JP5143866B2 - 光アクセスシステム、光ネットワーク装置、及び、光回線装置 - Google Patents

Description

本発明は、光アクセスシステムに関し、特に、光ネットワーク装置がスリープ状態に移行する光アクセスシステムに関する。

近年、通信網の高速及び広帯域化に対応するため、光ネットワークの導入が図られている。光ネットワークは、一つの局側光伝送路終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：以下ＯＬＴと称する）と、一つの宅内光伝送路終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）とが、光ファイバを介して通信を行うシステムである。

また、光受動網システム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ：以下ＰＯＮと称する）は、光ネットワークのうち、一つのＯＬＴが光スプリッタを介して複数のＯＮＵとスター型のネットワークを形成する光ネットワークシステムである。ＰＯＮの代表的な規格には、ＩＥＥＥ８０２．３によって標準化されたＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは、登録商標））がある。

また、ＯＮＵからＯＬＴに向かって送信される上りフレームと、ＯＬＴからＯＮＵに向かって送信される下りフレームとは、波長分割多重（Ｗａｖｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下ＷＤＭと称する）によって多重される。下りフレームは、光ファイバによって接続された全てのＯＮＵに受信される。そして、ＯＮＵは、下りフレームのプリアンブル部に含まれる宛先情報を参照し、自分宛ではない下りフレームを破棄する。一方、ＰＯＮにおける上りフレームは、時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：以下ＴＤＭＡと称する）によって多重され、通信に用いられる。

また、ＰＯＮの通信速度は、６４ｋｂｉｔ／秒のような低速信号を扱うシステムから始まり、固定長のＡＴＭセルを最大約６００Ｍｂｉｔ／秒によって送受信するＢＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰＯＮ）若しくはＥｔｈｅｒｎｅｔの可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／秒で送受信するＥＰＯＮ、又は、より高速な２．４Ｇｂｉｔ／秒程度の信号を扱うＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）の導入が進められている。更に今後は１０Ｇｂｉｔ／秒から４０Ｇｂｉｔ／秒の信号を用いることが可能な高速ＰＯＮの実現が求められている。

通信速度の向上に伴って、伝送路上の中継装置の消費電力は増大傾向にある。ＯＮＵは加入者宅に設置されるため、ネットワーク上に多数設置される。一方、ＯＮＵは利用する帯域を必要とする時間が、ＯＬＴ及び上位スイッチ群と比較して短い。従ってＯＮＵは、通信しないでいる間、無駄な電力を使用しながら放置されていることになる。

ＯＮＵが通信をしていない間の消費電力を抑えるため、ＯＮＵにＴＥ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：以下ＴＥと称する）が、ＬＡＮケーブルを介して接続されていない場合、ＯＮＵ内部の機能ブロックを低消費電力モードに設定することによって、消費電力を削減する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＯＮＵのスリープタイム要求をＯＬＴが許可する手続きによって、ＯＮＵをスリープ状態に設定する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１１３１９３号公報 特開２００９−２６０９７０号公報

前述した近年の高速大容量通信の需要拡大に伴って、伝送路上のＯＮＵなどの中継装置の消費電力は増大傾向にあり、中継装置の低電力動作が求められている。しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術は、ＴＥがＬＡＮポートに接続されているかどうかという点のみを監視し、監視結果に従って、低消費電力モードに移行及び復帰する技術である。このため、特許文献１に開示された技術を用いた場合、一旦ＴＥがＯＮＵに接続されるとＯＮＵの消費電力を低減させることができず、実際に通信が行われない状態であっても、ＯＮＵは、定常動作時の電力を消費することとなる。

特許文献２に開示された技術は、ＯＮＵが非通信時にスリープ状態へ移行する手続きを追加することによって、ＴＥが接続された状態において非通信時のＯＮＵの消費電力を抑えることが可能である。しかし、特許文献２に開示された技術において、所定のスリープ時間のみスリープ状態となるため、例えばスリープ時間を短く設定した場合に、ＯＮＵは頻繁にスリープ状態への移行及び復帰を繰り返すことになり、ＯＮＵの消費電力低減の効果は限定的となる。

本発明は以上の点に鑑み、ＯＮＵが無通信状態下において、ＯＮＵとＴＥとの間のＵＮＩリンク速度、及び、ＯＮＵに備わるキューバッファ容量に基づいて、可能な限り長いスリープ時間を選定する。そして、選定したスリープ時間において、スリープ状態に移行及び復帰することによって、特に、上り方向におけるエンドユーザトラフィックの消費電力量の無駄を低減することの可能なＰＯＮシステムの提供を目的とする。

本発明の代表的な一形態によると、他のネットワークと接続される光回線装置と、前記光回線装置及び複数のユーザ端末に接続される光ネットワーク装置とを備える光アクセスシステムであって、前記光ネットワーク装置は、前記光ネットワーク装置に備わるバッファのバッファ容量、及び、前記光ネットワーク装置と前記ユーザ端末との間のリンク速度を取得し、前記ユーザ端末及び前記光回線装置のいずれからも、所定時間、通信フレームが送信されない場合、前記取得されたバッファ容量と、前記取得されたリンク速度とに基づいて、スリープ時間を決定し、前記決定されたスリープ時間において、スリープ状態である。

本発明の一実施形態によると、ＯＮＵが自らのリンク速度とキューバッファ容量とから可能な限り長いスリープ状態を選択することによって、非通信時におけるＯＮＵの消費電力量の低減が実現できる。

本発明の実施形態のＰＯＮシステムを示すブロック図である。 本発明の実施形態のＯＬＴの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のＯＮＵの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のＯＮＵがスリープ状態に移行及び復帰するための処理を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態のＯＮＵがスリープ状態へ移行及び復帰するためのＯＮＵの処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のＯＮＵがスリープ状態へ移行及び復帰するためのＯＬＴの処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のＯＮＵのスリープ時間管理テーブルを示す説明図である。 本発明の実施形態のＯＬＴとＯＮＵとの間において送受信するスリープ制御信号のフレームフォーマットを示す説明図である。

以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態のＰＯＮシステムを示すブロック図である。

図１に示すＰＯＮシステムは、上位ネットワーク１、ＯＬＴ２、光スプリッタ３、ＯＮＵ４、及び端末装置６を備える。端末装置６は、ＯＮＵ４に接続される。ＯＮＵ４及び端末装置６は、それぞれ２台のみ図示しているが、光スプリッタ３を経由して同様に複数台のＯＮＵ４がＯＬＴ２と接続されている。ＯＬＴ２は上位ネットワーク１と光スプリッタ３とに接続される。

図１に示すＯＬＴ２とＯＮＵ４は、波長多重分割によって多重された光信号によって通信する。そのため、上り方向と下り方向との通信が衝突することはない。一方、複数のＯＮＵ４は同じ送信波長によって通信するため、光送出が同じ時間に重ならないようにＯＬＴ２によって、各ＯＮＵ４の光送出時間が制御される。

図２は、本発明の実施形態のＯＬＴ２の構成を示すブロック図である。

ＯＬＴ２は、電気側送受信部２０１、電気・光変換部２０２、媒体アクセス制御部２０３、制御部２０４、キューバッファ部２０５Ａ、及び、キューバッファ部２０５Ｂを備える。

電気側送受信部２０１は、上位ネットワーク１に含まれる中継装置と、電気信号によって通信する装置である。電気・光変換部２０２は、ＯＮＵ４と光信号によって通信するための装置である。電気・光変換部２０２は、光信号を電気信号へ変換し、電気信号を光信号に変換する。

媒体アクセス制御部２０３は、ＯＬＴ２が運用中に行われる、データ通信を制御するための装置である。制御部２０４は、ＯＬＴ２内にある機能ブロックを制御する装置である。

キューバッファ２０５Ａ及びキューバッファ２０５Ｂは、キューＡ及びキューＢのトラフィックデータを各々格納するためのバッファである。キューバッファ２０５Ａ及びキューバッファ２０５Ｂは、ＯＬＴ２の必要に応じて複数設定される。キューバッファ２０５Ａ及びキューバッファ２０５Ｂを総称して、キューバッファ２０５と記載する。

制御部２０４は、スリープ制御信号処理部２０７、スリープ状態管理テーブル２０８、スリープ復帰時刻管理テーブル２０９、及び、タイムカウンタ２１０を備える。

スリープ制御信号処理部２０７は、ＯＮＵ４をスリープ状態に移行及び復帰させるフレームを生成及び解析する。スリープ状態管理テーブル２０８は、ＯＮＵ４がスリープ状態であるか否かを示す。

スリープ復帰時刻管理テーブル２０９は、ＯＮＵ４がスリープ状態から復帰する時刻を示す。タイムカウンタ２１０は、現在時刻を保持し、所定の時間をカウントする。

スリープ制御信号処理部２０７は、ＯＬＴ２に備わるプロセッサなどによって実行されるプログラムでもよい。また、スリープ状態管理テーブル２０８及びスリープ復帰時刻管理テーブル２０９は、ＯＬＴ２に備わるメモリ等に格納されてもよい。

ＯＮＵ４から送られた上りフレームは、電気・光変換部２０２によって受信され、電気信号に変換される。そして、媒体アクセス制御部２０３は、ＯＮＵ４から送られた上りフレームのＭＡＣアドレスと、プリアンブル部に付与された送信元ＯＮＵ情報とを、経路情報として関連付けて保持する。そして、ＯＮＵ４から送られた上りフレームを電気側送受信部２０１から上位ネットワーク１へ送信する。

上位ネットワーク１から送られた下りフレームは、電気側送受信部２０１によって受信される。そして、媒体アクセス制御部２０３は、上位ネットワーク１から送られた下りフレームに付加されたＭＡＣアドレスを参照し、予め保持された経路情報に基づいて、宛先ＯＮＵ４の識別情報を下りフレームのプリアンブル部に付与する。そして、電気・光変換部２０２は、上位ネットワーク１から送られた下りフレームを光信号に変換し、ＯＮＵ４に送信する。

媒体アクセス制御部２０３は、前述のようなスイッチング機能を備える。なお、本実施形態のＯＮＵ４の識別情報には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈによって定められたＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）を用いることができる。

図３は、本発明の実施形態のＯＮＵ４の構成を示すブロック図である。

ＯＮＵ４は、電気側送受信部４０１、電気・光変換部４０２、媒体アクセス制御部４０３、制御部４０４、及び、キューバッファ部４０５を備える。

電気側送受信部４０１は、端末装置６と電気信号によって通信する装置である。電気・光変換部４０２は、ＯＬＴ２と光信号によって通信するための装置である。電気・光変換部４０２は、光信号を電気信号へ変換し、電気信号を光信号に変換する。

媒体アクセス制御部４０３は、ＯＮＵ４が定常状態及びスリープ状態において、データ通信を制御する装置である。制御部４０４は、ＯＮＵ内にある機能ブロックを制御する装置である。キューバッファ部４０５は、トラフィックデータを格納するためのバッファである。

制御部４０４は、スリープ制御信号処理部４０６、スリープ状態制御部４０７、スリープ復帰時刻管理テーブル４０８、タイムカウンタ４０９、スリープ時間管理テーブル４１０、ＯＮＵリンク速度管理部４１１、及び、ＯＮＵバッファ量管理部４１２を備える。

スリープ制御信号処理部４０６は、ＯＬＴ２と送受信するスリープ制御信号を生成及び解析する。スリープ状態制御部４０７は、スリープ状態への移行及び復帰を制御する。

スリープ復帰時刻管理テーブル４０８は、スリープ状態から復帰する時刻を保持する。タイムカウンタ４０９は、現在時刻を保持し、所定の時間をカウントする。

スリープ時間管理テーブル４１０は、ＯＮＵ４と端末装置６とのＵＮＩリンク速度及びキューバッファ容量に基づいて、あらかじめ定められたテーブルである。ＯＮＵリンク速度管理部４１１は、電気側送受信部４０１と接続され、ＯＮＵ４と端末装置６とのＵＮＩリンク速度を監視する。ＯＮＵバッファ量管理部４１２は、キューバッファ部４０５と接続され、ＯＮＵ４のキューバッファ容量を監視する。

本発明におけるＯＮＵ４のスリープ状態とは、電気・光変換部４０２に対する電力供給を停止させることによって、ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２との通信を中断させた状態である。また、スリープ状態において媒体アクセス制御部４０３は、電気側送受信部４０１において受信された上りフレームを、キューバッファ部４０５に蓄積する機能と制御部４０４によって実行される一部の機能のみを継続させ、他の機能を停止させる。

また、スリープ状態においてスリープ状態制御部４０７は、スリープ復帰時刻管理テーブル４０８に基づいて、ＯＬＴ２のスリープ制御信号処理部２０７によって指示されたスリープ復帰時間に、タイムカウンタ４０９が到達しているか否かを監視する。

図４は、本発明の実施形態のＯＮＵ４がスリープ状態に移行及び復帰するための処理を示すシーケンス図である。

ＯＮＵ４及びＯＬＴ２間で送受信されるスリープ制御信号には、スリープ時間要求信号１１、スリープ許可信号１２、スリープ状態要求信号１３、スリープ復帰要求信号１４、グラント信号１５、及び、スリープ不許可信号１６が含まれる。

ＯＮＵ４の定常状態においてスリープ状態制御部４０７は、制御部４０４から通知される上りフレーム及び下りフレームの通過情報を監視し、上りフレーム及び下りフレームが通過する度に、タイムカウンタ４０９を参照する。そして、タイムカウンタ４０９を参照することによって、上りフレーム及び下りフレームが通過していない非通信状態の時間を計測する。

非通信状態で一定時間経過した場合、スリープ状態制御部４０７は、制御部４０４を介してスリープ制御信号処理部４０６にスリープ時間要求信号１１（１１−１）を生成させる。

生成されたスリープ時間要求信号１１−１には、ＯＮＵ４の識別情報と、後述する方法によって取得されたスリープ時間と、スリープ時間要求信号１１−１を生成した時点を示すタイムカウンタ４０９の値と、キューバッファ４０５に上りフレームが存在しないことを示す情報とが含まれる。

キューバッファ４０５に上りフレームが存在しないことを示す情報には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈのＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ−Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によって定められたＲｅｐｏｒｔフレームによって送信されるものが挙げられる。

電気・光変換部４０２は、スリープ状態制御部４０７の指示によって、スリープ時間要求信号１１−１を送信する。ＯＬＴ２の制御部２０４が、スリープ時間要求信号１１−１を電気・光変換部４０２から受信した場合、スリープ制御信号処理部２０７は、スリープ時間要求信号１１−１を解析する。

スリープ制御信号処理部２０７が、スリープ時間要求信号１１−１に含まれるＯＮＵ４の識別情報に基づいて、スリープ時間要求信号１１−１の送信元であるＯＮＵ４を特定すると、制御部２０４は、キューバッファ２０５を参照し、特定されたＯＮＵ４宛ての下りフレームが存在しているか否かを確認する。

キューバッファ２０５に特定されたＯＮＵ４宛ての下りフレームが存在しない場合、制御部２０４は、ＯＮＵ４がスリープ状態に入ることを許可するために、スリープ制御信号処理部２０７にスリープ許可信号１２（１２−１）を生成させ、生成されたスリープ許可信号１２−１を特定されたＯＮＵ４に送る。また、特定されたＯＮＵ４がスリープ状態である旨を、スリープ状態管理テーブル２０８に格納する。

さらに制御部２０４は、スリープ許可信号１２−１が生成された時点を示すタイムカウンタ２１０の値を取得する。そして、タイムカウンタ２１０から取得されたスリープ許可信号１２−１を生成した時の値に、スリープ時間要求信号１１−１に含まれたスリープ時間を加算することによって、スリープ復帰時刻におけるタイムカウンタの値を算出する。算出されたスリープ復帰時刻を、スリープ復帰時刻管理テーブル２０９に格納する。

さらに制御部２０４は、スリープ状態から復帰する時点を示すＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９の値を算出し、スリープ復帰時刻管理テーブル２０９に格納する。なお、ＯＬＴ２のタイムカウンタ２１０とＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９とが、予め同期されている場合、スリープ許可信号１２−１が生成された時点を示すタイムカウンタ２１０の値にスリープ復帰時刻を加算することによって、スリープ復帰時点のＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９の値を算出してもよい。

生成されたスリープ許可信号１２−１には、スリープ状態に移行するＯＮＵ４の識別情報と、ＯＮＵ４がスリープ状態から復帰する時点（スリープ復帰時刻）を示すＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９の値が含まれる。

制御部４０４は、スリープ許可信号１２−１を電気・光変換部２０２から受信した場合、スリープ制御信号処理部４０６によって、スリープ許可信号１２−１を解析させる。ＯＬＴ２の制御部２０４が、ＯＮＵ４がスリープ状態に移行することを許可されたことを特定した場合、制御部４０４は、スリープ許可信号１２−１に含まれたスリープ復帰時刻を示すタイムカウンタ４０９の値をスリープ状態制御部４０７に格納する。

スリープ復帰時刻を格納した後、制御部４０４は、スリープ状態に移行する。すなわち、制御部４０４は、電気・光変換部４０２への電力供給を停止するように制御する。さらに、電気側送受信部４０１によって受信された端末装置６からの上りフレームを、電気側送受信部４０１からキューバッファ４０５に転送する状態に移行させ、その後、この転送機能とスリープ状態復帰時の手続きに必要な機能とを除いて動作を停止する。

ＯＮＵ４がスリープ状態にある間、端末装置６から送られた上りフレームは、キューバッファ４０５に蓄積される。またスリープ状態制御部４０７は、タイムカウンタ４０９が前述したスリープ状態復帰時刻になるまで、タイムカウンタ４０９の値を監視する。

タイムカウンタ４０９がスリープ状態復帰時刻になった場合、スリープ状態制御部４０７は、制御部４０４を定常動作状態に移行させる。定常動作状態となった制御部４０４は、電気・光変換部４０２への電力供給を再開するように制御する。これによって、電気・光変換部４０２が動作を開始し、ＯＮＵ４の電気・光変換部４０２とＯＬＴ２の電気・光変換部２０２との通信は確立される。

ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２とＯＮＵ４の電気・光変換部４０２との通信が確立された場合、ＯＬＴ２の制御部２０４は、ＯＮＵ４がさらにスリープ状態に移行するか否かをＯＮＵ４に問い合わせるため、スリープ状態要求信号１３（１３−１）を生成する。そして、制御部２０４は、スリープ状態にあったＯＮＵ４の電気・光変換部４０２へ、電気・光変換部２０２からスリープ状態要求信号１３−１を送信させる。

ＯＮＵ４の制御部４０４は、電気・光変換部２０２からスリープ状態要求信号１３−１を受信した場合、キューバッファ４０５を参照し、スリープ状態中に受信した上りフレームがあるか否かを判定する。スリープ状態においても継続して上りフレームが存在しない場合、制御部４０４は、再びスリープ状態に移行するか否かをＯＬＴ２に問い合わせるため、前述のスリープ時間要求信号１１−１を生成するための手順と同じ手順によって、スリープ時間要求信号１１−２を生成する。そして、生成されたスリープ時間要求信号１１−２を、ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２に送信する。

制御部２０４は、スリープ時間要求信号１１−２を電気・光変換部２０２から受信した場合、スリープ時間要求信号１１−２を送信したＯＮＵ４宛ての下りフレームがあるか否かを判定する。そして、スリープ時間要求信号１１−２を送信したＯＮＵ４宛ての下りフレームが存在しない場合、制御部２０４は、前述のスリープ許可信号１２−１を生成するための手順と同じ手順によって、スリープ許可信号１２−２を生成する。そして、スリープ許可信号１２−２をＯＮＵ４に送ることによって、ＯＮＵ４をスリープ状態に移行させる。

ＯＮＵ４の電気側送受信部４０１に送信される上りフレーム、又は、ＯＬＴ２の電気側送受信部２０１に送信される下りフレームの、少なくとも一方が存在しない場合、前述のスリープ状態要求信号１３、スリープ時間要求１１、及び、スリープ許可信号１２の手順が繰り返され、ＯＮＵ４は、断続的にスリープ状態に移行する。

スリープ状態要求信号１３−２を受信した場合、制御部４０４は、キューバッファ４０５を参照し、端末装置６から送信された上りフレームが存在するか否かを判定する。キューバッファ４０５に上りフレームが存在する場合、制御部４０４は、スリープ状態に移行する必要がない旨をＯＬＴ２に送るため、スリープ制御信号処理部４０６にスリープ復帰要求信号１４を生成させる。そして、電気・光変換部４０２によってスリープ復帰要求信号１４をＯＬＴ２に送信する。

スリープ復帰要求信号１４には、ＯＮＵ４のＯＮＵ識別信号と、キューバッファ４０５に上りフレームが存在することを示す情報とが含まれる。キューバッファ４０５に上りフレームが存在することを示す情報には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈのＭＰＣＰによって定められたＲｅｐｏｒｔフレームによって送信される情報を用いることができる。

制御部２０４は、電気・光変換部４０２からスリープ復帰要求信号１４を受信した場合、スリープ制御信号処理部２０７に受信したスリープ復帰要求信号１４を解析させる。そして、制御部２０４は、解析結果に基づいて、ＯＮＵ４を通過するべき上りフレームがＯＮＵ４に存在する旨を取得した後、スリープ状態管理テーブル２０８にＯＮＵ４が定常状態であることを示す情報を格納する。さらに、スリープ復帰要求信号１４を送ったＯＮＵ４のスリープ復帰時刻情報を、スリープ復帰時刻管理テーブル２０９から削除する。

前述の手続きが終わった後、制御部２０４は、ＯＮＵ４が定常動作している際に定められた手順によって、制御部４０４に上り信号送信タイミング信号１５（以下グラント信号１５と称する）を通知する。制御部４０４は、グラント信号１５を受信した場合、キューバッファ４０５に蓄積された上りフレームを、電気・光変換部４０２から電気・光変換部２０２へ定常動作時と同じく送信する。

前述のスリープ時間要求信号１１を受信した場合、制御部２０４は、キューバッファ２０５を参照してＯＮＵ４宛ての下りフレームが存在するか否かを判定する。そして、ＯＮＵ４宛ての下りフレームが存在する場合、制御部２０４は、ＯＮＵ４をスリープ状態に移行させないため、スリープ制御信号処理部２０７にスリープ不許可信号１６を生成させる。

スリープ不許可信号１６には、スリープ状態から定常状態に復帰するＯＮＵ４を識別する情報が含まれる。

制御部２０４は、スリープ不許可信号１６を生成させると同時に、スリープ状態管理テーブル２０８にＯＮＵ４が定常状態であることを示す情報を格納する。さらにスリープ復帰時刻管理テーブル２０９からＯＮＵ４のスリープ復帰時刻情報を削除する。以上の手続きが終わった後、制御部２０４は、電気・光変換部２０２からスリープ不許可信号１６を送信する。

制御部４０４は、電気・光変換部２０２からスリープ不許可信号１６を受信した場合、スリープ制御信号処理部４０６にスリープ不許可信号１６を解析させる。制御部４０４は、解析結果に基づいて、ＯＮＵ４を通過するべき下りフレームがＯＬＴ２に存在することを特定した場合、定常動作時に定められた手続きによって、電気・光変換部２０２から送信された下りフレームを電気・光変換部４０２によって受信し、電気側送受信部４０１から端末装置６へ送信する。

図５は、本発明の実施形態のＯＮＵ４がスリープ状態へ移行及び復帰するためのＯＮＵ４の処理を示すフローチャートである。

図５に示すフローチャートの最初のプロセス（開始）において、ＯＮＵ４は、定常状態である。定常状態とは、本実施形態のＰＯＮシステムがＥＰＯＮである場合、ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２とＯＮＵ４の電気・光変換部４０２とのリンクが確立し、ＯＬＴ２にＯＮＵ４の登録が完了し、また、ＯＬＴ２とＯＮＵ４との導通が可能な状態である。図５に示すフローチャートが始まる状態において、ＯＮＵ４は、スリープ状態に移行していない。

図５に示す処理が開始された後、ＯＮＵ４は、ＯＮＵリンク速度管理部４１１、及び、ＯＮＵバッファ量管理部４１２によって、定期的に自らのＵＮＩリンク速度とキューバッファ容量とを監視する（Ｓ２１及びＳ２２）。それぞれの値を監視することによって後述するスリープ時間管理テーブル４１０の中からスリープ時間を決定する。

ＯＮＵ４の定常状態において、ＯＮＵ４のスリープ状態制御部４０７は、ＯＮＵ４の非通信状態が一定時間を経過したか否かを判定する（Ｓ２３）。非通信状態が一定時間経過しておらず、ＯＬＴ２とＯＮＵ４とが通信している場合、ＯＮＵ４は、ステップ２１に戻る。ＯＮＵ４は、定常状態において、Ｓ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返す。

Ｓ２３において、ＯＮＵ４の非通信状態が一定時間を経過した場合、スリープ状態制御部４０７は、制御部４０４を介してスリープ時間管理テーブル４１０を参照し、最大スリープ時間を決定する（Ｓ２４）。Ｓ２４においてスリープ状態制御部４０７は、Ｓ２１及びＳ２２において取得されたＵＮＩリンク速度とキューバッファ容量とに基づいて、最大スリープ時間を決定する。スリープ時間管理テーブル４１０の詳細は、図７に後述する。

その後、制御部４０４は、スリープ制御信号処理部４０６にスリープ時間要求信号１１を生成させ、電気・光変換部４０２から電気・光変換部２０２へ、生成されたスリープ時間要求信号１１を送信させる（Ｓ２５）。Ｓ２５においてスリープ時間要求信号１１を送信すると、スリープ状態制御部４０７は、タイムカウンタ４０９の値を参照し、ＯＬＴ２から信号を受信するためのカウントを開始する。

スリープ状態制御部４０７は、ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９のタイマが、所定の応答時間をカウントするまで、ＯＬＴ２から信号が送られるか否かを判定する（Ｓ２６）。ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９のタイマが所定の応答時間をカウントし、信号が送られない場合、ＯＮＵ４は、スリープ状態への移行が拒否されたと判定し、定常状態へ戻る。すなわち、Ｓ２１及びＳ２２に戻る。

なお、Ｓ２６から定常状態となった際、スリープ状態制御部４０７は、ＯＮＵ４の非通信状態のタイムカウントを再び開始し、上りフレーム又は下りフレームが通過していない時間を測定する。そして、Ｓ２３において、上りフレーム又は下りフレームが通過しない非通信状態が一定時間経過した場合、スリープ状態制御部４０７は、前述のＳ２４及びＳ２５の手順によって、スリープ時間管理テーブル４１０を参照し、最大スリープ時間を決定し、スリープ時間要求信号１１を送信させる。これらの処理は、ＯＬＴ２から信号を受信するまで繰り返し実施される。

電気・光変換部４０２が、Ｓ２６において、ＯＬＴ２から信号を受信した場合、電気・光変換部４０２は、受信した信号を媒体アクセス制御部４０３へ送信する。媒体アクセス制御部４０３は、受信した信号が自らのＯＮＵ４宛か否かを判定する（Ｓ２７）。

Ｓ２７において、信号が自らのＯＮＵ４以外の宛先であると媒体アクセス制御部４０３によって判定された場合、スリープ状態制御部４０７は、受信した信号を廃棄する（Ｓ２８）。そして、スリープ状態制御部４０７は、ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９を参照し、ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９のタイマが、所定の応答時間をカウントしているか否かを判定する（Ｓ２９）。

Ｓ２９において、ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９のタイマが、所定の応答時間をカウントしていないと判定した場合、自らのＯＮＵ４宛ての信号をさらに待つため、スリープ状態制御部４０７はＳ２６に戻る。Ｓ２９において、ＯＮＵ４のタイムカウンタ４０９のタイマが、所定の応答時間をカウントしたと判定した場合、ＯＮＵ４はＳ２１及びＳ２２に戻り、定常状態に戻る。

なお、ＯＮＵ４がＳ２９の後、定常状態となった際、スリープ状態制御部４０７は、ＯＮＵ４の非通信状態のタイムカウントを再度開始し、前述のＳ２１〜Ｓ２５と同じ手順によって繰り返しスリープ状態への移行を、ＯＬＴ２へ要求する。

Ｓ２７において、媒体アクセス制御部４０３がＯＬＴ２から自らのＯＮＵ４宛のスリープ許可信号１２を受信したと判定した場合、制御部４０４は、スリープ制御信号処理部４０６に、受信された信号を解析させる。そして、制御部４０４は、スリープ制御信号処理部４０６によって解析された結果に基づいて、受信した信号がスリープ許可信号１２であるか否かを判定する（Ｓ３０）。

Ｓ３０において、受信した信号がスリープ許可信号１２ではないと判定された場合、ＯＮＵ４は、定常状態に戻る。

Ｓ３０において、受信した信号がスリープ許可信号１２であると判定された場合、ＯＬＴ２の制御部２０４が、ＯＮＵ４がスリープ状態へ移行することを許可したため、ＯＮＵ４の制御部４０４は、スリープ復帰時刻管理テーブル４０８に、スリープ状態復帰時刻を格納する。スリープ状態復帰時刻は、前述のとおり、スリープ許可信号１２に含まれる。

制御部４０４は、スリープ状態復帰時刻を格納した後、電気・光変換部４０２に対する電力供給を停止させ、スリープ状態へ移行する（Ｓ３１）。そして、スリープ状態制御部４０７は、制御部４０４を介して、タイムカウンタ４０９を開始する（Ｓ３２）。

その後、ＯＮＵ４がスリープ状態にある間、上りフレームはキューバッファ４０５に蓄積される。またスリープ状態制御部４０７は、タイムカウンタ４０９が前述したスリープ状態復帰時刻になるまでタイムカウンタ４０９の値を監視する（Ｓ３３）。

タイムカウンタ４０９がスリープ状態復帰時刻を同じ値になった場合、スリープ状態制御部４０７は、制御部４０４を定常状態に移行させる（Ｓ３４）。具体的には、制御部４０４は、スリープ状態から定常状態になった場合、電気・光変換部４０２への電力供給を再開させる。そして、これによって、ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２との通信が確立される。

Ｓ３４において、ＯＬＴ２の電気・光変換部２０２とＯＮＵ４の電気・光変換部４０２との通信が確立された後、ＯＮＵ４の制御部４０４は、ＯＬＴ２からスリープ状態要求信号１３を受信するためのカウントを開始する。そして、タイムカウンタ４０９のタイマが所定時間をカウントする前に、スリープ状態要求信号１３をＯＬＴ２から受信するか否かを判定する（Ｓ３５）。

Ｓ３５において、ＯＬＴ２からスリープ状態要求信号１３を受信する前に、タイムカウンタ４０９のタイマが、所定時間をカウントした場合、ＯＬＴ２からスリープ状態への移行が許可されないため、ＯＮＵ４はＳ２１に戻り、定常状態へ復帰する。

Ｓ３５において、タイムカウンタ４０９のタイマが所定時間をカウントする前に、ＯＬＴ２からスリープ状態要求信号１３を受信した場合、ＯＮＵ４の制御部４０４は、受信したスリープ状態要求信号１３をスリープ制御信号処理部４０６によって解析させる。そして、解析結果によって、スリープ状態要求信号１３が、さらにスリープ状態に移行するか否かをＯＬＴ２に返答すべき旨であることを認識する。

ＯＮＵ４の制御部４０４は、さらにスリープ状態に移行するか否かを判定するため、キューバッファ４０５を参照し、スリープ状態中に受信した上りフレームが存在するか否かを判定する（Ｓ３６）。

Ｓ３６において上りフレームが存在しないと判定された場合、さらにスリープ状態に移行するため、制御部４０４は、Ｓ２４に戻り、スリープ時間要求信号１１を生成する。そして、ＯＬＴ２に生成されたスリープ時間要求信号１１を送信する（Ｓ２４、Ｓ２５）。さらに、スリープ状態へ移行する（Ｓ２６〜Ｓ３３）。

なお、制御部４０４は、Ｓ３６からＳ２４に戻る際にＵＮＩリンク速度及びバッファ容量を取得し、Ｓ２４において改めてスリープ時間を決定してもよい。

Ｓ３６において上りフレームが存在すると判定された場合、スリープ状態から定常状態に戻るため、制御部４０４は、スリープ制御信号処理部４０６にスリープ復帰要求信号１４を生成させ、電気・光変換部４０２を介してＯＬＴ２に送信する（Ｓ３７）。ＯＬＴ２は、スリープ復帰要求信号１４を受信した場合、グラント信号１５を生成し、生成されたグラント信号１５をＯＮＵ４の電気・光変換部４０２へ送信する。ＯＮＵ４は、グラント信号１５を受信した場合（Ｓ３８）、定常状態へ戻る。

図６は、本発明の実施形態のＯＮＵ４がスリープ状態へ移行及び復帰するためのＯＬＴ２の処理を示すフローチャートである。

ＯＬＴ２の制御部２０４は、定常状態において、ＯＮＵ４からスリープ時間要求信号１１を受信した場合（Ｓ４１）、スリープ時間要求信号１１を送信したＯＮＵ４宛ての下りフレームが、キューバッファ２０５にあるか否かを判定する（Ｓ４２）。

ＯＮＵ４宛ての下りフレームがキューバッファ２０５にある場合、制御部２０４は、ＯＮＵ４をスリープ状態へ移行させないため、スリープ制御信号処理部２０７にスリープ不許可信号１６を生成させる。そして、生成されたスリープ不許可信号１６を、電気・光変換部２０２によって、スリープ時間要求信号１１を送信したＯＮＵ４へスリープ不許可信号１６を送信させる（Ｓ４３）。そしてＯＬＴ２は、定常状態に戻り、スリープ時間要求信号１１を待つ。

Ｓ４２において、ＯＮＵ４宛ての下りフレームが、キューバッファ２０５にない場合、制御部２０４は、ＯＮＵ４をスリープ状態へ移行させるため、スリープ制御信号処理部２０７にスリープ許可信号１２を生成させる。そして、スリープ時間要求信号１１を送信したＯＮＵ４に、生成されたスリープ許可信号１２を送る（Ｓ４４）。

そして、スリープ許可信号１２が送られたＯＮＵ４がスリープ状態である旨を、スリープ状態管理テーブル２０８に格納する（Ｓ４５）。また、Ｓ４５においてＯＬＴ２は、図４において前述したとおり、スリープ復帰時刻をスリープ復帰時刻管理テーブル２０９に格納する。

さらに制御部２０４は、タイムカウンタ２１０のタイマを開始し（Ｓ４６）、スリープ時間が経過するまで待つ。

その後、タイムカウンタ２１０のタイマがスリープ時間をカウントした後、制御部２０４は、ＯＮＵ４がさらにスリープ状態に移行するか否かをＯＮＵ４に問い合わせるため、スリープ制御信号処理部２０７にスリープ状態要求信号１３を生成させる。そして、生成されたスリープ状態要求信号１３を、スリープ状態だったＯＮＵ４に送る（Ｓ４７）。

その後制御部２０４は、ＯＮＵ４からスリープ復帰要求信号１４が送られるか否かを判定する（Ｓ４８）。ＯＮＵ４からスリープ復帰要求信号１４が送信されない場合、ＯＮＵ４はスリープ状態に移行しないため、ＯＬＴ２は、スリープ時間要求信号１１を受信する。そして、ＯＬＴ２は、Ｓ４２に戻る。

Ｓ４８においてＯＮＵ４からスリープ復帰要求信号１４が送られた場合、制御部２０４は、ＯＮＵ４へグラント信号１５を送り（Ｓ５０）、定常状態に戻る。

図７は、本発明の実施形態のＯＮＵ４のスリープ時間管理テーブル４１０を示す説明図である。

図７に示すスリープ時間管理テーブル４１０は、ＯＮＵ４のＵＮＩリンク速度、及びキューバッファ容量に基づいて、ＯＮＵ４の最大スリープ時間を保持する。スリープ時間管理テーブル４１０の値は、あらかじめ管理者等によって格納される。

バッファ容量が大きい程、ＯＮＵ４が保持できる上りフレームの量が増えるため、スリープ時間管理テーブル４１０の最大スリープ時間には、長い時間が設定される。一方、ＵＮＩリンク速度が速いほど、ＯＮＵ４が受信する単位時間あたりの上りフレームの量が増え、キューバッファ４０５に蓄積された容量が上限に達するまでの時間も早いため、スリープ時間管理テーブル４１０の最大スリープ時間には、短い時間が設定される。

例えば、ＯＮＵ４の電気側送受信部４０１のＵＮＩリンク速度が１ＧＢｉｔ／ｓであり、キューバッファ部４０５の容量が１ＧＢｉｔである場合、本実施形態のＯＮＵ４は、１秒間の最大スリープ時間を持つ。そして、ＯＮＵ４の電気側送受信部４０１のＵＮＩリンク速度が１００ＭＢｉｔ／ｓである場合、最大スリープ時間が１０秒である。

本実施形態のスリープ時間管理テーブル４１０は、トラフィックの使用効率が１００％である理想的なネットワークにおける最大スリープ時間が格納される。トラフィックの使用効率によって、最大スリープ時間の値が定められてよい。

また、同様にＯＮＵ４のＵＮＩリンク速度が１Ｇｂｉｔ／ｓであり、キューバッファ４０５が１００Ｍｂｉｔである場合、最大スリープ時間は０．１秒であり、キューバッファ４０５が１０Ｍｂｉｔの場合、最大スリープ時間は０．０１秒である。

図８は、本発明の実施形態のＯＬＴ２とＯＮＵ４との間において送受信するスリープ制御信号のフレームフォーマットを示す説明図である。

本実施形態のスリープ制御信号に用いられるフレームフォーマットには、ＩＴＵ−ＴのＹ．１７３１によって規定されたＥｔｈｅｒｎｅｔ ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ：以下イーサネットＯＡＭ（イーサネットは、登録商標）と称する）が使用される。

イーサネットＯＡＭによるフレームフォーマットのＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ：以下ＰＤＵと称する）は、ＭＥＬ（Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｔｉｔｙ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅｖｅｌ）、Ｖｅｒｓｉｏｎ、ＯｐＣｏｄｅ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）、Ｆｌａｇｓ、ＴＶＬ（Ｔｙｐｅ、Ｌｅｎｇｔｈ、Ｖａｌｕｅ）のフィールドを含むように規定されている。

本実施形態のスリープ制御信号は、ＶＳＭ（Ｖｅｎｄｏｒ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＯＡＭ Ｍｅｓｓａｇｅ：以下ＶＳＭと称する）フレームのＯｐｔｉｏｎａｌ ＶＳＭ Ｄａｔａフィールドによって、送信および受信される。ＶＳＭフィールドは、各ベンダが独自に使用することのできるフィールドである。

ＶＳＭフレームにおけるＰＤＵは、前述したフィールドの他にＯＵＩ（Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌｌｙ Ｕｎｉｑｕｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールドおよびＳｕｂＯｐＣｏｄｅフィールドをベンダによって定義することによって、ベンダ固有の情報をフィールドに保持することができる。

スリープ制御信号を送受信するために、本実施形態において、Ｏｐｔｉｏｎａｌ ＶＳＭ Ｄａｔａフィールド中に、Ｓｌｅｅｐ Ｔｉｍｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ（以下ＳＴＩと称する）とＲｅｑｕｅｓｔ Ｓｌｅｅｐ Ｔｉｍｅ（以下ＲＳＴと称する）フィールドとが設けられる。ＳＴＩフィールドは、送受信されるスリープ制御信号が、スリープ時間要求信号１１、スリープ許可信号１２、スリープ状態要求信号１３、スリープ復帰要求信号１４、グラント信号１５、又は、スリープ不許可信号１６であるかを識別する識別子を含む。ＲＳＴフィールドは、ＯＮＵ４の最大スリープ時間を含み、スリープ時間管理テーブル４１０によって規定された値が格納される。

本実施形態によれば、ＯＮＵ４が可能な限り長い最大スリープ時間を選択し、スリープ状態となることによって、ＯＮＵ４の消費電力の低減、及び、使用効率の向上を達成することができる。ＯＮＵ４は、自らのＵＮＩリンク速度とキューバッファ容量とに基づいたスリープ時間管理テーブル４１０を備え、最大スリープ時間を選択する。

１ 上位ネットワーク
２ ＯＬＴ
３ 光スプリッタ
４ ＯＮＵ
６ 端末装置
２０１ 電気側送受信部
２０２ 電気・光変換部
２０３ 媒体アクセス制御部
２０４ 制御部
２０５、２０５Ａ、２０５Ｂ キューバッファ部
２０７ スリープ制御信号処理部
２０８ スリープ状態管理テーブル
２０９ スリープ復帰時刻管理テーブル
２１０ タイムカウンタ
４０１ 電気側送受信部
４０２ 電気・光変換部
４０３ 媒体アクセス制御部
４０４ 制御部
４０５ キューバッファ部
４０６ スリープ制御信号処理部
４０７ スリープ状態制御部
４０８ スリープ復帰時刻管理テーブル
４０９ タイムカウンタ
４１０ スリープ時間管理テーブル
４１１ ＯＮＵリンク速度管理部
４１２ ＯＮＵバッファ量管理部
１１ スリープ時間要求信号
１２ スリープ許可信号
１３ スリープ状態要求信号
１４ スリープ復帰要求信号
１５ グラント信号
１６ スリープ不許可信号

Claims (8)

1. 他のネットワークと接続される光回線装置と、前記光回線装置及び複数のユーザ端末に接続される光ネットワーク装置とを備える光アクセスシステムであって、
   前記光ネットワーク装置は、
   前記光ネットワーク装置に備わるバッファのバッファ容量、及び、前記光ネットワーク装置と前記ユーザ端末との間のリンク速度を取得し、
   前記ユーザ端末及び前記光回線装置のいずれからも、所定時間、通信フレームが送信されない場合、前記取得されたバッファ容量、及び、前記取得されたリンク速度に基づいて、スリープ時間を決定し、
   前記決定されたスリープ時間において、スリープ状態であることを特徴とする光アクセスシステム。
2. 前記光ネットワーク装置は、前記決定されたスリープ時間を、前記光回線装置に送信し、
   前記光回線装置は、前記決定されたスリープ時間を受信した後、前記スリープ状態に移行することを許可する旨を、前記光ネットワーク装置に送信し、
   前記光ネットワーク装置は、前記スリープ状態に移行することを許可する旨を前記光回線装置から受信した後、前記スリープ状態に移行することを特徴とする請求項１に記載の光アクセスシステム。
3. 前記光ネットワーク装置は、
   前記スリープ状態に移行してから前記決定されたスリープ時間が経過した後、前記ユーザ端末から前記光ネットワーク装置へ送信される前記通信フレームが前記光ネットワーク装置のバッファに蓄積されていないと判定した場合、前記決定されたスリープ時間を、前記光回線装置に送信し、
   前記光回線装置は、
   前記光回線装置から前記ユーザ端末へ送る前記通信フレームを蓄積するバッファを備え、
   前記決定されたスリープ時間を受信した後、前記光回線装置に備わるバッファに前記通信フレームが蓄積されていないと判定した場合、前記スリープ状態に移行することを許可する旨を、前記光ネットワーク装置に送信することを特徴とする請求項２に記載の光アクセスシステム。
4. 前記光ネットワーク装置は、
   前記決定されたスリープ時間が経過した後、前記ユーザ端末から前記光ネットワーク装置へ送信される前記通信フレームが前記光ネットワーク装置に備わるバッファに蓄積されていると判定した場合、前記スリープ状態から復帰する旨を、前記光回線装置に送信することを特徴とする請求項３に記載の光アクセスシステム。
5. 前記スリープ時間は、
   前記取得されたバッファ容量が大きい程長く、
   前記取得されたリンク速度が速い程短いことを特徴とする請求項１に記載の光アクセスシステム。
6. 他のネットワークと接続される光回線装置と接続され、複数のユーザ端末と接続される光ネットワーク装置であって、
   前記光ネットワーク装置は、
   前記光ネットワーク装置に備わるバッファのバッファ容量、及び、前記光ネットワーク装置と前記ユーザ端末との間のリンク速度を取得し、
   前記ユーザ端末及び前記光回線装置のいずれからも、所定時間、通信フレームが送信されない場合、前記取得されたバッファ容量と、前記取得されたリンク速度とに基づいて、スリープ時間を決定し、
   前記決定されたスリープ時間において、スリープ状態であることを特徴とする光ネットワーク装置。
7. 前記光ネットワーク装置は、
   前記決定されたスリープ時間を前記光回線装置に送信し、
   前記スリープ状態に移行することを許可する旨を、前記光回線装置から受信した後、前記スリープ状態に移行し、
   前記決定されたスリープ時間が経過した後、前記ユーザ端末から前記光ネットワーク装置へ送信される前記通信フレームが前記光ネットワーク装置のバッファに蓄積されていると判定した場合、前記スリープ状態から復帰する旨を、前記光回線装置に送信することを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク装置。
8. 前記スリープ時間は、
   前記取得されたバッファ容量が大きい程長く、
   前記取得されたリンク速度が速い程短いことを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク装置。

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