CN108702222B - 通信设备和通信方法 - Google Patents

Abstract

[问题]为了获得一种通信设备，利用所述通信设备，可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。[解决方案]一种通信设备被配置成包括通信装置1、监视装置2、控制装置3、和认证装置4。通信装置1经由传送线路向相对设备发送光信号和从相对设备接收光信号。监视装置2监视所发送的光信号的传送状态。控制装置3在监视装置2检测到光信号的传送中发生故障时发送不是基于实际数据而是基于虚设图案的信号。认证装置4在基于虚设图案的信号被发送的同时，在监视装置2检测到故障消除时对开始发送基于实际数据的信号进行认证。此外，控制装置3在认证装置4认证了开始发送时发送不是基于虚设图案而是基于实际数据的信号。

Description

通信设备和通信方法

技术领域

本发明涉及提高传送光信号的安全性，并且具体涉及防止拦截光信号的技术。

背景技术

由于光通信网络被广泛使用，因此，对安全性的要求增加。例如，即使在通过使用铺设在海底的光纤来传送光信号的海底线缆系统中，防止信息在容纳信道中泄漏的重要性也在增加。

在海底线缆系统中，用户信道信号容纳在海底终端设备中，并且在设置在海底线缆的两端的海底终端站设备之间传送光信号。在这种海底线缆系统中，当打算非法获取信息的第三方将拦截设备连接至海底终端站设备等时，担心用户信道信号的信息可能被第三方拦截。因此，在连接拦截设备等的情况下，需要存在一种防止信息经由拦截设备泄漏的技术，并且相关的开发正在进行。例如，如PTL 1中的技术被公开为一种在连接拦截设备等的情况下防止信息泄漏的技术。

PTL 1涉及一种监视光纤的偏振状态并且检测光纤分接的技术。在PTL 1中检测光纤分接的方法中，监视光纤的偏振状态，并且当在偏振状态下进行了等于或者大于预定标准的变化时，确定光纤由于光纤分接而弯曲。PTL 1描述了可以通过基于偏振状态检测光纤分接来对网络采取安全措施。

[引用列表]

[专利文献]

[PLT 1]PCT国际申请第JP-T-2012-523021号公报的日语译文

发明内容

[技术问题]

然而，根据PTL 1的技术对于以下要点并不是令人满意的。在PTL 1中，基于通过光纤传送的光的偏振状态来确定是否处理光纤。因此，在处理光纤之后，重新开始发送光信号，并且在确定偏振状态是否大于预定标准之前，经由光纤传送的光信号有可能被拦截。因此，根据PTL 1的技术作为一种在连接拦截设备等时防止信息泄漏的技术并不是令人满意的。

为了解决上述问题，本发明旨在获得一种通信设备，利用该通信设备，可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。

[问题的解决方案]

为了解决上述问题，根据本发明的通信设备包括通信装置、监视装置、控制装置、和认证装置。通信装置经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从该相对设备接收光信号。监视装置监视从通信装置发送的光信号的传送状态。控制装置包括在监视装置检测到光信号的传送中发生故障时从通信装置发送不是基于实际数据而是基于虚设图案的信号的装置。认证装置在基于虚设图案的信号被发送的同时，在监视装置检测到故障消除的情况下，检查是否可以开始发送基于实际数据的信号，并且对开始发送进行认证。此外，控制装置进一步包括在认证了开始发送时从通信装置发送不是基于虚设图案而是基于实际数据的信号的装置。

根据本发明的通信方法包括：经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从该相对设备接收光信号；以及监视发送的光信号的传送状态。根据本发明的通信方法包括：在检测到光信号的传送中发生故障时发送不是基于实际数据而是基于虚设图案的信号。根据本发明的通信方法包括：在发送基于虚设图案的信号的同时，在检测到故障消除时检查是否可以开始发送基于实际数据的信号。根据本发明的通信方法包括：在认证了开始发送基于实际数据的信号时发送不是基于虚设图案而是基于实际数据的信号。

[本发明的有利效果]

根据本发明，可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。

附图说明

图1是图示了根据本发明的第一示例实施例的构成的概况的示意图。

图2是图示了根据本发明的第二示例实施例的构成的概况的示意图。

图3是图示了根据本发明的第二示例实施例的通信设备的构成的概况的示意图。

图4是图示了根据本发明的第二示例实施例的应答器的构成的概况的示意图。

图5是图示了根据本发明的第二示例实施例的帧处理单元的构成的概况的示意图。

图6是图示了根据本发明的第二示例实施例的操作流程的概况的示意图。

图7是图示了与本发明相比较的通信设备的构成的示例的概况的示意图。

图8是示意性地图示了根据本发明的第二示例实施例的在相应设备之间发送和接收信号的状态的示意图。

图9是示意性地图示了根据本发明的第二示例实施例的在相应设备之间发送和接收信号的状态的示意图。

图10是图示了根据本发明的第三示例实施例的构成的概况的示意图。

图11是图示了根据本发明的第三示例实施例的通信设备的构成的概况的示意图。

图12是图示了根据本发明的第三示例实施例的应答器的构成的概况的示意图。

图13是图示了根据本发明的第三示例实施例的帧处理单元的构成的概况的示意图。

图14是图示了根据本发明的第三示例实施例的操作流程的概况的示意图。

具体实施方式

(第一示例实施例)

参照附图详细描述本发明的第一示例实施例。图1是图示了根据本示例实施例的通信设备的构成的概况的框图。根据本示例实施例的通信设备包括通信装置1、监视装置2、控制装置3、和认证装置4。通信装置1经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从该相对设备接收光信号。监视装置2监视从通信装置1发送的光信号的传送状态。控制装置3包括用于在监视装置2检测到光信号的传送中发生故障时从通信装置1发送不是基于实际数据而是基于虚设图案(dummy pattern)的信号的装置。认证装置4在发送基于虚设图案的信号时，在监视装置2检测到故障消除的情况下，检查是否可以开始发送基于实际数据的信号，并且对开始发送进行认证。此外，控制装置3进一步包括用于在认证装置4认证了开始发送时从通信装置1发送不是基于虚拟图案而是基于实际数据的信号的装置。

根据本示例实施例的通信设备在监视装置2检测到在光信号的传送中已经发生故障时通过控制装置3发送基于虚设图案的信号。此外，在根据本示例实施例的通信设备中，在检测到故障消除时继续发送基于虚设图案的信号，并且控制装置3在认证装置4认证了开始发送实际数据时发送不是基于虚设图案而是基于实际数据的信号。因此，即使在故障消除并且然后开始在相对设备中接收信号之后，根据本示例实施例的通信设备也仅发送基于虚设图案的信号，而不发送实际数据，直到执行了认证。因此，当附接用于拦截通信的拦截设备等时，可以避免通信由于在接收信号的故障消除之后在移除拦截设备之前等重新开始发送实际数据而被拦截。因此，通过使用根据本示例实施例的通信设备，可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。

(第二示例实施例)

参照附图详细描述本发明的第二示例实施例。图2图示了根据本示例实施例的光通信系统的构成的概况。根据本示例实施例的光通信系统包括第一海底终端站设备11、第二海底终端站设备12、第一监视设备13、第二监视设备14、和海底中继线路15。根据本示例实施例的光通信系统中的第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12经由海底中继线路15彼此连接。第一海底终端站设备11进一步连接至多个用户信道16。此外，第二海底终端站设备12进一步连接至多个用户信道17。分别连接至第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12的用户信道16和用户信道17可以是单数。

在根据本示例实施例的光通信系统中，经由海底中继线路15来在第一海底终端站设备11与第二海底终端站设备12之间发送和接收波分复用(WDM)方案的光信号。根据本示例实施例的光通信系统是经由铺设在海底的海底中继线路15来在第一海底终端站设备11与第二海底终端站设备12之间发送和接收光信号的海底线缆系统。

第一海底终端站设备11对从用户信道16输入的信号进行复用，并且然后经由海底中继线路15将复用信号发送到第二海底终端站设备12。第二海底终端站设备12使经由海底中继线路15接收到的复用信号分离，并且然后将复用信号发送到用户信道17。进一步地，第二海底终端站设备12对从用户信道17输入的信号进行复用，并且然后经由海底中继线路15将复用信号发送到第一海底终端站设备11。第一海底终端站设备11使经由海底中继线路15接收到的复用信号分离，并且然后将复用信号发送到用户信道16。

描述第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12的构成。图3是图示了用作第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12的通信设备20的构成的概况的框图。

通信设备20包括应答器21和波长复用单元22。通信设备20是容纳多个用户信道的终端站设备。设置有N个应答器21，范围从应答器21-1到应答器21-N。N为整数。设置每个应答器21以通过经由海底中继线路15与相对的通信设备的应答器配对来发送和接收分配波长的光信号。

描述了应答器21的构成。图4是图示了应答器21的构成的概况的框图。应答器21包括线路模块31、帧处理单元32、客户端模块33、和测试图案生成单元34。

线路模块31具有向海底中继线路15发送WDM信号和从海底中继线路15接收WDM信号的功能。线路模块31包括光信号的发送单元和接收单元。发送单元包括输出具有预定波长的光信号的半导体激光器和调制元件。基于光通信系统的波长设计来为每个应答器21设置预定波长。例如，针对调制元件使用Mach-Zehnder型调制器。发送单元利用调制元件基于从帧处理单元32发送的代码数据来对从半导体激光器输出的光进行相位调制，并且将光输出至波长复用单元22作为光信号。接收单元包括光电转换元件，并且将从波长复用单元22输入的光信号转换为电信号，并且然后将该电信号输出至帧处理单元32。例如，使用光电二极管作为光电转换元件。

描述帧处理单元32的构成。图5是图示了帧处理单元32的构成的概况的框图。帧处理单元32包括帧生成单元41、控制单元42、和信号监视单元43。帧处理单元32由多个半导体设备或单个半导体设备配置。例如，使用数字信号处理器(DSP)或者现场可编程门阵列(FPGA)作为半导体设备。

帧生成单元41将基于从客户端模块33输入的用户信道信号的数据或者从测试图案生成单元34输入的虚设图案的数据转换为代码数据以便经由海底中继线路15传送。预先将虚设图案设置为了没有意义的数据作为信息。帧生成单元41在控制单元42的控制下选择基于用户信道信号的数据或者虚设图案的数据，并且将选择的数据转换为代码数据以便经由海底中继线路15传送。帧生成单元41将转换的代码数据输出至线路模块31。

帧生成单元41具有以下功能：向要发送的信号的开销区添加指示检测到接收到的信号的故障的故障检测信息或者指示故障消除的故障恢复信息，并且然后将故障检测信息或者故障恢复信息输出至线路模块31。帧生成单元41在控制单元42的控制下将故障检测信息或者故障恢复信息输出至线路模块31。

此外，帧生成单元41将从线路模块31输入的代码数据转换为用于在用户信道16或者用户信道17上传送的格式，并且将转换的数据输出至客户端模块33。根据本示例实施例的线路模块31和帧生成单元41的功能与根据第一示例实施例的通信装置1的功能对应。

控制单元42具有控制帧生成单元41的操作的功能。当信号监视单元43检测到从相对应答器接收到的信号的故障时，控制单元42控制帧生成单元41，并且然后向相对应答器发送故障检测信息。当信号监视单元43检测到从相对应答器接收到的信号的故障消除时，控制单元42控制帧生成单元41，并且然后向相对应答器发送故障恢复信息。

当信号监视单元43检测到在光信号的传送中以及在相对应答器中的接收已经发生故障时，控制单元42将帧生成单元41输出至线路模块31的信号从用户信道信号切换到虚设图案信号。当信号监视单元43检测到从相对应答器发送了故障恢复信息时，控制单元42向第一监视设备13或者第二监视设备14输出指示故障消除的信息。

当从第一监视设备13或者第二监视设备14接收到切换到用户信道信号的指令时，控制单元42将帧生成单元41输出至线路模块31的信号从虚设图案信号切换到用户信道信号。换句话说，当从第一监视设备13或者第二监视设备14接收到有关从虚设图案切换到基于用户信道信号的实际数据的认证时，控制单元42重新开始发送基于实际数据的信号。另外，根据本示例实施例的控制单元42中基于从第一监视设备13或者第二监视设备14接收到的认证来从虚设图案信号切换到用户信道信号的功能与根据第一示例实施例的控制装置3的功能对应。

信号监视单元43具有检测经由海底中继线路15从相对通信设备的应答器发送的光信号的故障的功能。信号监视单元43监视帧生成单元41中的信号处理，并且检测故障，诸如，光信号输入中断或者信号失步。信号监视单元43向控制单元42输出指示检测到故障的信息。

信号监视单元43监视故障检测信息或者故障恢复信息是否被添加至在帧生成单元41中处理的信号的开销区。当检测到故障检测信息或者故障恢复信息时，信号监视单元43向控制单元42输出指示检测的信息。即使当检测到光信号的传送线路诸如海底中继线路15上已经发生故障时，信号监视单元43也向控制单元42输出指示检测到故障的信息。另外，根据本示例实施例的信号监视单元43的功能与根据第一示例实施例的监视装置2对应。

客户端模块33具有向用户信道16或者用户信道17发送信号和从用户信道16或者用户信道17接收信号的功能。客户端模块33包括光信号的发送单元和接收单元。发送单元包括输出具有预定波长的光信号的半导体激光器和调制元件。预先基于用户信道16或者用户信道17的设计设置了预定波长。发送单元利用调制元件基于从帧处理单元32发送的代码数据来对从半导体激光器输出的光进行调制，并且将调制过的光输出至用户信道16或者用户信道17。例如，针对调制元件使用Mach-Zehnder型调制器。发送单元可以通过由半导体激光器的闪光产生的开/关调制来输出光信号。

接收单元包括光电转换元件，并且将从用户信道16或者用户信道17输入的光信号转换为电信号，并且然后将该电信号输出至帧处理单元32。例如，使用光电二极管作为光电转换元件。在本示例实施例中，将从用户信道16或者用户信道17输入用于在海底中继线路15上传送的信号称为用户信道信号。

测试图案生成单元34具有生成虚设图案信号的数据的功能。测试图案生成单元34生成虚设图案信号的数据，并且将生成的数据发送至帧处理单元32。通过使用半导体设备来配置测试图案生成单元34。此外，预先设置待生成的虚设图案的数据内容。

波长复用单元22具有对光信号进行复用和使光信号分离的功能。波长复用单元22包括解复用器和复用器。波长复用单元22通过波形合成来用复用器对从每个应答器21输入的信号进行复用，并且将复用的光信号输出至海底中继线路15。进一步地，波长复用单元22对从海底中继线路15输入的光信号进行解复用，并且将解复用的光信号输出至与波长对应的每个应答器21。例如，可以针对解复用器和复用器使用阵列波导光栅(AWG)。

第一监视设备13和第二监视设备14具有作为终端设备的功能，该终端设备监视光通信网络中的通信状态，并且控制通信。在从帧处理单元32接收到指示故障消除的信息之后，第一监视设备13和第二监视设备14通知操作员检查通信装备。检查通信装备是指例如检查是否非法拦截设备或者线缆连接至通信设备20等。在接收到指示作为检查的结果没有任何异常的输入之后，第一监视设备13和第二监视设备14发送从虚设图案信号切换到用户信道信号的指令。换句话说，第一监视设备13和第二监视设备14是获取由操作员关于待发送的信号从虚设图案到基于基于用户信道信号的实际数据的信号的切换进行的认证的设备。另外，通信设备20的控制单元42的经由第一监视设备13和第二监视设备14来获取认证信息的功能与根据第一示例实施例的认证装置4的功能对应。

海底中继线路15具有作为WDM方案光信号的传送线路的功能。海底中继线路15由铺设在海底的光纤和中继设备诸如放大器配置。

用户信道16和用户信道17是将第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12连接至其它通信设备的光通信信道。用户信道16和用户信道17分别由光纤和通信设备诸如中继设备配置。在本示例实施例中，设置有多个用户信道16和用户信道17以与应答器21的数量对应。

描述根据本示例实施例的光通信系统的操作。在根据本示例实施例的光通信系统中，在正常情况下，经由海底中继线路15在第一海底终端站设备11与第二海底终端站设备12之间发送和接收基于用户信道信号的WDM方案光信号。

描述的是一种操作，在该操作中，在根据本示例实施例的光通信系统中，发送和接收光信号发生故障，并且当故障消除时，光信号的发送和接收重新开始。图6图示了在以下情况下的操作流程的概况：在根据本示例实施例的光通信系统中，在光信号的发送和接收中发生故障，并且当故障消除时，光信号的发送和接收重新开始。在下文中，作为示例，描述了从第二海底终端站设备12向第一海底终端站设备11光信号的发送中发生故障的情况。

在第一海底终端站设备11的应答器21中，帧处理单元32的信号监视单元43监视从线路模块31输入至帧生成单元41的信号，从而监视是否存在故障。当从第二海底终端站设备12向第一海底终端站设备11光信号的发送中发生故障时，第一海底终端站设备11的信号监视单元43从线路模块31侧从输入信号中断等检测到接收到的信号的异常(步骤101)。通过检测到接收到的信号的异常，帧处理单元32检测到将光信号从第二海底终端站设备12发送到第一海底终端站设备11已经发生故障。

当检测到故障时，第一海底终端站设备11的信号监视单元43向控制单元42发送指示已经发生故障的信息。当检测到已经发生故障时，控制单元42控制帧生成单元41，从而向线路模块31输出指示检测到故障的信息作为故障检测信息。通过使用发送信号的开销区，帧生成单元41将故障检测信息的代码数据输出至线路模块31。将输出至线路模块31的故障检测信息的代码数据转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送到相对的第二海底终端站设备12的应答器21(步骤102)。

经由线路模块31来将输入至第二海底终端站设备12的应答器21的故障检测信息的数据输入至帧处理单元32。当将故障检测信息的数据输入至帧处理单元32时，信号监视单元43检测到接收到故障检测信息。当检测到故障检测信息时，信号监视单元43向控制单元42发送指示检测到故障检测信息的信息。此外，第二海底终端站设备12的信号监视单元43还在检测到光信号的传送线路诸如海底中继线路15上已经发生故障时向控制单元42发送故障检测信息。

在接收到指示接收到故障检测信息的信息之后，控制单元42控制帧生成单元41，从而将输出至线路模块31的信号从用户信道信号切换到虚设图案信号(步骤103)。换句话说，帧生成单元41停止将基于从用户信道17输入的实际数据的信号输出至线路模块31，并且向线路模块31输出虚设图案信号。在本示例实施例中，将通过用户信道16和用户信道17输入至应答器21作为用于在海底中继线路15上传送的用户信道信号的信号的数据称为实际数据。

将从第二海底终端站设备12的帧处理单元32输出至线路模块31的虚设图案信号转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送至第一海底终端站设备11。因此，即使当第三方在光信号的传送期间进行拦截时，第三方也处于仅能够获得虚设图案信号的状态。

当检测到故障时，第一海底终端站设备11和第二海底终端站设备12的控制单元42分别向第一监视设备13和第二监视设备14输出指示检测到故障的信息。当识别到经由第一监视设备13和第二监视设备14检测到故障的操作员执行维护操作时，正常虚设图案的信号变成到第一海底终端站设备11的帧处理单元32的输入。当输入了正常虚设图案的信号时，第一海底终端站设备11的信号监视单元43检测到故障消除(步骤104)。

当检测到故障消除时，第一海底终端站设备11的信号监视单元43向控制单元42发送指示故障消除的信息。在接收到指示故障消除的信息之后，控制单元42控制帧生成单元41，从而向线路模块31输出指示故障消除的信息作为故障恢复信息。通过使用开销区，帧生成单元41向线路模块31输出指示故障恢复信息的代码数据。

将输入至线路模块31的故障恢复信息的代码数据转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送到相对的第二海底终端站设备12的应答器21(步骤105)。将输入至第二海底终端站设备12的故障恢复信息输入至应答器21的帧处理单元32。

当将故障恢复信息输入至第二海底终端站设备12的帧处理单元32时，信号监视单元43检测到接收到故障恢复信息，并且向控制单元42发送指示从故障恢复的信息。在接收到指示故障消除的信息之后，控制单元42将指示故障消除的信息输出至第二监视设备14。在接收到指示故障消除的信息之后，第二监视设备14通知操作员故障消除(步骤106)。

当在步骤106中通知操作员故障消除时，第二监视设备14检查是否输入了检查结果。当没有输入检查结果时(在步骤107中为否)，第二监视设备14等待直到输入了检查结果。

经由第二监视设备14识别到故障消除的操作员检查通信装备诸如通信设备和通信线缆，并且检查是否正通过连接拦截设备等执行非法通信拦截。在检查了是否存在用于拦截的非法装备之后，操作员将检查结果输入至第二监视设备14。

当输入了检查结果时(在步骤107中为是)，第二监视设备14检查输入的检查结果是否指示正常状态，即，不存在用于拦截的非法装备的状态。

当输入的检查结果是指示正常状态的结果时(在步骤108中为是)，第二监视设备14向第二海底终端站设备12的控制单元42发送返回到发送基于输入的用户信道信号的实际数据的指令。

在接收到返回到发送实际数据的指令之后，控制单元42控制帧生成单元41，从而停止向线路模块31输出虚设图案信号，并且开始输出基于用户信道信号的实际数据的信号(步骤109)。当切换到输出从客户端模块33输入的用户信道信号的实际数据时，重新开始在第一海底终端站设备11与第二海底终端站设备12之间发送和接收基于用户信道信号的正常光信号。

当操作员输入的检查结果是指示存在用于拦截的非法装备并且存在异常的结果时(在步骤108中为否)，继续将虚设图案信号从帧生成单元41输出至线路模块31(步骤110)。通过继续输出虚设图案信号，可以在避免执行拦截的第三方拦截用户信道信号的实际数据的同时执行去除拦截设备等。

图7图示了在对从海底中继线路输入的光信号进行复用之后通过波长复用单元与应答器之间的光耦合器等使该光信号分路并且将其输入至由拦截器放置的拦截设备的示例。因此，当安装了拦截设备时，将接收到的信号输入至应答器由于安装了光耦合器等而中断。在这种情况下，当在重新开始将光信号输入至应答器时发送基于用户信道信号的实际数据时，担心数据被已经安装了拦截设备的第三方拦截。根据本示例实施例的光通信系统在到接收侧应答器的输入信号被中断时通知发送侧应答器，并且在通过发送虚设图案而重新开始进行通信时产生正在发送虚设图案信号的状态。因此，紧接在由于安装了光耦合器等接收到的信号到应答器的输入被中断之后，仅发送虚设图案信号。因此，不用担心基于用户信道信号的实际数据被已经安装了拦截设备的第三方拦截。

图8和图9示意性地图示了在根据本示例实施例的光通信系统中发生故障时每个设备的操作以及发送的和接收的数据的示例。在图8的最上段的示意图图示了从第二海底终端站设备12发送到第一海底终端站设备11的光信号的传送线路上发生故障并且第一海底终端站设备11的应答器21检测到接收到的信号的异常的情况。从图8的顶部开始的第二示意图图示了检测到故障的第一海底终端站设备11的应答器21经由海底中继线路15向相对的第二海底终端站设备12的应答器21发送故障检测信息的情况。从图8的顶部开始的第二示意图还图示了第二海底终端站设备12的应答器21通过接收到故障检测信息而检测到在相对的第一海底终端站设备11侧已经发生接收故障的情况。在图8的最下段的示意图图示了检测到在相对的终端站设备侧已经发生接收故障的第二海底终端站设备12的应答器21开始发送虚设图案信号的情况。

在图9的最上段的示意图图示了以下情况的示例：通过维护操作去除故障原因，并且由第二海底终端站设备12的应答器21发送的虚设图案信号开始到达第一海底终端站设备11的应答器21。第一海底终端站设备11的应答器21通过正常地接收到虚设图案信号而检测到故障消除。

从图9的顶部开始的第二示意图图示了第一海底终端站设备11的应答器21检测到经由海底中继线路15向相对的第二海底终端站设备12的应答器21发送故障恢复信息故障消除的情况。此外，在图9的顶部开始的第二示意图中，接收到故障恢复信息的第二海底终端站设备12的应答器21向第二监视设备14通知指示故障消除的信息。在该实例中，第二海底终端站设备12的应答器21继续虚设图案信号的发送。

在图9的最下段的示意图图示了操作员检查到不存在拦截等并且不存在异常、并且将检查结果输入至第二监视设备14、并且提供有切换到用户信道信号的指令的情况。接收到切换到用户信道信号的指令的第二海底终端站设备12的应答器21重新开始发送用户信道信号。因此，在故障消除时继续发送虚设图案信号，并且在操作员对切换到实际数据进行认证之后切换到用户信道信号。因此，可以避免在故障消除之后通信立即被第三方拦截。

在根据本示例实施例的光通信系统中，当接收侧应答器21检测到输入信号中断等时，接收侧应答器21经由海底中继线路15向相对的发送源应答器21发送故障检测信息。当接收到故障检测信息时或者当检测到通过本地设备光信号的传送中发生故障时，发送源应答器21将待经由海底中继线路15发送的信号从基于用户信道信号的实际数据切换到基于虚设图案的信号。因此，当在打算非法拦截通信的第三方安装了拦截设备的情况下引起信号的中断等时，经由海底中继线路15来传送虚设图案信号。

在根据本示例实施例的光通信系统中，即使在从接收侧应答器21发送了指示故障消除的故障恢复信号之后，发送源应答器21也继续发送基于虚设图案的信号。此外，发送源应答器21在故障消除之后从监视设备接收到切换到用户信道信号的指令，并且然后将待经由海底中继线路15发送的信号从虚设图案信号切换到基于用户信道信号的信号。因此，在操作员检查到通信未被拦截并且对发送作为实际数据的用户信道信号进行认证之后，开始发送实际数据。因此，基于实际数据的通信不会被打算非法拦截通信的第三方拦截。因此，根据本示例实施例的光通信系统可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。

(第三示例实施例)

参照附图详细描述本发明的第三示例实施例。图10图示了根据本示例实施例的光通信系统的构成的概况。在根据第二示例实施例的光通信系统中，在故障消除时在发送基于虚设图案的信号的状态下操作员检查是否存在拦截装备，操作员对切换进行认证，从而切换到发送基于实际数据的信号。根据本示例性实施例的光通信系统的特征在于：在接收光信号时测量光功率，并且基于接收到的信号在发生故障之前和之后的光功率的差来确定是否从虚设图案切换到实际数据。

根据本示例实施例的光通信系统包括第一海底终端站设备51、第二海底终端站设备52、第一监视设备13、第二监视设备14、和海底中继线路15。根据本示例实施例的光通信系统中的第一海底终端站设备51和第二海底终端站设备52经由海底中继线路15彼此连接。第一海底终端站设备51进一步连接至多个用户信道16。此外，第二海底终端站设备52进一步连接至多个用户信道17。如在第二示例实施例中那样，根据本示例实施例的光通信系统是经由海底中继线路15在第一海底终端站设备51与第二海底终端站设备52之间发送和接收WDM方案光信号的海底线缆系统。根据本示例实施例的第一监视设备13、第二监视设备14、海底中继线路15、用户信道16、和用户信道17的构成和功能与根据第二示例实施例的具有相同名称的部件的构成和功能相似。

描述第一海底终端站设备51和第二海底终端站设备52的构成。图11是图示了用作第一海底终端站设备51和第二海底终端站设备52的通信设备60的构成的概况的框图。通信设备60包括应答器61和波长复用单元62。设置有N个应答器61，范围从应答器61-1到应答器61-N。N为整数。

描述应答器61的构成。图12是图示了应答器61的构成的概况的框图。应答器61包括线路模块71、帧处理单元72、客户端模块73、测试图案生成单元74、光功率监视单元75、和分路单元76。根据本示例实施例的线路模块71、客户端模块73、和测试图案生成单元74的构成和功能与第二示例实施例中具有相同名称的部件的构成和功能相似。

描述帧处理单元72的构成。图13是图示了帧处理单元72的构成的概况的框图。帧处理单元72包括帧生成单元81、控制单元82、信号监视单元83、和光功率存储单元84。帧处理单元72由多个半导体设备或者单个半导体设备配置。例如，使用数字信号处理器(DSP)或者现场可编程门阵列(FPGA)作为半导体设备。

帧生成单元81具有与根据第二示例实施例的帧生成单元41的功能相似的功能。帧生成单元81具有在控制单元82的控制下在输出故障恢复信息时将有关在接收的信号发生故障之前和之后的光功率的差的信息添加至故障恢复信息的功能。

控制单元82具有与根据第二示例实施例的控制单元42的功能相似的功能。此外，控制单元82具有计算接收到的信号在发生故障之前和之后的光功率的差并且通过控制帧生成单元81来将有关光功率的差的信息发送到相对的应答器的功能。当信号监视单元83检测到接收到的信号的故障消除时，控制单元82基于存储在光功率存储单元84中的有关光功率的信息来计算在发生故障之前和之后的光功率的差。控制单元82向帧生成单元81发送有关在发生故障之前和之后的光功率的信息以及发送故障恢复信息的指令。

此外，控制单元82具有基于光功率在接收到的信号发生故障之前的正常操作时间与从故障恢复的时间之间的差来确定是否存在诸如安装有拦截设备的异常的功能。当从信号监视单元83接收到故障恢复信息和有关从相对的应答器发送的光功率的差的信息时，控制单元82将光功率的差与预定标准相比较。

当在发生故障之前和之后的光功率的差小于预定标准时，控制单元82确定光信号未被拦截。当确定光信号未被拦截时，控制单元82通过控制帧生成单元81来将输出至线路模块71的信号从虚设图案切换到基于用户信道信号的实际数据的信号。例如，按照在发生故障之前和之后的光功率的差为1dBm或者更少的方式来设置预定标准。

当通过使光信号分路拦截到信息时，分路的光信号的光功率需要处于可以将信号与噪声区分开来的水平。因此，当安装了拦截设备等时，输入的光信号的光功率较低。换句话说，当安装了拦截设备等时，在故障消除之后测得的光功率低于在发生故障之前测得的光功率。因此，可以基于在发生故障之前和故障消除之后的光功率的差来确定是否安装了拦截设备。另一方面，当仅测量光功率时，在分路单元76中分路到光功率监视单元75侧的光信号的光功率可以更低。因此，输入至线路模块71侧的光信号的光功率可以保持较高。因此，可以抑制由测量光功率引起的输入至线路模块71侧的光信号的质量劣化。

当在发生故障之前和之后的光功率的差大于预定标准时，控制单元82确定光信号被拦截设备等分路，并且向第一监视设备13或者第二监视设备14输出指示可能发生拦截的信息。当在发生故障之前和之后的光功率的差大于预定标准时，控制单元82不自动从虚设图案信号切换到用户信道的信号。当控制单元82从第一监视设备13或者第二监视设备14接收到切换到用户信道信号的指令时，帧生成单元81将输出至线路模块71的信号从虚设图案信号切换到用户信道信号。

信号监视单元83具有与根据第二示例实施例的信号监视单元43的功能相似的功能。此外，当检测到从相对的应答器发送了故障恢复信息时，信号监视单元83向控制单元82发送有关添加至故障恢复信息的光功率的差的信息以及故障恢复信息。

光功率存储单元84具有保存有关从光功率监视单元75输入的光功率的信息的功能。有关从光功率监视单元75输入的光功率的信息是从波长复用单元62发送至线路模块71的光信号的光功率的值。

光功率监视单元75具有测量由分路单元76分路的光信号的光功率的功能。光功率监视单元75包括光电二极管，并且将光信号转换为电信号。光功率监视单元75基于电信号来计算从波长复用单元62发送的光信号的光功率，并且将光功率的值输出至帧处理单元72的光功率存储单元84。光功率监视单元75预先保存由光电二极管检测到的光功率与从波长复用单元62发送的光信号的光功率之间的关系。根据本示例实施例的光功率监视单元75将预定时间内的光功率的平均值输出至帧处理单元72的光功率存储单元84。预先设置了预定时间。

分路单元76具有使得将光信号输入至线路模块71和光功率监视单元75的使从波长复用单元62发送的光信号分路的功能。例如，可以针对分路单元76使用光耦合器。

描述根据本示例实施例的光通信系统的操作。在根据本示例实施例的光通信系统中，在正常情况下，经由海底中继线路15在第一海底终端站设备51与第二海底终端站设备52之间发送和接收基于用户信道信号的WDM方案光信号。

描述的是一种操作，在该操作中，在根据本示例实施例的光通信系统中，发送和接收光信号发生故障，并且当故障消除时，光信号的发送和接收重新开始。图14图示了在以下情况下的操作流程的概况：在根据本示例实施例的光通信系统中，在光信号的发送和接收中发生故障，并且当故障消除时，光信号的发送和接收重新开始。在下文中，作为示例，描述了从第二海底终端站设备52向第一海底终端站设备51光信号的发送中发生故障的情况。

在第一海底终端站设备51的应答器61中，帧处理单元72的信号监视单元83监视从线路模块71输入的信号，并且监视是否存在故障。当从第二海底终端站设备52向第一海底终端站设备51光信号的发送中发生故障时，帧处理单元72的信号监视单元83检测到接收到的信号的异常诸如从线路模块71侧输入信号中断)(步骤111)。通过检测到接收到的信号的异常，帧处理单元72检测到将光信号从第二海底终端站设备52发送到第一海底终端站设备51已经发生故障。

当检测到故障时，第一海底终端站设备51的信号监视单元83向控制单元82发送指示已经发生故障的信息。当检测到已经发生故障时，控制单元82控制帧生成单元81，从而向线路模块71输出指示检测到故障的信息作为故障检测信息。通过使用发送信号的开销区，帧生成单元81将故障检测信息的代码数据输出至线路模块71。将输出至线路模块71的故障检测信息的代码数据转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送到相对的第二海底终端站设备52的应答器61(步骤112)。

经由线路模块71来将输入至第二海底终端站设备52的应答器61的故障检测信息的数据输入至帧处理单元72。当将故障检测信息的数据输入至帧处理单元72时，信号监视单元83检测到接收到故障检测信息。当检测到故障检测信息时，信号监视单元83向控制单元82发送指示检测到故障检测信息的信息。此外，第二海底终端站设备52的信号监视单元83还在检测到光信号的传送线路诸如海底中继线路15上已经发生故障时将故障检测信息发送至控制单元82。

在接收到指示接收到故障检测信息的信息时，控制单元82控制帧生成单元81，从而将输出至线路模块71的信号从用户信道信号切换到虚设图案信号(步骤113)。

将从第二海底终端站设备52的帧处理单元72输出至线路模块71的虚设图案信号转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送至第一海底终端站设备51。

当检测到故障时，第一海底终端站设备51和第二海底终端站设备52的控制单元82分别向第一监视设备13和第二监视设备14输出指示检测到故障的信息。当识别到经由第一监视设备13和第二监视设备14检测到故障的操作员执行维护操作时，正常虚设图案的信号变成到第一海底终端站设备51的帧处理单元72的输入。当输入了正常虚设图案的信号时，第一海底终端站设备51的信号监视单元83检测到故障消除(步骤114)。

当检测到故障消除时，第一海底终端站设备51的信号监视单元83向控制单元82发送指示故障消除的信息。当检测到故障消除时，控制单元82计算在发生故障之前和之后、即在发生故障之前和故障消除之后的光功率的差(步骤115)。在计算了在发生故障之前和之后的光功率的差之后，第一海底终端站设备51的控制单元82控制帧生成单元81，从而向线路模块71输出故障恢复信息和有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息。通过使用开销区，帧生成单元81基于故障恢复信息和有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息向线路模块71输出代码数据。

将输入至第一海底终端站设备51的线路模块71的故障恢复信息和有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息转换为光信号，并且经由海底中继线路15来将该光信号发送到相对的第二海底终端站设备52(步骤116)。将输入至第二海底终端站设备52的故障恢复信息等输入至应答器61的帧处理单元72。

将输入至第二海底终端站设备52的帧处理单元72的故障恢复信息和有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息输入至帧生成单元81。当将故障恢复信息和有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息输入至帧生成单元81时，信号监视单元83向控制单元82发送指示故障消除的信息以及有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息。

在接收到指示故障消除的信息以及有关在发生故障之前和之后的光功率的差的信息之后，控制单元82将发生故障之前和之后的光功率的差相比较，并且确定光功率的差是否在预定标准内(步骤117)。

当在发生故障之前和之后的光功率的差在预定标准内时(在步骤118中为是)，第二海底终端站设备52的控制单元82确定在未安装拦截设备等的正常状态下故障消除。当确定在正常状态下故障消除时，控制单元82控制帧生成单元81，从而停止将虚设图案信号输出至线路模块71，并且切换到输出基于用户信道信号的信号(步骤119)。

当切换到输出基于用户信道信号的实际数据的信号时，重新开始在第一海底终端站设备51与第二海底终端站设备52之间发送和接收基于用户信道信号的正常光信号。

当在发生故障之前和之后的光功率的差大于预定标准时(在步骤118中为否)，第二海底终端站设备52的控制单元82确定担心执行通过安装拦截设备等进行的拦截。这是因为当光功率的差大于预定标准时，可能会对通信装备进行一些修改，诸如，安装用于分路的光耦合器。

当确定存在对执行安装拦截设备等的担心时，第二海底终端站设备52的控制单元82向第二监视设备14输出指示存在对执行安装拦截设备等的担心的信息。在接收到指示存在对执行安装拦截设备等的担心的信息之后，第二监视设备14通知操作员执行了安装拦截设备等并且存在对拦截的担心(步骤120)。

当在步骤120中通知存在对拦截的担心时，第二监视设备14检查是否输入了检查结果。当没有输入检查结果时(在步骤121中为否)，第二监视设备14等待直到输入了检查结果。

经由第二监视设备14识别到存在对执行安装拦截设备等的担心的操作员检查通信装备诸如通信设备和通信线缆，并且检查是否正通过连接拦截设备等执行非法通信拦截。在检查了是否存在用于拦截的非法装备之后，操作员将检查结果输入至第二监视设备14。

当输入了检查结果时(在步骤121中为是)，第二监视设备14检查输入的检查结果是否指示正常状态，即，不存在用于拦截的非法装备的状态。

当输入的检查结果是指示正常状态的结果时(在步骤122中为是)，第二监视设备14向第二海底终端站设备52的控制单元82输出返回到正常操作的指令。

在接收到返回到正常操作的指令之后，第二海底终端站设备52的控制单元82停止将虚设图案信号输出至线路模块71，并且切换到输出基于从客户端模块73输入的用户信道信号的信号(步骤119)。当切换到输出基于从客户端模块73输入的用户信道信号的实际数据的信号时，重新开始在第一海底终端站设备51与第二海底终端站设备52之间发送和接收基于用户信道的信号的正常光信号。

当输入的检查结果指示存在用于拦截的非法装备并且存在异常时(在步骤122中为否)，继续将虚设图案信号输出至线路模块71(步骤123)。通过继续输出虚设图案信号，可以在避免执行拦截的第三方拦截用户信道信号的实际数据的同时执行去除拦截设备等。

在根据本示例实施例的应答器61中，分路单元76在线路模块71之前的阶段使通过波长复用单元62输入的光信号分路，并且测量光功率。代替这种配置，可以测量线路模块71的接收单元的光电转换元件的输出部分的电流值，并且可以测量输入的光信号的光功率。可以通过测量光电转换元件的输出部分的电流值来减少用作分路单元76的光组件。

根据本示例实施例的光通信系统测量在接收侧应答器61中接收到的光信号的光功率。此外，当发生故障时，接收侧应答器61经由海底中继线路15向相对的应答器61传送有关在发生故障之前和故障消除之后的光功率的差的信息。发送源应答器61将光功率的差与预定标准相比较。当光功率的差在预定标准内时，发送源应答器61确定通信未被拦截，并且从虚设图案切换到输出基于用户信道信号的信号。换句话说，基于在发生故障之前和故障消除之后的光功率的差，根据本示例实施例的光通信系统在将发送信号从虚设图案切换到基于实际数据的信号时自动执行认证。

由于根据本示例实施例的光通信系统自动确定不存在任何拦截并且然后重新开始发送实际数据，因此，不必等待操作员进行检查，并且可以在防止拦截的同时提前重新开始进行传送。此外，即使当频繁发生信号的中断等时，操作员也不需要每次都采取措施，从而可以高效地操作光通信系统。因此，根据本示例实施例的光通信系统可以在连接拦截设备等时更确定地防止信息泄漏。

在第二和第三光通信系统中，检测到接收的信号的故障的应答器向相对的应答器发送故障检测信息。代替这种配置，与检测到接收到的信号的故障的应答器不同的应答器可以向相对侧终端设备发送故障检测信息。与检测到故障的应答器不同的应答器发送故障检测信息，从而使得即使在波长复用单元与应答器之间的发送侧和接收侧都发生异常时，也可以将故障检测信息发送到相对的终端设备。

虽然在第二和第三示例实施例中表明了被配置成海底线缆系统的光通信系统，但是根据第二和第三示例实施例的光通信系统可以是在地面上传送光信号的系统。此外，即使当未在通信设备之间的传送线路上对光信号进行复用时，也可以应用在检查到在根据第二和第三示例实施例的光通信系统中不存在任何拦截之后从虚设图案信号切换到用户信道信号的技术。

虽然已经参照本发明的示例实施例具体示出并且描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域的普通技术人员要明白，在不脱离如由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中进行形式和细节上的各种改变。

本申请基于并且要求2016年3月4日提交的日本专利申请第2016-41744号的优先权权益，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。

[附图标记列表]

1 通信装置

2 监视装置

3 控制装置

4 认证装置

11 第一海底终端站设备

12 第二海底终端站设备

13 第一监视设备

14 第二监视设备

15 海底中继线路

16 用户信道

17 用户信道

20 通信设备

21 应答器

22 波长复用单元

31 线路模块

32 帧处理单元

33 客户端模块

34 测试图案生成单元

41 帧生成单元

42 控制单元

43 信号监视单元

51 第一海底终端站设备

52 第二海底终端站设备

60 通信设备

61 应答器

62 波长复用单元

71 线路模块

72 帧处理单元

73 客户端模块

74 测试图案生成单元

75 光功率监视单元

76 分路单元

81 帧生成单元

82 控制单元

83 信号监视单元

84 光功率存储单元

Claims (10)

1.一种通信设备，包括：

通信装置，所述通信装置用于经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从所述相对设备接收光信号；

监视装置，所述监视装置用于基于从另一设备获得的信息来监视从所述通信装置传送的所述光信号的传送状态；

控制装置，所述控制装置包括用于在所述监视装置检测到在所述光信号的传送中发生故障时从所述通信装置发送不是基于实际数据而是基于虚设图案的信号的装置；以及

认证装置，所述认证装置用于在基于所述虚设图案的信号被发送的同时，在所述监视装置检测到所述故障的消除时，检查是否能够开始发送基于所述实际数据的信号，并且对开始发送进行认证，其中

所述控制装置进一步包括用于在所述认证装置认证了开始发送时从所述通信装置发送不是基于所述虚设图案而是基于所述实际数据的信号的装置，

其中，在消除所述故障之后继续发送基于所述虚设图案的信号，并且当由用户认证了开始发送时执行从所述故障的恢复。

2.根据权利要求1所述的通信设备，其中，所述监视装置基于经由所述传送线路从所述相对设备发送的所述光信号中包括的信息来检测所述相对设备中所述故障的发生和所述故障的消除。

3.根据权利要求1或者2所述的通信设备，其中，所述认证装置向预定设备输出指示所述故障被消除的信息，并且从所述预定设备获取对开始发送基于所述实际数据的信号的所述认证。

4.根据权利要求1或者2所述的通信设备，其中，所述认证装置在所述相对设备在所述故障的发生之前和所述故障的消除之后接收到的所述光信号的光功率的差在预定的标准内时对开始发送基于所述实际数据的信号进行认证。

5.一种通信设备，包括：

通信装置，所述通信装置用于经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从所述相对设备接收光信号；

信号监视装置，所述信号监视装置用于监视在所述通信装置中接收到的所述光信号的接收状态；以及

接收状态通知装置，所述接收状态通知装置包括用于在所述信号监视装置检测到在所述光信号的接收中发生故障时从所述通信装置向所述相对设备发送指示发生所述故障的信息的装置，以及用于在所述信号监视装置从在所述通信装置中接收到的所述光信号中检测到预定虚设图案时从所述通信装置向所述相对设备发送指示所述故障被消除的信息的装置，

其中，在消除所述故障之后继续发送基于所述虚设图案的信号，并且当由用户认证了开始发送时执行从所述故障的恢复。

6.根据权利要求5所述的通信设备，进一步包括：

测量装置，所述测量装置用于测量所述通信装置接收到的所述光信号的光功率，其中

所述接收状态通知装置进一步包括用于将有关在所述故障的发生之前和所述故障的消除之后所述光功率的差的信息从所述通信装置发送到所述相对设备的装置。

7.一种光通信系统，包括：

第一终端站设备，所述第一终端站设备包括根据权利要求1或者2所述的通信设备；以及

第二终端站设备，所述第二终端站设备包括根据权利要求5或者6所述的通信设备，所述第二终端站设备经由传送线路连接至所述第一终端站设备，其中，

当所述第二终端站设备的所述信号监视装置检测到经由所述传送线路从所述第一终端站设备接收到的所述光信号中发生故障时，从所述第二终端站设备向所述第一终端站设备发送指示在所述光信号的接收中发生故障的信息，以及

经由所述传送线路将基于所述虚设图案的信号从所述第一终端站设备发送到所述第二终端站设备，

其中，在消除所述故障之后继续发送基于所述虚设图案的信号，并且当由用户认证了开始发送时执行从所述故障的恢复。

8.一种通信方法，包括：

经由传送线路来向作为相对的通信设备的相对设备发送光信号和从所述相对设备接收光信号；

基于从另一设备获得的信息来监视所发送的光信号的传送状态；

在检测到所述光信号的传送中发生故障时发送不是基于实际数据而是基于虚设图案的信号；

在发送基于所述虚设图案的信号的同时，在检测到所述故障的消除时检查是否能够开始发送基于所述实际数据的信号；以及

在认证了开始发送基于所述实际数据的信号时，发送不是基于所述虚设图案而是基于所述实际数据的信号，

其中，在消除所述故障之后继续发送基于所述虚设图案的信号，并且当由用户认证了开始发送时执行从所述故障的恢复。

9.根据权利要求8所述的通信方法，其中，在所述相对设备在所述故障的发生之前和所述故障的消除之后接收到的所述光信号的光功率的差在预定的标准内时对开始发送基于所述实际数据的信号进行认证。

10.根据权利要求8或者9所述的通信方法，进一步包括：

监视所述光信号在所述相对设备中的接收状态；

当检测到在所述光信号的接收中发生故障时，从所述相对设备发送指示所述故障发生的信息作为有关所述接收状态的信息；以及

当检测到在所述光信号的接收中故障消除时，从所述相对设备发送指示所述故障被消除的信息作为有关所述接收状态的信息。

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