WO2021053768A1 - 通信装置、及び電力利用方法 - Google Patents

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WO2021053768A1
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power
unit
communication device
optical fiber
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英俊 高田
洋思 井上
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission

Definitions

  • the present invention relates to a communication device that transmits and receives optical signals via an optical fiber.
  • Optical access technology that enables high-speed, large-capacity information and communication services to be used by accessing the Internet and telecommunications carrier networks via optical fibers is widespread.
  • an information communication device called an HGW (HomeGateWay) is usually installed in a user's home such as a general household, and the HGW is connected to an optical fiber extending from a telecommunications carrier station building to the user's home. ..
  • an ONU (Optical Line Terminal) integrated HGW is assumed.
  • the HGW generally includes a router function unit, a wireless connection function unit, a LAN connection function unit, and the like. Electric power is required to drive each of the functional units of the HGW, and the HGW cannot operate when the power supply from the commercial power source is cut off.
  • Such a problem is not limited to the HGW, but is a problem that can occur in all communication devices that communicate via an optical fiber.
  • the present invention has been made in view of the above points, and provides a technique capable of operating a communication device that communicates via an optical fiber without supplying electric power from a commercial power source. With the goal.
  • a communication device that communicates via an optical fiber.
  • a photoelectric conversion unit that converts an optical signal input from an optical fiber into electric power by photoelectric conversion
  • a communication device including a functional unit that operates by using the electric power converted from an optical signal by the photoelectric conversion unit is provided.
  • a technology that enables a communication device that communicates via an optical fiber to operate without being supplied with electric power from a commercial power source is provided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the whole structure example of the communication system in embodiment of this invention. It is a block diagram of HGW in Example 1.
  • FIG. It is a flowchart for demonstrating operation of HGW in Example 1.
  • FIG. It is a block diagram of HGW in Example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the image of the time slot. It is a flowchart for demonstrating operation of HGW in Example 2.
  • FIG. It is a block diagram of HGW in Example 3.
  • the ONU integrated HGW will be described as an example of the communication device to which the present invention is applied, but the communication device to which the present invention is applied is not limited to the ONU integrated HGW.
  • the technique described below can be applied by regarding the ONU + HGW as the HGW according to the present embodiment.
  • the present invention is applicable not only to the optical access technology as described below.
  • the present invention can be applied to all devices installed at the end points of an optical fiber that constantly receives an optical signal.
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • the communication system according to the embodiment of the present invention is a PON (Passive Optical Network) type optical access system adopted in many optical access systems.
  • PON Passive Optical Network
  • the optical fiber between the optical line terminal (OLT) 300 installed in the telecommunications carrier station building and the HGW 100 installed in the user's home is branched by using an optical splitter 200. Connect one-to-many.
  • a home network is configured inside the house of the HGW 100, and various information devices such as PCs, VoIP terminals, and TVs can be connected to the home network.
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • each HGW 100 transmits and receives in different time slots.
  • the same signal is transferred to all HGW 100s connected to the same PON via the optical splitter 200, but each HGW 100 extracts only the data addressed to itself and discards the other data.
  • WDM enables both uplink and downlink communication with a single optical fiber.
  • Each HGW 100 constantly receives an optical signal including an optical signal addressed to another HGW 100, an optical signal for monitoring, and the like.
  • Fig. 1 A one-to-one configuration of the OLT and the HGW may be used.
  • the HGW 100 in the present embodiment uses an optical signal input from an optical fiber as a power source for energy harvesting, stores electric power in a power storage unit by photoelectric conversion, and when the HGW 100 is in an operating state, the power storage unit Each functional unit is driven by the electric power stored in.
  • the power consumed by the standby HGW 100 per unit time is smaller than the power stored in the power storage unit (power obtained by photoelectric conversion), the difference is stored in the power storage unit.
  • Examples 1 to 3 will be described as specific examples of the HGW 100.
  • the HGW 100 may be driven by supplying the electric power obtained by the photoelectric conversion unit 150 as it is to each functional unit without providing the power storage unit 170 in the HGW 100.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the HGW 100 according to the first embodiment.
  • the HGW 100 of the first embodiment has a transmission / reception unit 110, a control unit 120, a LAN-IF130, a wireless IF140, a photoelectric conversion unit 150, a state detection unit 160, and a power storage unit 170.
  • FIG. 2 shows a wired terminal 500 connected to the LAN-IF 130 and a wireless terminal 600 that performs wireless communication by the wireless IF 140.
  • two optical fibers As shown in FIG. 1, two optical fibers, an optical fiber for communication connected to the transmission / reception unit 110 and an optical fiber for power supply connected to the photoelectric conversion unit 150, are connected to the HGW 100. .. It should be noted that connecting two optical fibers to the HGW 100 is an example. Three or more optical fibers may be used depending on the required power. For example, two or more optical fibers may be connected to the photoelectric conversion unit 150.
  • the optical fiber for power supply connected to the photoelectric conversion unit 150 may be an optical fiber having an optical amplification function.
  • a branch portion 400 for outputting two optical fibers is provided.
  • the branching portion 400 may be the optical splitter 200 shown in FIG. 1, or may be connected to one optical fiber after being branched by the optical splitter 200.
  • Each of the optical fiber for communication connected to the transmission / reception unit 110 and the optical fiber for power supply connected to the photoelectric conversion unit 150 may be an optical fiber extending directly from the telecommunications carrier station building.
  • the conventional HGW is connected to an optical fiber and is connected to a commercial power source to receive power supply, but the HGW 100 of the first embodiment is not connected to a commercial power source.
  • the functions of each functional unit are as follows.
  • the transmission / reception unit 110 performs reception processing such as demodulation processing on the signal input from the optical fiber, and outputs the signal obtained in the reception processing to the control unit 120. Further, the transmission / reception unit 110 performs transmission processing such as modulation processing on the signal input from the control unit 120, and outputs the signal obtained by the transmission processing to the optical fiber.
  • the transmission / reception unit 110 may be an ONU built in the HGW 100.
  • the control unit 120 relays signals between the transmission / reception unit 110, the LAN-IF130, and the wireless IF140.
  • the control unit 120 may have a router function. For example, the control unit 120 determines the destination of the signal received from the transmission / reception unit 110, and if it is addressed to the wired terminal 500, outputs the signal to the LAN-IF 130.
  • the signal after the reception process and the signal before the transmission process may be referred to as packets, frames, data, or the like.
  • LAN-IF130 exchanges signals with the wired terminal 500.
  • the LAN-IF 130 outputs a signal to the core network received from the wired terminal 500 to the control unit 120.
  • the wireless IF 140 exchanges wireless signals with the wireless terminal 600.
  • An optical signal is constantly input to the photoelectric conversion unit 150 from the optical fiber connected to the photoelectric conversion unit 150.
  • the photoelectric conversion unit 150 converts the input optical signal into electric power by the photoelectric effect, supplies the obtained electric power to each functional unit, and outputs the surplus electric power to the power storage unit 170.
  • the HGW 100 communicates with the photoelectric conversion unit 150 or the functional unit that receives power from the power storage unit 170.
  • it is a transmission / reception unit 110, a control unit 120, a LAN-IF130, a wireless IF140, a state detection unit 160, and a switch 180 (in the case of the second embodiment).
  • the terminal is not connected to the LAN-IF130, the power supply to the LAN-IF130 is unnecessary, and when the terminal for wireless communication is not used, the power supply to the wireless IF140 is unnecessary.
  • communication is not performed at all in the HGW 100, it is not necessary to supply power to the transmission / reception unit 110, the control unit 120, the LAN-IF130, and the wireless IF140.
  • the state detection unit 160 detects the state (standby state, operating state) of the HGW 100.
  • a state detection method for example, when the control unit 120 detects that the terminal connected to the HGW 100 has started (or ended) the signal exchange, the control unit 120 notifies the state detection unit 160 of the detection. There is a way to do it.
  • the state detection unit 160 When the state detection unit 160 detects that the HGW 100 has changed from the standby state to the operating state, the state detection unit 160 instructs the power storage unit 170 to discharge.
  • the power storage unit 170 stores the power input from the photoelectric conversion unit 150 while the HGW 100 is in the standby state. On the other hand, when the HGW 100 is in the operating state and is instructed to discharge by the state detection unit 160, power is supplied to each functional unit.
  • Transmission / reception unit 110, control unit 120, LAN-IF 130, wireless IF 140, photoelectric conversion unit 150, state detection unit 160, switch 180 in the first embodiment (the same applies to the configurations not provided with the power storage unit 170 in Examples 2 and 3).
  • Each of (in the case of the second embodiment) is realized by, for example, an IC (integrated circuit) including a processor and a memory (and, if necessary, an optical component for optical signal processing).
  • the HGW 100 is realized by causing a general-purpose computer including a CPU and a memory to execute a program for realizing each function. May be good.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation example of the HGW 100 in the first embodiment. It is assumed that the HGW 100 is in the standby state at the start time of FIG.
  • the photoelectric conversion unit 150 converts the input optical signal into electric power by the photoelectric effect, supplies the obtained electric power to each functional unit, and outputs the surplus electric power to the power storage unit 170. Since it is in the standby state here, the electric power supplied to each functional unit is small or 0, and surplus electric power is generated, which is stored in the power storage unit 170.
  • the state detection unit 160 determines the state of the HGW 100.
  • the state detection unit 160 determines that the state of the HGW 100 is the standby state (No in S102)
  • it returns to S101 and the surplus power is stored in the power storage unit 170.
  • the state detection unit 160 instructs the power storage unit 170 to stop discharging.
  • the process proceeds to S103, the state detection unit 160 instructs the power storage unit 170 to discharge, and the power storage unit 170 indicates each of them. Power is supplied to the functional unit. Further, the electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit 150 is also supplied to each functional unit. In the state of S103 (operating state), if there is a surplus of electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit 150, it is stored in the power storage unit 170.
  • the determination of S102 may be made periodically or may be triggered by a change in the state.
  • the operations of S101 and S103 are continuously performed if there is no change of state.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the HGW 100 according to the second embodiment.
  • the HGW 100 of the second embodiment includes a transmission / reception unit 110, a control unit 120, a LAN-IF130, a wireless IF140, a photoelectric conversion unit 150, a state detection unit 160, a power storage unit 170, and a switch 180.
  • FIG. 4 shows a wired terminal 500 connected to the LAN-IF 130 and a wireless terminal 600 that performs wireless communication by the wireless IF 140, as in the first embodiment.
  • the HGW 100 of the second embodiment is connected to one optical fiber.
  • the one optical fiber is branched into two optical fibers (which may be two waveguides) by a switch 180, one is connected to the transmission / reception unit 110, and the other is connected to the photoelectric conversion unit 150. ..
  • control unit 120 LAN-IF130, wireless IF140, photoelectric conversion unit 150, and power storage unit 170 are the same as the corresponding functional units in the first embodiment, respectively.
  • the photoelectric conversion unit 150 is connected to the optical fiber extending from the switch 180.
  • the transmission / reception unit 110 has a function of demodulating the optical signal received from the OLT 300 side and obtaining information on the time allocated for its own transmission / reception. The obtained information is passed to the state detection unit 160.
  • the transmission / reception unit 110 acquires the timing of its own transmission time slot and reception time slot from the optical signal received from the OLT 300 side.
  • the state detection unit 160 puts the functional unit that does not need to operate to sleep during the time when the HGW 100 does not need to transmit and receive, based on the information of the time allocated for transmission and reception. Note that putting it to sleep means putting it in a state where it does not consume power.
  • the state detection unit 160 instructs the switch 180 to output an optical signal to the photoelectric conversion unit 150 during the time when the HGW 100 does not need to transmit and receive.
  • the instruction to the switch 180 may be given as a switching instruction at the switching timing, or the switching timing may be instructed so that transmission / reception can be performed in its own transmission time slot and reception time slot. In the latter case, the switch 180 detects the switching timing and switches.
  • a transmission time slot and a reception time slot are assigned to the HGW 100.
  • the optical signal is output to the photoelectric conversion unit 150, and the functional unit that does not need to operate is put to sleep.
  • the switch 180 outputs a signal input from the optical fiber to the photoelectric conversion unit 150 during the period instructed by the transmission / reception unit 110.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation example of the HGW 100 in the second embodiment.
  • FIG. 6 assumes a case where once the information on the transmission / reception time allocated to the self is acquired, it is periodically applied. Further, a control method in which the state detection unit 160 instructs the switch 180 to switch is assumed.
  • the transmission / reception unit 110 acquires information on the transmission / reception time assigned to itself from the received optical signal, and notifies the state detection unit 160 of the information on the transmission / reception time.
  • the state detection unit 160 determines whether or not the current time is the transmission / reception timing based on the information acquired in S201.
  • the process proceeds to S203, and the state detection unit 160 instructs the functional unit that does not need to operate to sleep. If the sleep instruction has already been given and the period other than the transmission / reception timing continues after that, the sleep instruction may not be given again.
  • the transmission / reception unit 110 instructs the switch 180 to output an optical signal to the photoelectric conversion unit 150.
  • the photoelectric conversion unit 150 converts the received optical signal into electric power and supplies it to each functional unit, and stores surplus electric power in the power storage unit 170. If the instruction has already been given to output the optical signal to the photoelectric conversion unit 150 and the period other than the transmission / reception timing continues after that, the instruction may not be given again. After S204, it returns to S202.
  • the state detection unit 160 instructs the function unit instructed to start sleep, and also instructs the switch 180 to output an optical signal to the transmission / reception unit 110. If these have already been instructed and the transmission / reception timing period continues after that, the instruction may not be given again. After S206, it returns to S202.
  • the determination of S202 may be performed periodically, or may be performed at the timing of switching between transmission and reception.
  • FIG. 7 is a block diagram of the HGW 100 according to the third embodiment.
  • the HGW 100 of the third embodiment has a configuration in which the commercial power supply 700 is connected to the HGW 100 of the first embodiment.
  • the functions of the functional parts of the HGW 100 of the third embodiment are basically the same as the functions of the functional parts of the HGW 100 of the first embodiment.
  • the HGW 100 of the third embodiment operates differently from the first embodiment as described below.
  • the HGW 100 of the third embodiment normally drives each functional unit by supplying power from the commercial power source 700.
  • each functional unit is driven by power supplied from the photoelectric conversion unit 150 and the power storage unit 170.
  • each functional unit may be driven by power supply from only the photoelectric conversion unit 150 or only the power storage unit 170.
  • the photoelectric conversion unit 150 In a normal state, the photoelectric conversion unit 150 outputs the electric power obtained by photoelectric conversion from the optical signal received by the optical fiber to the power storage unit 170, and the power storage unit 170 stores the electric power output from the photoelectric conversion unit 150.
  • the state detection unit 160 monitors the power supplied from the commercial power source 700. When the electric power falls below the threshold value, the photoelectric conversion unit 150 is instructed to supply electric power to each functional unit, and the power storage unit 170 is instructed to discharge.
  • Example 3 The technique of Example 3 in which the discharge power from the power storage unit 170 is used when the power of the commercial power source falls below the threshold value may be applied to Example 2.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation example of the HGW 100 in the third embodiment. At the start of FIG. 8, it is assumed that there is no abnormality in the commercial power supply 700.
  • the photoelectric conversion unit 150 converts the input optical signal into electric power by the photoelectric effect, and outputs the obtained electric power to the power storage unit 170.
  • the commercial power source 700 supplies power to each functional unit in the normal state, all the electric power obtained by the photoelectric conversion unit 150 is output to the power storage unit 170.
  • the state detection unit 160 determines whether or not the power supplied from the commercial power source 700 has fallen below the threshold value. If the state detection unit 160 does not determine that the power supplied from the commercial power source 700 has fallen below the threshold value (No in S302), the process returns to S301 and the power is stored in the power storage unit 170.
  • the process proceeds to S303, and the state detection unit 160 instructs the power storage unit 170 to discharge and stores the power. Power is supplied from the unit 170 to each functional unit. Further, the electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit 150 is also supplied to each functional unit. In the state of S303, it is assumed that there is no surplus of electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit 150, but if there is a surplus, it is accumulated in the power storage unit 170 and discharged at the same time.
  • the determination of S302 may be made periodically or may be triggered by a change in the state. Further, the operations of S301 and S303 are continuously performed if there is no change of state.
  • the present embodiment provides at least the communication device and the power utilization method described in the following items.
  • (Section 1) A communication device that communicates via an optical fiber.
  • a photoelectric conversion unit that converts an optical signal input from an optical fiber into electric power by photoelectric conversion
  • a communication device including a functional unit that operates by using the electric power converted from an optical signal by the photoelectric conversion unit.
  • (Section 2) The communication device according to item 1, further comprising a power storage unit that stores electric power converted from an optical signal by the photoelectric conversion unit.
  • (Section 3) Further provided with a transmission / reception unit connected to the first optical fiber and transmitting / receiving an optical signal via the first optical fiber.
  • the communication device wherein the photoelectric conversion unit is connected to a second optical fiber, which is one or more optical fibers, and converts an optical signal input from the second optical fiber into electric power.
  • the communication device further comprising a state detection unit that instructs the power storage unit to discharge when it is detected that the state of the communication device has changed from the standby state to the operating state.
  • a switch that outputs an optical signal input from an optical fiber connected to the communication device to a transmission / reception unit or a photoelectric conversion unit included in the communication device.
  • Item 1 or 2 further includes a state detection unit that instructs the switch to switch the output destination of the optical signal based on the information of the time allocated for transmission / reception to the communication device.
  • the communication device described. (Section 6) A communication device that communicates via an optical fiber.
  • a photoelectric conversion unit that converts an optical signal input from an optical fiber into electric power by photoelectric conversion
  • a power storage unit that stores electric power converted from an optical signal by the photoelectric conversion unit, and a power storage unit.
  • a communication device including a functional unit that operates by utilizing the electric power discharged from the power storage unit when the electric power of a commercial power source that supplies electric power to the communication device falls below a threshold value.
  • the communication device according to item 6, further comprising a state detection unit that monitors the power supplied from the commercial power source and instructs the power storage unit to discharge when the power is detected to be below the threshold value.
  • (Section 8) It is a power utilization method executed by a communication device having a photoelectric conversion unit and a power storage unit and communicating via an optical fiber.
  • the photoelectric conversion unit converts an optical signal input from an optical fiber into electric power by photoelectric conversion.
  • the power storage unit stores the electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit.
  • a power utilization method in which communication is performed using the electric power discharged from the power storage unit when the communication device is in a state of communicating.
  • (Section 9) It is a power utilization method executed by a communication device having a photoelectric conversion unit and a power storage unit and communicating via an optical fiber.
  • the photoelectric conversion unit converts an optical signal input from an optical fiber into electric power by photoelectric conversion.
  • the power storage unit stores the electric power converted from the optical signal by the photoelectric conversion unit.
  • a power utilization method in which when the power of a commercial power source that supplies power to the communication device falls below a threshold value, communication is performed using the power discharged from the power storage unit.
  • HGW Transmission / reception unit 120 Control unit 130 LAN-IF 140 wireless IF 150 Photoelectric conversion unit 160 State detection unit 170 Storage unit 180 Switch 200 Optical splitter 300 OLT 400 Branch 500 Wired terminal 600 Wireless terminal 700 Commercial power supply

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Abstract

光ファイバを介して通信を行う通信装置において、光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、前記光電変換部により光信号から変換された電力を利用して動作する機能部とを備える。

Description

通信装置、及び電力利用方法
　本発明は、光ファイバを介して光信号の送受信を行う通信装置に関連するものである。
　インターネットや通信事業者網に光ファイバでアクセスすることで高速・大容量の情報通信サービスを利用可能とする光アクセス技術が広く普及している。
　このような光アクセス技術では、通常、一般家庭等のユーザ宅内にＨＧＷ（Home GateWay）と呼ばれる情報通信装置を設置し、通信事業者局舎からユーザ宅まで延びている光ファイバにＨＧＷを接続する。なお、ここでは、ＯＮＵ（Optical Line Terminal）一体型のＨＧＷを想定している。
インターネットhttps://flets.com/customer/next/access/connect/mansion/vdsl.html、令和１年８月２２日検索
　ＨＧＷは、一般に、ルータ機能部、無線接続機能部、ＬＡＮ接続機能部等を備えている。ＨＧＷが備えるそれぞれの機能部を駆動するためには、電力が必要であり、商用電源からの電力の供給がなくなるとＨＧＷは動作できなくなる。
　例えば、何等かのトラブルにより停電があった場合に、ＨＧＷが動作しなくなると、ユーザはネットワークからトラブルの情報を得ることができず、停電の復旧を待たざるを得ない。このような課題は、ＨＧＷに限らず、光ファイバを介して通信を行う通信装置全般に生じ得る課題である。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光ファイバを介して通信を行う通信装置を、商用電源からの電力の供給がなくても動作させることを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、光ファイバを介して通信を行う通信装置であって、
　光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、
　前記光電変換部により光信号から変換された電力を利用して動作する機能部と
　を備える通信装置が提供される。
　開示の技術によれば、光ファイバを介して通信を行う通信装置を、商用電源からの電力の供給がなくても動作させることを可能とする技術が提供される。
本発明の実施の形態における通信システムの全体構成例を示す図である。 実施例１におけるＨＧＷの構成図である。 実施例１におけるＨＧＷの動作を説明するためのフローチャートである。 実施例２におけるＨＧＷの構成図である。 タイムスロットのイメージを示す図である。 実施例２におけるＨＧＷの動作を説明するためのフローチャートである。 実施例３におけるＨＧＷの構成図である。 実施例３におけるＨＧＷの動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　以下では、本発明が適用される通信装置の例として、ＯＮＵ一体型のＨＧＷを取り上げて説明しているが、本発明が適用される通信装置はＯＮＵ一体型のＨＧＷに限られない。例えば、ＯＮＵとＨＧＷが物理的に分離した構成を用いる場合でも、ＯＮＵ＋ＨＧＷを本実施の形態に係るＨＧＷと見なすことで、以下で説明する技術を適用可能である。
　また、本発明は、以下で説明するような光アクセス技術に限らずに適用可能である。常時光信号を受信する光ファイバの端点に設置された装置全般に本発明を適用することが可能である。
　（システム全体構成例）
　図１に、本発明の実施の形態における通信システムの全体構成の例を示す。図１に示すように、本発明の実施の形態における通信システムは、多くの光アクセスシステムで採用されているＰＯＮ（Passive Optical Network）方式の光アクセスシステムである。
　当該通信システムでは、通信事業者局舎に設置される局側終端装置（Optical Line Terminal：ＯＬＴ）３００とユーザ宅に設置されるＨＧＷ１００との間の光ファイバを光スプリッタ２００を用いて分岐し、１対多で接続する。ＨＧＷ１００の宅内側はホームネットワークが構成され、ホームネットワークにはＰＣ、ＶｏＩＰ端末、ＴＶ等の様々な情報機器が接続することができる。
　また、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式を採用しており、各ＨＧＷ１００は、異なる時間スロットで送受信を行う。特に下り方向通信においては、同一のＰＯＮに接続する全てのＨＧＷ１００へ同じ信号が光スプリッタ２００を介して転送されるが、各ＨＧＷ１００は、自分宛てのデータだけを抽出し、それ以外のデータを破棄する。なお、ＷＤＭにより、１本の光ファイバで上り下り両方の通信が可能である。各ＨＧＷ１００は、他のＨＧＷ１００宛ての光信号や監視のための光信号等を含む光信号を常時受信する。
　なお、図１のように１対多とする構成は一例である。ＯＬＴとＨＧＷとが１対１の構成を用いてもよい。
　本実施の形態におけるＨＧＷ１００は、光ファイバから入力される光信号を環境発電の電力ソースとして利用し、光電変換により蓄電部に電力を蓄えておき、ＨＧＷ１００が動作状態になった場合に、蓄電部に蓄えられた電力により各機能部を駆動する。待機状態のＨＧＷ１００が単位時間に消費する電力が蓄電部に蓄えられる電力（光電変換により得られる電力）よりも小さい場合には、蓄電部にはその差分が蓄えられる。
　以下、ＨＧＷ１００の具体例として、実施例１～３を説明する。なお、実施例１～３では、蓄電部１７０を用いる場合の例を説明しているが、これは一例である。例えば実施例１、３の構成において、ＨＧＷ１００に蓄電部１７０を備えずに、光電変換部１５０により得られた電力をそのまま各機能部に供給することで、ＨＧＷ１００を駆動させることとしてもよい。
　（実施例１）
　図２は、実施例１におけるＨＧＷ１００の構成図である。図２に示すように、実施例１のＨＧＷ１００は、送受信部１１０、制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０、光電変換部１５０、状態検出部１６０、蓄電部１７０を有する。図２には、ＬＡＮ－ＩＦ１３０に接続される有線端末５００、及び無線ＩＦ１４０により無線通信を行う無線端末６００が示されている。
　図１に示すように、ＨＧＷ１００には、送受信部１１０に接続される通信用の光ファイバと、光電変換部１５０に接続される電力供給用の光ファイバの２本の光ファイバが接続されている。なお、２本の光ファイバをＨＧＷ１００に接続することは一例である。必要な電力に応じて３本以上の光ファイバを使用してもよい。例えば、光電変換部１５０に２本以上の光ファイバを接続してもよい。
　光電変換部１５０に接続される電力供給用の光ファイバが、光増幅機能を持つ光ファイバであってもよい。
　図２に示すように、２本の光ファイバを出すための分岐部（光スプリッタ）４００が備えられる。分岐部４００は、図１に示した光スプリッタ２００であってもよいし、光スプリッタ２００により分岐した後の１本の光ファイバに接続されるものであってもよい。
　ただし、分岐部４００を用いることは一例である。送受信部１１０に接続される通信用の光ファイバと、光電変換部１５０に接続される電力供給用の光ファイバのそれぞれが、通信事業者局舎から直接に延びる光ファイバであってもよい。
　従来のＨＧＷは、光ファイバに接続されるとともに、電力供給を受けるために商用電源に接続されるが、実施例１のＨＧＷ１００は、商用電源に接続されない。各機能部の機能は下記のとおりである。
　送受信部１１０は、光ファイバから入力された信号について復調処理等の受信処理を行い、受信処理で得られた信号を制御部１２０に出力する。また、送受信部１１０は、制御部１２０から入力された信号について変調処理等の送信処理を行い、送信処理で得られた信号を光ファイバに出力する。なお、送受信部１１０は、ＨＧＷ１００に内蔵されたＯＮＵであってもよい。
　制御部１２０は、送受信部１１０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０のそれぞれの間で信号の中継を行う。制御部１２０がルータ機能を有してもよい。例えば、制御部１２０は、送受信部１１０から受け取った信号の宛先を判断し、有線端末５００宛であれば、その信号をＬＡＮ－ＩＦ１３０に出力する。なお、受信処理後の信号、及び送信処理前の信号を、パケット、フレーム、データ等と呼んでもよい。
　ＬＡＮ－ＩＦ１３０は、有線端末５００との間で信号をやりとりする。例えば、ＬＡＮ－ＩＦ１３０は、有線端末５００から受信したコアネットワークへの信号を制御部１２０に出力する。無線ＩＦ１４０は、無線端末６００との間で無線信号をやりとりする。
　光電変換部１５０には、光電変換部１５０に接続される光ファイバから常時光信号が入力される。光電変換部１５０は、入力される光信号を光電効果により電力に変換し、得られた電力を各機能部に供給するとともに、余剰の電力を蓄電部１７０に出力する。
　実施例１（実施例２、３でも同様、蓄電部１７０を備えない構成でも同様）において、光電変換部１５０あるいは蓄電部１７０から電力の供給を受ける機能部とは、ＨＧＷ１００が通信動作を行うために必要な機能部であり、図２の例では、送受信部１１０、制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０、状態検出部１６０、スイッチ１８０（実施例２の場合）である。ただし、ＬＡＮ－ＩＦ１３０に端末が接続されていない場合にはＬＡＮ－ＩＦ１３０への電力供給は不要であり、無線通信を行う端末が使用されない場合には無線ＩＦ１４０への電力供給は不要である。また、ＨＧＷ１００において全く通信が行われない場合には、送受信部１１０、制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０への電力供給は不要である。
　状態検出部１６０は、ＨＧＷ１００の状態（待機状態、動作状態）を検出する。状態検出の方法として、例えば、ＨＧＷ１００に接続された端末が信号のやりとりを開始（又は終了）したことを制御部１２０が検出した場合に、検出したことを制御部１２０から状態検出部１６０に通知する方法がある。
　状態検出部１６０は、ＨＧＷ１００が待機状態から動作状態になったことを検出した場合に、蓄電部１７０に対して放電を指示する。
　蓄電部１７０は、ＨＧＷ１００が待機状態の間は、光電変換部１５０から入力された電力を蓄える。一方、ＨＧＷ１００が動作状態となったことにより状態検出部１６０から放電の指示を受けた場合は、各機能部に電力を供給する。
　実施例１（実施例２、３も同様、蓄電部１７０を備えない構成でも同様）における送受信部１１０、制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０、光電変換部１５０、状態検出部１６０、スイッチ１８０（実施例２の場合）のそれぞれは、例えば、プロセッサ及びメモリを含むＩＣ（集積回路）（及び、必要に応じて、光信号処理のための光部品）で実現される。また、実施例１（実施例２、３も同様、蓄電部１７０を備えない構成でも同様）において、ＣＰＵとメモリからなる汎用コンピュータに各機能を実現するプログラムを実行させることでＨＧＷ１００を実現してもよい。
　＜動作フロー＞
　図３は、実施例１におけるＨＧＷ１００の動作例を説明するためのフローチャートである。図３の開始時点においてＨＧＷ１００は待機状態にあるとする。
　Ｓ１０１において、光電変換部１５０は、入力される光信号を光電効果により電力に変換し、得られた電力を各機能部に供給するとともに、余剰電力を蓄電部１７０に出力する。ここでは待機状態なので、各機能部に供給する電力は小さいか０であり、余剰電力が生じ、それが蓄電部１７０に蓄積される。
　Ｓ１０２において、状態検出部１６０がＨＧＷ１００の状態を判断する。状態検出部１６０が、ＨＧＷ１００の状態が待機状態であると判断した場合（Ｓ１０２のＮｏ）、Ｓ１０１に戻り、蓄電部１７０への余剰電力の蓄積が行われる。なお、動作状態から待機状態になったときには、状態検出部１６０は、蓄電部１７０へ放電停止を指示する。
　Ｓ１０２において、状態検出部１６０が、ＨＧＷ１００の状態が動作状態であると判断した場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、Ｓ１０３に進み、状態検出部１６０は蓄電部１７０へ放電を指示し、蓄電部１７０から各機能部へ電力が供給される。また、光電変換部１５０により光信号から変換された電力も各機能部に供給される。Ｓ１０３の状態（動作状態）では、光電変換部１５０により光信号から変換された電力に余剰があれば蓄電部１７０へ蓄積される。
　Ｓ１０２の判断は定期的に行われてもよいし、状態が変化したことをトリガに行われてもよい。Ｓ１０１とＳ１０３の動作はそれぞれ、状態変化がなければ継続して行われる。
　（実施例２）
　次に、実施例２を説明する。図４は、実施例２におけるＨＧＷ１００の構成図である。図２に示すように、実施例２のＨＧＷ１００は、送受信部１１０、制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０、光電変換部１５０、状態検出部１６０、蓄電部１７０、スイッチ１８０を有する。図４には、実施例１と同様に、ＬＡＮ－ＩＦ１３０に接続される有線端末５００、及び無線ＩＦ１４０により無線通信を行う無線端末６００が示されている。
　図４に示すように、実施例２のＨＧＷ１００は、１本の光ファイバに接続される。当該１本の光ファイバはスイッチ１８０により２本の光ファイバ（２本の導波路であってもよい）に分岐され、一方は送受信部１１０に接続され、他方は光電変換部１５０に接続される。
　制御部１２０、ＬＡＮ－ＩＦ１３０、無線ＩＦ１４０、光電変換部１５０、蓄電部１７０はそれぞれ、実施例１での該当機能部と同じである。ただし、上記のとおり、光電変換部１５０は、スイッチ１８０から延びる光ファイバに接続される。
　送受信部１１０は、実施例１で説明した機能に加えて、ＯＬＴ３００側から受信した光信号を復調し、自己の送受信に割り当てられた時間の情報を得る機能を有する。得た情報は状態検出部１６０に渡される。
　例えば、ＴＤＭＡ方式の通信の場合、送受信部１１０は、ＯＬＴ３００側から受信した光信号から、自己の送信タイムスロットと受信タイムスロットのタイミングを取得する。
　状態検出部１６０は、送受信に割り当てられた時間の情報に基づいて、ＨＧＷ１００が送受信する必要のない時間の間は、動作する必要がない機能部をスリープさせる。なお、スリープさせるとは、電力を消費しない状態にすることである。
　また、状態検出部１６０は、ＨＧＷ１００が送受信する必要のない時間の間は、スイッチ１８０に対して、光信号を光電変換部１５０に出力するように指示する。なお、スイッチ１８０への指示は、切り替えタイミングで切り替え指示として行うこととしてもよいし、自己の送信タイムスロットと受信タイムスロットで送受信できるように切り替えるタイミングを指示するようにしてもよい。後者の場合、スイッチ１８０が切り替えタイミングを検知して切り替えを行う。
　例えば、図５に示すように、ＨＧＷ１００に対して送信タイムスロットと受信タイムスロットが割り当てられたとする。この場合、Ａ、Ｂ、Ｃで示すそれぞれの期間では、自己が送受信をする必要がないので、光信号が光電変換部１５０に出力され、動作する必要がない機能部はスリープさせられる。
　スイッチ１８０は、送受信部１１０から指示された期間において、光ファイバから入力される信号を光電変換部１５０へ出力する。
　＜動作フロー＞
　図６は、実施例２におけるＨＧＷ１００の動作例を説明するためのフローチャートである。図６は、一旦自己に割り当てられた送受信の時間の情報を取得したら、それが周期的に適用されるような場合を想定している。また、状態検出部１６０が、切り替えをスイッチ１８０に指示する制御方法を想定している。
　Ｓ２０１において、送受信部１１０は、受信した光信号から自身に割り当てられた送受信の時間の情報を取得し、当該時間の情報を状態検出部１６０に通知する。Ｓ２０２において、状態検出部１６０は、Ｓ２０１で取得した情報に基づいて、現在時刻が送受信タイミングであるかどうかを判断する。
　現在時刻が送受信タイミングでない場合（Ｓ２０２のＮｏの場合）、Ｓ２０３に進み、状態検出部１６０は、動作の必要がない機能部にスリープを指示する。なお、既にスリープを指示済みで、その後、送受信タイミングでない期間が継続している場合、再度のスリープ指示を行わないこととしてもよい。
　更に、Ｓ２０４において、送受信部１１０は、スイッチ１８０に対して、光信号を光電変換部１５０に出力するように指示する。これにより、光電変換部１５０は、受信した光信号を電力に変換して各機能部に供給するとともに、余剰電力を蓄電部１７０に蓄積する。なお、光信号を光電変換部１５０に出力するよう既に指示済みで、その後、送受信タイミングでない期間が継続している場合、再度の指示を行わないこととしてもよい。Ｓ２０４の後、Ｓ２０２に戻る。
　Ｓ２０２において、現在時刻が送受信タイミングである場合（Ｓ２０２のＹｅｓの場合）、Ｓ２０５に進み、状態検出部１６０は、蓄電部１７０に放電を指示する。これにより、各機能部へ電力が供給される。
　Ｓ２０６において、状態検出部１６０は、スリープ指示した機能部に起動を指示するとともに、スイッチ１８０に対して、光信号を送受信部１１０に出力するよう指示する。なお、既にこれらを指示済みで、その後、送受信タイミングの期間が継続している場合、再度の指示を行わないこととしてもよい。Ｓ２０６の後、Ｓ２０２に戻る。Ｓ２０２の判断は定期的に行うこととしてもよいし、送受信有無の切り替えタイミングで行うこととしてもよい。
　実施例２によれば、一つの光ファイバのみで通信と電力供給を兼ねることができる利点がある。
　（実施例３）
　次に、実施例３を説明する。図７は、実施例３におけるＨＧＷ１００の構成図である。図７に示すように、実施例３のＨＧＷ１００は、実施例１のＨＧＷ１００に商用電源７００が接続された構成である。実施例３のＨＧＷ１００の各機能部の機能は、実施例１のＨＧＷ１００の各機能部の機能と基本的に同じである。ただし、商用電源７００を利用するので、実施例３のＨＧＷ１００は下記のように実施例１とは異なる動作をする。
　実施例３のＨＧＷ１００は、通常時は、商用電源７００からの給電により各機能部を駆動する。停電時は、光電変換部１５０及び蓄電部１７０からの給電により各機能部を駆動する。なお、停電時は、光電変換部１５０のみ、又は、蓄電部１７０のみからの給電により各機能部を駆動してもよい。
　通常時において、光電変換部１５０は、光ファイバにより受信した光信号から光電変換により得た電力を蓄電部１７０に出力し、蓄電部１７０は、光電変換部１５０から出力された電力を蓄える。
　状態検出部１６０は、商用電源７００から供給される電力をモニターする。電力が閾値を下回った場合は、光電変換部１５０に各機能部への電力供給を指示するとともに、蓄電部１７０に放電を指示する。
　商用電源の電力が閾値を下回った場合に蓄電部１７０からの放電電力を利用するという実施例３の技術は実施例２に適用してもよい。
　＜動作フロー＞
　図８は、実施例３におけるＨＧＷ１００の動作例を説明するためのフローチャートである。図８の開始時点において、商用電源７００に異常はないものとする。
　Ｓ３０１において、光電変換部１５０は、入力される光信号を光電効果により電力に変換し、得られた電力を蓄電部１７０に出力する。実施例３では、通常時において、商用電源７００により各機能部への給電が行われるので、光電変換部１５０が得た電力は全て蓄電部１７０に出力される。
　Ｓ３０２において、状態検出部１６０は、商用電源７００から供給される電力が閾値を下回ったかどうかを判断する。状態検出部１６０が、商用電源７００から供給される電力が閾値を下回ったと判断しない場合（Ｓ３０２のＮｏ）、Ｓ３０１に戻り、蓄電部１７０への電力の蓄積が行われる。
　Ｓ３０２において、状態検出部１６０が、商用電源７００から供給される電力が閾値を下回ったと判断した場合（Ｓ３０２のＹｅｓ）、Ｓ３０３に進み、状態検出部１６０は蓄電部１７０へ放電を指示し、蓄電部１７０から各機能部へ電力が供給される。また、光電変換部１５０により光信号から変換された電力も各機能部に供給される。Ｓ３０３の状態では、光電変換部１５０により光信号から変換された電力の余剰は生じないことを想定しているが、もしも余剰があれば蓄電部１７０へ蓄積され、同時に放電が行われる。
　Ｓ３０２の判断は定期的に行われてもよいし、状態が変化したことをトリガに行われてもよい。また、Ｓ３０１とＳ３０３の動作はそれぞれ、状態変化がなければ継続して行われる。
　（実施の形態のまとめ）
　本実施の形態により、少なくとも、下記の各項に記載された通信装置及び電力利用方法が提供される。
（第１項）
　光ファイバを介して通信を行う通信装置であって、
　光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、
　前記光電変換部により光信号から変換された電力を利用して動作する機能部と
　を備える通信装置。
（第２項）
　前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電する蓄電部を更に備える
　第１項に記載の通信装置。
（第３項）
　第１光ファイバに接続され、当該第１光ファイバを介して光信号の送受信を行う送受信部を更に備え、
　前記光電変換部は、１以上の光ファイバである第２光ファイバに接続され、当該第２光ファイバから入力された光信号を電力に変換する
　第１項又は第２項に記載の通信装置。
（第４項）
　前記通信装置の状態が待機状態から動作状態になったことを検知した場合に、前記蓄電部に放電を指示する状態検出部を更に備える
　第２項に記載の通信装置。
（第５項）
　前記通信装置に接続される光ファイバから入力される光信号を、前記通信装置が備える送受信部又は前記光電変換部へ出力するスイッチと、
　前記通信装置に対して送受信のために割り当てられた時間の情報に基づいて、前記スイッチに対して光信号の出力先の切り替えを指示する状態検出部と
　を更に備える第１項又は第２項に記載の通信装置。
（第６項）
　光ファイバを介して通信を行う通信装置であって、
　光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、
　前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電する蓄電部と、
　前記通信装置に電力を供給する商用電源の電力が閾値を下回った場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して動作する機能部と
　を備える通信装置。
（第７項）
　前記商用電源から供給される電力をモニターし、当該電力が閾値を下回ったことを検知した場合に、前記蓄電部に放電を指示する状態検出部を更に備える
　第６項に記載の通信装置。
（第８項）
　光電変換部と蓄電部とを備え、光ファイバを介して通信を行う通信装置が実行する電力利用方法であって、
　前記光電変換部が、光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換し、
　前記蓄電部が、前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電し、
　前記通信装置が通信を行う状態にある場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して通信を行う
　電力利用方法。
（第９項）
　光電変換部と蓄電部とを備え、光ファイバを介して通信を行う通信装置が実行する電力利用方法であって、
　前記光電変換部が、光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換し、
　前記蓄電部が、前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電し、
　前記通信装置に電力を供給する商用電源の電力が閾値を下回った場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して通信を行う
　電力利用方法。
　（実施の形態の効果）
　以上説明したように、本実施の形態によれば、ＨＧＷを駆動するための商用電源が不要となるため、停電時等にユーザは通信を行うことができ、トラブル等の情報収集が可能となる。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　ＨＧＷ
１１０　送受信部
１２０　制御部
１３０　ＬＡＮ－ＩＦ
１４０　無線ＩＦ
１５０　光電変換部
１６０　状態検出部
１７０　蓄電部
１８０　スイッチ
２００　光スプリッタ
３００　ＯＬＴ
４００　分岐部
５００　有線端末
６００　無線端末
７００　商用電源

Claims (9)

  1. 　光ファイバを介して通信を行う通信装置であって、
    　光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、
    　前記光電変換部により光信号から変換された電力を利用して動作する機能部と
    　を備える通信装置。
  2. 　前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電する蓄電部を更に備える
    　請求項１に記載の通信装置。
  3. 　第１光ファイバに接続され、当該第１光ファイバを介して光信号の送受信を行う送受信部を更に備え、
    　前記光電変換部は、１以上の光ファイバである第２光ファイバに接続され、当該第２光ファイバから入力された光信号を電力に変換する
    　請求項１又は２に記載の通信装置。
  4. 　前記通信装置の状態が待機状態から動作状態になったことを検知した場合に、前記蓄電部に放電を指示する状態検出部を更に備える
    　請求項２に記載の通信装置。
  5. 　前記通信装置に接続される光ファイバから入力される光信号を、前記通信装置が備える送受信部又は前記光電変換部へ出力するスイッチと、
    　前記通信装置に対して送受信のために割り当てられた時間の情報に基づいて、前記スイッチに対して光信号の出力先の切り替えを指示する状態検出部と
    　を更に備える請求項１又は２に記載の通信装置。
  6. 　光ファイバを介して通信を行う通信装置であって、
    　光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換する光電変換部と、
    　前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電する蓄電部と、
    　前記通信装置に電力を供給する商用電源の電力が閾値を下回った場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して動作する機能部と
    　を備える通信装置。
  7. 　前記商用電源から供給される電力をモニターし、当該電力が閾値を下回ったことを検知した場合に、前記蓄電部に放電を指示する状態検出部を更に備える
    　請求項６に記載の通信装置。
  8. 　光電変換部と蓄電部とを備え、光ファイバを介して通信を行う通信装置が実行する電力利用方法であって、
    　前記光電変換部が、光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換し、
    　前記蓄電部が、前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電し、
    　前記通信装置が通信を行う状態にある場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して通信を行う
    　電力利用方法。
  9. 　光電変換部と蓄電部とを備え、光ファイバを介して通信を行う通信装置が実行する電力利用方法であって、
    　前記光電変換部が、光ファイバから入力される光信号を光電変換により電力に変換し、
    　前記蓄電部が、前記光電変換部により光信号から変換された電力を蓄電し、
    　前記通信装置に電力を供給する商用電源の電力が閾値を下回った場合に、前記蓄電部から放電された電力を利用して通信を行う
    　電力利用方法。
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