JP2014120883A - 子局装置、親局装置、光通信システムおよび帯域制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯域の有効利用と更なる省電力化を実現する子局装置を得ること。
【解決手段】本発明は、複数の子局装置１（ＯＮＵ１₁，１_n）と親局装置３（ＯＬＴ３）とが光伝送路で接続され、親局装置３は各子局装置１が送信を希望しているデータのデータ量に基づいて各子局装置１に割り当てる帯域を決定する光通信システムの子局装置１であって、親局装置３との間でデータを送受信する通常モードと親局装置３とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作し、省電力モードでの動作中は、送信を希望するデータのデータ量として０を親局装置３に通知する。
【選択図】図１

Description

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：加入者側終端装置）とで構成されるＰＯＮ（Passive Optical Network）システム等に関する。

ＰＯＮシステムは、１ないし複数の加入者側終端装置（以下、ＯＮＵ）を１台の局側終端装置（以下、ＯＬＴ）で収容でき、ＯＮＵとＯＬＴを１対１で接続する光アクセスシステムに比べ、通信サービスを低価格で加入者へ提供できることから、国内外で普及が進んでいる。また、近年、通信装置の省電力化が求められており、光アクセスネットワークシステムにおいては、とりわけ台数の多さから消費電力の大半を占めているＯＮＵに対する省電力化が求められている。

ここで、ＯＮＵでは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場合がある。イーサネット（登録商標）ＰＯＮのＯＮＵの省電力化技術として、データ通信していない時間にＯＮＵの光送受信を停止し、省電力状態に遷移させる技術が検討されている（例えば非特許文献１）。

ＩＥＥＥ Ｐ１９０４．１ Ｄｒａｆｔ３．０

時分割多元接続（ＴＤＭＡ）で通信しているＰＯＮシステムの上り通信において、ＯＮＵ１台の１回の上り通信には、データを詰め込むことができない時間、すなわち、ＯＮＵが光送信器をＯＮ，ＯＦＦするオーバーヘッド時間と、ＯＬＴが安定的にデータを受信するまでのオーバーヘッド時間が存在する。したがって、各ＯＮＵへ短い送信時間を何度も割り当てるより、長い送信時間を少しずつ割り当てる方が、帯域を有効に利用できる。また、ＯＮＵの消費電力もオーバーヘッド分だけ低減することができる。しかしながら、上記の非特許文献１に記載された技術では、オーバーヘッド時間の割合を低くすることについては考慮されていないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域の有効利用と更なる省電力化を実現する子局装置、親局装置、光通信システムおよび帯域制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、親局装置は各子局装置が送信を希望しているデータのデータ量に基づいて各子局装置に割り当てる帯域を決定する光通信システムの子局装置であって、前記親局装置との間でデータを送受信する通常モードと前記親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作し、前記省電力モードでの動作中は、送信を希望するデータのデータ量として０を前記親局装置に通知することを特徴とする。

本発明によれば、システム全体としての帯域の有効利用を実現できるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図である。 図２は、帯域割当シーケンスの一例を示す図である。 図３は、従来の省電力シーケンスを示す図である。 図４は、従来の帯域割当シーケンスを示す図である。 図５は、省電力制御を適用している装置の状態遷移図である。 図６は、帯域割当制御で使用されるフレームの構成図である。

以下に、本発明にかかる子局装置、親局装置、光通信システムおよび帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下の実施の形態では、本発明に係る光通信システムについて、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを例にとり説明する。

ここで、従来のＰＯＮシステムにおける省電力制御および帯域割当制御について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、従来の省電力シーケンスを示す図である。図４は、従来の帯域割当シーケンスを示す図である。図５は、省電力制御を適用している装置の状態遷移図である。図６は、帯域割当制御で使用されるフレームの構成を示す図である。

図３に示したように、従来の省電力シーケンスでは、ＯＮＵ（Optical Network Unit）は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）からの制御フレーム受信を契機として、ＯＮＵが通常モード（Normal mode）から省電力サイクル（Power saving cycle）に移行する。省電力サイクルへ移行する制御フレームをＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷ（ＴＲｘ）フレーム、ＯＮＵからの応答フレームをＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ＴＲｘ）フレームとしている。ＯＮＵは、省電力サイクルにおいて、Ｔ１で示すアクティブ時間とＴ２で示すスリープ時間を交互に繰り返す。ＯＮＵは、スリープ時間に光送受信器を停止することで省電力化を図っており、この間はデータフレームのみならず、制御フレームも送受信できない。アクティブ時間では、ＯＮＵは光送受信器を正常動作させ、フレームを送受信できる。このアクティブ時間は、ＯＬＴとＯＮＵが周期的に行っているＧＡＴＥフレームおよびＲＥＰＯＲＴフレームの送受信による接続性確認を省電力サイクルでも行い、ＯＬＴとＯＮＵのリンクを維持するために設けられている。また、ＯＮＵは自律判断で省電力サイクルから通常モードに移行する。この際、Ｔ２の途中であっても光送受信器を動作させ、応答フレームＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ｗａｋｅｕｐ）でＯＬＴへ通常モードへの移行を通知している。なお、図３においては、通常モードにおける動作と省電力サイクルにおける動作の違いを分かり易くするために、ＯＮＵが送信するＲＥＰＯＲＴフレームについては記載を省略している。

一方、ＯＬＴは、ＯＮＵから受信するＲＥＰＯＲＴフレーム（図６参照）で要求される帯域にしたがい、送信開始時刻と送信時間で与えられる帯域をＧＡＴＥフレーム（図６参照）で通知することにより割当を行う。図６に示したＧＡＴＥフレームおよびＲＥＰＯＲＴフレームの構成は文献ＩＥＥＥ ８０２．３−２００８で定義されている。各フィールドの詳細については説明を省略する。ＯＬＴは、ＧＡＴＥフレームのＧｒａｎｔ＃ｘ ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅフィールドでＯＮＵ送信スタート時刻を、Ｇｒａｎｔ＃ｘ ＬｅｎｇｔｈフィールドでＯＮＵ送信時間を割り当てる。また、ＯＮＵは、ＲＥＰＯＲＴフレームのＱｕｅｕｅ＃ｘ Ｒｅｐｏｒｔフィールドで帯域を要求する。複数のＯＮＵの要求帯域合計がリンク速度を超える場合、ＯＬＴは、公平または契約などによる加重を付けてリンク速度を超えないように、各ＯＮＵに帯域を割り当てる。なお、ここでいうリンク速度とは、ＯＬＴとＯＮＵの間の最大伝送速度である。

次に、帯域割当シーケンスについて、図４を用いて説明する。図４では、ＯＮＵｉが通常モードから省電力サイクルに、省電力サイクルから通常モードに遷移しながらＯＬＴへ上りデータ通信を行うシーケンスを示している。ここで、図４の右端の矢印で示す上りデータは同じサイズで、データ１個が１フレーム分に相当するものとする。また、図４では、図５に示した４つの状態（Ｓ１：通常モード、Ｓ２：アクティブ状態、Ｓ３：スリープ状態、Ｓ４：起動準備状態）を時系列で示している。図４の「Ｎｏｒｍａｌ」、「Ａｃｔｉｖｅ」、「Ｓｌｅｅｐ」、「起」は、それぞれ、図５の「Ｓ１：通常モード」、「Ｓ２：アクティブ状態」、「Ｓ３：スリープ状態」、「Ｓ４：起動準備状態」に対応している。

ここで、図５に示したＯＮＵｉの状態遷移動作について簡単に説明する。ＯＮＵｉは、通常モードＳ１においてスリープ条件（Ｔｒ１）を満たした場合には省電力サイクルに移行してアクティブ状態Ｓ２となる。スリープ条件（Ｔｒ１）は、例えば、最近受信したＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームが「ｗａｋｅｕｐ」を示しておらず、なおかつ上りフレーム蓄積量がしきい値以下の場合とする。アクティブ状態Ｓ２では、ウェイクアップ条件（Ｔｒ２）を満たした場合は通常モードＳ１に遷移し、ウェイクアップ条件（Ｔｒ２）を満たすことなくＡｃｔｉｖｅタイマが満了した場合にはスリープ状態Ｓ３に遷移する。ウェイクアップ条件（Ｔｒ２）は、例えば、「ｗａｋｅｕｐ」を示すＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを受信するか上りフレーム蓄積量がしきい値を超えた場合とする。Ａｃｔｉｖｅタイマはアクティブ状態Ｓ２に遷移してからの経過時間をカウントするタイマである。スリープ状態Ｓ３では、スリープ状態Ｓ３に遷移してからの経過時間をカウントするＳＬＥＥＰタイマが満了するかウェイクアップ条件（Ｔｒ２）を満たした場合、起動準備状態Ｓ４に遷移する。起動準備状態Ｓ４では、起動準備状態Ｓ４に遷移してからの経過時間をカウントする起動タイマが満了した時点で、ウェイクアップ条件（Ｔｒ２）を満たしていれば通常モードＳ１に遷移し、満たしていなければアクティブ状態Ｓ２に遷移する。

図４に例示した帯域割当シーケンスでは、当初、ＯＮＵｉは通常モードＳ１（Normal）である。ＯＬＴは、定期的にＧＡＴＥフレームを送信してＯＮＵｉに帯域を割り当てる。ＯＬＴは、また、ＯＮＵ省電力遷移許可処理を行って所定のスリープ条件を検出すると、ＯＮＵｉへＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷ（ＴＲｘ）を送信して省電力サイクル移行を促す。ここで、（ＴＲｘ）とは光送受信器（光信号の送信動作および受信動作の双方）を停止させることである。なお、上記の非特許文献１では光送受信器の受信動作のみ動作を停止する（Ｒｘ）というパラメータも定義されているが、詳細説明は割愛する。

また、ＯＬＴは、ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷ（ＴＲｘ）を送信した後、ＧＡＴＥフレームを送信し、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信するための帯域およびＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷ（ＴＲｘ）に対するＡＣＫを送信するための帯域をＯＮＵｉに割り当てる。なお、図４において、「ＧＡＴＥ」に付加した括弧内にはＯＮＵｉに割り当てる帯域を示している。例えば、ＧＡＴＥ（ＲＰＴ＋ＡＣＫ）は、ＲＥＰＯＲＴフレームおよびＡＣＫ（ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷに対するＡＣＫ）を送信するための帯域を割り当てていることを示す。「ＲＥＰＯＲＴ」に付加したカッコ内の数値は、ＯＮＵｉが保持しているデータ量、すなわち、送信予定のフレーム数を示している。例えば、ＲＥＰＯＲＴ（１）は、ＯＮＵｉが１フレーム分のデータを保持している（１フレーム分のデータを送信するための帯域を要求している）ことを示している。

ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷ（ＴＲｘ）を受信したＯＮＵｉは、所定のスリープ条件Ｔｒ１を満たすことを検出するとアクティブ状態Ｓ２（Active）に移行し、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ＴＲｘ）を応答するとともにアクティブタイマをリセットする。また、この時点で上りデータが１個発生し、これがバッファに蓄積されているので、１フレーム分の帯域をＲＥＰＯＲＴフレームで要求する。これを受けたＯＬＴは、他のＯＮＵの帯域要求を考慮しつつ、ＲＥＰＯＲＴフレーム＋１フレーム分の帯域をＧＡＴＥフレームで割り当てる。しかし、図４のシーケンス例では、ＯＮＵｉは、ＲＥＰＯＲＴフレームで帯域を要求した後、これに対するＧＡＴＥフレームが送信されてくる前にスリープ状態Ｓ３（Sleep）に移行してしまうため、上りデータフレームを送信しない。なお、ＯＮＵｉは、アクティブ状態Ｓ２（Active）に移行した際にリセットしたアクティブタイマが満了した時点でスリープ状態Ｓ３に移行する。ＯＮＵｉは、スリープ状態Ｓ３に移行するとスリープタイマをリセットし、光送受信器の動作を停止する。

その後、ＯＮＵｉは上りデータを合計３個蓄積するとともに、スリープタイマが満了して起動準備状態Ｓ４（起）へ遷移し、起動タイマをリセットして光送受信器の動作を再開する。ＯＮＵｉは起動タイマが満了したとき、ウェイクアップ条件Ｔｒ２を満たしていなかったので、アクティブ状態Ｓ２へ遷移し、３フレーム分の帯域をＲＥＰＯＲＴフレームで要求し、アクティブタイマをリセットする。これを受けたＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴフレーム＋３フレーム分の帯域を割り当てるが、この時点で、ＯＮＵｉはアクティブタイマが満了してスリープ状態Ｓ３へ遷移しているので、上りデータフレームを送信しない。なお、アクティブ状態Ｓ２でＲＥＰＯＲＴフレーム＋３フレーム分の帯域を割り当てたＧＡＴＥフレームを受信した場合は、図４下に示したように、ＯＮＵｉは省電力サイクル中なので上りデータを送信しなくても良い。このとき、与えられた時間だけＲＥＰＯＲＴフレーム以外に無信号を示すＩＤＬＥ信号を送信してもよい。

その後、ＯＮＵｉはスリープタイマが満了する前に上りデータを５個溜めたことによりウェイクアップ条件Ｔｒ２を検出し、起動準備状態Ｓ４を経由して起動タイマ満了後に通常モードＳ１に移行する。通常モードＳ１に移行した後は、最初にＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレーム＋５フレーム分を要求する。これを受けたＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴフレーム＋ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレーム＋５フレーム分の帯域をＧＡＴＥフレームで割り当てる。通常モードのＯＮＵｉは、このＧＡＴＥフレームを受信することで、ＲＥＰＯＲＴフレーム＋ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレーム＋上りデータ５フレームを送信する。

以上が従来の省電力制御および帯域割当制御であるが、省電力制御と帯域割当制御を連動させていないため非効率的な動作となっている。すなわち、ＯＮＵはアクティブ状態Ｓ２の時に蓄積したデータ量をＲＥＰＯＲＴフレームにより要求してしまうので、ＯＬＴはそれに応じて送信時間を大きめに割り当ててしまい、帯域の有効利用ができず、また発光時間が長くなるためＯＮＵの消費電力も大きくなってしまう。

本発明にかかる光通信システムでは、以下に示す構成、動作とすることにより、上記従来のＰＯＮシステムにおける問題を解決している。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図であり、システムを構成している各装置の構成例も併せて示している。図示したように、光通信システムとしてのＰＯＮシステムは、子局装置として動作する複数の加入者側終端装置（"Optical Network Unit"とも言い、以降「ＯＮＵ」と称す。）１₁〜１_nと、親局装置として動作する局側終端装置（"Optical Line Terminal"とも言い、以降「ＯＬＴ」と称す。）３と、を備える。複数のＯＮＵ１₁〜１_nとＯＬＴ３は、光分配器２を介してｎ対１接続されている。なお、ＯＮＵ１₁〜１_nの装置構成は同一であり、同様の動作を実行する。本実施の形態においては、ＯＮＵ１₁〜１_nに共通の事項を説明する場合、ＯＮＵ１₁〜１_nをまとめてＯＮＵ１と表現する。

図１に示したように、ＯＮＵ１は、マルチポイントメディアアクセスコントロール（ＭＰＭＣ）部１１、回線インタフェース（ＩＦ）部１２、データ保持部としての上りバッファ部１３、スリープ（Ｓｌｅｅｐ）制御部１４、ＰＯＮ物理レイヤ（ＰＨＹ）部１５および光送受信部１６を備えている。ＭＰＭＣ部１１は、データ量通知部としてのＲＥＰＯＲＴ生成部２１、多重部２２、分離部２３および送信制御部２４を含んでいる。また、ＯＬＴ３は、マルチポイントメディアアクセスコントロール（ＭＰＭＣ）部３１、光送受信部３２、ＰＯＮ物理レイヤ（ＰＨＹ）部３３、帯域制御部３４、スリープ許可装置決定部としてのＯＮＵスリープ（Ｓｌｅｅｐ）制御部３５および回線ＩＦ部３６を備えている。ＭＰＭＣ部３１は、分離部４１および多重部４２を含んでいる。

次に、ＯＮＵ１の各部の動作を説明する。ＯＮＵ１において、回線ＩＦ部１２は、図示を省略したユーザ端末から受信した上りデータ信号に回線物理レイヤ処理を施し、上りフレームとしてＭＰＭＣ部１１の上りバッファ部１３へ送出する。上りバッファ部１３は、上りフレームを蓄積し、蓄積データ量をＲＥＰＯＲＴ生成部２１とスリープ制御部１４へ通知する。

スリープ制御部１４は、自ＯＮＵ１のスリープ制御に関する制御フレームを生成するとともに、スリープ状態を含む各状態に応じて、ＲＥＰＯＲＴ生成部２１および光送受信部１６に動作指示を行う。なお、従来のＰＯＮシステムにおける省電力制御で説明したＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを受信した場合、スリープ制御部１４は図５に示す状態遷移を行う（各状態に応じた動作を行うよう、各部に指示する）。

ＲＥＰＯＲＴ生成部２１は、上りバッファ部１３からの蓄積データ量を元にＲＥＰＯＲＴフレームを生成し多重部２２に出力する。多重部２２は、送信制御部２４からの送信許可タイミング制御に基づき、上りバッファ部１３から上りデータを読み出し、ＲＥＰＯＲＴ生成部２１で生成されたＲＥＰＯＲＴフレームなどの制御フレームとともに送信する。また、スリープ制御部１４がＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームを生成した場合には、そのフレームも送信する。

ＰＯＮ物理レイヤ部１５は、送信フレームを受け取った場合、ＰＯＮ物理レイヤ処理を施し電気信号で送信する。また、下り電気信号を受け取った場合にはＰＯＮ物理レイヤ処理を施し、ＭＰＭＣ部１１の分離部２３へ下りフレームとして送信する。

光送受信部１６は、スリープ制御部１４からの動作停止制御がＯＦＦのときに、送信制御部２４からの送信許可タイミング制御に基づき、ＰＯＮ物理レイヤ部１５から受け取った電気信号を光信号に変換して送信する。また、送信許可タイミングとは無関係に、ＯＬＴ３からの下り光信号を電気信号に変換してＰＯＮ物理レイヤ部１５へ送信する。

分離部２３は、ＰＯＮ物理レイヤ部１５から下りフレームを受け取ると、ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームのような省電力制御フレーム、ＧＡＴＥフレームなどのＯＮＵ制御フレーム、自ＯＮＵ宛てのそれ以外の下りフレーム、他ＯＮＵ宛てのフレームに分類する。そして、他ＯＮＵ宛てのフレームは廃棄し、省電力制御フレームはスリープ制御部１４へ送信し、ＯＮＵ制御フレームは送信制御部２４へ送信し、その他のフレームは回線ＩＦ部１２へ送信する。

送信制御部２４は、ＧＡＴＥフレームを受信し、ＧＡＴＥフレームで指定された送信開始時刻と送信時間に従って上りフレームを送信するよう、ＲＥＰＯＲＴ生成２１、多重部２２および光送受信部１６を制御する。なお、ＧＡＴＥフレームで指定された送信時間とは、送信開始時刻に送信を開始してから送信を終了するまでの期間の長さを示す情報である。これ以外のＯＮＵ制御フレーム処理については説明を割愛する。

回線ＩＦ部１２は、分離部２３から受け取った下りフレームに対して回線物理レイヤ処理を施し、下りデータとしてユーザ端末へ出力する。

次に、ＯＬＴ３の各部の動作を説明する。ＯＬＴ３において、光送受信部３２は、光ファイバおよび光分配器２を介して各ＯＮＵ１から上り光信号を受信すると電気信号に変換してＰＯＮ物理レイヤ部３３へ出力する。また、ＰＯＮ物理レイヤ部３３から下り電気信号を受け取った場合には光信号に変換し、光ファイバおよび光分配部２を介して各ＯＮＵ１へ送信する。

ＰＯＮ物理レイヤ部３３は、光送受信部３２から受け取った信号に対してＰＯＮ物理レイヤ処理を施し、上りフレームとして分離部４１へ送出する。また、多重部４２から受け取った下りフレームに対してＰＯＮ物理レイヤ処理を施し、下り電気信号として光送受信部３２へ送信する。

分離部４１は、ＰＯＮ物理レイヤ部３３から上りフレームを受け取ると、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームのような省電力制御フレーム、ＲＥＰＯＲＴフレームなどのＯＬＴ制御フレーム、それ以外の上りフレームに分類する。そして、省電力制御フレームはＯＮＵスリープ制御部３５へ送信し、ＯＮＵ制御フレームは帯域制御部３４へ送信し、その他のフレームは回線ＩＦ部３６へ送信する。

ＯＮＵスリープ制御部３５は、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームを受信して各ＯＮＵ１の省電力状態を把握するとともに、ＯＮＵ１ごとに省電力遷移許可処理を行い、所定のスリープ条件を検出するとＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを生成する。また、生成したＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを多重部４２に出力する。

なお、省電力遷移許可処理については、ここでは規定しない。ＯＮＵスリープ制御部３５は、例えば、ＭＰＭＣ部３１がＯＮＵ１ごとに下りフレーム数を定周期で監視した結果を受け取り、下りフレームが送信されないＯＮＵ１を省電力サイクル遷移許可と判断し、当該ＯＮＵ１宛のＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを生成する。また、各ＯＮＵ１の送受信フレーム数をＭＰＭＣ部３１がＯＡＭフレームなどを用いて定周期で収集した結果を受け取り、上り下りの送受信フレームが無いＯＮＵ１を省電力サイクル遷移許可と判断し、当該ＯＮＵ１宛のＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを生成しても良い。

帯域制御部３４は、ＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、ＯＮＵ１ごとの要求帯域を集計して、公平または契約などによる加重を付けてリンク速度を超えないように帯域割当処理を行い、割当に応じたＧＡＴＥフレームを生成する。また、生成したＧＡＴＥフレームを多重部４２に出力する。

回線ＩＦ部３６は、分離部４１か受け取った上りフレームに対して回線物理レイヤ処理を施し、上りデータ信号として回線に送信する。また、回線から受信した下りデータ信号に対して回線物理レイヤ処理を施し、下りフレームとして多重部４２へ送信する。

多重部４２は、ＯＮＵスリープ制御部３５から受け取ったＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレーム、帯域制御部３４から受け取ったＧＡＴＥフレーム、回線ＩＦ部３６から受け取った下りフレームなどを多重してＰＯＮ物理レイヤ部３３に出力する。

ＯＬＴ３が行う前記ＯＮＵ省電力遷移許可処理については、ここでは規定しない。例えば、ＯＬＴ３がＯＮＵごとに下りフレーム数を定周期で監視し、下りフレームが送信されないＯＮＵを省電力サイクル遷移許可と判断しても良いし、ＯＮＵの送受信フレーム数をＯＡＭフレームなどを用いてＯＬＴ３が定周期で収集し、上り下りの送受信フレームが無いＯＮＵを省電力サイクル遷移許可と判断しても良い。

以上のような構成の光通信システムにおいては、従来のＰＯＮシステムと同様の手順で省電力制御を行うこととする。すなわち、本実施の形態のＯＬＴ３および各ＯＮＵ１は、図３に示した制御手順に従い、通常モード（Normal Mode）と省電力サイクル（Power saving cycle）とを切り替える。具体的には、ＯＮＵ１は、ＯＬＴからＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを受信した後、所定のスリープ条件を満足していることを検出すると、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ＴＲｘ）を送信して省電力サイクルに移行する。省電力サイクルを終了して通常モードに復帰する場合には、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ｗａｋｅｕｐ）を送信する。なお、既に説明したように、省電力サイクルにおいては、所定のウェイクアップを満たすまで、アクティブ状態Ｓ２、スリープ状態Ｓ３および起動準備状態Ｓ４を定期的に繰り返す（図５参照）。ＯＮＵ１は、アクティブ状態Ｓ２の場合、光信号の送受信が可能、すなわち、ＯＬＴ３との通信が可能である。スリープ状態Ｓ３および起動準備状態Ｓ４では、光送受信部１６が動作停止中または起動中であり、光信号の送受信が不可能（または動作が不安定）である。

次に、本実施の形態の光通信システムにおける帯域割当制御動作について説明する。図２は、帯域割当シーケンスの一例を示す図である。従来の帯域割当シーケンスを示した図４と同様に、図２では、ＯＮＵが通常モードから省電力サイクルに、省電力サイクルから通常モードに遷移しながらＯＬＴへ上りデータ通信を行うシーケンスを示している。また、図５で示した４つの状態を時系列で示している。図中右端の矢印で示す上りデータは同じサイズで、データ１個が１フレーム分に相当するものとする。

ＯＮＵ１は、通常モード（Normal）においては、ＯＬＴ３からＧＡＴＥフレームを受信する（ステップＳ１１）。この結果、ＯＮＵ１にはＲＥＰＯＲＴフレームおよびｘデータフレームを送信可能な帯域が割り当てられ、ＯＮＵ１は、ＲＥＰＯＲＴフレームおよびｘフレーム分のデータを送信する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。ステップＳ１２でＲＥＰＯＲＴフレームを受信したＯＬＴ３は、ＯＮＵ１が上りデータ送信用の帯域を要求していないと判断し、ＲＥＰＯＲＴフレーム送信用の帯域のみを割り当てるＧＡＴＥフレームを送信する（ステップＳ１４）。ＯＮＵ１は、上りデータ送信用の要求帯域を０（０フレーム）に設定したＲＥＰＯＲＴフレームを送信する（ステップＳ１５）。その後、ＯＬＴ３は、ＯＮＵ１がＴＲｘスリープ条件（省電力サイクルへの移行条件）を満たしたことを検出し、省電力サイクルへの移行可能を示すＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを送信する（ステップＳ１６）。ＯＬＴ３は、また、ＧＡＴＥフレームを送信する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１６で送信するＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームは、省電力サイクル内のスリープ状態Ｓ３で光信号の送信動作および受信動作を停止させるよう指示する。ステップＳ１７では、上記のステップＳ１５で受信したＲＥＰＯＲＴフレームの内容およびステップＳ１６でＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを送信したことを考慮し、ＲＥＰＯＲＴフレームとＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームに対するＡＣＫとを送信するための帯域を割り当てる内容のＧＡＴＥフレームを送信する。

ＯＮＵ１は、ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを受信すると、省電力サイクルのアクティブ状態（Active）に遷移するとともに、ＲＥＰＯＲＴフレームおよびＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレーム（省電力サイクルに入ったことを通知するフレーム）を送信し（ステップＳ１８，Ｓ１９）、その後、アクティブ状態となってから所定時間（Ｔ１）が経過した時点でスリープ状態（Sleep）へ遷移する。ここで、ＯＮＵ１は、ステップＳ１８の実行時点で１フレーム分の上りデータを蓄積しているが、上りデータ送信用の要求帯域を０（０フレーム）に設定したＲＥＰＯＲＴフレームを送信する。なお、ＯＮＵ１は、スリープ状態に遷移してから一定時間Ｔ２が経過する前の所定のタイミングで起動準備状態（起）へ遷移し、一定時間Ｔ２が経過した時点でアクティブ状態へ遷移する。

ＯＬＴ３は、ＯＮＵ１からステップＳ１７で受信したＲＥＰＯＲＴフレームの内容に基づいて、ＲＥＰＯＲＴフレーム送信用の帯域のみを割り当てるＧＡＴＥフレームを送信する（ステップＳ２０）。

ＯＮＵ１は、ステップＳ２０の実行時点でスリープ状態のため、ＧＡＴＥフレームを受信できず、また、ＲＥＰＯＲＴフレームも送信しない。

その後、ＯＬＴ３は、ＲＥＰＯＲＴフレーム送信用の帯域を割り当てるＧＡＴＥフレームをＯＮＵ１へ送信する（ステップＳ２１）。

ＯＮＵ１は、ステップＳ２１の実行時点でアクティブ状態のため、ＧＡＴＥフレームを受信し、この時点で蓄積している上りデータ量に基づく内容のＲＥＰＯＲＴフレームを送信する（ステップＳ２２）。ここで、ＯＮＵ１には３フレーム分の上りデータが蓄積されているが、蓄積量が一定値（しきい値）に達していないと判断し、上りデータ送信用の要求帯域を０（０フレーム）に設定したＲＥＰＯＲＴフレームを送信する。

その後、ＯＬＴ３は、ＲＥＰＯＲＴフレーム送信用の帯域を割り当てるＧＡＴＥフレームを定期的に送信する（ステップＳ２３，Ｓ２４）。

一方、ＯＮＵ１は、ステップＳ２３が実行されてからステップＳ２４が実行されるまでの間に、上りデータの蓄積量が５フレーム分に達したことを検出し、ウェイクアップ条件を満たしたと判断する。そして、スリープ状態から起動準備状態を経て通常モードに復帰する。なお、ウェイクアップ条件として設定するしきい値は、例えば上りバッファ部１３の容量を考慮し、オーバーフローが発生しないような値に決定する。

ＯＮＵ１は、ステップＳ２４の実行時点で通常モードのため、ＧＡＴＥフレームを受信するとともに、この時点で蓄積している上りデータ量に基づく内容のＲＥＰＯＲＴフレームを送信する（ステップＳ２５）。ここで送信するＲＥＰＯＲＴフレームは通常モードに復帰してから最初に送信するものであるため、省電力制御フレーム送信用の帯域も併せて要求する。具体的には、通常モードに復帰したことを通知するためのＳＬＬＥＰ＿ＡＣＫフレームと５フレーム分の上りデータとを送信するための帯域を要求する内容のＲＥＰＯＲＴフレームを送信する。

ステップＳ２５でＲＥＰＯＲＴフレームを受信したＯＬＴ３は、受信したＲＥＰＯＲＴフレームの内容に基づく帯域割当結果を示すＧＡＴＥフレームを送信し（ステップＳ２６）、ＯＮＵ１は、割り当てられた帯域を使用してＲＥＰＯＲＴフレーム、ＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームおよびデータフレームを送信する（ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ２９）。なお、ステップＳ２８で送信しているＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームは省電力サイクルを終了して通常モードに復帰したことを示すフレームである。図２に示したＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫ（ｗ）の「ｗ」は「ｗａｋｅｕｐ」を示している。

以上説明したように、本実施の形態のＯＮＵ１は、光信号の送受信動作を停止させた第１の状態と光信号の送受信動作を短期間だけ行う第２の状態を定期的に繰り返すことによりＯＬＴ３とのリンクを維持しつつ消費電力を抑える省電力モード（省電力サイクル）で動作している場合、データ送信用の帯域を要求しない（第２の状態ではデータの蓄積量を０に設定したＲＥＰＯＲＴフレームを送信する）こととした。例えば、図２に示したステップＳ１８およびＳ２２では、上りデータを保持しているにもかかわらず、データ送信用の帯域を要求しないこととした。これにより、ＯＬＴ３が他のＯＮＵ１（省電力サイクルではないＯＮＵ１）に対してより多くの帯域を割り当てるようになり、有り当てられた帯域とスリープ状態が重複する（割り当てられた帯域が使用されない）こともなくなるので、システム全体としての帯域の有効利用を実現できる。加えて、省電力サイクルの継続時間が従来よりも長くなるので、更なる省電力化を実現できる。また、省電力サイクル中のアクティブ状態でＧＡＴＥフレームを受信した場合であっても、従来とは異なり、与えられる帯域がＲＥＰＯＲＴフレーム分だけであるので、ＩＤＬＥ信号を送信する無駄な時間がなくなり、ＯＮＵ１をより省電力化できる。

なお、上記説明では、スリープ状態で光信号の送受信動作を停止することとしたが、送信動作と受信動作のいずれか一方のみを停止させる構成としてもよい。

また、上記説明では、上りデータの蓄積量が所定のしきい値（例えば５フレーム分）未満の場合（省電力サイクルの場合）にＯＮＵ１がデータ送信用の帯域を要求しないこととしたが、ＯＮＵ１は、省電力サイクルにおいても従来どおりにデータ送信用の帯域を要求し、ＯＬＴ３は、ＯＮＵ１が省電力サイクルにある可能性が高い状態の場合、要求量（ＲＥＰＯＲＴフレームで通知されるデータ蓄積量）がしきい値未満であればデータ送信用の帯域を割り当てないように構成してもよい。ＯＮＵ１が省電力サイクルにある可能性が高い状態かどうかは、ＯＮＵ１から送信されるＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームの内容から判断できる。すなわち、省電力サイクルに入ったことを示すＳＬＥＥＰ＿ＡＣＫフレームを受信してから通常モードに復帰したことを示すＳＬＬＥＰ＿ＡＣＫフレームを受信するまでの間はＯＮＵ１が省電力サイクルにある可能性が高い状態と判断する。

また、上記説明では、ＯＬＴ３が各ＯＮＵ１の状態を監視し、省電力サイクルへの移行を許可した後（ＳＬＥＥＰ＿ＡＬＬＯＷフレームを送信した後）、許可を受けたＯＮＵ１が省電力サイクルへの移行条件を検出すると省電力サイクルに移行することとしたが、ＯＬＴ３では判断を行わずに、各ＯＮＵ１が単独で省電力サイクルへ移行するかどうかを判断するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる子局装置は、親局装置と複数の子局装置が１対多接続され、各子局装置から親局装置への上り通信はＴＤＭＡで行う構成の通信システムに有用である。

１₁，１_n 加入者側終端装置（ＯＮＵ）、２ 光分配器、３ 局側終端装置（ＯＬＴ）、１１，３１ マルチポイントメディアアクセスコントロール（ＭＰＭＣ）部、１２，３６ 回線インタフェース（ＩＦ）部、１３ 上りバッファ部、１４ スリープ（Ｓｌｅｅｐ）制御部、１５，３３ ＰＯＮ物理レイヤ（ＰＨＹ）部、１６，３２ 光送受信部、２１ ＲＥＰＯＲＴ生成部、２２，４２ 多重部、２３，４１ 分離部、２４ 送信制御部、３４ 帯域制御部、３５ ＯＮＵスリープ（Ｓｌｅｅｐ）制御部。

Claims (7)

1. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、親局装置は各子局装置が送信を希望しているデータのデータ量に基づいて各子局装置に割り当てる帯域を決定する光通信システムの子局装置であって、
   前記親局装置との間でデータを送受信する通常モードと前記親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作し、
   前記省電力モードでの動作中は、送信を希望するデータのデータ量として０を前記親局装置に通知することを特徴とする子局装置。
2. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、親局装置は各子局装置が送信を希望しているデータのデータ量に基づいて各子局装置に割り当てる帯域を決定する光通信システムの子局装置であって、
   前記親局装置宛に送信するデータを保持するデータ保持部と、
   前記データ保持部が保持しているデータのデータ量に基づいて、前記親局装置との間でデータを送受信する通常モードと前記親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを切り替えるスリープ制御部と、
   前記省電力モードで動作中の場合、送信を希望するデータのデータ量として０を前記親局装置に通知するデータ量通知部と、
   を備えることを特徴とする子局装置。
3. 前記スリープ制御部は、前記データ保持部が保持しているデータのデータ量が所定のしきい値に達したことを検出した場合に前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の子局装置。
4. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、各子局装置は親局装置との間でデータを送受信する通常モードと親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作する光通信システムの親局装置であって、
   各子局装置に対する下りデータの送信状況または各子局装置との間のデータ送受信状況に基づいて、各子局装置が前記通常モードと前記省電力モードのどちらで動作しているかを推測し、省電力モードで動作中と推定される子局装置に対しては上りデータ送信用の帯域を割り当てないことを特徴とする親局装置。
5. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、各子局装置は親局装置との間でデータを送受信する通常モードと親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作する光通信システムの親局装置であって、
   各子局装置に対する下りデータの送信状況または各子局装置との間のデータ送受信状況に基づいて、前記省電力モードへの移行を許可する子局装置を決定するスリープ許可装置決定部と、
   前記省電力モードへの移行を許可されている子局装置以外の子局装置に対して上りデータ送信用の帯域を割り当てる帯域制御部と、
   を備えることを特徴とする親局装置。
6. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続された光通信システムであって、
   前記親局装置は、各子局装置が送信を希望しているデータのデータ量に基づいて各子局装置に割り当てる帯域を決定し、
   前記子局装置は、前記親局装置との間でデータを送受信する通常モードと前記親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替えながら動作し、前記省電力モードでの動作中は、送信を希望するデータのデータ量として０を前記親局装置に通知する、
   ことを特徴とする光通信システム。
7. 複数の子局装置と親局装置とが光伝送路で接続され、各子局装置は親局装置から割り当てられた帯域を使用して上りデータを送信する光通信システムにおける帯域制御方法であって、
   前記複数の子局装置の各々が、前記親局装置との間でデータを送受信する通常モードと前記親局装置とのリンクを維持するために必要な最小限の通信を行う省電力モードとを所定の条件に基づいて切り替える省電力制御ステップと、
   前記複数の子局装置の各々が、前記省電力モードでの動作中は送信を希望するデータのデータ量として０を前記親局装置に通知し、前記通常モードでの動作中は希望するデータのデータ量として、その時点で保持しているデータのデータ量を前記親局装置に通知するデータ量通知ステップと、
   前記親局装置が、各子局装置から通知されたデータ量に基づいて、各子局装置に割り当てる帯域を決定する帯域割当ステップと、
   を含むことを特徴とする帯域制御方法。

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