JP2010114830A - Ｐｏｎ光通信システム、局側装置、宅側装置及び消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が蓄積されているかどうかを判別することによって、低消費電力化を実現する。
【解決手段】局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間で光分岐器を介して光通信を行うものであって、局側装置ＯＬＴの送信部１は、各宅側装置ＯＮＵに順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部１３を有する。省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の中の送信するユーザフレームが空の宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵに送信してから他の宅側装置ＯＮＵに順次送信して当該宅側装置ＯＮＵにもう一度送信するまでの一巡時間よりも短い時間である省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信する。宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２は、省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間ＴＰＳにわたって当該ＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＰＯＮ(Passive Optical Network)技術を使用した光アクセスネットワークにおける、宅側装置の省電力化に関するものである。

局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線端局装置）と、複数の宅側装置ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線終端装置）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムが知られている。
特に、局側装置ＯＬＴと各宅側装置ＯＮＵとの間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶ（Single Star）ネットワーク構成が実用化されている。このネットワーク構成では、システム及び機器構成は簡単になるが、１つの宅側装置ＯＮＵが一本の光ファイバを占有し、宅側装置ＯＮＵ数がＮ局あれば、局側装置ＯＬＴから直接接続される光ファイバがＮ本必要となり、システムの低価格化を図るのが困難である。

そこで、局側装置ＯＬＴから引かれる１本の光ファイバを、複数の宅側装置ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）光通信システムが実用化されている。ＰＯＮ光通信システムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＦＴＴＢ（Fiber To The Building）などのＦＴＴｘに適用されてきた低価格の光加入者用アクセス方式の１つである。
ＰＯＮ光通信システムでは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的（Passive）に信号を分岐・多重する受動型光分岐器(光カプラ)を介して、一つの局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵが光伝送路で接続される。局側装置ＯＬＴとＮ局の宅側装置ＯＮＵとは、光ファイバＳＭＦ及び光カプラＯＣを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側装置ＯＬＴに対して、多くの宅側装置ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。

また、ＰＯＮ光通信システムでは、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵとの間で伝送される光信号は、通常、誤り訂正用のパリティが含まれるＦＥＣ(Forward Error Collection)フレームによって構成されている。局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵは、それぞれ受信された光信号に含まれる誤り訂正用のパリティを用いて、誤り訂正符号付きフレーム単位で、当該誤り訂正符号付きフレームのデータの誤り訂正・復号を行っている。

ところで、宅側装置ＯＮＵは通常各加入者宅に設置されているが、近年、加入者宅での低消費電力化のニーズが高まっている。
このため、局側装置ＯＬＴとの接続が確立されていないときには、宅側装置ＯＮＵを定常動作状態から解除して、無駄な電力を消費しないようにする技術が提案されている。すなわち、宅側装置ＯＮＵにおいて、光信号の入力の有無、局側装置ＯＬＴとの間で論理リンクが確立されているか否か、下位のコンピュータとの接続の有無を判定して、判定結果に基づいて宅側装置ＯＮＵの一部機器の消費電力を抑制する技術である。
特開2000-324101号公報

ところが、前記従来の消費電力の抑制技術では、光通信システム通常使用時の消費電力の削減が有効にできない。なぜなら、ＰＯＮ光通信システムの宅側装置ＯＮＵでは、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が伝送されてこない状態でも、光信号そのものは常時入力されており、論理リンクも確立されており、下位のコンピュータとは接続中の状態である。したがって、宅側装置ＯＮＵの一部機器の消費電力を抑制する機会は限られてしまう。

そこで本発明は、局側装置ＯＬＴから当該宅側装置ＯＮＵ宛の情報が存在するかどうかを判別する仕組みを作ることによって、低消費電力化を実現することのできるＰＯＮ光通信システム、局側装置ＯＬＴ、宅側装置ＯＮＵ及び消費電力制御方法を提供することを目的とする。

本項において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
本発明のＰＯＮ光通信システムは、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間で光分岐器を介して光通信を行うものであって、局側装置ＯＬＴの送信部１は、各宅側装置ＯＮＵに順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部１３と、省電力モード制御部１６とを有し、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の中の送信するユーザフレームが空の宅側装置ＯＮＵに対して、当該宅側装置ＯＮＵに上り帯域割当用制御フレームを送信してから他の宅側装置ＯＮＵに順次送信して当該宅側装置ＯＮＵに上り帯域割当用制御フレームをもう一度送信するまでの一巡時間よりも短い時間である省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信し、宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２は、局側装置ＯＬＴから受信した自局宛のフレームを解析するフレーム解析部を有し、フレーム解析部は、省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間ＴＰＳにわたって当該ＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定するシステムである。

この構成では、局側装置ＯＬＴは、送信するデータのない宅側装置ＯＮＵに対して、省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信する。自局宛の省電力モード設定フレームを受け取った宅側装置ＯＮＵは、指定された省電力モード時間ＴＰＳにわたって、自局のＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定する。省電力モード時間ＴＰＳは一巡時間よりも短い時間であるので、次に、局側装置ＯＬＴから通信開始フレームが来るまでに終了してしまう。したがって、次に局側装置ＯＬＴから通信開始フレームが来たときには、その通信開始フレーム及びそれに続くフレームを受信し解析することができる。

本発明において、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵに誤り訂正符号付きフレームが光伝送され、宅側装置ＯＮＵのフレーム解析部が、当該誤り訂正符号付きフレームの誤りを訂正する誤り訂正フレーム復号部２４を有する場合、誤り訂正フレーム復号部２４を停止させることとすれば、省電力効果が大きい。
また、宅側装置ＯＮＵのフレーム解析部は、省電力モード期間中でも、受信したフレームに基づいて、上りバースト送信を行うためのクロックを再生するクロック再生部２１を停止させないことが好ましい。局側装置ＯＬＴと網同期している宅側装置ＯＮＵは、省電力モード期間中でも、上りバースト信号の送信を、下りデータ信号から抽出したクロックを使用して送信する必要があるためである。

また、宅側装置ＯＮＵのフレーム解析部は、省電力モード期間中でも、ＰＯＮ受信のための誤り訂正フレーム同期部２３を通常動作させることが好ましい。誤り訂正フレーム同期部２３が動作していると、省電力モード期間中でも、局側装置ＯＬＴからの下り信号の同期は維持されているので、省電力モード期間が終了した後に受信される局側装置ＯＬＴからの下り信号に対して改めて同期を採る必要がない。よって、多少消費電力が上がったとしても、直ちに受信可能な状態になり、下り信号のフレーム解析を始めることが出来る。

また、省電力モード制御部１６は、一巡時間に省電力モード設定フレームを複数回送信してもよい。局側装置ＯＬＴの送信部１は、ある宅側装置ＯＮＵが省電力モードの間は、上位層から受信した当該宅側装置ＯＮＵへ送信するデータがあれば、それを前記下りバッファ部１３に蓄積している。省電力モード制御部１６は、１つの省電力モード時間ＴＰＳが終了した時点で当該宅側装置ＯＮＵへ送信するデータがあれば、一巡時間が終了しなくても、以後の省電力モード設定フレームの送信をやめて、当該宅側装置ＯＮＵ宛のフレームを送信することができる。

また、本発明のＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる局側装置ＯＬＴの送信部１は、各宅側装置ＯＮＵに順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部１３と、省電力モード制御部１６とを有し、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の中の送信するユーザフレームが空の宅側装置ＯＮＵに対して、省電力モード時間ＴＰＳを記述した省電力モード設定フレームを送信するものである。

この局側装置ＯＬＴによれば、宅側装置ＯＮＵ宛の論理リンクが確立した後に、宅側装置ＯＮＵ宛のフレームを送信しない時間を省電力モード設定フレームにセットし宅側装置ＯＮＵ宛に送信することができる。
また、本発明の光通信システムに用いられる宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２は、局側装置ＯＬＴから受信した自局宛のフレームを解析するフレーム解析部を有し、フレーム解析部は、省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間ＴＰＳにわたって当該ＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定するものである。

この宅側装置ＯＮＵによれば、局側装置ＯＬＴから省電力モード設定フレームを受信した場合、自局の消費電力の削減が可能となる。
また、本発明の光通信における消費電力制御方法は、前記ＰＯＮ光通信システムの発明と実質同一発明に係る方法の発明である。

以上のように本発明によれば、ＰＯＮ上の論理リンクがリンク確立し、宅側装置ＯＮＵと下位ネットワーク側装置が接続されているような場合、当該宅側装置ＯＮＵに送信するデータのないときに、当該宅側装置ＯＮＵを省電力モードに設定することが出来るので、消費電力が削減可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮ光通信システムは、局舎に備えられる局側装置ＯＬＴと複数の加入者に備えられる宅側装置ＯＮＵとが、光ファイバＳＭＦ及び光カプラＯＣを介して接続されている。
宅側装置ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなどの光ネットワークサービスを享受するための端末を接続するネットワークインタフェースを備えている。

光カプラＯＣは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
局側装置ＯＬＴ及び光カプラＯＣ、光カプラＯＣ及び宅側装置ＯＮＵに接続されている光ファイバは、それぞれ１本の光ファイバＳＭＦからなるシングルモードファイバを用いている。つまり、１台の局側装置ＯＬＴは、１本の幹線光ファイバＳＭＦを通して１台の光カプラＯＣに接続されている。そして、１台の光カプラＯＣは、必要であればＭ台の第２の光カプラＯＣ（Ｍは、この例では１の数）と光ファイバＳＭＦで接続している。そして、第２の光カプラＯＣは、Ｌ台（Ｌは、この例では３２以下の数）の宅側装置ＯＮＵと、支線光ファイバＳＭＦで接続されている。よって、１局の局側装置ＯＬＴが送受する信号は、２段の光カプラＯＣによって、複数台の宅側装置ＯＮＵに分配される。なお、光カプラＯＣや宅側装置ＯＮＵの台数は例示であるにすぎない。

本発明の実施形態の光通信システムは、前記ＰＯＮ光通信システムに、イーサネット（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である）の技術を取り込み、Ｇｂｐｓ台のベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式若しくは１０Ｇ−ＥＰＯＮ方式を採用している。
前記ＧＥ−ＰＯＮ方式若しくは１０Ｇ−ＥＰＯＮ方式に従えば、局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵの相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。

まず、上位のネットワークから放送形態で各局側装置ＯＬＴに入ってくる下りフレームは、局側装置ＯＬＴにおいて所定の処理が行われ、中継されるべき論理リンク（MPCPリンクという）が特定される。そして、局側装置ＯＬＴを通して、光信号として光ファイバＳＭＦに送信される。光ファイバＳＭＦに送信させた光信号は、光カプラＯＣで分岐され、光カプラＯＣにつながる宅側装置ＯＮＵに送信されるが、当該MPCPリンクを構成する宅側装置ＯＮＵのみが所定の下りフレームを取り込み、フレームを宅内ネットワークインタフェースに中継する。

一方、上り光信号には、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの上りフレームが含まれている。上り光信号は、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのために、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵに対して上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ（以下、単にウインドウという）を割り当て、上り帯域割当用制御フレームとして通知する。ウインドウを割り当てられた宅側装置ＯＮＵは、その割り当てられたウインドウ期間に上り光信号を送信する。この上り光信号を「バースト光信号」という。バースト光信号は、各宅側装置ＯＮＵから送信され、ベースバンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列である。

したがって、各宅側装置ＯＮＵ間の上り光信号の競合は回避される。各宅側装置ＯＮＵは、あるウインドウが与えられたとき、そのウインドウに収まる限りフレームを連続して送信してよい。そして、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵからの一連のフレーム信号を含んだバースト光信号を受信することができる。
図２は、局側装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図であり、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの送信部１のみ図示している。

当該送信部１は、インターネットなど上位ネットワークからの下りフレームを入力する下り入力部１１と、下り入力部１１によって取得されたフレームを下りバッファ部１３のどのＦＩＦＯ(First In First Out)に蓄積するか振り分けを行うフレーム振り分け処理部１２と、フレーム振り分け処理部１２によって振り分けられたフレームを蓄積する下りバッファ部１３とを有する。

本実施例では、下りバッファ部１３は、各宅側装置ＯＮＵに共通な１つの制御フレーム用ＦＩＦＯと、各宅側装置ＯＮＵ宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯを持つ。図２では、例えば宅側装置ＯＮＵ１宛のユーザフレーム用ＦＩＦＯを「ＯＮＵ１ ＦＩＦＯ」と表示している。ユーザフレーム用ＦＩＦＯの数は、システムに接続し得る宅側装置ＯＮＵの数Ｎ以上となっている。

さらに送信部１は、MPCP (multi-point control protocol)制御部１４、スケジューリング処理部１５、省電力モード制御部１６、省電力タイマ２７ｂ部１７、及び下り送信部１８を有する。
MPCP制御部１４は、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間のMPCPリンクを制御する。すなわちMPCP制御部１４は、特定の宅側装置ＯＮＵ（ＯＮＵiと表記）に対して上り信号を送信するタイミングを教示するためのMPCP Gateフレームを生成し、そのMPCP Gateフレームを、省電力モード制御部１６を通して下り回線に送る。通常は、数msごとに（この時間間隔をMPCP GATE送信時間サイクルTNGという）、MPCP Gateフレームを周期的に送信している。IEEEのEＰＯＮでは、MPCP Gateフレームの送信間隔は、最大50msである。

特定の宅側装置ＯＮＵiがMPCP Gateフレームを受信し解読し、当該宅側装置ＯＮＵiから局側装置ＯＬＴに対して、宅側装置ＯＮＵiの上りバッファ蓄積量を通知するMPCP Reportフレームが送られることにより、MPCPリンク確立状態となる。
スケジューリング処理部１５は、下りバッファ部１３内の各ＦＩＦＯの送信スケジューリングを管理するものである。すなわち、下りバッファ部１３から宅側装置ＯＮＵごとのＦＩＦＯ長（ＦＩＦＯに現在記憶されている容量）を読み取り、省電力モード制御部１６に送る。

省電力モード制御部１６は、このＦＩＦＯ長に基づいて、宅側装置ＯＮＵごとの送信スケジュールON/OFFを決定し、スケジューリング処理部１５に送る。ＦＩＦＯ長が０でないＦＩＦＯに対しては、そのＦＩＦＯの送信スケジュールOＮとし、ＦＩＦＯ長が０のＦＩＦＯに対しては、そのＦＩＦＯの送信スケジュールOFFとする。
スケジューリング処理部１５は、下りバッファ部１３に対して、次にフレームを送信するＦＩＦＯを指示するための「送信ＦＩＦＯ指示」を供給する。この指示は、送信スケジュールOＮの宅側装置ＯＮＵに対してのみ行われる。

一方、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３内にあるユーザフレーム用ＦＩＦＯのＦＩＦＯ長が０の場合、当該宅側装置ＯＮＵiに対するMPCP Gateフレーム送信の間に割り込んで、当該宅側装置ＯＮＵi宛に省電力モード設定フレームを送信するための制御を行う。このため、省電力モード制御部１６は、MPCP制御部１４から、当該宅側装置ＯＮＵi宛のMPCP Gateフレームと、MPCP Gateフレームを送る時間間隔パラメタ（一巡時間； MPCP GATE送信時間サイクルTNGという）を受け取れば、次のMPCP Gateフレームを送信するまで、省電力タイマ２７ｂ部１７で事前に設定された省電力モード時間ＴＰＳに基づき、当該宅側装置ＯＮＵi向けの省電力モード設定フレームを作成し、当該宅側装置ＯＮＵi宛に送信する。ここで「省電力モード時間ＴＰＳ」とは、省電力モード設定フレームを送信する時間間隔のことである。省電力モード時間ＴＰＳは、当該宅側装置ＯＮＵ 宛にMPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも長くない時間に設定される。

また省電力モード制御部１６は、当該宅側装置ＯＮＵiに対する省電力モード設定フレームを送信すると同時に、スケジューリング処理部１５に対して、前述したように、省電力モードに設定するユーザフレーム用ＦＩＦＯに対してのスケジューリングをOFFにすることで、省電力モードに設定中の宅側装置ＯＮＵiには、当該宅側装置ＯＮＵi宛へのフレームが下り送信されないようにしている。

省電力タイマ２７ｂ部１７は、局側装置ＯＬＴ内部での省電力モード時間ＴＰＳを設定し計測するとともに、MPCP Gateフレームの送信と送信の間に、省電力モード時間ＴＰＳの繰り返し回数を決定する。
下り送信部１８は、宅側装置ＯＮＵi宛のMPCP Gateフレーム、ＦＩＦＯ長が０、つまり送信する情報のない宅側装置ＯＮＵiに対する省電力モード設定フレーム、及びＦＩＦＯに蓄積された内容を含む下り情報フレームを、放送形態で送信する。

図３は、省電力モード設定フレームの例を示す模式図である。省電力モード設定フレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、レングス／タイプ、オペコード、省電力モード時間ＴＰＳ、パディング、ＦＣＳ(Frequency Check Sequence)の各部分を含んでいる。
宛先アドレスは省電力モード設定の対象となる宅側装置ＯＮＵiのアドレスである。省電力モード設定フレームを受け取った宅側装置ＯＮＵiはこのアドレスが自己のアドレスであれば、自局を省電力モードに設定すべきことを知る。なお、省電力モード設定フレームを受け取った宅側装置ＯＮＵのアドレスがこのアドレスと違っていれば、省電力モード設定フレームを無視する。

送信元アドレスは、局側装置ＯＬＴのアドレスである。省電力モード時間ＴＰＳは、前述した省電力タイマ２７ｂ部１７で設定された時間であり、当該宅側装置ＯＮＵは、この省電力モード時間ＴＰＳにわたってＰＯＮ受信部２を省電力モードに設定する。
次に局側装置ＯＬＴの省電力モード制御部１６の処理を説明する。まず、省電力モード制御部１６は、MPCP制御部１４から、宅側装置ＯＮＵi 宛のMPCP Gateフレームを受け取るとともに、当該宅側装置ＯＮＵi宛のMPCP GATE送信時間サイクルTNGの情報も受け取る。

もし、省電力モード制御部１６は、下りバッファ部１３の宅側装置ＯＮＵiのユーザフレーム用ＦＩＦＯが空であれば、当該宅側装置ＯＮＵiを省電力モードに設定する。このため、以下の処理を行う。
図４は、省電力モード制御部１６の処理を示すフローチャートである。
省電力モード制御部１６は、MPCP GATE送信時間サイクルTNGが、省電力モード時間ＴＰＳよりも大きいことを確認し（ステップＳ１，Ｓ２）、大きければ、当該宅側装置ＯＮＵiを省電力モードに設定するため（ステップＳ３）、当該宅側装置ＯＮＵi宛に省電力モード設定フレームを送信するとともに（ステップＳ４）、省電力タイマ２７ｂ部１７で省電力モード時間ＴＰＳのカウントダウンを開始する（ステップＳ５）。すなわち、当該宅側装置ＯＮＵiの省電力モードカウンタTpscを、０になるまで単位時間（例えば１ｍ秒）差し引いていく（ステップＳ６，Ｓ７）。

省電力モード制御部１６は、この省電力モード中に、省電力モード設定フレームを送る宅側装置ＯＮＵiのユーザフレーム用ＦＩＦＯに対して、下り送信のスケジューリングが行われないように、スケジューリング処理部１５に通知する。これは省電力モード中に宅側装置ＯＮＵi宛にフレームを送信しないようにするためである（送信しても宅側装置ＯＮＵiは省電力モード中なので受け取ることが出来ない）。

なお、省電力モード設定フレームで設定した省電力モード時間ＴＰＳに、下り入力部１１から受信した当該宅側装置ＯＮＵiへ送信すべきデータは、局側装置ＯＬＴ内部で宅側装置ＯＮＵi宛のＯＮＵ用フレームにバッファリングしておく。
省電力モードカウンタTpscが０になれば、ステップＳ８に進み、下りバッファ部１３の宅側装置ＯＮＵiのユーザフレーム用ＦＩＦＯが依然として空であるかどうか確認する。

空であれば、当該宅側装置ＯＮＵiの省電力モードカウンタTpscから、省電力モード時間ＴＰＳを減算し（ステップＳ９）、省電力モードカウンタTpscが０より大きいかどうか判定する（ステップＳ１０）。０より大きければ、次のMPCP Gateを送る時刻まで、省電力モード時間ＴＰＳを繰り返す余裕があるので、ステップＳ４に戻り、当該宅側装置ＯＮＵi宛にもう一度省電力モード設定フレームを送信するとともに、省電力モードカウンタTpscのカウントダウンを始める。

もし、省電力モードカウンタTpscが０以下、すなわち、残りのMPCP GATE送信時間サイクルTNGc(i)の時間に、省電力モード時間ＴＰＳが入らないと判断されると、スケジューリング処理部１５に対して、当該宅側装置ＯＮＵiの省電力モードを打ち切り、当該宅側装置ＯＮＵiのＦＩＦＯの送信スケジューリングを再開する（送信スケジュールをＯＮにする）指示を出し（ステップＳ１１）、本処理を終了させる。

また、ステップＳ８において、下りバッファ部１３の宅側装置ＯＮＵiのＦＩＦＯが空でない場合（つまり省電力モード時間ＴＰＳ中に当該宅側装置ＯＮＵiへ送信すべきデータが溜まっている場合）も、MPCP GATE送信時間サイクルTNGが経過するのを待たずに、当該宅側装置ＯＮＵiのＦＩＦＯの送信スケジューリングを再開する指示を出し（ステップＳ１１）、本処理を終了させる。

このようにすれば、局側装置ＯＬＴは、例えば、一つ目の省電力モード設定フレームを送信した後に、宅側装置ＯＮＵi宛のユーザフレームが上位ネットワークから来た場合に、２つ目の省電力モード設定フレームを送信せず、通常モードに戻ることができる。局側装置ＯＬＴとしては、ＯＮＵ用フレームを局側装置ＯＬＴ内部で保持しておく時間を、MPCPサイクルが終わるまで待つよりも短くできるため、局側装置ＯＬＴ内部での、ＯＮＵ用のフレームバッファの容量が小さくて済む。

図５は、MPCP Gateフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す時間の流れ図である。宅側装置ＯＮＵi宛MPCP Gateフレームを送信した後、当該宅側装置ＯＮＵi宛のＯＮＵ用フレームにデータがない場合、各省電力モード時間ＴＰＳの先頭で、宅側装置ＯＮＵiに対して省電力モード設定フレームを送信している。省電力モード時間ＴＰＳが経過し、下りバッファ部１３の宅側装置ＯＮＵiのＦＩＦＯが依然として空であれば、引き続き省電力モード設定フレームを送信する。このようにして、MPCP GATE送信時間サイクルTNGc(i)に、必要な限り、省電力モード設定フレームを送信し続ける。MPCP GATE送信時間サイクルTNGc(i)が経過すれば、当該宅側装置ＯＮＵiに次のMPCP Gateフレームを送信し、以上の手順を繰り返す。

この図５の場合、他の宅側装置ＯＮＵi+1などに送るMPCP Gateは、宅側装置ＯＮＵiに対するスケジュールとは別に、独立して実行される。例えば、MPCP Gateを送り、省電力モード設定フレームを送信した後、省電力モード時間ＴＰＳが経過するまでの間に、他の宅側装置ＯＮＵi+1などに対してもMPCP Gateを送る。
具体的な時間の設計例をあげると、MPCP Gateと省電力モード設定フレームの時間は５０ナノ秒、省電力モード時間ＴＰＳは３００μ秒、MPCP GATE送信時間サイクルTNGは１ｍ秒くらいである。このため、１つの省電力モード時間ＴＰＳの間に、宅側装置ＯＮＵ に送ることのできるMPCP Gateフレーム、省電力モード設定フレーム、ユーザフレームの数は数千個となる。したがって、省電力モード制御部１６は、複数の宅側装置ＯＮＵに対して、それぞれの宅側装置ＯＮＵごとに個別に省電力モード設定スケジュールを実行することが出来る。

図５では、省電力モード時間ＴＰＳがMPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも短い場合、例えばMPCP GATE送信時間サイクルTNGに、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが３回入る例を示したが、省電力モード時間ＴＰＳがMPCP GATE送信時間サイクルTNGと同等の長さ場合でも、省電力モード設定スケジュールを実行することが出来る。この場合、図４のステップＳ１０が常に“ＮＯ”と判定されるところが、図４の手順と違っているのみである。この図５の運用例では、MPCP GATE送信時間サイクルTNGに省電力モード設定フレームを送る回数が最小の１回になるため、下りのＯＮＵ宛フレームを送る時間が減らずに住み、帯域の有効利用ができる。

図６は、宅側装置ＯＮＵiに対するMPCP Gateフレーム送信間隔時間TNGの間に、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが１回入る場合のフレームの送信の流れを示す。この場合、省電力モード時間ＴＰＳは、MPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも、幾分か短くする必要がある。その理由は、宅側装置ＯＮＵが省電力モードから通常モードに戻った時に、正常にフレームが受信できる状態になるための時間が必要だからである。必要な時間は、省電力モード中に動作を停止させる宅側装置ＯＮＵの回路の種類に依存する。

以上のように、各省電力モード時間ＴＰＳの最初に、宅側装置ＯＮＵi宛に省電力モード設定フレームを送ることにより、宅側装置ＯＮＵiのＰＯＮ受信部２の一部がフレームの受信処理を停止する。その宅側装置ＯＮＵiは、省電力モードとなることで、宅側装置ＯＮＵiの消費電力が低減可能になる。
次に、省電力モードを設定する宅側装置ＯＮＵ側の構成を説明する。

図７は、宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２のブロック図である。
ＰＯＮ受信部２は、Ｏ／Ｅ変換部２０、クロックデータを再現するクロック再生部２１(CDR)部２１、シリアル信号をパラレル信号に変換するデシリアライザー(DES)部２２、フレームの境界を探す誤り訂正フレーム同期部２３、互いに並列状態に配列される誤り訂正符号付きフレームをそれぞれ誤り訂正する誤り訂正フレーム復号部２４、暗号の解読をするデスクランブル部２５、６４Ｂ／６６Ｂデコーダ部２６及びフレーム解析を行うＭＡＣＰＯＮ受信部２７を備えている。

ＭＡＣＰＯＮ受信部２７は、局側装置ＯＬＴから、自局宛の省電力モード設定フレームを受信すると、省電力モード信号を"１"にして（省電力モード）、その旨を他ブロックに通知する。
ＭＡＣＰＯＮ受信部２７は、そのフレーム内に記述されている省電力モード時間ＴＰＳを読み取り、ＭＡＣＰＯＮ受信部２７の省電力タイマ２７ｂに省電力モード時間ＴＰＳをセットする。省電力タイマ２７ｂは、一定時間ごとにデクリメントされ、タイマ値が０でなければ、省電力モードを続ける。省電力モードタイマーが０になれば、デクリメント止め、省電力モード信号を"０"にする(通常モード)。

本発明の実施形態では、省電力モード信号は、ＰＯＮ受信部２の誤り訂正フレーム復号部２４、デスクランブル部２５、64B/66Bデコーダ部２６の各ブロックに入力される。
各ブロックは、省電力モード信号が"１"の間は、内部ブロックの回路動作を止め、回路の消費電力を低減させる。
ここで「内部ブロックの回路動作を止める」とは、（１）自ブロックの中の主要部品に対して電源の供給を止めること、でもよいし、（２）自ブロック内の主要部品に対してフリップフロップに入力されるクロックを止めること、でもよい。

入力されるクロックを止めることにより、状態遷移が中断するので、論理演算に要する電力をきわめて小さくできる。
「主要部品」としての誤り訂正フレーム復号部２４に入力される電源あるいはクロックを止めると、誤り訂正の動作が止まる。ＰＯＮ受信部２では誤り訂正フレーム復号部２４の消費電力が大きいため、誤り訂正フレーム復号部２４を省電力モードにすることによる、消費電力の低減効果は大きい。

ただし、ＰＯＮ受信部２のクロック再生部２１は、上りフレームデータの送信のために、局側装置ＯＬＴからの受信データに含まれるクロック再生を継続し、ＰＯＮ送信部１に分配する必要があるため、省電力モードにしない。
さらに低消費電力化を図るため、省電力モード信号をデシリアライザー部２２、誤り訂正フレーム同期部２３に入力し、デシリアライザー部２２と誤り訂正フレーム同期部２３の回路動作も止め、省電力モードにすることも可能である。

しかし誤り訂正フレーム同期部２３は、誤り訂正符号付きフレームの同期確立を行うブロックであり、省電力モード信号を入力すればその同期をとる動作が停止してしまう。この場合、次に再開したときに誤り訂正符号付きフレームの境界を探すのに時間がかかるため、省電力モード期間中でも、誤り訂正フレーム同期部２３を動作させることが好ましい。

しかし誤り訂正フレーム同期部２３の動作を止めることも可能である。その同期をとる動作が停止してしも、通常モードに戻ったときに、もう一度同期をとることとすれば、誤り訂正フレーム同期部２３の動作を止めても問題ないからである。この場合、局側装置ＯＬＴは、省電力モード設定フレーム内の省電力モード時間ＴＰＳを、誤り訂正フレーム同期部２３が誤り訂正符号付きフレームの同期をとるのに見込まれる最長の時間を考慮して設定しておくことが望ましい。例えば図６に示したように、宅側装置ＯＮＵiに対するMPCP Gateフレーム送信間隔時間TNGの間に、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが１回入る場合、省電力モード時間ＴＰＳを、MPCP GATE送信時間サイクルTNGよりも、上記「誤り訂正フレーム同期部２３が誤り訂正符号付きフレームの同期をとるのに見込まれる最長の時間」だけ短くすることが望ましい。

デシリアライザー部２２も、もし誤り訂正フレーム同期部２３が通常動作を続けるのであれば、誤り訂正フレーム同期部２３に受信データを供給し続けるために、デシリアライザー部２２も省電力モードにせず、通常動作を継続しておく必要がある。しかし、誤り訂正フレーム同期部２３を省電力モードにするならば、デシリアライザー部２２も省電力モードにすることが出来る。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間を、光カプラを介して光ファイバで接続したＰＯＮ光通信システムの構成例を示す概略図である。 局側装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。 省電力モード設定フレームの一例を示す図である。 省電力モード制御部１６の処理を示すフローチャートである。 局側装置ＯＬＴからのMPCP Gateフレーム及び省電力モード設定フレームの送信の流れを示す図であり、宅側装置ＯＮＵiに対するMPCP Gateフレーム送信間隔時間TNGの間に、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが複数回繰り返される。 宅側装置ＯＮＵiに対するMPCP Gateフレーム送信間隔時間TNGの間に、宅側装置ＯＮＵiの省電力モード時間ＴＰＳが１回入る場合のフレームの送信の流れを示す図である。 宅側装置ＯＮＵのＰＯＮ受信部２のブロック図である。

符号の説明

１ 送信部
２ ＰＯＮ受信部
１１ 下り入力部
１２ フレーム振り分け処理部
１３ 下りバッファ部
１４ MPCP制御部
１５ スケジューリング処理部
１６ 省電力モード制御部
１７ 省電力タイマ２７ｂ部
１８ 下り送信部
２０ Ｏ／Ｅ変換部
２１ クロック再生(CDR)部
２２ デシリアライザー(DES)部
２３ 誤り訂正フレーム同期部
２４ 誤り訂正フレーム復号部
２５ デスクランブル部
２６ ６４Ｂ／６６Ｂデコーダ部
２７ ＭＡＣ受信部
２７ａ フレーム解析部
２７ｂ 省電力タイマ
２７ｃ フレームエラーチェック部

Claims (8)

1. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムにおいて、
   前記局側装置の送信部は、各宅側装置に順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部と、省電力モード制御部とを有し、前記省電力モード制御部は、前記下りバッファ部の中の送信するユーザフレームが空の宅側装置に対して、当該宅側装置に上り帯域割当用制御フレームを送信してから他の宅側装置に順次送信して当該宅側装置に上り帯域割当用制御フレームを送信するまでの一巡時間よりも短い時間に設定されている省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信し、
   前記宅側装置のＰＯＮ受信部は、前記局側装置から受信した自局宛のフレームを解析するフレーム解析部を有し、前記フレーム解析部は、前記省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間にわたって当該ＰＯＮ受信部を省電力モードに設定することを特徴とするＰＯＮ光通信システム。
2. 前記光通信システムは、前記局側装置から前記宅側装置に誤り訂正符号付きフレームが光伝送されるシステムであり、
   前記宅側装置のＰＯＮ受信部は、当該誤り訂正符号付きフレームの誤りを訂正する誤り訂正フレーム復号部を有し、前記フレーム解析部は、前記省電力モード設定フレームを受信した場合には、少なくとも前記誤り訂正フレーム復号部を停止させるものである請求項１記載のＰＯＮ光通信システム。
3. 前記宅側装置のＰＯＮ受信部は、上りバースト送信を行うためのクロックを再生するクロック再生部を有し、前記フレーム解析部は、省電力モード期間中でも、前記クロック再生部を停止させない請求項１又は請求項２記載のＰＯＮ光通信システム。
4. 前記宅側装置のＰＯＮ受信部は、当該誤り訂正符号付きフレームの同期を採る誤り訂正フレーム同期部を有し、前記フレーム解析部は、省電力モード期間中でも、前記誤り訂正フレーム同期部を動作させる請求項１記載のＰＯＮ光通信システム。
5. 前記局側装置の前記省電力モード制御部は、前記一巡時間に前記省電力モード設定フレームを複数回送信する、請求項１記載のＰＯＮ光通信システム。
6. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる局側装置であって、
   前記局側装置の送信部は、各宅側装置に順次送信するユーザフレームを蓄積する下りバッファ部と、省電力モード制御部とを有し、
   前記省電力モード制御部は、前記下りバッファ部の中の送信するユーザフレームが空の宅側装置に対して、当該宅側装置に送信してから他の宅側装置に順次送信して当該宅側装置に送信するまでの一巡時間よりも短い時間に設定されている省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信することを特徴とする局側装置。
7. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ(Passive Optical Network)光通信システムに用いられる宅側装置であって、
   前記宅側装置のＰＯＮ受信部は、前記局側装置から受信した自局宛のフレームを解析するフレーム解析部を有し、
   前記フレーム解析部は、前記省電力モード設定フレームを受信した場合には、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間にわたって当該ＰＯＮ受信部を省電力モードに設定することを特徴とする宅側装置。
8. 局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して行われる光通信における消費電力制御方法であって、
   前記局側装置から、各宅側装置に順次ユーザフレームを送信する場合に、送信するユーザフレームのない宅側装置に対して、当該宅側装置に送信してから他の宅側装置に順次送信して当該宅側装置に送信するまでの一巡時間よりも短い時間に設定されている省電力モード時間を記述した省電力モード設定フレームを送信し、
   前記省電力モード設定フレームを受信した前記宅側装置は、その省電力モード設定フレーム内に記述された省電力モード時間にわたって当該宅側装置のＰＯＮ受信部を省電力モードに設定することを特徴とする光通信における消費電力制御方法。

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