WO2011129318A1 - 通信システム、局側光回線終端装置、利用者側光回線終端装置、制御装置、並びに通信方法 - Google Patents

通信システム、局側光回線終端装置、利用者側光回線終端装置、制御装置、並びに通信方法 Download PDF

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power saving
onu
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side optical
power
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PCT/JP2011/059054
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向井 宏明
正基 田中
伊藤 大輔
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三菱電機株式会社
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    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Definitions

  • the present invention relates to a communication system and a communication method in which a plurality of terminals are connected by a common line.
  • a communication system for example, an OLT (Optical Line Terminal) and a plurality of ONUs (Optical Network Unit) Related to PON (Passive Optical Network) system.
  • OLT Optical Line Terminal
  • ONUs Optical Network Unit
  • PON Passive Optical Network
  • the OLT In the PON system, communication is performed while synchronizing between the OLT and the ONU so that uplink data transmitted from the ONU does not collide.
  • the OLT plans to give transmission permission to each ONU so that uplink data does not collide. At this time, the delay due to the distance to each ONU is considered. For this reason, the OLT measures the round trip time between each ONU.
  • there are fluctuations in the transmission path such as jitter and wander, and therefore it is necessary to perform measurement periodically.
  • Patent Document 1 when there is no uplink data from the ONU, a PON system that improves the throughput without assigning a useless transmission band to such an ONU has been studied (Patent Document 1).
  • the OLT when the OLT detects that there is no user data for a preset period, the OLT cancels the registration of the ONU and notifies the ONU that the optical link is temporarily stopped. Thereafter, no transmission band is allocated to the ONU, and transmission of a frame for maintaining the link is also suppressed, so the ONU can reduce the number of frame transmissions.
  • the communication system of the present invention is an optical communication system that connects a plurality of user side optical line terminators (hereinafter referred to as ONUs) to a station side optical line terminator (hereinafter referred to as OLT) using a common optical fiber.
  • ONUs user side optical line terminators
  • OLT station side optical line terminator
  • at least some of the ONUs include a transmitter / receiver having a power saving function for suspending the transmitting unit while supplying power to the receiving unit, and information on correspondence of the power saving function via the transmitter / receiver.
  • the OLT includes a control device that generates transmission permission information for uplink communication based on the power saving function correspondence information, and receives the power saving function correspondence information and transmits the transmission permission information to the ONU.
  • the station side optical line terminator receives the power saving function correspondence information from the user side optical line terminator, and from the plurality of power saving protocols having different communication procedures based on the correspondence information, A control device for selecting a power saving protocol used for communication with the line terminating device is provided.
  • the user-side optical line terminator of the present invention is connected to an optical fiber, has an optical transceiver having a power saving function for stopping transmission while continuing reception, and supports the power saving function via this optical transceiver.
  • a control device that transmits information to the station side optical line termination device and controls whether or not the optical transceiver can be shifted to the power saving state based on the restriction information received in advance from the station side optical line termination device. Is.
  • the master station device detects the power saving function of the slave station device, and determines the power saving protocol based on the power saving function of the slave station device detected by the master station device; Using the power saving protocol determined by the master station device, and controlling the intermittent supply of the transmitter power or the receiver power of the slave station device.
  • the control device of the present invention detects an ONU power saving function via an OLT transceiver and intermittently supplies ONU transmitter power or receiver power using a power saving protocol selected based on the detection result. Is to control.
  • the communication method, the optical communication system, the station side optical line terminator, the user side optical line terminator, and the control device according to the present invention can reduce power consumption while continuing intermittent communication.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing a communication method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing a communication method in the power saving mode according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing configuration control and sleep control according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing configuration control and sleep control according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing a sleep protocol according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing another example of the sleep protocol according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing configuration processing of the control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing sleep mode control and the like of the control device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing sleep mode request processing and the like of the control device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a table showing ONU and service data according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a table showing service and prohibited power saving mode data in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a table showing service and prohibited power saving mode data according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a table showing service and maximum sleep time data according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a table showing service and default sleep time data according to the second embodiment of the present invention.
  • Embodiment 1 FIG. ⁇ Hardware configuration
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of Embodiment 1 of a PON system according to the present invention.
  • the PON system of the present embodiment includes an OLT 1 (master station device) and ONUs 10-1 to 10-3 (slave station devices).
  • the OLT 1 and the ONUs 10-1 to 10-3 are connected by a subscriber line 30 via a splitter 40.
  • the splitter 40 branches the subscriber line 30 connected to the OLT 1 into the number of ONUs 10-1 to 10-3.
  • the ONU 10-1 is connected to the terminals 20-1 and 20-2. Although an example in which three ONUs are used is shown here, the number of ONUs is not limited to this, and any number may be used.
  • the OLT 1 includes a PON control unit 2 that performs processing on the OLT side based on the PON protocol, a reception buffer 3 that is a buffer for storing uplink data received from the ONUs 10-1 to 10-3, and an ONU 10-1 to Transmission buffer 4 that is a buffer for storing downlink data to be transmitted to 10-3, optical transceiver 5 that performs transmission / reception processing of optical signals, and a WDM (Wavelength Division Multiplexing) coupler that wavelength-multiplexes uplink data and downlink data (WDM) 6 and a physical layer processing unit (PHY) 7 that realizes a physical interface function of NNI (Network Node Interface) between the network.
  • the optical transceiver 5 includes an optical receiver (Rx: Receiver) 51 that performs reception processing, and an optical transmitter (Tx: Transmitter) 52 that performs transmission processing.
  • the ONU 10-1 includes a PON control unit 11 that performs processing on the ONU side based on the PON protocol, a transmission buffer (upstream buffer) 12 that is a buffer for storing transmission data (upstream data) to the OLT 1, and an OLT 1 Receive buffer (downlink buffer) 13 which is a buffer for storing received data (downlink data), an optical transceiver 14, a WDM 15 for wavelength-multiplexing uplink data and downlink data, and terminals 20-1, 20- 2, physical layer processing units (PHYs) 16-1 and 16-2 that realize a physical interface function of UNI (User Network Interface).
  • PON control unit 11 that performs processing on the ONU side based on the PON protocol
  • upstream buffer 12 that is a buffer for storing transmission data (upstream data) to the OLT 1
  • OLT 1 Receive buffer (downlink buffer) 13 which is a buffer for storing received data (downlink data)
  • an optical transceiver 14 a WDM 15 for wavelength-multiplexing uplink data
  • the optical transceiver 14 includes an optical transmitter (Tx: Transmitter) 141 that performs transmission processing and an optical receiver (Rx: Receiver) 142 that performs reception processing.
  • the PON control unit 11 is connected to the optical transmitter / receiver 14 through a power saving control signal line in order to control the optical transmitter 141 and / or the optical receiver 142 to an on / off state.
  • (1) ONU 10 that can set only the transmitter 141 to the power saving state (2) ONU 10 that can set the transmitter 141 and the receiver 142 to the power saving state, and (3) any power saving state.
  • ONU10 that can not support the control of both.
  • the PHY 16-1 includes a reception unit (Rx: Receiver) 161-1 that performs reception processing and a transmission unit (Tx: Transmitter) 162-1 that performs transmission processing.
  • the PHY 16-2 performs reception processing. It has a receiving unit (Rx: Receiver) 161-2 and a transmitting unit (Tx: Transmitter) 162-2 that performs transmission processing.
  • the number of terminals is not limited to this, and any number of terminals may be provided, and a physical layer processing unit (PHY) corresponding to the number of terminals is provided.
  • PHY physical layer processing unit
  • FIG. 1 a configuration example of the ONU 10-1 is shown as a representative, but the ONUs 10-2 and 10-3 have the same configuration as the ONU 10-1.
  • the PON control unit 2 of the OLT 1 performs upstream data bandwidth allocation so as to give transmission permission to the ONUs 10-1 to 10-3 so that the transmission time zones do not overlap with each other. -1 to 10-3 transmission data collision is prevented. Any method may be used for this bandwidth allocation. For example, “Su-il Choi and Jae-doo”, “HuhDynamic Bandwidth Allocation Algorithm for Multimedia Services over Ethernet (registered trademark) PONs”, ETRI Journal, Volume Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm described in 24, Number 6, December 2002, p.465 to p.466 can be used.
  • the PON control unit 2 stores downlink data (downlink communication data) received from the network via the PHY 7 in the transmission buffer 4.
  • the PON control unit 2 reads the downlink data stored in the transmission buffer 4 and outputs it to the optical transceiver 5, and the Tx 52 of the optical transceiver 5 uses the transmission data as an optical signal.
  • the optical signal is output to the WDM 6, and the WDM 6 performs wavelength multiplexing on the optical signal output from the optical transmitter / receiver 5, and outputs it to the ONUs 10-1 to 10-3 via the subscriber line 30.
  • the PON control unit 2 transmits a control message such as transmission band allocation for transmitting a transmission permission instruction
  • the control message generated by the PON control unit 2 is output to the optical transceiver 5, Transmit to ONUs 10-1 to 10-3 in the same way as data.
  • the WDMs 6 and 15 are used for wavelength multiplexing, but the WDMs 6 and 15 are not essential when communicating at a single wavelength.
  • ONUs 10-1 to 10-3 when a downstream signal is received from OLT 1, WDM 15 separates the downstream signal and outputs it to optical transceiver 14, and Rx142 of optical transceiver 14 converts the downstream signal into downstream data of an electrical signal. And output to the PON control unit 11.
  • the PON control unit 11 stores the downlink data output from the Rx 142 of the optical transceiver 14 in the reception buffer 13.
  • the PON control unit 2 reads the downlink data stored in the reception buffer 13 and outputs it to both or one of the PHYs 16-1 and 16-2 according to the destination of the data.
  • the PHYs 16-1 and 16-2 that have received the downlink data perform predetermined processing on the downlink data and transmit the downlink data to the terminals 20-1 and 20-2 to which they are connected.
  • the PON control unit 11 transmits the uplink data acquired from the terminals 20-1 and 20-2 via the PHYs 16-1 and 16-2.
  • Store in 12 The uplink data stored in the transmission buffer is read out based on the transmission band given from the OLT 1 and output to the optical transceiver 14.
  • the Tx 141 of the optical transceiver 14 converts the upstream data into an optical signal (upstream signal) and transmits it to the OLT 1 via the WDM 15 and the subscriber line 30.
  • the PON control unit 2 of the OLT 1 stores the uplink data received from the ONUs 10-1 to 10-3 via the subscriber line 30, the WDM 6, and the Rx 51 of the optical transceiver 5 in the reception buffer 3.
  • the PON control unit 2 reads the uplink data stored in the reception buffer 3 and outputs it to the network via the PHY 7.
  • the ONUs 10-1 to 10-3 receive the control message from the OLT 1 by the PON control unit 11 via the WDM 15 and the Rx 142 of the optical transceiver 14, and execute and control the operation based on the instruction of the control message. Generate a response to the message.
  • FIG. 2 shows a control in which the OLT 1 operates the ONU 10 in a power saving state in accordance with the capability of the ONU 10.
  • step S1 the OLT 1 performs a discovery process in order to find an active ONU 10.
  • the OLT 1 broadcasts a discovery control message in downlink communication, and each ONU 10 that has received this control message returns the ONU serial number and the like to the OLT 1.
  • the OLT 1 can find the ONU 10 in the active state by receiving the response message.
  • ONU (2) is powered off and does not return a response message.
  • the OLT 1 exchanges various parameters related to the capabilities and communication conditions of the ONU 10 and the ONU 10 discovered in Step S1, and sets the communication conditions for each other (Step S2).
  • the ONU 10 transmits the correspondence information of the power saving function of the ONU 10 to the OLT 1 as a power save level.
  • This correspondence information includes power control information of the transmitter / receiver and the duration (sleep_time) of the power saving mode.
  • Doze / Dozing mode transmission function (Tx) is off and reception function [Rx] is on
  • sleep mode or cyclic sleep
  • transmission function periodically (Tx) and the reception function [Rx] are turned off
  • the power saving mode is not supported, or data corresponding to a plurality of modes is listed.
  • the OLT 1 shifts to a normal communication state.
  • the OLT 1 allocates a bandwidth for uplink communication to each ONU 10 and transmits this to the ONU 10 as transmission permission information (Grant or Gate).
  • the OLT 1 may store this Grant in a frame together with other downstream data and transmit it to the ONU 10 or may transmit it separately.
  • the ONU 10 that has received the Grant starts data transmission.
  • a case where there is no transmission data and the ONU 10 shifts to the power saving mode will be described (step S3).
  • the ONU 10 transmits a request signal to the OLT 1.
  • the OLT 1 determines whether or not to permit the transition to the power saving mode based on various information of the ONU 10 obtained in step S2, the upstream / downstream communication status with the ONU 10, and the like, and sends a permission signal (non-permission signal) to the ONU 10.
  • the ONU 10 turns off the power of the transmission unit 141 (or the transmission unit 141 and the reception unit 142), and reduces the power consumed by the optical transceiver 14.
  • the OLT 1 permits a power saving mode different from the power saving mode requested by the ONU 10 according to the configuration result in step S2, and also sets the time for temporarily turning off the power of the transmitter 141 and the like during the power saving.
  • the setting may be changed and notified to the ONU 10.
  • step S3 the OLT 1 assigns Grant to the ONU 10 in the power saving mode. This is to enable ONU 10 to transmit data with a short delay when upstream data is generated in ONU 10.
  • the OLT 1 may allocate this Grant every time for each band update period, or may allocate it at an interval of several times in consideration of less uplink communication. For example, it is conceivable that the interval is assigned every time in the doze mode, and the interval is thinned out in the sleep mode.
  • the ONU 10 enters the power saving mode from the timing U3. For example, in the doze mode, the ONU 10 receives downlink data together with Grant.
  • the ONU 10 temporarily turns on the transmitter 141 at a timing U6 after a predetermined time (Sleep time) ends, transmits a request (Sleep request), maintains the link, and then again.
  • the transmitter 141 is turned off.
  • the ONU 10 can also transmit other control information and small data in the allocated band.
  • the control for using the power saving function while maintaining the link is explained by the applicant in the International Patent Cooperation Treaty Application PCT / JP2010 / 002054, and this application is incorporated herein by reference.
  • the ONU 10 monitors the generation of uplink data that exceeds a predetermined threshold and the start of communication of a terminal (connected device) that requires a large bandwidth, and decides to cancel the power saving mode based on the monitoring result. This cancellation is performed when the ONU 10 transmits a cancellation message or transmits data.
  • ONU (2) When ONU (2) is discovered by periodic discovery of OLT1 (step S4) and configuration (step S5) is completed, ONU (2) starts communication.
  • OLT 1 transmits Grant to ONU (1) and ONU (2) as usual, ONU (2) transmits Idle Frame as a response even when there is no uplink data.
  • the ONU (2) transmits the Idle frame because if it does not transmit, the OLT1 detects LOSi (Loss of Signal for ONUi) and the link is cut.
  • LOSi Liss of Signal for ONUi
  • the OLT 1 determines that the ONU (2) having no power saving function has operated for a long time (above a predetermined threshold) based on the result of the configuration, the ONT (2) is substantially changed.
  • the OLT 1 receives, for example, the dose corresponding to the ONU (1) corresponding to the power saving mode based on the result of the configuration.
  • the ONU (2) that does not support the power saving mode with the mode power saving protocol starts communication with the power saving protocol in the pseudo dose mode.
  • the power saving protocol in the pseudo dose mode is a protocol in which the Grant transmission interval is set to, for example, once every 10 bandwidth update cycles, and the Grant is thinned out before the transition to the pseudo dose mode. As a result, transmission of idle frames is reduced, so that power consumed for uplink communication can be saved.
  • the ONU 10 In the pseudo dose mode, the ONU 10 always returns a response when granted Grant.
  • the rules of the power-saving protocol in the doze mode stipulate that the ONU 10 does not need to return a response when there is no transmission data even if Grant is given. In order to detect a communication path failure instead of every response, the ONU 10 returns a response frame once during a period determined by the sleep time. In the doze mode, Grant is given more frequently than in the pseudo dose mode. C2 in FIG. 2 indicates a grant interval given in the pseudo dose mode. It can be seen that this interval C2 is longer than the interval C1 given in the doze mode, so that the idle frame transmission interval becomes longer and the power consumption of the ONU (2) can be suppressed.
  • the power saving protocol in the doze mode is characterized by suppressing transmission of response frames and eliminating or reducing transmission delay when uplink communication occurs due to a short Grant transmission interval.
  • the power saving protocol can be changed based on the correspondence information of the power saving function, and the power consumption can be suppressed according to the characteristics of each of the plurality of ONUs.
  • this communication system can perform control with reduced power consumption even for an ONU 10 that does not have a power saving function and does not support a power saving protocol such as the ONU (2).
  • Step S5 shows details of the configuration operation of FIG.
  • the ONU 10 collects attribute information such as the type of connected device such as the terminal 20-1, ON / OFF, line type, speed, etc. (step S5a), and the function of the own device recorded in the storage device of the own device, Together with the information related to performance, attribute information is generated (step S5b).
  • the ONU 10 records correspondence information (power_save_attr) of the power saving function as the attribute information.
  • the OLT 1 sends a request command (Get_cmd) for attribute information of the ONU 10 for configuration when the discovery is completed.
  • Each ONU 10 returns attribute information in response frame (Get_rsp) in response to this request command.
  • the ONU (2) that does not support the power saving function may not transmit the power saving function correspondence information (power_save_attr).
  • the OLT 1 When the OLT 1 receives the response frame (Get_rsp), the OLT 1 stores the response frame (Get_rsp) in its own recording device (database) in a format as shown in FIG. Similarly, based on the contract for each user recorded in advance in the recording device, the restriction items of the power saving mode for each user and provided service are checked (step S5c), and the power saving mode and conditions permitted to each ONU 10 are determined. Determine (step S5d). Examples of restrictions are shown in FIGS. For example, when the user uses a communication line for a server application that requires a quick response, it is not desirable that the ONU 10 shifts to the power saving mode and a delay occurs. The OLT 1 and the ONU 10 can suppress such an undesirable delay in advance by confirming the power saving mode permitted in advance.
  • the OLT 1 transmits the determined permitted power saving mode to the ONU 10 using the instruction frame (Set_cmd).
  • the ONU 10 records the received permitted power saving mode in its own storage device (step S5e).
  • the ONU 10 determines whether or not it is possible to shift to the power saving mode / power saving mode to be used based on the recorded permitted power saving mode.
  • the ONU 10 transmits the request (sleep_mode_req) together with the parameter of the power saving mode requesting the request (sleep_mode_req) as described above.
  • the OLT 1 that has received it detects the traffic state (presence / absence and amount) of uplink or downlink communication, the type of link, the connected equipment (type, on / off, etc.) on the ONU 10 side, and the requested power saving mode and detection. As a result, the power saving mode is selected based on information on the permitted power saving mode. Then, the result is returned to the ONU 10 using a response frame (sleep_mode_ack).
  • the OLT 1 also monitors the traffic of the ONU (2) that does not have the power saving function, and determines whether or not to shift to the power saving mode. Therefore, even if the ONU (2) does not transmit a request, the OLT 1 The ONU (2) can be controlled to a substantial power saving state.
  • the ONU (1) has only a power saving function corresponding to the doze mode, and the ONU (3) has a power saving function corresponding to the doze mode and the sleep mode. In other words, the ONU (1) can turn off the power of only the transmitter 141, but the ONU (3) can control the power of the transmitter 141 and the receiver 142 independently.
  • both ONUs can enter the power saving mode after communication is started. For example, there are cases where only intermittent and small amount of data communication or small-band voice communication occurs by web browsing, or only IP phone is powered on and in a standby state.
  • the ONU 10 detects the traffic status by monitoring the transmission buffer and the status of the connected device, and determines the transition to the power saving mode when each of the predetermined conditions is met. For example, the ONU 10 makes a judgment of transition based on a comparison table of the state of the connected device and the power saving mode that can be migrated when the total traffic amount and average value of the uplink and downlink for a predetermined period are equal to or less than the threshold value. (Steps S6a, S6b).
  • step S6c the ONU 10 checks whether or not the power saving mode determined from the traffic state corresponds to the power saving mode permitted from the OLT 1 by accessing the storage device, and if it is the permission mode, the request (sleep_mode_req) To OLT1. At this time, if the determined mode does not correspond to the permission mode, the ONU 10 changes the mode to one corresponding to the permission mode or suppresses transmission of the request. By suppressing requests that do not correspond to the permission mode, it is possible to save unnecessary bandwidth consumption and power for processing.
  • the OLT 1 receives a request from each ONU 10, determines whether the request can be permitted, or determines a power saving mode according to the attribute information of the ONU 10 (step S 7 a), and returns it to the ONU 10. For example, even if there is a request from the ONU (3) to shift to the doze mode, if the OLT 1 determines that there is no downlink communication, the ONU (3) corresponding to the sleep mode will enter the sleep mode. The response frame can be returned by changing the mode to shift. On the other hand, since it is known that ONU (1) supports only the doze mode, even in the same situation, OLT 1 does not change to the sleep mode and does the doze as requested by ONU (1). A response frame indicating the mode is returned.
  • the ONU (1) thereafter operates in the doze mode, and the ONU (3) operates in the sleep mode.
  • the request from the ONU 10 can be made in a format that does not specify the power saving mode.
  • the OLT 1 selects the power saving mode and notifies the ONU 10 based on the correspondence information and attribute information of the ONU 10 obtained by the configuration.
  • FIG. 6 the same reference numerals as those in FIG. 2 represent the same or corresponding processes. Note that this protocol is an example, and the present invention is not limited to the various transmission frames shown in FIG. 6, their names, and procedures.
  • FIG. 6 shows a state where the ONU 10 shifts from the doze mode to the sleep mode and then shifts to the doze mode again.
  • the mode change between the plurality of power saving modes may be spontaneously executed by the ONU 10 based on the determination of the ONU 10 described in steps S6a to S6c in FIG. 5, but the OLT 1 instructs the mode change. Is also possible.
  • the OLT 1 instructs the mode transition will be described as an example.
  • the ONU 10 operating in the period P1 designates the doze mode and transmits a request (sleep_mode_req), and shifts to the doze mode in the period P2.
  • the ONU 10 maintains the power supplied to the receiver 142 while cutting the power supplied to the transmitter 141 and starts operation with reduced power consumption.
  • Tx and Rx indicate the power-on state of the transmitter 141 and the receiver 142, respectively (the power-off state is in a period not described).
  • the OLT 1 can transmit downlink data. Although not shown, OLT 1 gives Grant to ONU 10 together with downlink data. The ONU 10 receives the Grant, but when there is no transmission data, it does not supply power to the transmitter 141 and suppresses power consumption.
  • OLT1 detects this from the monitoring result of transmission buffer 4 and the like, and examines the result of configuration in step S2 stored in the storage device, It is determined whether or not the downstream communication is also set to the power saving mode.
  • the detection of the end of the downlink traffic is performed, for example, based on whether or not the downlink traffic for a certain period has become a predetermined threshold value or less.
  • the OLT 1 When it is determined that the OLT 1 changes from the doze mode to the sleep mode, the OLT 1 designates a mode (SLEEP) for changing the sleep mode change instruction (sleep_mode_Ind) and transmits it to the ONU 10.
  • the ONU 10 that has received this change instruction transmits sleep_mode_req in the same way as the transition to the normal power saving mode, and switches the power saving mode from the doze mode to the sleep mode when sleep_mode_ack is returned from the OLT 1.
  • the ONU 10 operates in a state in which the power supplied to the receiver 142 is cut and the power consumption is further suppressed.
  • Sleep time may be a default value determined by the configuration, or may be a value specified by sleep_mode_ack (sleep_mode_req). For example, when Sleep time is not specified in sleep_mode_ack (sleep_mode_req), ONU 10 and OLT 1 use default values.
  • the ONU 10 temporarily turns on the power of the transmitter 141 and the receiver 142 according to the sleep time, and notifies the OLT 1 whether or not to continue the sleep mode (sleep_mode_req).
  • the OLT 1 can confirm that no line failure has occurred with the ONU 10 by receiving sleep_mode_req.
  • the OLT 1 returns sleep_mode_ack in response to sleep_mode_req.
  • the OLT 1 can also transmit a small amount of downlink data at the same time.
  • the OLT 1 can also adjust the sleep time according to the data accumulation information in the transmission buffer and the increase / decrease thereof, and transmit sleep_mode_ack to the ONU 10 (optional function). For example, when the amount of data stored in the transmission buffer increases, the OLT 1 changes the sleep time short, and when the decreased / no data state continues for a certain period, the sleep time is changed long.
  • the OLT 1 determines whether or not to change the sleep mode (step S11), and if so, a change request (sleep_mode_Ind) is issued. Send to ONU10. At this time, if it is determined that the traffic increases only in the downstream communication, the OLT 1 may instruct the ONU 10 to change from the sleep mode to the doze mode. This instruction has an effect that the power consumed by the ONU 10 can be reduced as compared with the case where the sleep mode is shifted to the full service mode (both Tx and Rx are in the on state).
  • OLT 1 can also specify Sleep time in the change request (sleep_mode_Ind).
  • sleep_mode_Ind three messages sleep_mode_Ind, sleep_mode_req, and sleep_mode_ack are used to change the mode between the doze mode and the sleep mode. However, as shown in FIG. You may make it do.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining processing of the PON control unit 2 in the OLT 1 of the second embodiment.
  • the PON control unit 2 of the second embodiment is applicable to the communication system of the first embodiment, and is the same as that of the first embodiment with respect to the entire communication system.
  • PON control unit 2 is a control device used for a base unit such as OLT 1 and is configured by a combination of a digital signal processor, a general-purpose processor and software. These processors are made into chips by highly integrated ICs (Integrated Circuits), and function as OLT 1 by being combined with optical transmitter / receiver 5 and the like through signal lines.
  • ICs Integrated Circuits
  • the PON control unit 2 starts discovery via the optical transceiver 5. Since the serial number of the ONU 10 is obtained in the discovery, the PON control unit 2 accesses a built-in or externally connected storage device based on this, and identifies a user who uses the ONU 10. Then, the PON control unit 2 associates the user with the service contracted by the user (step S50). For example, FIG. 11 shows an example of the correspondence, and the PON control unit 2 determines the ONU serial number, the user ID, whether the user is contracted for business use, a general household user, and the like. Service information such as whether it is a general contract is associated. The association information includes information on the type of service line (IPTV, IP phone, other Internet) and the like. These service lines have different service request conditions (QoS) such as guaranteed bandwidth and allowable delay for each uplink and downlink depending on the type.
  • QoS service request conditions
  • the PON control unit 2 starts the configuration of the ONU 10 corresponding to step S2 in FIG.
  • the PON control unit 2 generates a request message (Get_cmd) and sends it to each ONU 10 in order to request the power saving function correspondence information (power_save_attr) from each ONU 10 (step S51).
  • the PON control unit 2 can also request attribute information of other ONUs 10.
  • the attribute information of the ONU 10 is information specified in, for example, ITU-T G.984.4 ONT management and control interface, and the configuration method can be implemented in the same manner. It may also be obtained using information and methods similar to equivalent standards such as the next generation standard XG-PON that will be developed.
  • the PON control unit 2 acquires the correspondence information OCi received from each ONUi by the transceiver 5 from the buffer or the transceiver 5 (step S52), and the serial number and correspondence information OCi of the active ONU 10 specified by the discovery.
  • the ONU 10 that does not have the power saving function correspondence information OCi is identified as the ONU 10 that does not have the power saving function (step S53). Even when the ONU 10 transmits correspondence information OCi indicating that the power saving function is not supported using the Get_rsp message, the PON control unit 2 identifies the ONU 10 as the ONU 10 having no power saving function.
  • the PON control unit 2 writes the correspondence information in the internal storage device or the like in association with the ONU 10 in the form shown in FIG. 11, for example (step S54).
  • the correspondence information acquired by the PON control unit 2 includes not only the power saving mode but also various parameters related to the power saving function such as sleep time. Therefore, although not shown in FIG. 11, the PON control unit 2 records these various parameters in the storage device as well.
  • the PON control unit 2 accesses a service database (storage device) as shown in FIGS. 11 to 15, and determines a power saving mode and a power saving parameter permitted for each of the N ONUi (step S5c, S5d). This determination can be performed, for example, by the following method.
  • the PON control unit 2 reads the service ID contracted by the user from the storage device (see FIG. 11) based on the user identifier (ID) associated with ONUi, and sets the power saving mode Fi prohibited for each service ID. It specifies from each information table of FIG. 12 and FIG. At this time, the prohibition mode for ONUi may be determined by any algorithm, but if it is “impossible” in any of FIGS. 12 and 13, the PON control unit 2 determines the power saving mode. Is set to prohibited mode.
  • the PON control unit 2 identifies the power saving mode of the ONUi itself from the information table of FIG. 11, and determines the power saving mode AMi permitted by excluding the power saving mode Fi from the power saving mode specified here. .
  • the power saving mode Ami to be permitted is stored in the storage device.
  • the PON control unit 2 stores the default value DefPSTi of Sleep time in the storage device (FIG. 15).
  • the default value DefPSTi is one of the parameters related to the power saving function described above, and is obtained from the ONU 10.
  • the PON control unit 2 can adjust the default value DefPSTi using a regulation value or a default value determined in advance according to the service, as the power saving mode is adjusted based on the service. For example, if the default value of Sleep time notified by the ONU 10 is excessively long, the communication quality of the upstream communication is degraded, or the downstream traffic compresses the storage area of the OLT 1 reception buffer. Control unit 2 adjusts sleep time.
  • the PON control unit 2 stores the maximum sleep time MaxPSTi in the storage device (see FIG. 14). This maximum sleep time is a regulation value when the sleep time is dynamically adjusted. Further, the PON control unit 2 may use MaxPSTi as an alarm judgment condition such as LOSi.
  • the OLT 1 may store two types of tables in FIGS. 14 and 15, that is, a table stored in advance by the OLT 1 and a table determined as a result of negotiations with the ONU 10.
  • the PON control unit 2 When the permission mode Ami, the default sleep time DefPSTi, and the maximum sleep time MaxPSTi for these power saving modes are determined for each ONU 10, the PON control unit 2 notifies each ONU 10 of these parameters using a message (Set_cmd). After receiving the Set_cmd, the ONU 10 records these parameters in the storage device of the ONU 10 and uses them for controlling the sleep protocol.
  • the connector indicated by [A] in FIG. 9 indicates a continuation of the flow indicated by the connector [A] in FIG.
  • the PON control unit 2 performs band allocation control in the power saving mode in steps S60 to S68.
  • the OLT 1 detects the upstream / downstream traffic or the state of the connected device of the ONU 10 from the state of the buffers 3 and 4 of the OLT 1 and information transmitted from the ONU 10. This status information is used for bandwidth allocation in step S68 and determination of transition to the power saving mode in step S69.
  • the PON control unit 2 examines the current power saving mode of the target ONU 10, and limits the bandwidth allocation amount and grant grant opportunity according to each mode (step S61).
  • the PON control unit 2 does not limit the bandwidth allocation due to the power saving mode.
  • the PON control unit 2 limits the allocated bandwidth limit Bi for uplink communication to a predetermined value or a value determined according to the service (step S62). If the mode is the sleep mode, the PON control unit 2 sets Bi similarly to step S62 (step S63), and limits the Grant opportunity to once in m times of the band update period (step S63). S64).
  • step S68 the grant skip flag GSi is set as a flag for not allocating a transmission opportunity of the band update cycle, and when this flag is set, the PON control unit 2 sets the transmission opportunity in the cycle. Do not give to.
  • step S64 the PON control unit 2 sets the flag GSi (m-1) times m times, thereby giving the ONU 10 one transmission opportunity in m bandwidth transmission cycles. Also in the pseudo-dose mode, the OLT 1 executes the same processes as in steps S63 and S64 in steps S65 and S66.
  • the PON control unit 2 sets the limitation / unrestriction of the bandwidth in each mode and the limitation / unrestriction of the transmission opportunity as necessary. be able to.
  • the PON control unit 2 can restrict the grant and uplink data transmission opportunities even in the doze mode, and can also grant the grant to the ONU 10 in the sleep mode without giving a grant skip every time.
  • the bandwidth limitation is also arbitrary. For example, even if the allocation bandwidth limitation Bi is not set intentionally, the allocation by the dynamic bandwidth allocation in step S68 due to the state of the upstream traffic from the ONU 10 or the value of the bandwidth allocation request is small. Since the amount is relatively smaller than that of the other ONUs 10, the PON control unit 2 can perform bandwidth allocation without distinguishing between the ONUs 10 in the power saving mode and the ONUs 10 that are not.
  • the PON control unit 2 allocates a bandwidth to each ONU 10.
  • the above-described grant skip flag GSi and allocated bandwidth limitation Bi are used.
  • the PON control unit 2 removes the ONUi in which the grant skip flag GSi is set from the bandwidth allocation target of the next period, and then uses each of the ONU10s using the Traffic monitoring DBA (Dynamic Bandwidth Allocation), status report DBA, or a combination thereof. Allocate bandwidth to At this time, the PON control unit 2 does not give the bandwidth exceeding the allocated bandwidth limit Bi to the ONUi in the power saving mode.
  • the PON control unit 2 resets each GSi and Bi.
  • the PON control unit 2 determines whether or not the ONU 10 that does not support the power saving function shifts to the power saving mode (pseudo dose mode) / continues the power saving mode based on the upstream traffic state. Judging. For example, when the traffic for a certain period falls below a predetermined threshold value, the PON control unit 2 shifts the ONU 10 to the power saving mode.
  • the PON control unit 2 can also operate the ONU 10 in a power saving mode during a specific time period based on a timer.
  • step S70 the PON control unit 2 performs processing of transmitting the request (sleep_mode_req) received by the optical transceiver 5 and sleep_mode_ack that is a permission signal for the request. Details of the sleep_mode_req process will be described later with reference to FIG.
  • the PON control unit 2 performs power saving mode change instruction control by the OLT 1 in steps S71 to S78.
  • the OLT 1 can shift the subordinate ONU 10 from the power saving mode to the full service mode, or from one power saving mode to another power saving mode. The power can be reduced and the communication quality can be improved.
  • the PON control unit 2 examines the storage device to detect whether the ONUi is in the sleep mode. If it is not the sleep mode, in step S73, the PON control unit 2 checks whether there is a cause for starting the sleep mode. If it is determined that there is no start factor, the PON control unit 2 moves to the process of step S78 and repeats the same for the next ONUi.
  • the PON control unit 2 shifts to the processing of steps S74 and S75, respectively, to shift the ONU 10 to the power saving mode.
  • the PON control unit 2 When switching to the sleep mode in the downlink situation (from full service mode or doze mode), the PON control unit 2 designates SLEEP as the power saving mode. Note that sleep is not selected when uplink communication continues. In addition, when shifting to the power saving mode in the uplink situation, the PON control unit 2 designates DOZE as the power saving mode.
  • step S76 If it is determined in step S72 that the ONU i is in the sleep mode, the PON control unit 2 detects a sleep mode interruption factor (step S76). If there is no interruption factor, the PON control unit 2 continues the sleep mode and proceeds to the next ONU 10 processing. On the other hand, if the interruption factor is the uplink, the power saving mode is canceled and the full service mode is entered. Therefore, preparation for transmitting sleep_mode_Ind by specifying WACKUP is performed (step S77). When the interruption factor is the downlink, in order to shift the ONU 10 from the sleep mode to the doze mode, the PON control unit 2 prepares to transmit sleep_mode_Ind specifying WACKUP as the mode (step S77). . Although the figure does not describe the change from the doze mode to another mode, the same applies to the transition from each power saving mode such as the doze mode to another power saving mode, and vice versa. Can be specified.
  • the sleep start factor and interrupt factor may be any standards as long as the necessary communication quality can be maintained while suppressing power consumption. For example, the amount of traffic for a certain period, the amount of data stored in the buffer, the on / off information of the connected device connected to the ONU 10, or the start of a new service is a standard.
  • the PON control unit 2 When the above processing is completed, the PON control unit 2 generates a frame storing the result of bandwidth allocation and control messages such as sleep_mode_ack and sleep_mode_Ind, and transmits them to the ONU 10 (step S79). At this time, the frame can hold the downlink data together with the control message.
  • step S80 the PON control unit 2 determines whether it is a timing when discovery is necessary. If necessary, the process proceeds to step S1 in FIG. 8 (see connector [B]). If it is not necessary, the process returns to step S60 and shifts to transmission control in the next band update cycle.
  • FIG. 10 shows an example of request (sleep_mode_req) processing by the PON control unit 2.
  • the PON control unit 2 determines whether to permit or change the request from the ONU 10, and returns the result as a sleep_mode_rsp message.
  • FIG. 10 shows this processing.
  • step S91 the PON control unit 2 checks whether the power saving mode specified as a parameter in sleep_mode_req is included in the permission mode AMi of the ONUi by accessing the storage device. If the power saving mode is not specified here, the PON control unit 2 sets the power saving mode to the default value of the power saving mode determined in advance by the configuration such as step S2 in FIG. 2 (step S92). ). On the other hand, when the designated mode is not in the permission mode AMi, the PON control unit 2 modifies this to the permission mode or sets rejection information for shifting to the power saving mode (step S93). It should be noted that when the PON control unit 2 changes the power saving mode designated by the ONU 10, the communication quality must be prevented from being hindered.
  • the PON control unit 2 proceeds to the next step S94.
  • the PON control unit 2 checks whether the sleep time specified as a parameter in sleep_mode_req is the MaxPSTi within the maximum sleep time set in the ONUi by accessing the storage device (step S94). If the sleep time is not specified here, the PON control unit 2 sets the sleep time default value DefPSTi determined in advance by the configuration such as step S2 in FIG. 2 to the sleep time (step S95). On the other hand, if the designated sleep time is larger than MaxPSTi, the PON control unit 2 modifies this to MaxPSTi or sets rejection information for shifting to the power saving mode (step S96).
  • the PON control unit 2 When the above processing is completed or sleep time ⁇ MaxPSTi, the PON control unit 2 records the power saving mode information PSi in the storage device as the power saving mode information of the corresponding ONU, and at the same time, the steps of FIG.
  • the sleep time is set in the grant timing of S64, S66, and S68 and the timer PSTi that is a reference for alarm suppression during power saving.
  • the PON control unit 2 repeats the above process for all the received sleep_mode_req.
  • the embodiment of the present invention has been described above.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and any modifications may be made as long as they are included in the gist of the present invention.
  • the communication system to which this communication method is applied need not be a PON system.
  • the present invention can also be applied to an optical communication system using an active element.
  • the present invention is not limited to optical communication, and can also be applied to a communication system that communicates between terminals using electrical signals.
  • the OLT 1 considers the function of the ONU 10 or the service to be provided, and instructs the ONU 10 to enter the power saving mode and the conditions (parameters). Can be controlled. Regarding this function, whether or not the OLT 1 transmits a transmission permission signal is an optional matter based on the correspondence information of the power saving function.
  • the doze mode, the sleep mode, and the pseudo doze mode are exemplified as the power saving mode, but the power saving mode and its protocol are not limited to these.
  • the doze mode may be coded as sleep mode 1, the sleep mode described above may be called sleep mode 2, and the corresponding mode parameters may also be coded such that “1” is sleep mode 1 and “2” is sleep mode 2. .
  • the ONU 10 transmits a request to the OLT 1 when shifting to the doze mode, and when there is a response from the OLT 1, the power saving protocol has been described in which the ONU 10 shifts to the doze mode. It is also possible to control the power saving state using a power saving protocol. For example, the OLT 1 and its PON control unit 2 determine that the ONU 10 is an ONU 10 that supports the doze mode from the correspondence information of the power saving function, and if the ONU 10 uses the allocated bandwidth, the response signal such as Idle frame If it does not return, the OLT 1 determines that the ONU 10 has shifted to the doze mode, and can communicate with the ONU 10 using the doze mode protocol.
  • the present invention is suitable for communication methods and communication systems that require power saving.

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Abstract

 複数の利用者側光回線終端装置(以下、ONUという)を共通の光ファイバを用いて局側光回線終端装置(以下、OLTという)に接続する光通信システムであって、複数のONUのうち少なくとも一部のONUは、受信部に電力を供給しながら送信部を休止する省電力機能を持った送受信器と、省電力機能の対応情報を送受信器を介してOLTへ送信する制御装置とを備え、OLTは、省電力機能の対応情報に基づいて上り通信の送信許可情報を生成する制御装置と、省電力機能の対応情報を受信するとともに送信許可情報をONUへ送信する送受信器とを備えたものである。

Description

通信システム、局側光回線終端装置、利用者側光回線終端装置、制御装置、並びに通信方法
 本発明は、複数の端末が共通の回線で接続された通信システム、通信方法に関し、例えばOLT(Optical Line Terminal:局側終端装置)と複数のONU(Optical Network Unit:利用者側終端装置)とで構成されるPON(Passive Optical Network)システム等に関する。
 PONシステムでは、ONUから送信される上り方向のデータが衝突しないようにOLTとONU間で同期をとりながら通信を行う。OLTは、上り方向のデータが衝突しないよう各ONUに対する送信許可を与えるように計画する。この際、各ONUとの間の距離による遅延を考慮する。そのため、OLTは、各ONUとの間のラウンドトリップタイムを計測するが、光ファイバによる伝送ではジッタやワンダなどの伝送路の変動があるため、周期的に計測を行う必要がある。
 一方、データ通信は常時行われているわけではなく、たとえば夜間などは全くデータ通信が行われない。しかし、ラウンドトリップタイムの計測は、上記のようにデータ通信の有無に関わらず周期的に行われている。データ通信が行われない場合にも、ラウンドトリップタイムの計測のためにONUを常時通信可能な状態としておくことは電力を浪費することになる。そのため、ONUから省電力状態への移行を要求することにより、ONUを間欠的に省電力状態に遷移させる技術が検討されている。
 また、ONUからの上りデータがない場合に、そのようなONUに無駄な送信帯域を割当てず、スループットを向上するPONシステムが検討されている(特許文献1)。このPONシステムでは、予め設定された一定期間、ユーザデータがない状態をOLTが検知した時に、OLTはONUの登録を抹消し、当該ONU対して光リンクを一時的に停止する旨を通知する。その後、ONUには送信帯域が割り当てられず、リンクを維持するためのフレームの送信も抑制されるため、ONUはフレームの送信回数を減らすことができる。
特開特開2007-274534号公報
 特許文献1に記載されたPONシステムでは、一定データを送信しないONUに対してリンクを切断するため、ONUの負荷を低減できる。しかし、ONUが上りデータの送信を再開する場合には、未接続のONUを発見するディスカバリ処理を再度行い、リンクを新らたに確立してONUを再登録する。そのため、例えば低ビットレートでの通信が継続している場合には、この通信方法は使用できないという課題があった。
 この発明の通信システムは、複数の利用者側光回線終端装置(以下、ONUという)を共通の光ファイバを用いて局側光回線終端装置(以下、OLTという)に接続する光通信システムであって、複数のONUのうち少なくとも一部のONUは、受信部に電力を供給しながら送信部を休止する省電力機能を持った送受信器と、省電力機能の対応情報を送受信器を介してOLTへ送信する制御装置とを備え、OLTは、省電力機能の対応情報に基づいて上り通信の送信許可情報を生成する制御装置と、省電力機能の対応情報を受信するとともに送信許可情報をONUへ送信する送受信器とを備えたものである。
 この発明の局側光回線終端装置は、利用者側光回線終端装置から省電力機能の対応情報を受信し、この対応情報に基づき通信手順の異なる複数の省電力プロトコルから、当該利用者側光回線終端装置との通信に用いる省電力プロトコルを選択する制御装置を備えたものである。
 この発明の利用者側光回線終端装置は、光ファイバに接続され、受信を継続しながら送信を停止する省電力機能を備えた光送受信器と、この光送受信器を介して省電力機能の対応情報を局側光回線終端装置に送信し、局側光回線終端装置から事前に受信した規制情報に基づき、光送受信器の省電力状態への移行の可否を制御する制御装置と、を備えたものである。
 この発明の通信方法は、親局装置が子局装置の省電力機能について検出するステップと、親局装置が検出した子局装置の省電力機能に基づいて、省電力プロトコルを決定するステップと、親局装置が決定した省電力プロトコルを使用し、子局装置の送信器電力若しくは受信器電力の断続的供給を制御するステップと、を備えたものである。
 この発明の制御装置は、OLTの送受信器を介してONUの省電力機能を検出し、この検出結果に基づき選択された省電力プロトコルを用いてONUの送信器電力若しくは受信器電力の断続的供給を制御するものである。
 本発明にかかる通信方法、光通信システム、局側光回線終端装置、利用者側光回線終端装置、並びに制御装置は、断続的な通信を継続しながら消費電力を低減することができる。
図1は、本発明の実施の形態における通信システムの構成示す構成図である。 図2は、本発明の実施の形態1における通信方法を示すシーケンス図である。 図3は、本発明の実施の形態1における省電力モードでの通信方法を示すシーケンス図である。 図4は、本発明の実施の形態1におけるコンフィグレーション制御とスリープ制御を示すシーケンス図である。 図5は、本発明の実施の形態1におけるコンフィグレーション制御とスリープ制御を示すシーケンス図である。 図6は、本発明の実施の形態1におけるスリーププロトコルを示すシーケンス図である。 図7は、本発明の実施の形態1におけるスリーププロトコルの他の例を示すシーケンス図である。 図8は、本発明の実施の形態2における制御装置のコンフィグレーション処理等を示すフローチャートである。 図9は、本発明の実施の形態2における制御装置のスリープモード制御等を示すフローチャートである。 図10は、本発明の実施の形態2における制御装置のスリープモード要求処理等を示すフローチャートである。 図11は、本発明の実施の形態2におけるONU及びサービスのデータを示す表である。 図12は、本発明の実施の形態2におけるサービスと禁止省電力モードのデータを示す表である。 図13は、本発明の実施の形態2におけるサービスと禁止省電力モードのデータを示す表である。 図14は、本発明の実施の形態2におけるサービスと最大スリープ時間のデータを示す表である。 図15は、本発明の実施の形態2におけるサービスとデフォルトスリープ時間のデータを示す表である。
実施の形態1.
・ハードウェア構成
 図1は、本発明にかかるPONシステムの実施の形態1の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態のPONシステムは、OLT1(親局装置)と、ONU10-1~10-3(子局装置)と、を備える。OLT1とONU10-1~10-3はスプリッタ40を介して加入者線30で接続されている。スプリッタ40は、OLT1に接続する加入者線30をONU10-1~10-3の数に分岐する。また、ONU10-1は、端末20-1および20-2に接続されている。なお、ここではONUを3台とした例を示しているが、ONUの台数はこれに限らず何台でもよい。
 OLT1は、PONプロトコルに基づいてOLT側の処理を実施するPON制御部2と、ONU10-1~10-3から受信する上りデータを格納するためのバッファである受信バッファ3と、ONU10-1~10-3へ送信する下りデータを格納するためのバッファである送信バッファ4と、光信号の送受信処理を行う光送受信器5と、上りデータと下りデータを波長多重するWDM(Wavelength Division Multiplexing)カプラ(WDM)6と、ネットワークとの間でNNI(Network Node Interface)の物理インタフェース機能を実現する物理層処理部(PHY)7と、を備える。光送受信器5は、受信処理を行う光受信器(Rx:Receiver)51と、送信処理を行う光送信器(Tx:Transmitter)52と、を備える。
 ONU10-1は、PONプロトコルに基づいてONU側の処理を実施するPON制御部11と、OLT1への送信データ(上りデータ)を格納するためのバッファである送信バッファ(上りバッファ)12と、OLT1からの受信データ(下りデータ)を格納するためのバッファである受信バッファ(下りバッファ)13と、光送受信器14と、上りデータと下りデータを波長多重するWDM15と、端末20-1,20-2との間で、それぞれUNI(User Network Interface)の物理インタフェース機能を実現する物理層処理部(PHY)16-1,16-2と、を備える。
 光送受信器14は、送信処理を行う光送信器(Tx:Transmitter)141と、受信処理を行う光受信器(Rx:Receiver)142と、を有する。PON制御部11は、光送信器141及び/または光受信器142をオン状態/オフ状態に制御するため、省電力制御用の信号線で光送受信器14と接続されている。この実施の形態の通信システムには、(1)送信器141のみ省電力状態にできるONU10、(2)送信器141及び受信器142を省電力状態にできるONU10、(3)いずれの省電力状態の制御にも対応できないONU10が混在する。PHY16-1は、受信処理を行う受信部(Rx:Receiver)161-1と、送信処理を行う送信部(Tx:Transmitter)162-1と、で構成され、PHY16-2は、受信処理を行う受信部(Rx:Receiver)161-2と、送信処理を行う送信部(Tx:Transmitter)162-2と、を有する。
 なお、ONU10-1に接続される端末を2台としているが、端末の数はこれに限らず、何台でもよく、端末の数に応じた物理層処理部(PHY)を備える。また、図1では代表としてONU10-1の構成例を示したが、ONU10-2,10-3もONU10-1と同様の構成である。
 OLT1のPON制御部2は、従来のPONシステムと同様に、ONU10-1~10-3に対して送信時間帯が重ならないようにそれぞれ送信許可を与えるように上りデータの帯域割り当てを行い、ONU10-1~10-3の送信データの衝突を防いでいる。この帯域割り当ては、どのような方法を用いてもよいが、たとえば、「Su-il Choi and Jae-doo著,“HuhDynamic Bandwidth Allocation Algorithm for Multimedia Services over Ethernet(登録商標) PONs”,ETRI Journal,Volume 24,Number 6,December 2002 p.465~p.466」に記載されているDynamic Bandwidth Allocation Algorithm等を用いることができる。
 つぎに、本実施の形態のOLT1とONU10-1~10-3の全体動作を説明する。PON制御部2は、PHY7経由でネットワークから受信した下りデータ(下り通信データ)を送信バッファ4に格納する。OLT1からデータを送信する際には、PON制御部2が、送信バッファ4に格納されている下りデータを読み出して光送受信器5に出力し、光送受信器5のTx52が送信データを光信号としてWDM6へ出力し、WDM6が光送受信器5から出力される光信号に対して波長多重を行い、加入者線30経由でONU10-1~10-3へ下り信号として出力する。また、PON制御部2が、送信許可の指示を送信する送信帯域割当等の制御メッセージを送信する場合には、PON制御部2が生成した制御メッセージを光送受信器5に出力し、以下、下りデータと同様にONU10-1~10-3へ送信する。なお、図1のPONシステムでは、波長多重を行うためWDM6,15を用いているが、単一波長で通信する場合には、WDM6、15は必須ではない。
 ONU10-1~10-3では、OLT1から下り信号を受信すると、WDM15が下り信号を分離して光送受信器14へ出力し、光送受信器14のRx142が下り信号を電気信号の下りデータに変換してPON制御部11へ出力する。PON制御部11は、光送受信器14のRx142から出力された下りデータを受信バッファ13に格納する。PON制御部2は、受信バッファ13に格納された下りデータを読み出してそのデータの宛先に応じてPHY16-1,16-2の両方または片方に出力する。下りデータを受け取ったPHY16-1,16-2は、下りデータに対して所定の処理を実施して、自身が接続する端末20-1,20-2へ送信する。
 一方、ONU10-1~10-3から上りデータを送信する場合には、PON制御部11は、端末20-1,20-2からPHY16-1,16-2経由で取得した上りデータを送信バッファ12に格納する。そして、OLT1から与えられた送信帯域に基づいて送信バッファに格納した上りデータを読み出して光送受信器14へ出力する。光送受信器14のTx141は、上りデータを光信号(上り信号)に変換し、WDM15,加入者線30経由でOLT1に送信する。
 OLT1のPON制御部2は、ONU10-1~10-3から加入者線30,WDM6,光送受信器5のRx51経由で受信した上りデータを受信バッファ3に格納する。また、PON制御部2は、受信バッファ3に格納した上りデータを読み出して、PHY7経由でネットワークへ出力する。
 また、ONU10-1~10-3は、OLT1からの制御メッセージについては、PON制御部11が、WDM15および光送受信器14のRx142経由で受信し、制御メッセージの指示に基づいた動作の実施、制御メッセージに対する応答の生成などを行う。
・ONU特性適合型パワーセーブ
 次に、通信システムの省電力動作の一例として、PONシステムのパワーセーブ動作について図2を用いて説明する。図2に示された通信システムでは、省電力機能を有するONU(1)と、省電力機能を持たないONU(2)とが1つのOLT1に接続されている。図2は、OLT1がONU10の能力に合わせてONU10を省電力状態で動作させる制御を示している。
 まず、ステップS1でOLT1は、アクティブなONU10を見つけるためにディスカバリ処理を行う。OLT1は下り通信にディスカバリの制御メッセージをブロードキャストし、この制御メッセージを受信した各ONU10がONUのシリアル番号等をOLT1に返信する。ここで、通信可能状態にある全てのONU10は応答メッセージを返すため、OLT1は、応答メッセージを受信することによりアクティブ状態のONU10を発見することができる。ここではONU(2)は電源が切られており応答メッセージを返さない。
 次にOLT1は、ステップS1で発見したONU10とONU10の能力や通信条件に関する各種パラメータを交換し、互いの通信の条件設定を行う(ステップS2)。ONU10は、ONU10の省電力機能の対応情報をパワーセーブレベルとしてOLT1へ送信する。この対応情報は、送受信器の電源制御情報や省電力モードの継続時間(sleep_time)を含む。電源制御情報は、例えば[1]ドーズモード(Doze/Dozing mode):送信機能(Tx)がオフで受信機能[Rx]がオン、[2]スリープモード(或いはCyclic sleep):周期的に送信機能(Tx)及び受信機能[Rx]をオフにする、[3]省電力モード不対応のいずれか、または、複数のモードに対応する場合にはそれらのモードを列挙したデータである。
 コンフィグレーションが終了すると、OLT1は通常の通信状態に移行する。OLT1は上り通信のための帯域を各ONU10に割当て、これを送信許可情報(Grant若しくはGate)としてONU10に送信する。OLT1は、このGrantを下りの他のデータとともにフレームに格納してONU10へ送信してもよいし、個別に送信してもよい。
 Grantを受信したONU10はデータ送信を開始するが、ここでは送信データがなくONU10が省電力モードに移行する場合を説明する(ステップS3)。省電力モードに移行する場合、ONU10はOLT1にリクエスト信号を送信する。OLT1は例えばステップS2で入手したONU10の各種情報や当該ONU10との上り下りの通信状況等に基づき、省電力モードへの移行を許可するかを判断し、許可信号(不許可信号)をONU10へ送信する。許可信号を受け取ると、ONU10は送信部141(若しくは送信部141及び受信部142)の電源をオフにし、光送受信器14で消費される電力を低減する。
 OLT1は、ステップS2のコンフィグレーション結果に応じて、ONU10が要求した省電力モードとは異なる省電力モードを許可し、また省電力中に送信器141等の電源を一時的にオフにする時間の設定を変更し、ONU10に通知することもある。
 ステップS3において、OLT1は省電力モードのONU10に対してもGrantを割当てる。これはONU10に上りデータ発生した場合に、ONU10が短い遅れでデータを送信できるようにするためである。OLT1は、このGrantの割当を各帯域更新周期について毎回割当ててもよいし、上り通信が少ないことを考慮して数回に一回の間隔で割当ててもよい。例えば、ドーズモードでは、毎回割当て、スリープモードでは間引いた間隔とするということが考えられる。
 なお、省電力モード中であっても、OLT1とONU10は通信を継続している。この様子を図3に示す。ONU10はタイミングU3から省電力モードに入るが、例えばドーズモードではGrantとともに下りデータを受信している。一方、上りの通信に関してはONU10は所定の時間(Sleep time)終了後のタイミングU6で一時的に送信器141の電源をオンにし、リクエスト(Sleep要求)を送信してリンクを維持し、その後再び送信器141の電源をオフにする。送信器141が一時的にオン状態であるとき、ONU10は割当てられた帯域で他の制御情報や小さなデータを送信することも可能である。リンクを維持しながら省電力機能を使う制御については、出願人は、国際特許協力条約出願PCT/JP2010/002054にて説明しており、この出願を引用し本出願に含ませることとする。
 図2に戻り、ONU10の能力に基づく省電力制御の説明を続ける。ONU10は、所定のしきい値以上の上りデータの発生や、大きな帯域を要求する端末(接続機器)の通信開始を監視しており、この監視結果に基づき省電力モードの解除を決定する。この解除は、ONU10が解除メッセージを送信したり、データを送信することによって行われる。
 次に、省電力機能を持たない/省電力プロトコルに対応しないONU(2)が起動した場合の制御を説明する。OLT1の周期的なディスカバリ(ステップS4)によってONU(2)が発見され、コンフィグレーション(ステップS5)が終了すると、ONU(2)は通信を開始する。OLT1が通常通りONU(1)及びONU(2)にGrantを送信すると、ONU(2)は上りデータが無い場合でもIdle Frameを応答として送信する。ONU(2)がIdle frameを送信するのは、送信しない場合OLT1でLOSi(Loss of Signal for ONUi)が検出され、リンクが切られてしまうためである。しかし、送信データがないにも関わらず、フレームを送信するのはONU10の消費電力と帯域の無駄である。
 そこで、OLT1はコンフィグレーションの結果に基づき、省電力機能を有さないONU(2)がこのような状態で長く(所定のしきい値以上)動作したと判断すると、当該ONU(2)を実質的に省電力状態で動作させることを決定する(ステップS7a)。図2の例では、ONU(1)から省電力モードのリクエストを受信しているため、OLT1はコンフィグレーションの結果に基づき、省電力モードに対応しているONU(1)には、例えば、ドーズモードの省電力プロトコルで、省電力モードに対応していないONU(2)には、疑似ドーズモードによる省電力プロトコルで通信を開始する。
 ここで、疑似ドーズモードによる省電力プロトコルとは、Grantの送信間隔を例えば、帯域更新周期の10周期に1回とし、Grantを疑似ドーズモードに移行する前よりも間引いたプロトコルである。これによりIdle frameの送信が減少するため、上り通信のために消費される電力を節約することができる。なお、疑似ドーズモードでは、ONU10はGrantを付与されたら、必ず応答を返す。
 一方、ドーズモードの省電力プロトコルの規則は、ONU10はGrantが付与されても、送信データがない場合には応答を返す必要がないことを定めている。毎回の応答の代りに通信路の障害を検出するためにONU10はsleep timeで定められた期間に、1回は応答フレームを返信する。また、ドーズモードでは、Grantは、疑似ドーズモードよりも頻繁に付与される。図2のC2は、疑似ドーズモードで付与されるGrantの間隔を示している。この間隔C2がドーズモードで与えられる間隔C1よりも長く、そのためIdle Frameの送信間隔が長くなり、ONU(2)の消費電力が抑えられることが分かる。
 また、ドーズモードの省電力プロトコルは、応答フレームの送信を抑制し、かつ、短いGrantの送信間隔により、上り通信発生時の送信遅延をなくす、または少なくすることができるという特長がある。
 以上のように、この実施の形態の通信システムでは、省電力機能の対応情報に基づいて省電力プロトコルを変更し、複数のONUそれぞれの特性に合わせて消費電力を抑えることできる。また、この通信システムは、ONU(2)のような省電力機能を持たない/省電力プロトコルに対応していないONU10に対しても、消費電力を抑えた制御をすることが可能である。
・コンフィグレーション詳細と省電力モードの選択
 次に、コンフィグレーション詳細について図4を用いて説明する。図4において、図2と同一の符号は同一又は相当の処理を示している。ステップS5は図2のコンフィグレーション動作の詳細を示している。
 ONU10は、端末20-1等の接続機器の種類、オン/オフ、回線の種類、速度等の属性の情報を収集し(ステップS5a)、自装置の記憶装置に記録された自装置の機能、性能に関する情報と合わせて、属性情報を生成する(ステップS5b)。ONU10は、この属性情報として、省電力機能の対応情報(power_save_attr)を記録する。
 OLT1は、ディスカバリが終了するとコンフィグレーションのために、ONU10の属性情報の要求指令(Get_cmd)を送信する。各ONU10は、この要求指令に対して属性情報を応答フレーム(Get_rsp)で返信する。なお、省電力機能に対応していないONU(2)は、省電力機能の対応情報(power_save_attr)を送信しない場合もある。
 OLT1は、応答フレーム(Get_rsp)を受信すると、後述する図11に示すような形式で自己の記録装置(データベース)に記憶する。また、同様に、記録装置に予め記録されたユーザ毎の契約に基づき、ユーザや提供サービス毎の省電力モードの制限事項を調べ(ステップS5c)、当該各ONU10に許可する省電力モードや条件を決定する(ステップS5d)。制限事項の例を図11~15に示す。例えば、ユーザが迅速な応答が要求されるサーバ用途で通信回線を使用している場合、ONU10が省電力モードに移行し遅延が発生するのは望ましくない。OLT1、及びONU10は、予め許可される省電力モードを確認することにより、このような望ましくない遅延を予め抑制することができる。
 次に、OLT1はONU10に、決定した許可省電力モードを指示フレーム(Set_cmd)を用いてONU10へ送信する。ONU10は、受信した許可省電力モードを自装置の記憶装置に記録する(ステップS5e)。
 ONU10は、記録された許可省電力モードに基づき、使用する省電力モード/省電力モードへの移行の可否を決定する。省電力モードに移行する場合には、ONU10は上述のようにリクエスト(sleep_mode_req)を要求する省電力モードのパラメータとともに送信する。これを受信したOLT1は、上り或いは下り通信のトラヒックの状態(有無と量)や、リンクの種類、ONU10側の接続機器(種類、オンオフ等)を検知して、要求された省電力モード、検知結果、許可された省電力モードの情報に基づき、省電力モードを選択する。そして、その結果を応答フレーム(sleep_mode_ack)を用いてONU10へ返信する。
 ここで、OLT1は、省電力機能を持たないONU(2)のトラヒックも監視して、省電力モードに移行すべきか判断するので、ONU(2)がリクエストを送信しなくても、OLT1は当該ONU(2)を実質的な省電力状態に制御することができる。
・異なる省電力モードの選択
 次に、省電力機能を備えた複数のONU10に対して、ONU10の特性に応じて異なる種類の省電力プロトコルを選択する処理について説明する。図5において、図4と同一の符号は同一又は相当の処理を示している。ONU(1)はドーズモードに対応した省電力機能のみを持っており、ONU(3)はドーズモードおよびスリープモードに対応した省電力機能を持っている。言い換えれば、ONU(1)は送信器141のみ電源オフにできるが、ONU(3)は送信器141および受信器142の電源を独立に制御することができる。
 コンフィグレーションが終了し、通信が開始後に両ONUが省電力モードに移行可能な状況になったとする。例えば、ウェブブラウジングによる断続的かつ少量のデータ通信や小帯域の音声通信のみが発生した場合、また、IP電話のみが電源オンになっておりかつ待受け状態になっている場合などである。ONU10はこれらのトラヒックの状況を送信バッファの監視や、接続機器の状態監視を行うことにより検知し、それぞれ予め定められた条件になったときに省電力モードへの移行を決定する。ONU10は、例えば、移行の判断を、所定期間の上り、下りそれぞれのトラヒック総量や平均値がしきい値以下になった場合、接続機器の状態と移行可能な省電力モードの対比表等により行う(ステップS6a,S6b)。
 ONU10はステップS6cにて、トラヒック状態等から決定した省電力モードが、OLT1から許可された省電力モードに該当するかどうかを記憶装置にアクセスすることにより調べ、許可モードであればリクエスト(sleep_mode_req)をOLT1へ送信する。このとき、決定したモードが許可モードに該当しない場合には、ONU10はモードを許可モードに該当するものに変更するか、リクエストの送信を抑制する。許可モードに該当しないリクエストを抑制することにより、無駄な帯域の消費と処理に係る電力を節約することができる。
 OLT1は各ONU10からのリクエストを受信し、リクエストが許可できるか否か、或いは、ONU10の属性情報に合わせた省電力モードを判断して(ステップS7a)、ONU10に返送する。例えば、ONU(3)からはドーズモードに移行したい旨のリクエストがあった場合でも、OLT1が下り通信がないと判断した場合には、スリープモードに対応したONU(3)には、スリープモードに移行するようにモードを変更して応答フレームを返すことができる。一方、ONU(1)はドーズモードしか対応していないことが分かっているため、同様の状況であってもOLT1は、スリープモードへの変更は行わず、ONU(1)からの要求どおり、ドーズモードを指示した応答フレームを返送する。
 上述の処理により、以後ONU(1)はドーズモードで動作し、ONU(3)はスリープモードで動作する。
 なお、ONU10からのリクエストは省電力モードを指定しない形式で行うことも可能である。この場合OLT1は、コンフィグレーションで得られたONU10の対応情報や属性情報に基づき、省電力モードを選択してONU10に通知する。
・省電力モード間のモード変更
 次に、省電力モード間のモード変更について図6を用いて説明する。図6において、図2と同一の符号は同一または相当の処理を表わしている。なお、このプロトコルは一例であり、この発明は、図6に示された各種送信フレームやその名称、手順に限定されるものではない。
 図6は、ONU10がドーズモードからスリープモードに移行し、その後、再びドーズモードに移行する様子を示している。この複数の省電力モード間のモード変更は、図5のステップS6a~S6cで説明したONU10の判断に基づいて、ONU10が自発的に実行することもあるが、OLT1がモードの移行を指示することも可能である。以下、OLT1がモードの移行を指示する場合を例として説明する。
 期間P1で動作していたONU10が、ドーズモードを指定してリクエスト(sleep_mode_req)を送信し、期間P2でドーズモードに移行する。ドーズモードに移行すると、ONU10は受信器142の供給電力は維持する一方で送信器141の供給電力をカットし、消費電力を抑えた運転を開始する。図6において、TxとRxはそれぞれ送信器141と受信器142の電源オン状態を示している(記載がない期間は電源オフ状態である)。
 期間P2において、受信器142はオン状態であるため、OLT1は下りデータを送信することが可能である。また、図示していないがOLT1は下りデータとともに、GrantもONU10に与えている。ONU10はGrantを受信しているが、送信データがない場合には送信器141に電力を供給せず、消費電力を抑える。
 ステップS10でOLT1からONU10に送信していた下りトラヒックが無くなると、OLT1が、送信バッファ4等の監視結果からこれを検知し、記憶装置に記憶されているステップS2のコンフィグレーションの結果を調べ、下り通信も省電力モードにするかどうかを判断する。下りトラヒックの終了検知は、例えば、一定期間の下りトラヒックが所定のしきい値以下になった否かによって行われる。
 OLT1がドーズモードからスリープモードへの変更を行うと判断した場合、OLT1はスリープモード変更指示(sleep_mode_Ind)を変更するモード(SLEEP)を指定して、ONU10へ送信する。この変更指示を受信したONU10は、通常の省電力モードへの移行と同様にsleep_mode_reqを送信し、OLT1からsleep_mode_ackが返信されたらドーズモードからスリープモードに省電力モードを切り替える。そして、ONU10は、受信器142の供給電力をカットし、消費電力をさらに抑えた状態で動作する。
 スリープモードでは、サイクリックスリープという一定または可変周期で電源オフとオンを繰り返す。どの期間、電源をオフにするかについてはSleep timeというパラメータによって指定される。Sleep timeはコンフィグレーションで決められたデフォルト値でもよいし、sleep_mode_ack(sleep_mode_req)で指定された値でもよい。例えば、sleep_mode_ack(sleep_mode_req)でSleep timeが指定されない場合には、ONU10並びにOLT1はデフォルト値を使用する。
 ONU10は、Sleep timeに従って、一時的に送信器141および受信器142の電源をオンにし、OLT1に対してスリープモードを継続するか否かを通知(sleep_mode_req)する。OLT1は、sleep_mode_reqを受信することにより、当該ONU10との間で回線障害が発生していないことを確認できる。また、OLT1はsleep_mode_reqに対して、sleep_mode_ackを返信する。このとき、OLT1は同時に少量の下りデータも送信することも可能である。また、OLT1は送信バッファのデータ蓄積情報やその増減などに応じてSleep timeを調整し、ONU10へsleep_mode_ackを送信することも可能(オプション機能)である。例えば、送信バッファのデータ蓄積量が増加した場合には、OLT1はSleep timeを短く変更し、減少した/データがない状態が一定期間続いた場合には、Sleep timeを長く変更する。
 次に、スリープモード中に下りトラヒックが発生若しくは増加した場合について説明する。送信バッファの監視によるトラヒックの状況変化や新しい通信の発生などを検出した場合、OLT1はスリープモードを変更するか否かを判断し(ステップS11)、変更する場合には、変更要求(sleep_mode_Ind)をONU10に送信する。このとき、下りの通信のみトラヒックが増加すると判断した場合には、OLT1はスリープモードからドーズモードへ変更するようにONU10に指示してもよい。この指示は、スリープモードからフルサービスモード(Tx、Rxともにオン状態)に移行する場合より、ONU10によって消費される電力を低減することができるという効果をもたらす。
 なお、OLT1は変更要求(sleep_mode_Ind)に、Sleep timeを指定することも可能である。また、図6の例では、ドーズモードとスリープモードとの間のモード変更に、sleep_mode_Ind、sleep_mode_req、sleep_mode_ackの3つのメッセージを使用したが、図7に示すように、sleep_mode_Ind、sleep_mode_ackのメッセージでモード切り替えをするようにしてもよい。
実施の形態2.
 図8は、この実施の形態2のOLT1におけるPON制御部2の処理を説明するフローチャートである。実施の形態2のPON制御部2は、実施の形態1の通信システムに適用可能なものであり、通信システム全体にかかる点については実施の形態1と同様である。
 PON制御部2は、OLT1等の親機に使用される制御装置であって、デジタルシグナルプロセッサ、汎用プロセッサとソフトウェアの組み合わせによって構成される。これらのプロセッサは、高集積のIC(Integrated Circuit)によってチップ化され、光送受信器5等と信号線で結合し組み合わせることにより、OLT1として機能する。
 まず、PON制御部2は、光送受信器5を介してディスカバリを開始する。ディスカバリではONU10のシリアル番号が得られるため、PON制御部2は、これに基づき内蔵または外部接続されている記憶装置にアクセスし、ONU10を使用しているユーザを特定する。そして、PON制御部2はユーザとユーザが契約しているサービスの対応付けを行う(ステップS50)。例えば、図11はその対応付けの例を示しており、PON制御部2は、ONUのシリアル場号と、ユーザのID、およびユーザがビジネス用途として契約しているのか、一般家庭のユーザなどその他一般の契約なのか等のサービス情報を対応付けする。対応付けの情報は、サービス回線の種別に関する情報(IPTV,IP電話、その他インターネット)などの情報を持つ。これらのサービス回線は、その種別によって、上り下りそれぞれの保証帯域や許容遅延などのサービス要求条件(QoS)が異なる。
・コンフィグレーション
 続いて、PON制御部2は、図2のステップS2に相当するONU10のコンフィグレーションを開始する。PON制御部2は、各ONU10へ省電力機能の対応情報(power_save_attr)を要求するために、要求メッセージ(Get_cmd)を生成し、各ONU10へ送信する(ステップS51)。このとき、PON制御部2は他のONU10の属性情報を要求することもできる。ONU10の属性情報は、例えばITU-T G.984.4 ONT management and control interfaceに規定されている情報であり、また、そのコンフィグレーション方法はこれと同様に実施することが可能である。また、それは、これから策定される次世代の規格XG-PONなどの同等規格と同様の情報や方法を使用して取得してもよい。
 次に、PON制御部2は、送受信器5が各ONUiから受信した対応情報OCiをバッファ或いは送受信器5から取得し(ステップS52)、ディスカバリで特定されたアクティブなONU10のシリアル番号と対応情報OCiを送信したONU10のシリアル番号を比較することにより省電力機能の対応情報OCiがないONU10を省電力機能がないONU10として特定する(ステップS53)。なお、ONU10がGet_rspメッセージを用いて省電力機能に対応しないことを示す対応情報OCiを送信した場合にも、PON制御部2はそのONU10を省電力機能がないONU10として特定する。
 PON制御部2は、対応情報を例えば、図11に示されるような形でONU10に対応付けて内蔵記憶装置等に書き込む(ステップS54)。PON制御部2が取得する対応情報には、省電力モードだけではなく、sleep time等の省電力機能に関する各種パラメータが含まれる。そのため、図11には記載されていないがPON制御部2はそれらの各種パラメータも同様に記憶装置に記録する。
 次に、PON制御部2は図11~15に示されるようなサービスデータベース(記憶装置)にアクセスし、N個のONUiそれぞれに許可する省電力モード、および省電力パラメータを決定する(ステップS5c,S5d)。この決定は例えば下記の方法によって実施できる。
 PON制御部2はONUiに対応付けられたユーザ識別子(ID)に基づきユーザが契約しているサービスIDを記憶装置(図11参照)から読み出し、サービスIDそれぞれについて禁止されている省電力モードFiを図12および図13のそれぞれの情報テーブルから特定する。このとき、ONUiに対する禁止モードは、どのようなアルゴリズムで決定されてもよいが、図12および図13のいずれかで「不可」となっている場合には、PON制御部2は当該省電力モードを禁止モードにセットする。
 PON制御部2は、ONUi自身が持つ省電力モードを図11の情報テーブルから特定し、ここで指定された省電力モードから、省電力モードFiを除くことにより許可する省電力モードAMiを決定する。許可する省電力モードAmiは記憶装置に記憶される。
 次に、PON制御部2はSleep timeのデフォルト値DefPSTiを記憶装置に格納する(図15)。デフォルト値DefPSTiは、上述の省電力機能に関するパラメータの1つであり、ONU10から取得されたものである。PON制御部2は、省電力モードをサービスに基づき調整したように、このデフォルト値DefPSTiをサービスに応じて予め定められた規制値やデフォルト値を使って調整することもできる。例えば、ONU10が通知して来たSleep timeのデフォルト値が過剰に長い場合には、上り通信の通信品質が落ちたり、下りトラヒックがOLT1の受信バッファの記憶領域を圧迫することになるため、PON制御部2はsleep timeを調整する。また、同様にPON制御部2は最大スリープ時間MaxPSTiも記憶装置に格納する(図14参照)。この最大sleep timeは、sleep timeを動的に調整する場合の規制値である。また、PON制御部2は、MaxPSTiをLOSi等の警報の判断条件として使用してもよい。
 なお、OLT1は、図14、図15のテーブルは、OLT1が予め記憶していた表と、ONU10との交渉の結果決めた表の2種類をそれぞれ記憶しておくとよい。
 これら省電力モードについての許可モードAmi、デフォルトスリープ時間DefPSTi、および最大スリープ時間MaxPSTiを各ONU10について決定すると、PON制御部2はこれらのパラメータをメッセージ(Set_cmd)を用いて各ONU10に通知する。ONU10は、Set_cmdを受信後、これらパラメータをONU10の記憶装置に記録し、スリーププロトコルの制御に用いる。
・スリープモード制御
 次に、PON制御部2によるスリープモードの制御について図9を用いて説明する。図9の[A]で示されるコネクタは、図8のコネクタ[A]で示されるフローの続きであることを示している。まず、PON制御部2はステップS60~S68で、省電力モードにおける帯域割当て制御を行う。OLT1は上り下りのトラヒック或いはONU10の接続機器の状態を、OLT1のバッファ3、4の状態やONU10から送信されてくる情報等から検知する。この状態情報は、ステップS68の帯域割当てやステップS69の省電力モードへの移行判断に使用される。
 次に、PON制御部2は、対象となるONU10の現在の省電力モードを調べ、各モードに応じた帯域割当量の制限、Grantの付与の機会制限を行う(ステップS61)。ONU10が省電力モードではない状態(フルサービスモード)である場合には、PON制御部2は省電力モードであることによる帯域割当て制限を行わない。ドーズモードである場合には、PON制御部2は、上り通信の割当帯域制限Biを予め定められた値、若しくは、サービスに応じて定められた値に制限する(ステップS62)。そのモードがスリープモードである場合には、PON制御部2はステップS62と同様にBiをセットし(ステップS63)、Grantの機会も帯域更新周期のm回に1回というように制限する(ステップS64)。
 例えば、ステップS68で当該帯域更新周期の送信機会を割当てないためのフラグとしてグラントスキップフラグGSiを設定し、PON制御部2はこのフラグがセットされている場合にはその周期では送信機会を当該ONUiに与えない。ステップS64ではPON制御部2はm回に(m-1)回フラグGSiをセットすることにより、m回の帯域送信周期に1回の送信機会を当該ONU10に与える。また、疑似ドーズモードの場合にも、OLT1はステップS65、S66において、ステップS63、S64と同様の処理を実行する。
 なお、上述の省電力モードに応じた帯域割当方法は、一例であり、PON制御部2は、必要に応じて各モードでの帯域を制限/不制限、送信機会の制限/不制限を設定することができる。例えば、PON制御部2はドーズモードでもGrantおよびアップリンクのデータ送信の機会を制限することもできるし、スリープモードのONU10に対してグラントスキップを行わず、毎回Grantを与えるようにすることもできる。また、帯域制限も任意であり、例えば、割当帯域制限Biをあえて設定しなくとも、ONU10からの上りトラヒックの状態や、或いは帯域割当要求の値が少ないことでステップS68の動的帯域割当てによる割当量が相対的に他のONU10よりも少なくなるため、PON制御部2は省電力モードのONU10とそうでないONU10を区別せずに、帯域割当てをすることも可能である。
 全てONU10について上述の処理が終了すると、PON制御部2は各ONU10に帯域を割当てる。このとき、上述のグラントスキップフラグGSiおよび割当帯域制限Biが使用される。まず、PON制御部2はグラントスキップフラグGSiがセットされているONUiを次周期の帯域割当対象から外す、次にTraffic monitoring DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)、status report DBAまたはこれらの組み合わせを用いて各ONU10に帯域を割当てる。このとき、PON制御部2は割当帯域制限Biを超える帯域を省電力モードのONUiに与えない。なお、帯域割当が終了すると、PON制御部2は各GSi,Biをリセットする。
 続いて、PON制御部2は省電力機能に非対応のONU10に対して、上りトラヒックの状態に基づき省電力モード(疑似ドーズモード)に移行するか否か/省電力モードを継続するか否かを判断する。例えば、一定期間のトラヒックが所定のしきい値を下回る場合には、PON制御部2は当該ONU10を省電力モードに移行させる。なお、PON制御部2は、タイマーに基づき特定時間帯にONU10を省電力モードで動作させることもできる。
 ステップS70でPON制御部2は、光送受信器5が受信したリクエスト(sleep_mode_req)とこのリクエストに対する許可信号であるsleep_mode_ackの送信の処理を行う。sleep_mode_reqの処理の詳細については、図10を用いて後述する。
 次に、PON制御部2は、ステップS71~S78でOLT1による省電力モードの変更指示制御を行う。この制御により、OLT1は、配下のONU10を省電力モードからフルサービスモードに移行させたり、ある省電力モードから他の省電力モードに移行させたりすることができ、通信システムとしてより効率的な消費電力低減が可能となり、また、通信品質を向上することも可能となる。
 PON制御部2は当該ONUiがスリープモード中であるかを記憶装置を調べて検出する。それがスリープモードでない場合には、ステップS73でPON制御部2はスリープモードの開始要因がないかをチェックする。開始要因がないと判断した場合にはPON制御部2はステップS78の処理に移り、次のONUiについて同様のことを繰り返す。
 一方、ダウンリンクでトラヒックが減少した、或いは、アップリンクでトラヒックが減少したなどの場合には、PON制御部2はそれぞれステップS74、S75の処理に移行し、ONU10を省電力モードに移行させるためにsleep_mode_Indを送信する準備を行う。
 ダウンリンクの状況で(フルサービスモード若しくはドーズモードから)スリープモードに移行する場合には、PON制御部2は省電力モードとしてSLEEPを指定する。なお、アップリンクの通信が続いている場合には、スリープは選択されない。また、アップリンクの状況で省電力モードに移行する場合には、PON制御部2は省電力モードとしてDOZEを指定する。
 ステップS72で当該ONUiがスリープモード中であると判断した場合には、PON制御部2は、スリープモードの中断要因を検出する(ステップS76)。中断要因がない場合にはPON制御部2はスリープモードを継続して次のONU10の処理に移る、一方中断要因がアップリンクである場合には、省電力モードを中止してフルサービスモードに移行するために、WACKUPを指定してsleep_mode_Indを送信する準備を行う(ステップS77)。また、中断要因がダウンリンクである場合には、スリープモードからドーズモードにONU10を移行させるために、PON制御部2は、モードとしてWACKUPを指定してsleep_mode_Indを送信する準備を行う(ステップS77)。なお、図ではドーズモードからの他のモードへの変更について記載していないが、ドーズモード等それぞれの省電力モードから他の省電力モードへの遷移、その逆、ドーズモードの開始と中断について同様に規定することが可能である。
 スリープの開始要因、中断要因は、消費電力を抑えつつ必要な通信品質を保てる基準であればどのようなものでもよい。例えば、一定期間のトラヒック量、バッファに蓄積されたデータ量、ONU10に接続された接続機器のオンオフ情報、または新たなサービスの開始などが基準となる。
 以上の処理が終了すると、PON制御部2は帯域割当ての結果やsleep_mode_ack,sleep_mode_Ind等の制御メッセージを格納したフレームを生成し、ONU10に送信する(ステップS79)。このとき、フレームは下りデータを制御メッセージと一緒に保持することも可能である。
 PON制御部2は、次に、ディスカバリが必要なタイミングであるかを判断し(ステップS80)、必要であるならば図8のステップS1の処理に移行し(コネクタ[B]参照)、ディスカバリが必要でなければ、ステップS60に戻り、次の帯域更新周期の送信制御に移る。
・リクエスト(sleep_mode_req)の処理
 図10はPON制御部2によるリクエスト(sleep_mode_req)の処理の一例を示す。PON制御部2は、ONU10からsleep_mode_reqを受信すると、ONU10からの要求を許可するか或いは変更するかを判断して、その結果をsleep_mode_rspメッセージで返送する。図10はこの処理を示すものである。
 ステップS91でPON制御部2は、sleep_mode_reqにパラメータとして指定された省電力モードが、当該ONUiの許可モードAMiに含まれているかを記憶装置にアクセスすることによって調べる。ここで省電力モードが指定されていない場合には、PON制御部2は省電力モードを図2のステップS2等のコンフィグレーションによって事前に定められた省電力モードのデフォルト値にセットする(ステップS92)。一方、指定されたモードが許可モードAMiにない場合には、PON制御部2はこれを許可モードに修正するか、省電力モードへの移行に対する拒否情報をセットする(ステップS93)。なお、PON制御部2がONU10から指定された省電力モードを変更する場合には、通信品質に支障をきたさないようにしなければならない。
 上述の処理が終了若しくは指定されたモードが許可モードAmiであった場合には、PON制御部2は、次のステップS94の処理に移る。このステップにおいて、PON制御部2はsleep_mode_reqにパラメータとして指定されたsleep timeが、当該ONUiに設定された最大スリープ時間内MaxPSTiであるかを記憶装置にアクセスすることによって調べる(ステップS94)。ここでsleep timeが指定されていない場合には、PON制御部2は図2のステップS2等のコンフィグレーションによって事前に定められたsleep timeのデフォルト値DefPSTiをsleep timeにセットする(ステップS95)。一方、指定されたsleep timeがMaxPSTiより大きい場合には、PON制御部2はこれをMaxPSTiに修正するか、省電力モードへの移行に対する拒否情報をセットする(ステップS96)。
 上述の処理が終了若しくはsleep time≦MaxPSTiであった場合には、PON制御部2は、対応ONUの省電力モードの情報として省電力モード情報PSiを記憶装置に記録し、同時に、図9のステップS64、S66、S68のGrantのタイミングや、省電力中の警報抑止のための基準となるタイマPSTiにsleep timeをセットする。
 この処理が終了すると、PON制御部2は受信した全てのsleep_mode_reqについて、上述の処理を繰り返す。
 以上、この発明の実施の形態について説明した。この発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の主旨に包含されるかぎりどのような変形が行われてもよい。例えば、この通信方法が適用される通信システムは、PONシステムである必要はなく。アクティブ素子を用いた光通信システムにも適用することができる。また、光通信に限らず、端末間を電気信号を用いて通信する通信システムに適用することも可能である。
 また、上述の実施の形態では、OLT1がONU10の機能または提供サービスを考慮して、省電力モードへの移行や条件(パラメータ)をONU10に指示することにより、通信システム上の省電力機能をOLT1がコントロールすることが可能である。この機能に関し、省電力機能の対応情報に基づいて、OLT1が送信許可信号を送信するか否かは選択的事項である。
 省電力モードとして、ドーズモード、スリープモード、疑似ドーズモードを例示したが、省電力モードやそのプロトコルはこれらに限定されるものではない。また、ドーズモードをスリープモード1、上述のスリープモードをスリープモード2という名称にし、対応するmodeパラメータも、”1”はスリープモード1、”2”はスリープモード2というように符号化してもよい。
 省電力プロトコルの例として、ドーズモードに移行する際、ONU10はリクエストをOLT1に送信し、OLT1から応答があった場合に、ONU10がドーズモードに移行するという省電力プロトコルを説明したが、他の省電力プロトコルを用いて、省電力状態を制御することも可能である。例えば、OLT1とそのPON制御部2は、当該ONU10がドーズモードをサポートしているONU10であることを省電力機能の対応情報で判断し、もし、割当てた帯域でONU10がIdle frame等の応答信号を返してこなかった場合、OLT1はONU10がドーズモードに移行したと判断して、以降、ドーズモードのプロトコルでONU10と通信することも可能である。
 この発明は、省電力化が必要な通信方法、通信システムに適している。
 1 OLT
 2 PON制御部
 3,13 受信バッファ
 4,12 送信バッファ
 5,14 光送受信器
 6 WDM
 7 PHY
 10-1~10-3 ONU
 11 PON制御部
 20-1,20-2 端末
 30 加入者線
 40 スプリッタ
 51,142,161-1,161-2 Rx
 52,141,162-1,162-2 Tx

Claims (21)

  1.  複数の利用者側光回線終端装置(以下、ONUという)を共通の光ファイバを用いて局側光回線終端装置(以下、OLTという)に接続する光通信システムであって、
     前記複数のONUのうち少なくとも一部のONUは、受信部に電力を供給しながら送信部を休止する省電力機能を持った送受信器と、前記省電力機能の対応情報を前記送受信器を介して前記OLTへ送信する制御装置とを備え、
     前記OLTは、前記省電力機能の対応情報に基づいて上り通信の送信許可情報を生成する制御装置と、前記省電力機能の対応情報を受信するとともに前記送信許可情報を前記ONUへ送信する送受信器とを備えた
    ことを特徴とする通信システム。
  2.  前記受信部に電力を供給しながら前記送信部を休止するドーズモードで省電力動作可能なONU、前記送信部および前記受信部を一時的に休止状態にするスリープモードまたは/および前記ドーズモードで省電力動作可能なONU、並びに前記ドーズモードおよびスリープモードのいずれでも動作しないONUうち少なくともいずれか2種類のONUが混在可能に構成され、
     前記OLTの制御装置は、前記省電力機能の対応情報に基づいて複数の省電力プロトコルから当該ONUに対する省電力プロトコルを選択することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3.  前記OLTの制御装置は、前記ドーズモードおよびスリープモードのいずれでも動作しない非対応ONUへの通信に対して、上り通信の送信頻度の少ない省電力プロトコルを適用することにより当該ONUを省電力モードで動作させることを特徴とする請求項2に記載の通信システム。
  4.  前記OLTの制御装置は、前記ONUの上り通信の送信状況を監視することにより前記ONUの省電力モードへの移行を決定し、当該ONUが前記非対応ONUである場合には、前記送信許可信号の送信間隔を長く変更し、前記送信許可信号に対する応答信号の送信に係る消費電力を低減することを特徴とする請求項2または3に記載の通信システム。
  5.  前記OLTの制御装置は、前記省電力機能の対応情報に基づき、前記非対応ONUの前記送信許可信号の送信間隔を、前記ドーズモードで動作中のONUに対する前記送信許可信号の送信間隔よりも長い間隔に制御することを特徴とする請求項4に記載の通信システム。
  6.  前記OLTの制御装置は、前記ONUに対する通信サービスの種類に応じて、省電力プロトコルへの移行の可否を判断することを特徴とする請求項2~5のいずれか1項に記載の通信システム。
  7.  前記OLTの制御装置は、前記省電力機能の対応情報に基づいて前記ドーズモードからスリープモードへの移行を前記ONUに指示することを特徴とする請求項2~6のいずれか1項に記載の通信システム。
  8.  前記OLTの制御装置は、下り通信のトラヒックに基づき前記ドーズモードからスリープモードへの移行を決定することを特徴とする請求項7に記載の通信システム。
  9.  前記OLTの制御装置は、前記ONU若しくは利用者に対する通信サービスの種類に応じて、前記省電力機能の使用の可否を前記ONUに事前通知することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の通信システム。
  10.  複数の利用者側光回線終端装置を共通の光ファイバを用いて局側光回線終端装置に接続する光通信システムの局側光回線終端装置であって、
     前記利用者側光回線終端装置から省電力機能の対応情報を受信し、この対応情報に基づき通信手順の異なる複数の省電力プロトコルから、当該利用者側光回線終端装置との通信に用いる省電力プロトコルを選択する制御装置を備えたことを特徴とする局側光回線終端装置。
  11.  前記省電力機能の対応情報は、利用者側光回線終端装置が受信機能を生かしながら送信機能を休止するドーズモードへの対応情報を含み、この対応情報に基づき、前記ドーズモードに非対応の利用者側光回線終端装置に対して、上り通信の送信許可情報の送信間隔が前記ドーズモードとは異なる省電力プロトコルを選択することを特徴とする請求項10記載の局側光回線終端装置。
  12.  前記制御装置は、前記利用者側光回線終端装置との通信のサービス種別に基づき、前記省電力機能の使用の可否を決定することを特徴とする請求項10に記載の局側光回線終端装置。
  13.  前記制御装置は、前記サービス種別に基づき決定した前記省電力機能の使用の可否を当該利用者側光回線終端装置に事前通知することを特徴とする請求項12に記載の局側光回線終端装置。
  14.  前記制御装置は、下り通信のトラヒックを監視し、前記対応情報に基づき、前記利用者側光回線終端装置が受信機能を生かしながら送信機能を休止するドーズモードから前記受信機能及び前記送信機能を一時的に休止するスリープモードへ移行することの可否を判断し、移行指示情報を前記利用者側光回線終端装置に送信することを特徴とする請求項10に記載の局側光回線終端装置。
  15.  複数の利用者側光回線終端装置を共通の光ファイバを用いて局側光回線終端装置に接続する光通信システムの利用者側光回線終端装置であって、
     前記光ファイバに接続され、受信を継続しながら送信を停止する省電力機能を備えた光送受信器と、
     この光送受信器を介して前記省電力機能の対応情報を前記局側光回線終端装置に送信し、前記局側光回線終端装置から事前に受信した規制情報に基づき、前記光送受信器の省電力状態への移行の可否を制御する制御装置と、
    を備えた利用者側光回線線終端装置。
  16.  前記制御装置は、前記規制情報に基づき前記局側光回線終端装置に省電力機能使用の要求信号を送信するか否かを制御することを特徴する請求項15に記載の利用者側光回線線終端装置。
  17.  子局装置が親局装置に通信回線で接続された通信システムの通信方法であって、
     前記親局装置が前記子局装置の省電力機能について検出するステップと、
     前記親局装置が検出した前記子局装置の省電力機能に基づいて、省電力プロトコルを決定するステップと、
     前記親局装置が決定した省電力プロトコルを使用し、前記子局装置の送信器電力若しくは受信器電力の断続的供給を制御するステップと、
    を備えた通信方法。
  18.  前記親局装置が前記子局装置のユーザに提供しているサービスに基づいて、前記省電力プロトコルの使用の可否を決定するステップを備えた請求項17に記載の通信方法。
  19.  前記親局装置が検出した前記子局装置の省電力機能に基づき、許可する省電力機能を前記子局装置に通知するステップと、
     前記子局装置が、前記親局装置が許可した省電力機能の通知を受信し、この省電力機能の通知に基づき省電力プロトコルを選択するステップと、
     前記子局装置が、選択した省電力プロトコルに基づき、前記親局装置と通信を開始するステップと、
    を備えた請求項17または18に記載の通信方法。
  20.  前記親局装置は、前記子局装置の送信器電力若しくは受信器電力の供給休止時間を調整する信号を前記子局装置へ送信するステップを備えたことを特徴とする請求項17~19のいずれかに1項に記載の通信方法。
  21.  複数の利用者側光回線終端装置(以下、ONUという)と共通の光ファイバを介して通信する局側光回線終端装置(以下、OLTという)の制御装置であって、前記OLTの送受信器を介して前記ONUの省電力機能を検出し、この検出結果に基づき選択された省電力プロトコルを用いて前記ONUの送信器電力若しくは受信器電力の断続的供給を制御することを特徴とする制御装置。
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