(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光回線終端装置と、
少なくとも１つの光回線終端装置と通信している複数の光ネットワーク装置と
を含み、
少なくとも１つの光回線終端装置が、
複数の光ネットワーク装置に伝送スケジューリングを伝え、
伝送スケジューリングに従って複数の光ネットワーク装置にペイロードを送信する
ように構成され、
複数の光ネットワーク装置の少なくとも１つが、
少なくとも１つの光回線終端装置から伝送スケジューリングを受信し、
それぞれの光ネットワーク装置がペイロード伝送を受信するようスケジューリングされていない、伝送スケジューリングに示される期間中は低電力モードで動作する
ように構成され、
複数の光ネットワーク装置のうちの第１の光ネットワーク装置が、
第１の光ネットワーク装置に割り当てられた第１の伝送タイムスロットの開始時間から、低電力モードから受信モードの動作に切り替え、
第１の伝送タイムスロット中に第１の光ネットワーク装置に宛てられたペイロード伝送を受信する
ように構成された、受動光ネットワーク。
【請求項２】
複数の光ネットワーク装置の少なくとも１つが、複数の光ネットワーク装置のその他に宛てられたペイロードを処理する複数のペイロード処理構成要素を含む、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項３】
複数のペイロード処理構成要素の１つまたは複数が、低消費電力状態に置かれるとき、複数の光ネットワーク装置の少なくとも１つが、低電力モードで動作するように構成された、請求項２に記載の受動光ネットワーク。
【請求項４】
伝送スケジューリングが、
複数の光ネットワーク装置の個々の装置に宛てられるペイロード伝送に割り当てられる複数の開始時間と、
複数の光ネットワーク装置の個々の装置に割り当てられる複数の伝送タイムスロットの持続時間を示す情報と、
複数の光ネットワーク装置の個々の装置に割り当てられる複数の伝送タイムスロットの少なくとも１つを含み、複数の伝送タイムスロットの１つまたは複数が、部分的に重なる、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項５】
複数の光ネットワーク装置の第１の光ネットワーク装置が、
第１の光ネットワーク装置に割り当てられたタイムスロットの開始時間より前の期間に低電力モードから処理状態へ切り替えること、および
この期間中に第１の光ネットワーク装置を少なくとも１つの光回線終端装置に同期させること
のうちの少なくとも１つ行うように構成された、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項６】
複数の光ネットワーク装置のうちの第１の光ネットワーク装置が、
第１の伝送タイムスロットの終わり、または第１の光ネットワーク装置以外の光ネットワーク装置に宛てられた第１のパケットを第１の光ネットワーク装置が受信する時点のうちの早い方まで、受信モードで動作し続けること、および
低電力モードに戻ること
のうちの少なくとも１つを行うように構成された、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項７】
伝送スケジューリングが、複数の光ネットワーク装置の個々の装置へペイロードを伝送するためのタイムスロットの少なくとも１つの最初の開始時間を含む、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項８】
伝送スケジューリングが、タイムスロットの繰り返しの周期を含む、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項９】
少なくとも１つの光回線終端装置が、
拡張された下りフレームヘッダ、
物理層運用および保守メッセージ、ならびに
ＯＮＵ管理制御インタフェースメッセージ
のうちの少なくとも１つの中で、複数の光ネットワーク装置のうちの少なくとも１つに伝送スケジューリングを伝えるように構成された、請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（受動光ネットワーク、ＰＯＮ）、およびＰＯＮにおける電力消費量を削減するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、企業顧客および住宅顧客向けの様々な広帯域サービスおよび狭帯域サービスを提供することができる、柔軟なアクセスネットワークである。基礎を成す機器は、ネットワーク事業者が、事業者の中央局（ＣＯ）と顧客宅（ＣＰ）との間にアクティブ機器または電源供給を必要としないので、ネットワーク事業者にとって比較的費用がかからないとみなされる。図１のＰＯＮ１０に示すように、下りＰＯＮトラフィックは、ＣＯにある光回線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ、ＯＬＴ）から、光スプリッタ１４を介して、光加入者線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ、ＯＮＴ）あるいは光ネットワーク装置と呼ばれる、ＣＰにあるいくつかのネットワーク端末１６に向かっている。
【０００３】
大部分のＰＯＮ網およびすべての主要なＰＯＮ規格は、光ファイバを通じて無変調のベースバンドＮｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ（ＮＲＺ）シグナリング、すなわち下り方向に時分割多重（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＴＤＭ）および上りに時分割多元接続（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ、ＴＤＭＡ）を使用する。これまでは、このようなシグナリングが最も費用対効果が大きい選択として証明されてきた。
【０００４】
ＴＤＭ／ＴＤＭＡ  ＰＯＮの帯域幅を増やすことは、単に下りおよび上りのベースバンドシグナリングをスピードアップすることによって達成される。ＰＯＮシステムおよび標準規格の進化は、ＰＯＮのビットレートを着実に増やし、１９９０年代半ばのＡＰＯＮの最初の１５５Ｍｂ／ｓから２０００年代半ばのギガビット対応ＰＯＮ（ＧＰＯＮ）［ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８４］およびＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）［ＩＥＥＥ  ８０２．３ａｈ］における１．２５Ｇｂ／ｓへ、２００９年現在のＩＥＥＥ  ８０２．３ａｖ（１０ＧＥＰＯＮ）［１−３］およびＩＴＵ−Ｔ  １０Ｇ  ＧＰＯＮ標準規格における１０Ｇｂ／ｓになった。この動向はさらに高い帯域幅を加入者に供給してきたが、これはビットレートに比例してＯＮＵのエネルギー消費量も増大させている。
【０００５】
ＯＮＵのエネルギー消費量は、２つの理由から重要である。第１に、住宅用電話回線およびインターネットアクセスなどの主要な通信サービスがＯＮＵに依存する場合、外部電源の停電中にバッテリによって電力供給されるとき、その長時間動作を保証することが必要である。そのためには、ＯＮＵの動作エネルギー消費量を最小限にすることが望ましい。第２に、環境上の関心およびエネルギー資源の合理的使用との関連において、ＯＮＵのエネルギー効率（およびそのカーボンフットプリント）がますます重要になっている。
【０００６】
上りおよび下りトラフィックを処理する際のＯＮＵのエネルギー消費量のパターンは、著しく異なる。上りの動作は、集中的（ｂｕｒｓｔｙ）であって、ＯＮＵが上りデータを送信するタイムスロットに限定されるが、その下りの動作は連続的である。ＯＮＵの上りおよび下りの処理装置のエネルギー消費量は、加入者トラフィックの単位当たりで正規化される場合、上りよりも下りトラフィックでかなり高くなることがわかる。この事実は、ＧＰＯＮおよびＥＰＯＮプロトコルの性質に起因するものであり、このために、ＯＮＵ物理（ＰＨＹ）層および大部分の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層のハードウェアがオンにされて連続的に下りトラフィックを受信することが必要となる。特定のＯＮＵと関連する加入者向けではない下りペイロードは、ＯＮＵによって識別されて、廃棄されるが、かなりの量のエネルギー損失を生じた後でしかない。
【０００７】
ＯＮＵの低電力動作のための提案されている解決法は、バッテリ電源による動作およびスケジューリングされた不活動（スリープ）期間中にＯＮＵ機能を削減することに限定されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
必要とされるものは、通常動作中のＯＮＵのエネルギー（および電力）消費量を削減するためのシステムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の１つの態様では、光ネットワーク装置へ宛てたペイロード伝送のために光ネットワーク装置に割り当てられる１つまたは複数のタイムスロットを示す、光ネットワーク装置への送信タイミング情報を受信することを含む、光ネットワーク装置を動作させるための方法が提供される。この方法はまた、光ネットワーク装置の１つまたは複数の構成要素をこの１つまたは複数のタイムスロット以外で低消費電力状態に置くことを含む。
【００１０】
本開示の１つの態様では、少なくとも１つの光回線終端装置と、少なくとも１つの光回線終端装置と通信する複数の光ネットワーク装置とを含む、受動光ネットワークが提供される。少なくとも１つの光回線終端装置は、複数の光ネットワーク装置に伝送スケジューリングを伝え、この伝送スケジューリングに従って複数の光ネットワーク装置にペイロードを伝送するように構成される。複数の光ネットワーク装置の少なくとも１つは、少なくとも１つの光回線終端装置から伝送スケジューリングを受信し、それぞれの光ネットワーク装置がペイロード伝送を受信するようにスケジューリングされていない、伝送スケジューリングに示された期間の間、低電力モードで動作するように構成される。
【００１１】
本開示の１つの態様では、ペイロード伝送のために複数の光ネットワーク装置に割り当てられる複数のタイムスロットを示す伝送スケジューリングを、複数の光ネットワーク装置に伝えるように構成された、受動光ネットワークの光回線終端装置が提供される。光回線終端装置はまた、この伝送スケジューリングに従って複数の光ネットワーク装置にペイロードを伝送するように構成される。
【００１２】
次に、単に一例として、特定の実施形態および添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】受動光ネットワークを示す図である。
【図２】光ネットワーク装置を示す図である。
【図３】光ネットワーク装置を動作させるための方法を示す図である。
【図４】第１のルールを適用するＥＰＯＮにおけるペイロードの処理を示す図である。
【図５】第１のルールを適用するＧＰＯＮにおけるペイロードの処理を示す図である。
【図６】第２のルールを適用するＥＰＯＮにおけるペイロードのタイミングを示す図である。
【図７】第２のルールを提供するＧＰＯＮにおけるペイロードのタイミングを示す図である。
【図８】第１または第２のルールを適用するＥＰＯＮにおけるＯＬＴ伝送のための処理を示す図である。
【図９】第１または第２のルールを適用するＥＰＯＮにおけるＯＮＵ動作のための処理を示す図である。
【図１０】第１または第２のルールを適用するＧＰＯＮにおけるＯＬＴ伝送のための処理を示す図である。
【図１１】第１または第２のルールを適用するＧＰＯＮにおけるＯＮＵ動作のための処理を示す図である。
【図１２】第３のルールを適用するＥＰＯＮにおけるペイロードの処理を示す図である。
【図１３】第３のルールを提供するＧＰＯＮにおけるペイロードの処理を示す図である。
【図１４】変更されたＯＮＵを示す図である。
【図１５】下りフレームのヘッダを示す図である。
【図１６】ペイロード伝送時間に関する情報を受信するように変更された下りフレームのヘッダを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の諸実施形態により、システムの機能または性能を低下させることなく、ＯＮＵのエネルギー消費量を大幅に削減することができる。これは、ＰＯＮプロトコルを変えることによって、達成されることが可能である。以下に記載する諸実施形態は、下り方向のベースバンドシグナリングおよびＴＤＭ動作を特徴とするすべてのＰＯＮシステムおよび標準規格に等しく適用することができる。いくつかの様々な実施形態を提示し、ＧＰＯＮおよびＥＰＯＮの標準規格群における適用可能性を説明する。
【００１５】
ＴＤＭベースのＰＯＮ下りプロトコルは、次の要件を満たすために、すべてのＯＮＵがすべての下りトラフィックを受信して処理することを要求する：１）クロック同期を維持すること（ローカルクロックをＯＬＴ伝送クロックと同期させ続けること）、２）前方誤り訂正（ＦＥＣ）同期を維持すること（ＦＥＣブロックのアライメントを把握すること）、３）ペイロード同期を維持すること（その後に続くペイロード部（ＧＰＯＮにおけるＧＰＯＮカプセル化方式（ＧＥＭ）のフレームまたはＥＰＯＮにおけるＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム）の開始位置を把握すること）、４）宛先アドレスがローカルＯＮＵアドレスに一致するすべてのパケットを受信すること。
【００１６】
１つの実施形態では、ＯＬＴは同じＰＯＮ上の各ＯＮＵに、いつ下りトラフィックを受信するかを通知し、一方で、それのアドレスの１つに送られてこないままでいる下りトラフィックの処理を一時停止することによってＯＮＵのＦＥＣおよびＭＡＣ層が省エネルギー状態に入ることができるようにする。これは、要件１）、２）、３）、および４）に関してＯＮＵの性能および機能を損なうことなく実現される。同時に、ＯＮＵの動作電力消費量は、大幅に削減される。
【００１７】
ＯＮＵレシーバ１６の内部アーキテクチャを図２に示す。いくつかのレシーバ構成要素は、他の光ネットワーク装置に宛てられたペイロードを処理することを含み、下りトラフィックを連続的に受信して処理する。これらの構成要素は実線で示しており、クロックリカバリＰＬＬ２１、データリカバリモジュール２２、デスクランブラ２３、ＦＥＣデコーダ２４、およびペイロードフレームレシーバ２５が含まれる。他の構成要素は破線で示しており、下りフレームヘッダパーサ２６、再構成モジュール２７、解読モジュール２８、およびバックエンド伝送ポート２９が含まれるが、これらはペイロードフレームの宛先アドレスがこのＯＮＵのものであると識別されるときにのみ用いられる。ＯＮＵによって受信されるペイロードフレームの大部分が、このＯＮＵのアドレスに送信されていない場合、このようなフレームは、フレームレシーバで廃棄されることになる。しかしながら、これが行われる前に、このようなフレームを受信することにより、実線で描かれるすべてのブロックによる実質的なエネルギー消費が発生する。以下に説明する諸実施形態により、ＯＮＵは、特定のＯＮＵ向けではない下りペイロードの伝送が続いている間、クロックリカバリ２１以外の、実線で描かれるすべての構成要素を省エネルギー状態にすることができる。省エネルギー状態を実行することは、クロックゲーティングのようなよく知られている低電力デジタル設計技術、ならびにリークの少ないトランジスタスイッチなどを使用することを含むことができる。
【００１８】
ＯＮＵ１６がこのＯＮＵのアドレス用のペイロード部をいつ受信するかを知ることができるように、ＯＬＴ１２とＯＮＵ１６との間で使用されるプロトコルは、ＯＬＴ１２がペイロード伝送時間（ＩＰＴＴ）に関する一定の先行情報を送信することを定義することができる。この情報は、そのＯＮＵのアドレスに送信されたすべての下りペイロード部を受信するために各ＯＮＵ１６によって使用され、一方で、他の下りペイロードを受信しないようにする。
【００１９】
ＯＮＵ１６は、図３のフローチャート１００に示すように動作する。ステップ１０１では、ＯＮＵ１６は、ＯＮＵがＯＬＴ１２からペイロード伝送を受信するようにスケジューリングされるタイムスロットを示すことができるＩＰＴＴを受信する。その後ＯＮＵは、スケジューリングされたタイムスロット以外の期間中に、ＯＮＵ１６の構成要素を低消費電力状態に置く（ステップ１０２）。
【００２０】
ＩＰＴＴコンテンツおよびフォーマットならびにそれに対応したＯＮＵの挙動を制御するルールは、様々な方法で具体化されることが可能である。さらに、それぞれのＩＰＴＴにおいて、様々な時間基準が使用されることが可能である。
【００２１】
ＩＰＴＴコンテンツのオプション
コンテンツオプション１（Ｃ１）
ＯＬＴは、その下り伝送の正確なスケジューリングを送信する。スケジューリングは、各ＯＮＵについての、その特定のＯＮＵへペイロードが送信される各タイムスロットの開始および持続時間に関する情報を含む。この情報を受信すると、各ＯＮＵは、そのＯＮＵのペイロードのタイムスロットの間は、受信状態で動作して下りトラフィックを受信し、他のすべてのペイロードのタイムスロットの間は、データリカバリモジュール２２、デスクランブラ２３、ＦＥＣデコーダ２４、およびレシーバ２５をオフにしておく。
【００２２】
コンテンツオプション２（Ｃ２）
ＯＬＴは、Ｃ１のスケジューリングと同じ形式のスケジューリングを送信するが、一部または全部のタイムスロットの持続時間を、タイムスロットが互いにオーバラップするように選択する。発行されたスケジューリングに従って、任意のタイムスロットの開始時間に、ＯＬＴは、新しいタイムスロットが割り当てられるＯＮＵに宛てられたペイロードの伝送を開始する、またはこの直前まで伝送していたＯＮＵのペイロードを伝送し続ける。ＯＮＵは、割り当てられた開始時間ごとに受信を開始することによってオーバラップスケジューリングに応答する。ＯＮＵは、割り当てられたタイムスロットの終わりまで、または宛先アドレスがこのＯＮＵ以外である第１のパケットを受信するまで、受信し続ける。
【００２３】
Ｃ２のＯＮＵ受信制御方式は、ＯＬＴが、下り伝送のキューに入れられたペイロードの現在の状態に応じて実行中に変更可能である仮のスケジューリングを発行できるようにするという点で、Ｃ１のＯＮＵ受信制御方式と比べると有益である。
【００２４】
コンテンツオプション３（Ｃ３）
ＯＬＴは、各ＯＮＵの受信開始時間のみからなるスケジューリングを送信する。受信の持続時間に関する情報は省略される。ＯＮＵは、Ｃ２と同様に、これに割り当てられた開始時間ごとに受信を開始し、このＯＮＵ以外の宛先アドレスを有する第１のパケットを受信すると、受信を停止する。
【００２５】
コンテンツオプション４（Ｃ４）
ＯＬＴは、最初の受信開始時間および受信開始時間の繰り返し周期を指定することによって、各ＯＮＵに対して周期的なターンオン（ｔｕｒｎ−ｏｎ）時間を設定する。さらなる動作は、Ｃ３について説明したものと同じである。
【００２６】
Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４により、下り帯域幅の割り当ておよび最後の瞬間のトラフィック形成に関してある程度の柔軟性を与えることができ、もとのＧＰＯＮおよびＥＰＯＮ標準規格におけるスケジューリングされない下りトラフィックと比べてごくわずかなトラフィックの遅延はあるが、スケジューリングに関連した帯域幅の損失が事実上ないことは、ＥＰＯＮ／ＧＰＯＮをよく知る者には明らかであろう。例えば、各ＧＰＯＮのＯＮＵが、１２５μｓの下りフレームの周期の中で１０ターンオンの回数を割り当てられる場合、最悪の場合では、そのＯＮＵ向けのペイロード部は１２．５μｓだけ遅れる可能性があるが、これは一般に、ＯＬＴにおけるパケットバッファリングの遅延よりも小さい。この遅延は、ＯＮＵにより頻繁なターンオンの回数を割り当てることによってさらに削減されることが可能である。
【００２７】
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４に関するＦＥＣおよびペイロードアライメント
方法Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４に等しく適用可能である、「ソフトタイムスロット境界」のＯＮＵ同期ルールのセットを提供することができる。
【００２８】
ルールＲ１−下りＦＥＣが使用されるとき適用できる。
ルール１（Ｒ１）は、ＯＬＴがタイムスロットの開始時間にＦＥＣコードワードを短縮せず、一般的にはタイムスロットの開始時間をまたぐ完全サイズのＦＥＣコードワードを実行すると規定する。ＯＮＵ＿２は、タイムスロットの開始時間Ｔｓ＿２に受信を開始することになっており、他のＯＮＵ、例えばＯＮＵ＿１が、前のタイムスロットで受信していたと仮定すると、Ｔｓ＿２をまたぐＦＥＣコードワードＦｓ＿１は、ＯＮＵ＿２に送信されるペイロードを含まない。ＯＮＵ＿２は、図４および図５を参照して示すように、次のＦＥＣコードワードＦｓ＿２の開始から始まるＯＮＵ＿２のペイロードの探索を効率的に開始する。
【００２９】
ルールＲ１．１−ＥＰＯＮ標準規格群に適用できる：
図４を参照すると、Ｆｓ＿１  ４２においてＯＮＵ＿１に送信されるペイロード部Ｐｌ＿１  ４１（この場合はＥｔｈｅｒｎｅｔフレーム）が、Ｆｓ＿１  ４２で終わらない場合、ＯＮＵ＿１は、完全なペイロード部を受信するために必要な数のその続きのＦＥＣコードワードを受信し続ける。同じ時間の間、ＯＮＵ＿２はそのままの状態で待機した後、次のペイロード部Ｐｌ＿２  ４４の開始を受信し、そのアドレスフィールドを読み取る。１０Ｇ  ＥＰＯＮにおいて自己同期型スクランブリングを使用することにより、１０Ｇ  ＥＰＯＮ  ＯＮＵ＿２は、デスクランブラがＯＬＴからの上り通信と同期できるように、Ｔｓ＿２  ４５より十分に前にそのデータリカバリおよびデスクラングリング装置をオンにする。
【００３０】
ルールＲ１．２−ＧＰＯＮ標準規格群に適用できる：
ＧＰＯＮの場合（図５）、Ｆｓ＿１  ５２で送信される最後のペイロード部Ｐｌ＿１  ５１（この場合はＧＥＭフレーム）は、Ｔｓ＿２  ５５をまたぐＦｓ＿１  ５２で終わらなければならない。フラグメンテーションによってこれを保証することは、ＯＬＴの責任である。Ｆｓ＿２  ５３は、有効なＧＥＭヘッダから始まらなければならない。Ｆｓ＿２  ５３の初めに受信を開始することによって、ＯＮＵ＿２はＦＥＣおよびペイロード（ＧＥＭ）アライメントを実現する。
【００３１】
ＧＰＯＮおよびＥＰＯＮ型のＯＮＵがＦＥＣアライメントを実現して維持する方法は、よく知られており、それぞれの標準規格で定義されている。これらの方法には、下りフレームの始めにロックすること（ＧＰＯＮ）、同期文字に合わせること（ＥＰＯＮ）、ならびにＦＥＣコードワードをカウントすること（ＧＰＯＮおよびＥＰＯＮ）が含まれる。
【００３２】
ルールＲ２−下りＦＥＣが使用されないときに適用できる。
ルール２．１−ＥＰＯＮ標準規格群に適用できる：
図６に示すようにＦＥＣが使用されないＥＰＯＮシステムでは、ＯＬＴはＴｓ＿２  ６５を越えるように、下りＥｔｈｅｒｎｅｔフレームＰｌ＿１  ６１をＯＮＵ＿１に送信することを許可される。ＯＮＵ＿２は、Ｔｓ＿２  ６５において下りトラフィックの処理を開始し、Ｔｓ＿２  ６５後に始まるＰｌ＿２  ６４第１のフレームの始めを探す。新しく届くフレームと同期するために、ＥＰＯＮでは標準８０２．３ａｈ、１０ＧのＥＰＯＮでは標準８０２．３ａｖに準拠して、ＯＮＵはラインコードを使用し、「開始」する。１０ＧのＥＰＯＮにおいて自己同期型スクランブリングを使用することにより、１０ＧのＥＰＯＮ  ＯＮＵ＿２は、デスクランブラが同期を実現できるように、Ｔｓ＿２  ６５よりも十分前にそのデータリカバリおよびデスクラングリング装置をオンにする。
【００３３】
ルール２．２−ＧＰＯＮ標準規格群に適用できる：
ルール２のＧＰＯＮの場合を図７に示す。このシナリオでは、ＯＬＴは、Ｔｓ＿２  ７５を越える下りＧＥＭフレームＰｌ＿１  ７１を生成することができない。これを確実にするために、ＯＬＴは、パケットのフラグメンテーションを適用する。ＯＬＴは、正確にＴｓ＿２  ７５から始まる次の有効なＧＥＭフレームＰｌ＿２  ７５（または、空きＧＥＭヘッダ）を生成する。ＯＮＵ＿２は、Ｔｓ＿２  ７５において受信を開始し、受信した最初の（ＧＰＯＮでは５、１０ＧＰＯＮでは８）バイトをＧＥＭヘッダとして扱うことによって、ＧＥＭフレーム同期を実現する。
【００３４】
ＧＰＯＮおよびＥＰＯＮのＯＬＴおよびＯＮＵの対応する動作は、図８から１１に示している。ＥＰＯＮのＯＬＴ実装ルールＲ１またはＲ２については、その動作は、図８のフローチャート２００に示すようである。ステップ２０１において、ＯＬＴハードウェアが、フレームの開始に遭遇したかどうかを判断する。遭遇した場合、メッセージポイント制御プロトコル（ＭＰＣＰ）メッセージが送信され２０２、遭遇しない場合、動作は決定木２０３へ進んで、下りＯＮＵが変更されるかどうかを判断し、この場合、現在選択されているＯＮＵは、フィールドＯＮＵ＿ＩＤ＿ＴＸとして識別され、ＯＮＵがｄｓスケジューリング中の次のＯＮＵで更新される（ステップ２０４）。ステップ２０５で判断された際に、全Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームが送信された場合、プロセスはステップ２０１に戻る。その他の場合、ペイロードは、ＯＮＵ＿ＩＤ＿ｔｘフィールドに示される適切なＯＮＵと共に送信される（ステップ２０６）。ステップ２０７で判断するように、タイムスロットの開始に到達した場合、プロセスはステップ２０１に戻る。その他の場合、プロセスはステップ２０５に戻り、全Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームが送信されたかどうかを判断する。
【００３５】
対応するＥＰＯＮのＯＮＵの動作は、図９のフローチャート３００に示すようであることが可能である。ステップ３０１では、ＯＮＵはそのタイムスロットに到達したかどうかを判断し、ＯＮＵ構成要素をウェイクアップし（ステップ３０２）、受信および受信したデータの処理を開始する。その他の場合、プロセスは、タイムスロットに到達するまでステップ３０１で循環する。ＯＮＵがウェイクアップすると、ＦＥＣコードワードが使用されていない場合（ステップ３０３）、プロセスは直接ステップ３０５へ進むことができる。ＦＥＣが使用されている場合、ＯＮＵはＦＥＣコードワードの終わりまで、受信したパケットを処理する（ステップ３０４）。ステップ３０５では、ＯＮＵは次のＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの開始を見つけ、宛先アドレスを抜き出す。ステップ３０６で判断された際に、アドレスが不明である場合、ＯＮＵはスリープモードに戻り（ステップ３０７）、動作はステップ３０１に戻る。しかしながら、アドレスがＯＮＵのアドレスである場合、ＯＮＵはフレームを受信し（ステップ３０８）、ステップ３０５に戻って、未知のアドレスフィールドが検出されるまで、フレームの受信を続ける。
【００３６】
図１０のフローチャート４００に示す、ルールＲ１またはＲ２を実装するＧＰＯＮシステムのＯＬＴの動作は、必要に応じてＧＥＭフレームをフラグメント化するための追加ステップを有する以外、図８のＥＰＯＮのＯＬＴの動作と同様である。ステップ４０１では、ＯＬＴハードウェアが、フレームの開始に遭遇するかどうかを判断する。フレームの開始である場合、下りヘッダが送信される（ステップ４０２）が、そうでない場合、動作は決定木４０３に進んで、下りＯＮＵが変更されるべきかどうかを判断する。必要に応じて、フィールドＯＮＵ＿ＩＤ＿ｔｘのフィールド値は、ｄｓスケジューリング中の次のＯＮＵで更新される（ステップ４０４）。ステップ４０５では、ＯＬＴはＧＥＭフレーム全体が送信されるかどうかを判断する。そうではない場合、ＯＬＴは、ＯＮＵ＿ＩＤ＿ｔｘによって識別されるレシーバＯＮＵを用いて、ペイロードを下りに送信する（ステップ４０６）。ステップ４０７で判断するように、タイムスロット開始に到達した場合、プロセスはステップ４０１に戻る。そうでない場合、プロセスはステップ４０５に戻って、ＧＥＭフレーム全体が送信されたかどうかを判断する。決定４０５が、ＧＥＭフレーム全体が送信されたと判断する場合、ステップ４０８においてＯＬＴは、次のＧＥＭフレームがタイムスロット内に収まるかどうかを判断する。フレームが収まる場合、プロセスはステップ４０１に戻り、そうでない場合、次のフレームがステップ４０９においてフラグメント化され、その後プロセスは、フラグメント化されたフレームについて、ステップ４０１に戻る。
【００３７】
対応するＧＰＯＮのＯＮＵ動作は、図１１のフローチャート５００に示す通りとすることができる。ステップ５０１では、ＧＰＯＮのＯＮＵが、そのタイムスロットに到達したかどうかを判断し、ＯＮＵ構成要素をウェイクアップして（ステップ５０２）受信および受信したデータの処理を開始する。そうでない場合、プロセスは、タイムスロットに到達するまでステップ５０１で循環する。ＯＮＵがウェイクアップすると、ＦＥＣコードワードが使用されていない場合（ステップ５０３）、プロセスは直接ステップ５０５へ進むことができる。ＦＥＣが使用されている場合、ＯＮＵはＦＥＣコードワードの終わりまで、受信したパケットを無視する（ステップ５０４）。ステップ５０５では、ＯＮＵはＧＥＭを同期させ、ＧＥＭヘッダをデコードする。ステップ５０６においてヘッダエラーに遭遇する場合、またはＧＥＭヘッダが不明のｐｏｒｔ＿ＩＤを含む場合（ステップ５０７）、ＯＮＵはスリープモード５０８に戻り、処理はステップ５０１に戻る。そうでない場合、ＯＮＵはフレームを受信して処理し（ステップ５０９）、ステップ５０５に戻って、例えば、次にスケジューリングされるＯＮＵのタイムスロットで発生する可能性がある、未知のｐｏｒｔ＿ＩＤに遭遇するまで、フレームを受信し続ける。
【００３８】
下りＦＥＣを用いるＥＰＯＮ型のプロトコルについては、Ｒ１−Ｒ１．１ルールの組合せが適用され、下りＦＥＣを用いないＥＰＯＮ型プロトコルについては、Ｒ２−Ｒ２．１ルールの組合せが適用され、ＦＥＣを用いるＧＰＯＮ型プロトコルについては、Ｒ１−Ｒ１．２ルールの組合せが適用され、ＦＥＣを用いないＧＰＯＮ型プロトコルについては、Ｒ２−Ｒ２．２ルールの組合せが適用される。必要に応じてルールのこれらの組合せを使用すると、ＦＥＣおよびペイロードの同期は、省エネルギー特性がなく下りトラフィックを連続的に受信する標準的なＥＰＯＮまたはＧＰＯＮのＯＮＵの動作を妨害しないということは、ＥＰＯＮ／ＧＰＯＮプロトコルに精通している当業者には明らかであろう。したがって、「ソフトタイムスロット境界」ルールの利点は、従来のＯＮＵとの後方互換性を提供することにある。
【００３９】
代替的実施形態では、ＰＯＮシステムの設計者がより単純なＯＮＵ動作を支持して後方互換性の利点を失う選択をすることができる。このような一実施形態では、上記のコンテンツオプションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４と組み合わせて、ルールＲ３が使用されることが可能である。このルールによれば、タイムスロットの開始時間は、ハードタイムスロット境界として使用される。
【００４０】
ルールＲ３−下りＦＥＣが使用されるときに適用できる。
このルールでは、ＯＬＴは次のタイムスロットの開始時間前の最後のＦＥＣコードワードを短縮し、Ｔｓ＿２をまたがないようにする。ＯＬＴは、その後Ｔｓ＿２で新しいＦＥＣコードワードを開始する。ＯＮＵ＿１は、（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、またはＣ４からの情報に基づいて）ＦＥＣコードワードの短縮化を認識し、それに応じてそのＦＥＣデコーダを調整するように構成される。ＯＮＵ＿２は、Ｔｓ＿２で下りトラフィックの処理を開始し、その時に始まるＦＥＣコードワードをデコードする。ＯＮＵ＿２は、次のＦＥＣコードワードＦｓ＿２の開始から始まるＯＮＵ＿２のペイロードの探索を効率的に開始する。
【００４１】
コンテンツオプションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、またはＣ４の選択は、ＯＬＴがＴｓ＿２の後にＯＮＵ＿１にペイロードを送信し続けることができるかどうかを判断する。そうである場合、ＯＮＵ＿１は、ＯＮＵ＿１のものでない最初のペイロード部を受信するまで受信し続ける。
【００４２】
ルールＲ３．１−ＥＰＯＮ標準規格群に適用できる。図１２に示すように、ＯＬＴは、Ｔｓ＿２境界８５をまたがねばならないＯＮＵ＿１へのＥｔｈｅｒｎｅｔフレームの送信を開始しない。したがって、ＯＮＵ＿１へのペイロードＰｌ＿１  ８１は、Ｔｓ＿２  ８５の前に終了し、Ｔｓ＿２の後にＯＮＵ＿２へのペイロードＰｌ＿２  ８４が始まる。
【００４３】
ルールＲ３．２−ＧＰＯＮ標準規格群に適用できる。図１３に示すように、ＯＬＴは、ＧＥＭフレームがＴｓ＿２境界９５をまたがないように、ＯＮＵ＿１の結合されたペイロード９１をフラグメント化する。したがってＯＮＵ＿２は、ＯＮＵ＿２がスリープモードから起動されて、ペイロードＰｌ＿２  ９４の受信を開始する準備ができるときに対応して、フレームＦｓ＿２が開始するとすぐにそのアドレスを検出する。
【００４４】
ルールＲ３を適用することの利点は、ＯＮＵが下りトラフィックを処理していない間、ＦＥＣ同期を維持する必要がないことにあり、これはさらに、省エネルギーモードの動作でエネルギー消費量を削減する。
【００４５】
ＧＰＯＮに適用できる実施形態を含む、様々な実施形態では、ＩＰＴＴは下りフレームのヘッダに含まれることが可能である。図１４に示すように、変更されたＯＮＵ１４０は、ＩＰＴＴを処理するように構成されたＯＡＭ装置３０を含むことができる。ＩＰＴＴはまず、ＩＰＴＴの処理に対応するように機能を変更された下りフレームヘッダパーサ２６によって受信され、処理される。ＩＰＴＴはその後、ＯＡＭ装置３０へ渡される。ＩＰＴＴがペイロード部と同じフォーマットを有するＯＡＭメッセージ（ＥＰＯＮにおけるＭＰＣＰメッセージすなわちＧＰＯＮにおけるＯＭＣＩメッセージと同様）の一部として送信される場合、このようなメッセージはペイロードメッセージと同じパスを通って流れるが、バックエンドのＴｘポート２９へ渡されるのではなく、ＯＡＭ装置３０へ渡される。ＯＡＭ３０は、データリカバリ２２、デスクランブラ２３、ＦＥＣデコーダ２４、およびペイロードフレームレシーバ２５を受信したＩＰＴＴに基づいて低電力モードに置くように、ＩＰＴＴ情報に従って作動する。
【００４６】
ＩＰＴＴフォーマットのオプション
ＥＰＯＮ標準規格群については、ＩＰＴＴを伝えるためにＭＰＣＰ型のメッセージが使用されることが可能である。しかしながら、ＧＰＯＮ標準規格については、複数のフォーマットが利用できる。
【００４７】
ＧＰＯＮ網におけるＩＰＴＴについての第１のオプションは、上り帯域幅のマップと同様に、ＩＰＴＴフィールドを含むために下りフレームのヘッダを拡張することとすることができる。このフォーマットのオプションは、頻繁な更新を可能にし、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、またはＣ４型のコンテンツと通信するのに好都合となる。
【００４８】
ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８４．３に準拠した標準的な下りＧＰＯＮフレームヘッダの構造は、図１５に示している。上り帯域幅のマップ（ＵＳ  ＢＷ  ＭＡＰ）１５１フィールドの長さは一般に可変であることから、ＵＳ  ＢＷ  ＭＡＰは、ＵＳ  ＢＷ  ＭＡＰフィールド１５１の長さに関する情報１５３を含むＰＬＥＮフィールド１５２（２度送信される）によって先行される。これにより、受信するＯＮＵはフレームヘッダを適切にパースし、下りヘッダに続くペイロードセクションの始めに同期することができるようになる。ＧＰＯＮ下りヘッダにＩＰＴＴを含むための１つの可能な方法は、ＵＳ  ＢＷ  ＭＡＰフィールド１５１の直後の、ヘッダの最後にＩＰＴＴフィールドを付けることである。これは、図１６に示している。ＩＰＴＴフィールドの長さ１６８もまた可変であることが可能であることから、ＰＬＥＮフィールド１５２は、同じく図１６に示すように、ＩＰＴＴフィールド１６１の長さ１６８を含むように変更される。このＰＬＥＮの変更は、ＯＮＵの同期メカニズムを保護するために必要である可能性がある。
【００４９】
図１６はさらに、ＩＰＴＴフィールドの１つの可能なフォーマットを示し、これによってＩＰＴＴはそれぞれが、ＯＮＵのＩＤ１６２、オプションコマンドフラグ（ＣＦ）１６３、受信開始時間１６４、およびコンテンツオプションＣ１およびＣ２についてはさらに受信停止時間１６５からなる一連のレコード１６０で構成される。
【００５０】
コマンドフラグ１６３は、使用される場合は、指定されたＯＮＵがその受信時間のリストから特定の受信時間を追加または削除するべきかどうかを示す。あるいは、ＩＰＴＴレコードにコマンドフラグが使用されない場合、現在のＩＰＴＴレコードに指定される新しい受信時間は、以前に指定された受信時間すべてに取って代わる。
【００５１】
変更された下りヘッダフレームを適切に受信するために、ＯＮＵにおける下りフレームヘッダパーサ２６の機能は、ＰＬＥＮフィールドの新しい構造を使用して、ＩＰＴＴフィールドを取り出し、その内容をＯＡＭ装置３０へ渡すために変更されることが可能である。
【００５２】
第２のＩＰＴＴフォーマットのオプションは、新しいＰｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ（物理層運用および保守、ＰＬＯＡＭ）メッセージとすることができ、いかなるタイプのＣ１−Ｃ４コンテンツについても個々のＰＬＯＡＭメッセージがＯＮＵのそれぞれに送信される、またはすべてのＯＮＵが同じ、周期的タイムスロット開始時間を割り当てられるＣ４についてはブロードキャストＰＬＯＡＭメッセージが送信される。このオプションの好都合な点は、従来のＯＮＵとの後方互換性にあり、従来のＯＮＵはこのＰＬＯＡＭメッセージ型を不明または不正として単に無視する。また、このＩＰＴＴメッセージングタイプは、生じる帯域幅の不利益を最小限にする。
【００５３】
図１６に示すＩＰＴＴフォーマットと同様に、このＰＬＯＡＭフレーム内部のＩＰＴＴフォーマットは、１つまたは複数のレコードからなることが可能であり、各レコードは、受信開始時間、コマンドフラグ、およびオプションの停止時間を含む。ＯＮＵのＩＤは、ＰＬＯＡＭメッセージヘッダの中ですでに指定されているので、各レコードには、ＯＮＵのＩＤを必ずしも含まない。また、ＰＬＯＡＭメッセージのサイズが小さいことおよびその伝送頻度が少ないことを考えると、コマンドフラグを使用するフォーマットは、コマンドフラグを省略するフォーマットよりも有益である可能性がある。
【００５４】
ＩＰＴＴメッセージングのこのフォーマットを受信するために、ＯＮＵ  ＯＡＭ装置の機能は、追加された型のＰＬＯＡＭメッセージを認識して、そこからＩＰＴＴコンテンツを取り出すように拡張されることが可能である。
【００５５】
第３のＩＰＴＴフォーマットのオプションは、ＰＬＯＡＭメッセージングと同じ利点を有するが、さらに、省エネルギー動作に対応していない従来のＯＮＵにＩＰＴＴメッセージの完全な透過性を与えるＯＮＵ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＯＮＵ管理制御インタフェース、ＯＭＣＩ）メッセージングを使用する。ＧＰＯＮについてのＰＬＯＡＭおよびＯＭＣＩ  ＩＰＴＴメッセージングの場合には、最後のメッセージは、最優先メッセージが発行されるまで実施される。
【００５６】
ＯＭＣＩメッセージ内部のＩＰＴＴフォーマットは、図１６に示すＩＰＴＴフォーマットと同様とすることができ、１つまたは複数のレコードからなり、各レコードは、受信開始時間、オプションのコマンドフラグ、およびオプションの停止時間を含む。ＯＮＵのＩＤはＯＭＣＩメッセージのヘッダにすでに指定されている、または暗示されていることから、各レコードにはＯＮＵのＩＤを必ずしも含まない。コマンドフラグが使用される場合、コマンドフラグは、各レコードの受信時間について、受信しているＯＮＵの受信時間のリストから追加または削除されるかどうかを示すべきである。コマンドフラグのないフォーマットについては、各ＯＭＣＩメッセージは、受信しているＯＮＵについての受信時間の完全な新しいリストを含むことができる。
【００５７】
ＯＭＣＩメッセージにカプセル化されたＩＰＴＴを受信するために、ＯＮＵのＯＡＭ装置の機能は、付加的タイプのＯＭＣＩメッセージを認識して、そこからＩＰＴＴコンテンツを取り出すために拡張されるべきである。
【００５８】
エネルギー消費量を削減するためにＯＮＵによってＩＰＴＴコンテンツを処理し、ＯＮＵによってこれを使用することは、ＩＰＴＴが配信されるフォーマットにかかわらず、一般に同じことである。ＩＰＴＴ処理を行うことができるいかなるＯＮＵのＯＡＭ装置も、このＯＮＵに割り当てられる更新された受信時間のリストを格納するテーブルを含むことができる。ＯＮＵは、その下りフレームバイトカウンタの状態が、このテーブルに格納された開始時間の１つに一致するときはいつでも下りトラフィックの受信を開始する。
【００５９】
下りフレームヘッダの受信は、ＩＰＴＴによって制御されることは可能ではないが、代わりに、各ＯＮＵが、下りフレームヘッダを受信して処理することができる。ＩＰＴＴをまだ受信していない、新しく登録されたＯＮＵは、完全な下りフレームペイロードを受信するように、または、ＩＰＴＴが下りフレームヘッダ（ＩＰＴＴフィールドもしくはＩＰＴＴ  ＰＬＯＡＭ）に埋め込まれている場合は、ＩＰＴＴを受信するまではいかなる下りペイロードも受信しないように、構成されることが可能である。
【００６０】
ＩＰＴＴ時間基準
ＥＰＯＮ標準規格群とＧＰＯＮ標準規格群の時間基準は異なる。ＥＰＯＮは、ＯＮＵとＯＬＴとの間で同期される３２ビットの「タイムスタンプ」カウンタを特徴とし、これはまた、ＩＰＴＴの時間基準としても使用されることが可能である。ＧＰＯＮでは、時間基準は各下りフレームにローカルであり、フレームの始まりからのバイトオフセットとして表わされる。この同じ時間基準は、ＧＰＯＮにおいてＩＰＴＴに使用されることが可能である。
【００６１】
前述から明らかであるように、本明細書に記載するシステムは、開発中の１０ＧＰＯＮおよび１０Ｇ  ＥＰＯＮシステムについても、現在普及しているＧＰＯＮシステムについてもＯＮＵエネルギー効率を向上させることができる。エンドユーザにとっての利点は、停電中にＯＮＵのバッテリ寿命がより長くなること、ならびにＯＮＵの動作と関連する電気料金がより抑えられることを含む。有利には、本明細書に記載するシステムは、将来のエネルギー効率および「カーボンフットプリント」規制に対処しやすい。
【００６２】
本発明の諸実施形態は、添付の図面において例示し、前述の記述において説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、次の特許請求の範囲で示され、定義される本発明の趣旨を逸脱することなく、数多くの再配列形態、変更形態、および代替形態が可能であることを理解されるであろう。例えば、本発明の機能は、ブロック、モジュール、プロセッサ、またはメモリの１つまたは複数によって完全に、および／または部分的に、実施されることが可能である。また、これらの機能は、本方法で、または分散された方法で、情報を提供および／または受け取ることができる任意のデバイス上で、またはこれを介して、実施されることが可能である。さらに、特定の方法で示しているが、様々なモジュールまたはブロックは、本発明の範囲を逸脱することなく位置を変えられることが可能である。さらにまた、特定の方法で示しているが、本発明を実現するために、本発明と共により多くの数またはより少ない数のモジュールおよび接続が使用されて、本発明にさらなる知られている特徴を与える、および／または本発明をより効果的にすることが可能である。また、様々なモジュール間で送信される情報は、データ網、インターネット、インターネットプロトコル網、無線ソース、および有線ソースのうちの少なくとも１つを介して、また複数のプロトコルによって、モジュール間で送信されることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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