ｔが以下の式（１）または式（２）を満たせばゲートウェイ装置２はアクティブ状態、満たさなければスリープ状態であると判定する。

ｔａ＋ｎ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋ｎ（Ｔａ＋Ｔｓ）＋Ｔａ （１）
（ただし、ｎは０または正の整数）
ｔ０＜ｔ＜ｔ０＋Ｔｂ （２）

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態なら、フレームをゲートウェイ装置２へ送信し（Ｓ３）、動作を終える。

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２がスリープ状態なら、フレームをバッファ１１に記憶させ（Ｓ７）、処理を終える。

図４は、実施例１において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。

フレーム処理部１５は、フレームをバッファ１１に記憶させてから予め定めた時間（例えば、数ミリ秒程度の時間）が経過したかを判定し（Ｓ１１）、経過したなら、バッファ１１からフレームを読み出してゲートウェイ装置２に送信し（Ｓ１３）、動作を終える。

なお、ゲートウェイ装置２の動作については、上記説明における光回線終端装置１、バッファ１１、バッファ管理部１２、スリープ設定部１３、状態計算部１４、フレーム処理部１５、下りフレームをゲートウェイ装置２、バッファ２１、バッファ管理部２２、スリープ設定部２３、状態計算部２４、フレーム処理部２５、上りフレームに読み替えればよいので、説明を省略する。

したがって、実施例１によれば、状態計算部が、パラメータと相手の通信装置へのフレームの送信時刻に基づいて、相手の通信装置がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定し、フレーム処理部が、相手の通信装置に送信すべきフレームを相手の通信装置がアクティブ状態であるなら相手の通信装置に送信する一方、相手の通信装置がスリープ状態であるならバッファに記憶させるとともに、バッファからフレームを読み出し相手の通信装置に送信するので、相手の通信装置のスリープ状態を長くでき、相手の通信装置を省電力化できる。

なお、相手の通信装置における状態を制御（外部制御）しなくてよいので、相手の通信装置は自律制御を適用でき、そうすれば、制御信号の通信時間を省略できるので、低遅延の効果も得られる。

（実施例２）
次に、本実施の形態に係る通信システムにおける実施例２について説明する。

図５は、実施例２において光回線終端装置１が各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。

フレーム処理部１５は、例えば、フレームを受信し、このフレームをゲートウェイ装置２に送信すべき状態となったなら、バッファ管理部１２に対し、バッファ１１が満状態であるかを問い合わせる（Ｓ１）。バッファ管理部１２は、バッファ１１が満状態であるかを回答する。

フレーム処理部１５は、バッファ１１が満状態であるなら（Ｓ１：ＹＥＳ）、フレームをゲートウェイ装置２へ送信し（Ｓ３）、動作を終える。

フレーム処理部１５は、バッファ１１が満状態でないなら（Ｓ１：ＮＯ）、状態計算部１４に対し、ゲートウェイ装置２がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを問い合わせる。

状態計算部１４は、ゲートウェイ装置２がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定し（Ｓ５）、回答する。判定方法は、例えば、実施例１と同じである。

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態なら、フレームをゲートウェイ装置２へ送信し（Ｓ３）、動作を終える。

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２がスリープ状態なら、状態計算部１４に対し、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態になるまでの時間長を計算させる。状態計算部１４は、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態になるまでの時間長を計算し（Ｓ５１）、フレーム処理部１５に回答する。

ここで、ステップＳ５１の計算について説明する。

状態計算部１４は、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態になるまでの時間長として、式（３）の時間長Ｔを計算する。

Ｔ＝ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ）−ｔ （３）
ただし、ｔａはゲートウェイ装置２における１つのアクティブ状態Ａの開始時刻（アクティブ状態開始時刻）、ｔ０はゲートウェイ装置２へ最後にフレームを送信した時刻、ｔは現在時刻、ｎは、０または正の整数であり、かつ、式（４）を満たすｎである。

ｔａ＋Ｔａ＋ｎ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ） （４）

フレーム処理部１５は、ゲートウェイ装置２がアクティブ状態になるまでの時間長（Ｔ）を記憶し、フレームをバッファ１１に記憶させ（Ｓ７）、処理を終える。

図６は、実施例２において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。

フレーム処理部１５は、フレームをバッファ１１に記憶させてから時間長Ｔに相当する時間が経過したかを判定し（Ｓ１１１）、経過したなら、バッファ１１からフレームを読み出してゲートウェイ装置２に送信し（Ｓ１３）、動作を終える。

なお、ゲートウェイ装置２の動作については、上記説明における光回線終端装置１、バッファ１１、バッファ管理部１２、状態計算部１４、フレーム処理部１５、下りフレームをゲートウェイ装置２、バッファ２１、バッファ管理部２２、状態計算部２４、フレーム処理部２５、上りフレームに読み替えればよいので、説明を省略する。

したがって、実施例２によれば、状態計算部は、相手の通信装置がスリープ状態であるなら、パラメータと送信時刻に基づいて、相手の通信装置がアクティブ状態になるまでの時間長を計算し、フレーム処理部は、時間長に相当する時間が経過したなら、バッファからフレームを読み出し相手の通信装置に送信するので、相手の通信装置がアクティブ状態になるまではスリープ状態にさせておくことができ、相手の通信装置を省電力化できるとともに、アクティブ状態になったタイミングでフレームを受信させることができ、遅延を短くすることができる。

（実施例３）
次に、本実施の形態に係る通信システムにおける実施例３について説明する。

例えば、実施例３は、優先度の異なる２種のフレームのうちの優先度の低いフレームについてのものである。なお、実施例３は、全てのフレームに適用してもよい。

光回線終端装置１では、ゲートウェイ装置２に送信すべき各下りフレーム（例えば、優先度の低いフレーム）について、図３と同じ動作を行う。よって、その詳細説明は省略する。

一方、光回線終端装置１では、優先度の高いフレームについては、フレーム処理部１５が、ゲートウェイ装置２の状態によらず、バッファに記憶させずに、即座にゲートウェイ装置２に送信する。

図７は、実施例３において光回線終端装置１がバッファ１１に記憶させた各下りフレームについて行う動作のフローチャートである。

フレーム処理部１５は、バッファ管理部１２に対し、バッファ１１が満状態であるかを問い合わせる（Ｓ１１２）。バッファ管理部１２は、バッファ１１が満状態であるかを回答する。

フレーム処理部１５は、バッファ１１が満状態なら（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、バッファ１１からフレーム（例えば、優先度の低いフレーム）を読み出してゲートウェイ装置２に送信し（Ｓ１３）、動作を終える。

なお、ゲートウェイ装置２の動作については、上記説明における光回線終端装置１、バッファ１１、バッファ管理部１２、フレーム処理部１５、下りフレームをゲートウェイ装置２、バッファ２１、バッファ管理部２２、フレーム処理部２５、上りフレームに読み替えればよいので、説明を省略する。

したがって、実施例３によれば、フレーム処理部は、バッファが満状態になったなら、バッファからフレームを読み出し相手の通信装置に送信するので、相手の通信装置のスリープ状態をより長くでき、相手の通信装置をより省電力化できる。

また、低い優先度のフレームには実施例３を適用することで、相手の通信装置を省電力化でき、特に高い優先度のフレームについてはバッファに記憶させず相手の通信装置に送信することで、遅延を短くすることができる。

なお、本実施の形態では、２つの通信装置の例として、一方を光回線終端装置１、他方をゲートウェイ装置２としたが、これに限らず、２つの通信装置は、互いにフレームを送信し合うものであればよい。

１…光回線終端装置
２…ゲートウェイ装置
１１、２１…バッファ
１２、２２…バッファ管理部
１３、２３…スリープ設定部
１４、２４…状態計算部
１５、２５…フレーム処理部
Ｔａ、Ｔｂ…アクティブ状態の時間長
Ｔｓ…スリープ状態の時間長
ｔ…現在時刻
ｔ０…送信時刻

Claims (1)

1. ２つの通信装置を含み、一方が他方を相手としてフレームを送信し、他方が一方を相手としてフレームを送信する通信システムであって、
   前記各通信装置は、
   バッファと、
   相手の通信装置におけるスリープ状態とアクティブ状態の間の遷移のタイミングを定めるためのパラメータが記憶されるスリープ設定部と、
   前記パラメータに基づいて、前記相手の通信装置がスリープ状態であるかアクティブ状態であるかを判定する状態計算部と、
   前記相手の通信装置に送信すべきフレームを前記相手の通信装置がアクティブ状態であるなら前記相手の通信装置に送信する一方、前記相手の通信装置がスリープ状態であるなら前記バッファに記憶させるとともに、所定のタイミングで前記バッファから前記フレームを読み出し前記相手の通信装置に送信するフレーム処理部と
   を有し、
   前記スリープ設定部には、前記相手の通信装置がアクティブ状態とスリープ状態を繰り返す場合における１つのアクティブ状態の開始時刻であるアクティブ状態開始時刻ｔａと、前記アクティブ状態の時間長Ｔａと、前記スリープ状態の時間長Ｔｓとが予め記憶され、
   前記状態計算部は、現在時刻ｔが以下の式を満たせば前記相手の通信装置はアクティブ状態、満たさなければスリープ状態であると判定し、
   ｔａ＋ｍ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋ｍ（Ｔａ＋Ｔｓ）＋Ｔａ
   （ただし、ｍは０または正の整数）
   前記相手の通信装置がスリープ状態であるなら、前記相手の通信装置がアクティブ状態になるまでの時間長として、以下の式の時間長Ｔを計算し、
   Ｔ＝ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ）−ｔ
   （ただし、ｎは、０または正の整数であり、かつ、以下の式を満たすｎである）
   ｔａ＋Ｔａ＋ｎ（Ｔａ＋Ｔｓ）＜ｔ＜ｔａ＋（ｎ＋１）（Ｔａ＋Ｔｓ）
   前記フレーム処理部は、前記時間長Ｔに相当する時間が経過したなら、前記バッファから前記フレームを読み出し前記相手の通信装置に送信することを特徴とする通信システム。