JP2012238991A - 局側装置、宅側装置、光通信システム、および光通信システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＮＵがフレームの受信を一時的に停止した場合に、ＯＮＵがフレームを受信可能な状態に戻った後にＯＬＴからの暗号化データをＯＮＵで復号できるための技術を提供する。
【解決手段】ＯＬＴは、ＯＬＴとＯＮＵとの間でタイムスタンプが同期している場合に復号可能な暗号化フレームをＯＮＵに送信する。ＯＬＴは、ＯＬＴのタイムスタンプを含む暗号化フレームをＯＮＵに送信して、それによりＯＬＴとＯＮＵとの間でタイムスタンプを同期させる。ＯＮＵがスリープモードにある場合、ＯＮＵがスリープモードから復帰すると、ＯＬＴは、ＯＬＴのタイムスタンプを含む非暗号化フレームをＯＮＵに送信してＯＬＴとＯＮＵとの間でタイムスタンプを同期させ、その後に暗号化フレームをＯＮＵに送信する。
【選択図】図９

Description

本発明は、局側装置、宅側装置、光通信システム、および光通信システムの制御方法に関する。本発明は、特に、局側装置と宅側装置との間でのタイムスタンプの同期に関する。

各家庭までのネットワークアクセスサービスを光ファイバによって提供するＦＴＴＨ（Fiber To The Home）を実現する形態のひとつにＰＯＮ（Passive Optical Network）がある。今日では、イーサネット（登録商標）技術を適用したＰＯＮであるＥＰＯＮが、ＦＴＴＨサービスに広く利用される。

ＰＯＮの特長は、家庭等に設置される宅側装置（ＯＮＵ（Optical Network Unit））と、電話局等に設置される局側装置（ＯＬＴ（Optical Line Terminal））とが、それらの間を結ぶ光ファイバの一部を共有して通信を行なうことにより、光アクセスサービスを低コストで提供できることである。具体的には、ＰＯＮでは、光スプリッタを介して、１つのＯＬＴと複数のＯＮＵとが光ファイバで接続される。光スプリッタは、外部からの電源供給を特に必要とすることなく、入力された信号から受動的に信号を分岐または多重する。

ＰＯＮ方式では、双方向の通信データが暗号化される。たとえば特開２００７−７４６４５号公報（特許文献１）は、以下の構成を有する共通鍵暗号通信システムを開示する。すなわち、暗号化を行なう送信機ではＰＯＮクロックカウンタが定期的にインクリメントされる。復号化を行なう受信機では、同一長のＰＯＮクロックカウンタが、復号化の際に、暗号化の際のＰＯＮクロックカウンタと同じになるようにインクリメントされる。送信機は、最大ジッタ量の２倍以上かつ４倍未満の周期でインクリメントされる、部分ＰＯＮクロックカウンタを読み出す。送信機は、読み出された部分ＰＯＮクロックカウンタを含む入力ブロックカウンタにより生成した暗号とともに、当該部分ＰＯＮクロックカウンタの再開ビットを受信機に送信する。受信機は、同位置の部分ＰＯＮクロックカウンタを読み出す。読み出したＰＯＮクロックカウンタの最下位ビットと、送信された最下位ビットとが同じであるときには、受信機は、当該部分ＰＯＮクロックカウンタを含む入力ブロックカウンタによる復号化を行なう。一方、読み出したＰＯＮクロックカウンタの最下位ビットと、送信された最下位ビットとが同じでない場合には、受信機は、当該部分ＰＯＮクロックカウンタを１回インクリメントまたは１回デクリメントしたものを含む入力ブロックカウンタによる復号化を行なう。

特開２００７−７４６４５号公報

ＰＯＮに用いられる通信機器の省電力化のための方式が検討されている。たとえば、ＯＬＴとＯＮＵとの間でハンドシェークが行なわれて、ＯＮＵがデータの送受信を行なっていない場合にＯＮＵの一部の機能が停止する。省電力モード時に停止するＯＮＵの構成要素は、たとえばＯＬＴからのデータフレームおよび制御フレームを受信するための光受信部である。

ＰＯＮの通常の運用時には、ＯＮＵはＯＬＴから受信した光信号を元にしてクロックを再生する。その再生されたクロックがＯＮＵの動作用のクロックとして使用される。これにより、ＰＯＮの基本プロトコルの１つであるＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）で使用される時刻情報、すなわちＭＰＣＰタイムスタンプがＯＬＴとＯＮＵとの間で同期する。

しかしながらＯＮＵが省電力モードになった場合には、ＯＮＵはＯＬＴからの光信号を受信できない。ＯＮＵは自装置の内部にクロック生成部を具備する。省電力モード時において、クロック生成部によって生成されたクロックに基づいてＯＮＵが動作する。したがって、ＯＬＴとＯＮＵとの間でのクロックの誤差によって、ＭＰＣＰタイムスタンプがＯＬＴとＯＮＵとの間で同期しなくなる可能性がある。

特開２００７−７４６４５号（特許文献１）に開示された方式では、ＭＰＣＰタイムスタンプ（上記文献では「ＰＯＮクロックカウンタ」と記載されている）の一部が暗号の入力ブロックカウンタとして使用される。この方式によれば、ＯＬＴとＯＮＵとの間でＭＰＣＰタイムスタンプが完全に一致していなくても、ＯＬＴとＯＮＵとの間でＭＰＣＰタイムスタンプを同期させることができる。ただし、ＭＰＣＰタイムスタンプの同期は、ＭＰＣＰタイムスタンプの差分値がＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）標準で規定されたタイムスタンプドリフト値以内である場合に可能である。

一方、ＯＮＵが省電力モードから復帰した後に、ＯＮＵとＯＬＴとの間でのＭＰＣＰタイムスタンプの差分値が、ＩＥＥＥで規定されたタイムスタンプドリフト値以下になることは保証されていない。もし、その差分値がＩＥＥＥで規定されたタイムスタンプドリフト値を上回る場合には、ＯＮＵがＯＬＴからの暗号化フレームを復号できないことが起こりうる。

本発明の目的は、ＯＮＵがフレームの受信を一時的に停止した場合に、ＯＮＵがフレームを受信可能な状態に戻った後にＯＬＴからの暗号化データをＯＮＵで復号できるための技術を提供することである。

本発明のある局面に係る局側装置は、受動的光ネットワークを介して宅側装置に接続される局側装置であって、タイムスタンプを発生させるタイムスタンプ発生部と、局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に宅側装置で復号可能な暗号化フレームを生成して、宅側装置に暗号化フレームを送信する制御部とを備える。制御部は、局側装置のタイムスタンプを含む暗号化フレームを宅側装置に送信して、それにより局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプを同期させる。宅側装置がフレームの受信を一時的に停止した場合には、宅側装置がフレームを受信可能な状態に復帰すると、制御部は、局側装置のタイムスタンプを含む非暗号化フレームを宅側装置に送信して局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプを同期させ、その後に暗号化フレームを宅側装置に送信する。

この構成によれば、宅側装置がフレームの受信を一時的に停止した場合、宅側装置がフレームを受信可能な状態に戻った後に、非暗号化フレームによって宅側装置と局側装置との間でタイムスタンプを同期させることができる。これにより宅側装置がフレームを受信可能な状態に戻った後に局側装置からの暗号化データを宅側装置で復号できる。

好ましくは、制御部は、非暗号化フレームとして、ディスカバリゲートを送信する。
この構成によれば、元々暗号化されていないディスカバリゲートを用いて、局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプを同期させることができる。

好ましくは、ディスカバリゲートにおいて、宅側装置の送信許可量が０に設定される。
この構成によれば、無駄なリソースの使用を防ぐことができる。

好ましくは、制御部は、宅側装置がフレームを受信可能な状態であるかどうかに関係なく、ディスカバリゲートを繰り返し送信する。

この構成によれば、宅側装置がフレームを受信可能な状態に復帰するタイミングにかかわらず、宅側装置がディスカバリゲートを受信できる。したがって、たとえば宅側装置がフレームの受信を停止する期間が予定された期間よりも短くなった場合にも、宅側装置がディスカバリゲートを受信できる。

好ましくは、ディスカバリゲートが繰り返し送信される間隔は、局側装置と宅側装置との間に生じ得るタイムスタンプのずれが、暗号化フレームの復号にとって許容されるタイムスタンプのずれの最大値に達するのに要する時間の長さ以下である。

この構成によれば、局側装置と宅側装置との間のタイムスタンプが同期した状態を維持できるので宅側装置で暗号化フレームを確実に復号することができる。

好ましくは、制御部は、非暗号化フレームとして、非暗号化ノーマルゲートを送信する。

この構成によれば、通常用いられるノーマルゲートが宅側装置に送られるため、局側装置の負荷の増大を抑えることができる。

好ましくは、制御部は、非暗号化に対して宅側装置が応答するまで、非暗号化ノーマルゲートを繰り返し送信する。

この構成によれば、宅側装置のタイムスタンプが局側装置のタイムスタンプに同期したことを局側装置で確認できる。したがって、局側装置からの暗号化フレームを宅側装置で確実に復号できる。

好ましくは、制御部は、宅側装置がフレームを受信不可な状態に移行したときから、非暗号化ノーマルゲートを繰り返し送信する。

この構成によれば、宅側装置がフレームを受信可能な状態に復帰するタイミングにかかわらず、宅側装置が非暗号化ノーマルゲートを受信できる。したがって、たとえば宅側装置がフレームの受信を停止する期間が予定された期間よりも短くなった場合にも、宅側装置が非暗号化ノーマルゲートを受信できる。

好ましくは、宅側装置がフレームを受信不可な状態にある間、宅側装置が受信すべきデータフレームは、局側装置に蓄積される。制御部は、非暗号化フレームを送信した後に、局側装置に蓄積されたデータフレームを暗号化して送信する。

この構成によれば、宅側装置が暗号化フレームを復号できないにもかかわらず局側装置が暗号化データフレームを宅側装置に送信することを防ぐことができる。

好ましくは、局側装置は、フレームの受信を一時的に停止させるスリープモードに宅側装置を移行させるためのスリープ要求を発生させるスリープ要求発生部をさらに備える。

この構成によれば、宅側装置の消費電力を低減することができる。
本発明の他の局面に係る宅側装置は、受動的光ネットワークを介して局側装置に接続される宅側装置であって、局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに宅側装置を移行させるスリープモード設定部と、タイムスタンプを発生させるタイムスタンプ発生部と、宅側装置のタイムスタンプが局側装置のタイムスタンプと同期している場合に、局側装置から送られた暗号化フレームを復号可能な復号部と、局側装置のタイムスタンプを含む制御フレームを復号部から受けて、制御フレームを用いて、宅側装置のタイムスタンプを局側装置のタイムスタンプに同期させるタイムスタンプ補正部とを備える。スリープモードから復帰後、暗号化フレームを受信する前に、復号部は、非暗号化された制御フレームを局側装置から受信してタイムスタンプ補正部に送信する。タイムスタンプ補正部は、復号部からの非暗号化された制御フレームを用いて、宅側装置のタイムスタンプを局側装置のタイムスタンプに同期させる。

この構成によれば、宅側装置がスリープモードに移行し、その後、スリープモードから通常のモードに戻った場合に、局側装置からの暗号化データを宅側装置で復号できる。

本発明のさらに他の局面に係る光通信システムは、受動的光ネットワークを介して接続された局側装置および宅側装置を備える光通信システムであって、局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に復号可能な暗号化フレームを生成する暗号化部と、局側装置または宅側装置のタイムスタンプを用いて暗号化フレームを復号する復号部と、局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに宅側装置を移行させるスリープモード設定部と、局側装置のタイムスタンプを含む制御フレームを用いて、宅側装置のタイムスタンプを局側装置のタイムスタンプに同期させるタイムスタンプ補正部とを備える。宅側装置がスリープモードから復帰後、暗号化フレームが送信される前に、タイムスタンプ補正部は、非暗号化された制御フレームに含まれる局側装置のタイムスタンプを用いて宅側装置のタイムスタンプを局側装置のタイムスタンプに同期させる。

この構成によれば、宅側装置がスリープモードに移行し、その後、スリープモードから通常のモードに戻った場合に、局側装置と宅側装置とのうちの一方から送信された暗号化フレームを他方で復号できる。

本発明のさらに他の局面に係る光通信システムの制御方法は、受動的光ネットワークを介して接続された局側装置および宅側装置を備える光通信システムの制御方法であって、局側装置と宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に復号可能な暗号化フレームを生成するステップと、局側装置または宅側装置のタイムスタンプを用いて暗号化フレームを復号するステップと、局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに宅側装置を移行させるステップと、宅側装置がスリープモードから復帰後、暗号化フレームが送信される前に、非暗号化された制御フレームに含まれる局側装置のタイムスタンプを用いて宅側装置のタイムスタンプを局側装置のタイムスタンプに同期させるステップとを備える。

この構成によれば、宅側装置がスリープモードに移行し、その後、スリープモードから通常のモードに戻った場合に、局側装置と宅側装置とのうちの一方から送信された暗号化フレームを他方で復号できる。

本発明によれば、ＯＮＵが省電力モードに移行し、その後省電力モードから復帰した場合においてもＯＮＵがＯＬＴからの暗号化データを復号できる。

本発明の実施の形態に係るＥＰＯＮシステム１００の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るＯＬＴの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るＯＮＵの概略構成を示すブロック図である。 制御フレームの構造を示した図である。 クロックカウント部のブロック図である。 暗号化部と復号部との動作を説明するためのブロック図である。 入力ブロックカウント値を表すビット列の構成図である。 ＯＮＵをスリープモードに移行させた場合に起こりうる課題を説明する図である。 実施の形態１に係るＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプの同期を説明するためのシーケンス図である。 ＯＮＵのスリープ期間中におけるＯＬＴによるデータフレームの蓄積およびＯＮＵのスリープモードの終了後におけるＯＬＴによるデータフレーム送信を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態３に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態４に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態５に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態５に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るＥＰＯＮシステム１００の概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、ＥＰＯＮシステム１００は、ＯＬＴ１０１と、ＯＮＵ１０２−１，１０２−２，・・・，１０２−ｎと、ＰＯＮ回線１０４と、スプリッタ１０５とを備える。以下において、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎを総括的に説明する場合、あるいはＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎのうちの１つを代表的に説明する場合には、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎを「ＯＮＵ１０２」と表記する。

ＯＬＴ１０１は、たとえば電話局に設置される。ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎの各々は、たとえばネットワークアクセスサービスの加入者の宅内に設置される。

ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎの各々にはユーザ端末１１１が接続される。各ＯＮＵ１０２に接続されるユーザ端末１１１の数は特に限定されるものではない。たとえば１つのＯＮＵに複数のユーザ端末が接続されていてもよい。ユーザ端末１１１は、たとえばパーソナルコンピュータであるが、これに限定されるものではない。

ＰＯＮ回線１０４は光ファイバである。ＯＬＴ１０１から送信された光信号は、ＰＯＮ回線１０４を通り、スプリッタ１０５によってＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎへと分岐される。一方、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎから送信された光信号は、スプリッタ１０５によって集束されるとともにＰＯＮ回線１０４を通ってＯＬＴ１０１に送られる。スプリッタ１０５は、外部からの電源供給を特に必要とすることなく、入力された信号から受動的に信号を分岐または多重する。

ＯＬＴ１０１は、上位ネットワーク１０９を介してデータを受信するとともに、そのデータをＰＯＮ回線１０４に出力する。ＰＯＮの物理的構成によれば、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎのすべてが、ＯＬＴ１０１から送信されたデータを受信可能である。このためＯＬＴ１０１は、送信フレームのプリアンブル部分に、その送信フレームを受信すべきＯＮＵの番号を示した識別子ＬＬＩＤ（Logical Link ID）を挿入する。各ＯＮＵは、ＯＬＴから受信したフレームに含まれるＬＬＩＤを、予めＯＬＴから通知された自己のＬＬＩＤと照合する。フレームに含まれるＬＬＩＤが自己のＬＬＩＤに一致する場合には、ＯＮＵはそのフレームを受信し、そうでない場合には、ＯＮＵは、そのフレームを破棄する。

一方、各ＯＮＵから送信される光信号はスプリッタ１０５において合流する。このため、各ＯＮＵからの信号（上り信号）がスプリッタ１０５で合流した後に衝突しないための制御が必要となる。

ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎから送信された制御フレーム（レポート）に基づいて、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎ内のバッファに蓄積されているデータの送信開始時刻および送信許可量を演算する。次に、ＯＬＴ１０１は、指示信号を挿入した制御フレーム（グラント）を、ＰＯＮ回線１０４およびスプリッタ１０５を介してＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎに送信する。

たとえば、ＯＮＵ１０２−１は、宅側ネットワーク１１０を介してユーザ端末１１１から上り情報フレームを受信する。ＯＮＵ１０２−１は、上り情報フレームをバッファに一旦蓄積する。ＯＮＵ１０２−１は、グラントによって指定された時刻に、自己のバッファ内のデータの長さをレポートでＯＬＴ１０１に通知する。ＯＮＵ１０２−１は、指示信号が挿入されたグラントをＯＬＴ１０１から受信するとともに、その指示信号に基づいて、自己のバッファ内のデータをレポートとともにＯＬＴ１０１に送信する。

ＯＮＵ１０２−１〜ＯＮＵ１０２−ｎの各々は、スリープ機能を有する。スリープ機能は、ＯＮＵとＯＬＴとの間のトラフィックがない場合に、そのＯＮＵを構成するモジュールの一部を省電力状態に設定する機能である。スリープ機能によって、ＯＮＵの状態（モード）は、通常モードからスリープモードに移行する。設定されたスリープモードの期間（スリープ期間と呼ぶ）が経過した後に、ＯＮＵの状態は、スリープモードから通常モードに戻る。本発明の実施の形態では、ＯＮＵ１０２はＯＬＴからのスリープ要求によりスリープモードに設定される。

図２は、本発明の実施の形態に係るＯＬＴの概略構成を示すブロック図である。図２を参照して、ＯＬＴ１０１は、受信部１１と、バッファメモリ１２と、暗号化部１３と、送信部１４とを含む。受信部１１と、バッファメモリ１２と、暗号化部１３と、送信部１４とは下り方向の通信（ＯＬＴ１０１からＯＮＵ１０２への通信）に用いられる。

受信部１１は、上位ネットワーク１０９から受信した下りデータフレームをバッファメモリ１２に転送する。バッファメモリ１２は、受信部１１から送られた下りデータフレームを蓄積する。暗号化部１３は、バッファメモリ１２に蓄積された下りデータフレームを暗号化する。送信部１４は、暗号化されたデータフレームをＰＯＮ回線１０４へ送信する。

ＯＬＴ１０１は、さらに、受信部１５と、復号部１６と、フレーム再生部１７と、バッファメモリ１８と、送信部１９とを含む。受信部１５と、復号部１６と、フレーム再生部１７と、バッファメモリ１８と、送信部１９とは上り方向の通信（ＯＮＵ１０２からＯＬＴ１０１への通信）に用いられる。

受信部１５は、ＯＮＵ１０２から送信されたデータフレームまたは制御フレームを、ＰＯＮ回線１０４を介して受信する。これらのフレームは、ＯＮＵ１０２によって暗号化されたフレームである。復号部１６は、受信部１５が受信した暗号化フレームを復号する。

フレーム再生部１７は、復号されたフレームのヘッダ部分を読取り、それによって、ＯＬＴ１０１により受信されたフレームが、データフレーム、または、レポートフレーム等の制御フレームのいずれであるかを判定する。データフレームはフレーム再生部１７からバッファメモリ１８へと転送される。一方、制御フレームはフレーム再生部１７から通信制御部２０へと転送される。

ＯＬＴとＯＮＵとの間では制御プロトコルに基づく制御フレームが伝送される。そのような制御プロトコルの一例として、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）プロトコルおよびＯＡＭ（Operations, Administration and Maintenance）プロトコルを挙げることができる。なお、制御プロトコルはこれらに限定されるものではない。

バッファメモリ１８は、フレーム再生部１７から転送されたデータフレームを蓄積する。送信部１９は、バッファメモリ１８に蓄積されたデータフレームを上位ネットワーク１０９に送信する。

ＯＬＴ１０１は、さらに、通信制御部２０と、クロックパルス発生部２２と、クロックカウント部２４とを備える。

通信制御部２０は、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間の論理リンク（ＭＰＣＰリンク）を制御する。具体的には、通信制御部２０は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎ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フレーム（ゲート）を生成する。通信制御部２０で生成されたＭＰＣＰフレームは、暗号化部１３に送られる。暗号化部１３は、データフレームと同様にＭＰＣＰフレームを暗号化して、その暗号化されたＭＰＣＰフレームを送信部１４に送る。送信部１４は、暗号化されたＭＰＣＰフレームをＰＯＮ回線１０４に出力する。

受信部１５は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎの各々から、各ＯＮＵにおける上りデータの蓄積量を通知するためのＭＰＣＰフレーム（レポート）を受信する。このレポートは暗号化されている。受信部１５で受信されたレポートは、復号部１６によって復号され、フレーム再生部１７によって通信制御部２０に送られる。

クロックパルス発生部２２は、たとえば水晶振動子を含む周知の発振回路によって構成されて、クロックパルスを発生させる。クロックパルスは、たとえば通信制御部２０の動作の制御に用いられる。クロックカウント部２４は、クロックパルスをカウントして、クロックカウント値を通信制御部２０に送る。通信制御部２０はクロックカウント値に基づいて、ＭＰＣＰフレームに含まれるＭＰＣＰタイムスタンプを作成する。さらに、クロックカウント値は、暗号化部１３に送られてフレームの暗号化に用いられる。同様にクロックカウント値は、復号部１６に送られて暗号化フレームの復号に用いられる。

ＯＬＴ１０１は、さらに、省電力設定部３０を備える。省電力設定部３０は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎの各々をスリープモードに設定する。省電力設定部３０は、トラフィック監視部３１と、省電力判定部３２と、スリープ要求生成部３３とを含む。

トラフィック監視部３１は、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間のトラフィックを監視することで、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間のデータ通信の有無を監視する。トラフィック監視部３１は、その監視結果を省電力判定部３２へと送る。たとえばデータフレームの宛先アドレスおよび送信元アドレスからＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間のデータ通信の有無を判断することができる。

省電力判定部３２は、トラフィック監視部３１の監視結果に基づいて、各ＯＮＵをスリープモードに設定すべきかどうかを判定する。具体的には、省電力判定部３２は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれに対応する判定部３２−１〜３２−ｎを有する。判定部３２−１は、トラフィック監視部３１から、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２−１との間のデータ通信の有無に関する監視結果を受ける。判定部３２−１は、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２−１との間でデータ通信が行なわれていない場合に、ＯＮＵ１０２−１の状態をスリープモードに設定すべきであると判定する。判定部３２−２〜３２−ｎの各々の動作は、判定部３２−１の上記の動作と同様であるので以後の詳細な説明は繰り返さない。

省電力判定部３２の判定方法は上記方法に限定されるものではない。たとえば省電力判定部３２は、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎの各々のデータ通信の実績（たとえば１日の間でのデータ通信の実績）を予め記憶するとともに、その実績に基づいて、各ＯＮＵ１０２−１の状態をスリープモードに設定するかどうかを判定してもよい。

判定部３２−１〜３２−ｎの各々の判定結果は、スリープ要求生成部３３に送られる。スリープ要求生成部３３は、各判定部３２−１〜３２−ｎの判定結果に基づいて、対応するＯＮＵの状態をスリープモードに設定するためのスリープ要求を生成する。スリープ要求生成部３３は、そのスリープ要求を、暗号化部１３に送信する。暗号化部１３は、そのスリープ要求を暗号化して送信部１４に送信する。送信部１４は、暗号化されたスリープ要求をＰＯＮ回線１０４に出力する。スリープ要求を受けたＯＮＵは、自身のモードをスリープモードに設定する。

本発明における局側装置に含まれる制御部は、通信制御部２０、暗号化部１３および送信部１４によって実現可能である。同じく本発明における局側装置に含まれるタイムスタンプ発生部は、クロックパルス発生部２２およびクロックカウント部２４によって実現可能である。

図３は、本発明の実施の形態に係るＯＮＵの概略構成を示すブロック図である。図３を参照して、ＯＮＵ１０２は、受信部４１と、バッファメモリ４２と、暗号化部４３と、送信部４４とを含む。受信部４１と、バッファメモリ４２と、暗号化部４３と、送信部４４とは上り方向の通信に用いられる。

受信部４１は、宅側ネットワーク１１０から受信した上りデータフレームをバッファメモリ４２に転送する。バッファメモリ４２は、受信部４１から送られた上りデータフレームを蓄積する。暗号化部４３は、バッファメモリ４２に蓄積された上りデータフレームを暗号化する。送信部４４は、暗号化されたデータフレームをＰＯＮ回線１０４へ送信する。

ＯＮＵ１０２は、さらに、受信部４５と、復号部４６と、フレーム再生部４７と、バッファメモリ４８と、送信部４９とを含む。受信部４５と、復号部４６と、フレーム再生部４７と、バッファメモリ４８と、送信部４９とは下り方向の通信に用いられる。

受信部４５は、ＯＬＴ１０１から送信されたデータフレームまたは制御フレームを、ＰＯＮ回線１０４を介して受信する。受信部４５は、フレームのヘッダ部分を読取る。フレームに含まれるＬＬＩＤがＯＮＵ１０２のＬＬＩＤに一致する場合には、受信部４５はそのフレームを受信し、そうでない場合には、受信部４５は、そのフレームを破棄する。復号部４６は、受信部４５が受信した暗号化フレームを復号する。

フレーム再生部４７は、復号されたフレームのヘッダ部分を読取り、それによって、ＯＮＵ１０２により受信されたフレームが、データフレーム、または、レポートフレーム等の制御フレームのいずれであるかを判定する。データフレームはフレーム再生部４７からバッファメモリ４８へと転送される。一方、制御フレームはフレーム再生部４７から通信制御部５０へと転送される。

バッファメモリ４８は、フレーム再生部４７から転送されたデータフレームを蓄積する。送信部４９は、バッファメモリ４８に蓄積されたデータフレームを宅側ネットワーク１１０に送信する。

ＯＮＵ１０２は、さらに、通信制御部５０と、クロックパルス発生部５２と、クロックカウント部５４とを備える。

通信制御部５０は、ＯＬＴ１０１から送られたＭＰＣＰフレーム（たとえばＭＰＣＰゲートフレーム）を受けて、そのフレームへの応答のためのＭＰＣＰフレーム（たとえばレポートフレーム）を出力する。データフレームと同様に、通信制御部５０で作成されたＭＰＣＰフレームは暗号化部４３に送られる。暗号化部４３はＭＰＣＰフレームを暗号化する。送信部４４は、暗号化されたＭＰＣＰフレームを、ＰＯＮ回線１０４に出力する。

クロックパルス発生部５２は、たとえば水晶振動子を含む周知の発振回路によって構成されて、クロックパルスを発生させる。クロックパルスは、たとえば通信制御部５０の動作の制御に用いられる。クロックカウント部５４は、クロックパルスをカウントして、クロックカウント値を通信制御部５０に送る。通信制御部５０はクロックカウント値に基づいて、ＭＰＣＰフレームに含まれるＭＰＣＰタイムスタンプを作成する。さらに、クロックカウント値は、暗号化部４３に送られてフレームの暗号化に用いられる。同様にクロックカウント値は、復号部４６に送られて暗号化フレームの復号に用いられる。

本発明の実施の形態では、暗号化フレームを復号するために、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間でＭＰＣＰタイムスタンプの値が同期していることが要求される。この実施の形態の説明において、「同期」とは２つのタイムスタンプの値が一致している場合、および、２つのタイムスタンプの値の差分が、許容された範囲内（ＩＥＥＥ標準で規定されたタイムスタンプドリフト値以内）である場合の両方を含みうる。

ＯＮＵ１０２のタイムスタンプをＯＬＴ１０１のタイムスタンプに同期させるため、通信制御部５０は、ＯＬＴ１０１から送られたＭＰＣＰフレームに含まれるタイムスタンプを抽出し、その抽出されたタイムスタンプを用いてクロックカウント部５４のカウント値を補正する。すなわち本発明の宅側装置に含まれるタイムスタンプ補正部は、通信制御部５０によって実現可能である。

ＯＮＵ１０２は、さらに、省電力設定部６０を備える。省電力設定部６０は、ＯＬＴ１０１からのスリープ要求によって、ＯＮＵ１０２をスリープモードに設定する。省電力設定部６０は、スリープモード設定部６２と、スリープ要求受信部６３とを含む。

ＯＬＴ１０１からのスリープ要求は、受信部４５により受信されて、復号部４６により復号される。復号されたスリープ要求は、フレーム再生部４７によって、省電力設定部６０に送られる。スリープ要求受信部６３は、スリープ要求を受信するとともに、そのスリープ要求をスリープモード設定部６２に送信する。スリープモード設定部６２は、スリープ要求受信部６３からスリープ要求を受けることによって、ＯＮＵ１０２をスリープモードに設定する。スリープ期間の長さは、スリープ要求によって設定される。スリープモードにおいて、スリープモード設定部６２は、送信部４４および受信部４５を停止させる。

図２および図３に示された機能ブロックは、たとえばＣＰＵ、メモリ等のハードウェアあるいはそのＣＰＵで実行されるソフトウェアによって実現可能である。したがって各機能ブロックの実現方法は特に限定されるものではない。また、複数の機能ブロックを１つのブロックに統合してもよい。たとえばＯＬＴ１０１，ＯＮＵ１０２の各々において、クロックカウント部が通信制御部に組み込まれてもよい。

図４は、制御フレームの構造を示した図である。図４を参照して、制御フレームは、宛先アドレス、送信元アドレス、レングス／タイプ（Length/Type）、オペコード（Opcode）、タイムスタンプ、データ、パディング、およびＦＣＳから構成される。

オペコード（Opcode）のフィールドには、制御フレームの種類を識別するためのコードが挿入される。ＭＰＣＰでは、ディスカバリゲート（Discovery Gate）、レジスタリクエスト（Register Request）、レジスタ（Register）、ゲート（ノーマルゲートとも呼ばれる；Gate）、レジスタＡＣＫ（Register Ack）、レポート（Report）などのメッセージを用いて双方向の通信が確立される。これらのメッセージはオペコードによって判別され，それぞれのメッセージではデータフィールドの内容が異なる。

また、スリープ要求の場合には、たとえばレングス／タイプのフィールドに、スリープモードを示すコードが挿入される。さらに、データのフィールドに、スリープモードの開始時刻および終了時刻の情報が含まれる。スリープ要求を受け取ったＯＮＵは、その開始時刻から終了時刻までの間、スリープモードに設定される。

各ＯＮＵの上り信号を時分割多重するには、ＯＬＴと各ＯＮＵとの間でタイムスタンプが同期している必要がある。本実施形態では、ＭＰＣＰフレームに含まれるタイムスタンプを用いてＯＬＴとＯＮＵとの間の同期を維持する方式が採用される。すなわちＯＬＴは、自身の現在のクロックカウント値をタイムスタンプとしてＭＰＣＰフレームに含め、次に、そのフレームをＯＮＵに送信する。ＯＮＵはそのタイムスタンプに基づいて、自身の現在のクロックカウント値を更新する。なお、ＭＰＣＰには、主に次の各機能が含まれる。

（１） ＰＯＮに接続された複数のＯＮＵをＯＬＴが認識して、各ＯＮＵとＯＬＴとの間の通信に必要なＲＴＴ（Round Trip Time:往復遅延時間）測定およびＬＬＩＤ（Logical Link ＩＤ）の付与を行なうディスカバリ機能。

（２） 各ＯＮＵにタイムスロットを割り当て、各ＯＮＵからの上りバースト信号を時間軸上に多重する時分割多重制御機能。

（３） ＯＬＴとＯＮＵとの間の時刻同期機能。
本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムでは、基本的には、ＡＥＳ１２８ｂｉｔＣＴＲ方式に従ってフレームの暗号化および復号が行なわれる。このＡＥＳ１２８ｂｉｔＣＴＲ方式は、暗号化を行なう送信機と復号化する受信器との間で共通の鍵が用いられる、１２８ビットブロック暗号モードの暗号化方式である。

図５は、クロックカウント部のブロック図である。図４および図５を参照して、ＯＬＴに含まれるクロックカウント部２４とＯＮＵに含まれるクロックカウント部５４とは互いに共通の構成を有する。各クロックカウント部は、ＰＯＮクロックカウンタ７１と、ラウンドアップカウンタ７２と、フレームブロックカウンタ７３とを備える。カウント値Ｃ１ａ，Ｃ２ａ，Ｃ３ａは、クロックカウント部２４によって生成されるカウント値を表わし、カウント値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂ，Ｃ３ｂは、クロックカウント部５４によって生成されるカウント値を表わしている。

ＰＯＮクロックカウンタ７１は、クロックパルスに基づいて、ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａ（Ｃ１ｂ）を生成する。ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａ（Ｃ１ｂ）は３２ビットのビット列により表現される。当該ビット列の最下位ビット（ＬＳＢ）は定期的にインクリメント（デクリメントでもよい。他のカウンタについて同様）される。このＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａ（Ｃ１ｂ）はＭＰＣＰフレームに含まれるＭＰＣＰタイムスタンプに対応する。

ラウンドアップカウンタ７２は、ラウンドアップカウント値Ｃ２ａ（Ｃ２ｂ）を生成する。ラウンドアップカウント値Ｃ２ａ（Ｃ２ｂ）は、ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａ（Ｃ１ｂ）が１周するごとにインクリメントされるビット列として表現される。

フレームブロックカウンタ７３は、フレームブロックカウント値Ｃ３ａ（Ｃ３ｂ）を生成する。平文フレームを暗号化する場合には、フレームブロックカウント値Ｃ３ａ（Ｃ３ｂ）はその平文フレームを１２８ビットごとのブロックに分けた場合のブロック番号を表わす。一方、暗号化フレームを復号する場合には、フレームブロックカウント値Ｃ３ａ（Ｃ３ｂ）は、その暗号化フレームを１２８ビットごとのブロックに分けた場合のブロック番号を表わす。

図６は、暗号化部と復号部との動作を説明するためのブロック図である。図７は、入力ブロックカウント値を表すビット列の構成図である。図６および図７を参照して、ＯＬＴ１０１の暗号化部１３に、たとえば６４バイト（５１２ビット）のフレーム１が入力される。暗号化部１３は、ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａから部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａを読み出す。部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａは、ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１を構成する３２ビット列のうちの上位２７ビットから構成される。部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａはフレーム１を構成する複数のブロックの暗号化に共通に使用される。

次に暗号化部１３は、クロックカウント値Ｃ５ａを生成する。具体的には、暗号化部１３は、部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａの上位側にラウンドアップカウント値Ｃ２ａを連結することによってクロックカウント値Ｃ５ａを生成する。

続いて暗号化部１３は、フレームブロックカウント値Ｃ３ａをクロックカウント値Ｃ５ａの下位側に連結する。これにより入力ブロックカウント値Ｃ６ａが生成される。

フレーム１は、各々のビット数が１２８ビットである４つのブロックによって構成される。暗号化部１３は、４つのブロックのうちの第１のブロック（平文）を、入力ブロックカウント値Ｃ６ａを用いて暗号化する。同様に、暗号化部１３は第２のブロック（平文）を暗号化するための入力ブロックカウント値Ｃ６ａを生成する。この際に、フレームブロックカウント値Ｃ３ａは１つインクリメントされる。

このような方法によって４つの暗号化されたブロックが生成され、それら４つの暗号化されたブロックはフレーム２に格納される。フレーム２のプリアンブル領域には、部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａの最下位ビット（ＬＳＢ）が格納される。フレーム２はＯＮＵに送られる。

ＯＮＵの復号部４６にフレーム２が到着すると、復号部４６は、ＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ｂ（３２ビット）から部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ｂを読み出す。部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ｂはＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ｂの上位２７ビットにより構成される。復号部４６は、部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ｂの最下位ビットと、フレーム２のプリアンブル領域に格納された最下位ビットとが同じか否かを判定する。ジッタがない場合には、ＯＮＵ側のＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ｂは、ＯＬＴ側のＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａと同期してインクリメントされるため、２つの最下位ビットが一致する。この場合、部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ａ，Ｃ４ｂが同一であると判定される。

基本的に２つのＰＯＮクロックカウント値Ｃ１ａ，Ｃ１ｂは同一であるので、２つの部分ＰＯＮクロックカウント値が同一となる。この場合、復号部４６は、ＯＮＵ側の部分ＰＯＮクロックカウント値Ｃ４ｂを用いて、暗号化の場合と同様の手順により、入力ブロックカウント値Ｃ６ｂを生成する（図７を参照）。復号部４６は、この入力ブロックカウント値Ｃ６ｂを用いて、フレーム２に含まれる４つの暗号化ブロックを復号する。

なお、ＯＮＵ１０２の暗号化部４３とＯＬＴ１０１の復号部１６との間におけるフレームの暗号化および復号も上記の手順に従って実行される。また、ＯＬＴ１０１，ＯＮＵ１０２の各々において、暗号化部と復号部とを１つの機能ブロックによって実現することも可能である。

以上のように、ＯＬＴおよびＯＮＵの各々では、部分ＰＯＮクロックカウント値を含む入力ブロックカウント値を用いて、フレームの暗号化および復号化を行なう。このため、ＯＬＴとＯＮＵとの間ではＰＯＮクロックカウント値が同期していることが必要となる。なお、厳密には、タイムスタンプ同士の差分がＩＥＥＥ標準で規定されたタイムスタンプドリフト以内であれば、フレームの暗号化および復号化が可能である。以下で特に言及しない限り「同期」とは、タイムスタンプ同士が厳密に一致する場合およびタイムスタンプ同士の差分がタイムスタンプドリフト以内である場合の両方を含みうる。

図８は、ＯＮＵをスリープモードに移行させた場合に起こりうる課題を説明する図である。図８を参照して、時刻ＴにおいてＯＮＵ１０２のスリープモードが開始される。時刻Ｔより以前ではＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間でのＭＰＣＰタイムスタンプが同期している。したがってＯＮＵ１０２はＯＬＴ１０１から送られた暗号化フレームを復号できる。復号されたフレームがＭＰＣＰフレームである場合には、ＯＮＵ１０２は、そのＭＰＣＰフレームに含まれるタイムスタンプに基づいて自己のＰＯＮクロックカウント値を補正する。これによりＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間ではタイムスタンプが同期する。

しかしながら、スリープモードの間にはＯＮＵ１０２の受信部４５が停止している。このためＯＮＵ１０２はＯＬＴ１０１からＭＰＣＰフレームを受信することができない。すなわちスリープモードの間には、ＯＮＵ１０２はＰＯＮクロックカウント値を補正できない。このためＯＮＵ１０２がスリープモードから通常モードへと復帰したときに、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間でＰＯＮクロックカウント値が同期していることが保証されない。

図８の例では、ＯＬＴ１０１がＯＮＵ１０２のスリープモードの期間をカウントした結果はΔｔとなる。これに対してＯＬＴ１０２が、ＯＮＵ１０２のスリープモードの期間をカウントした結果はΔｔ’となる。Δｔ，Δｔ’は互いに異なる。Δｔ，Δｔ’の間の差が、上記の暗号方式で許容されているタイムスタンプドリフト値を超えた場合、ＯＮＵ１０２は、スリープモード終了後にＯＬＴ１０１から受信した暗号化フレームの復号を失敗する。図８ではスリープモード後にＯＮＵ１０２が受信する暗号化フレームとして、ＭＰＣＰフレームが示されている。しかし、それ以外の暗号化フレームでも同様の結果となる。

本発明の各実施の形態は、上記の課題を解決するものである。図面を参照しつつ、各実施の形態について以下に詳細に説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１では、ＯＬＴ１０１は、制御フレームの一種であるディスカバリゲート（Discovery GATE）をＯＮＵ１０２に定期的に送信する。ディスカバリゲートは、論理的な接続が完了していないＯＮＵに送信される制御フレームである。したがって、ディスカバリゲートの宛先はすべてのＯＮＵ（すなわちブロードキャスト）に設定されている。さらに、ディスカバリゲートは暗号化されていない。したがってスリープモードの終了後にＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間でタイムスタンプが同期しているか否かに関係なく、ＯＮＵ１０２はディスカバリゲートを受信できる。

ＯＬＴ１０１から非暗号化フレームを送信するための方法は特に限定されない。たとえば暗号化部１３が制御フレームの種類に基づいて当該制御フレームを暗号化するか否かを判別してもよい。あるいは通信制御部２０が暗号化部１３に対して、制御フレームを暗号化するか否かを指示してもよい。ディスカバリゲートに含まれるタイムスタンプに基づいて、ＯＮＵ１０２は自己のタイムスタンプ（ＰＯＮクロックカウント値）を補正する。

通常では、ディスカバリゲートは、ＰＯＮ回線に新たに接続されたＯＮＵをＯＬＴが発見するために使用される。この実施の形態では、通常のディスカバリゲートに加えて、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２との間でのタイムスタンプの同期を目的としたディスカバリゲートがＯＬＴ１０１から繰り返し送信される。なお、後者のディスカバリゲートを以下では「時刻同期用ディスカバリゲート」と呼ぶことにする。

実施の形態１では、時刻同期用ディスカバリゲートがＯＬＴから繰り返し送信される時間間隔は、タイムスタンプのずれが、上記の暗号化方式において許容されるタイムスタンプのずれの最大値に達するまでの時間以下に定められる。一例では、この時間間隔は５（ｍｓｅｃ）以下である（ｓｅｃ＝秒）。

ＩＥＥＥの規格によれば、イーサネット（登録商標）では、±１００ｐｐｍ以内のクロック誤差が許容されている。一方、上記の暗号方式では、タイムスタンプに許される誤差は最大で５１２（ｎｓｅｃ）である。ＯＮＵとＯＬＴとが非同期で動作する期間が５（ｍｓｅｃ）である場合、ＯＬＴとＯＮＵとの間に５（ｍｓｅｃ）×１００（ｐｐｍ）＝５００（ｎｓｅｃ）のタイムスタンプのずれが発生しうる。したがって、時刻同期用ディスカバリゲートを５ｍｓｅｃ以下の時間間隔でＯＬＴから繰り返し送信すれば、ＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプのずれを、上記の暗号方式で許容された最大値以下に収めることができる。

図９は、実施の形態１に係るＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプの同期を説明するためのシーケンス図である。図９を参照して、ＯＬＴ１０１は、５ｍｓｅｃの時間間隔で時刻同期用ディスカバリゲートを繰り返し送信する。なお、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２がスリープモードであるか否かに関係なく、すなわち、ＯＮＵ１０２がフレームを受信可能であるかどうかに関係なく時刻同期用ディスカバリゲートを送信する。

ＯＮＵ１０２がスリープモードから復帰すると、ＯＮＵ１０２はフレームを受信可能な状態になる。ＯＮＵ１０２がスリープモードから復帰後、暗号化フレームがＯＬＴ１０１から送信される前に、ＯＬＴ１０１が局側装置のタイムスタンプを含む非暗号化フレームをＯＮＵ１０２に少なくとも１回送信する。ＯＮＵ１０２は、時刻同期用ディスカバリゲートを受信して、ＯＮＵ１０２のタイムスタンプをＯＬＴ１０１のタイムスタンプと同期させる。したがって、ＯＮＵが暗号化フレームを受信する前にＯＬＴとＯＮＵとの間でタイムスタンプを同期させることができる。その後、ＯＬＴ１０１から暗号化フレーム（たとえば暗号化ＭＰＣＰフレーム）が送信される。ＯＮＵ１０２は、この暗号化ＭＰＣＰフレームを受信して復号する。

さらに、時刻同期用ディスカバリゲートでは、ＯＮＵの送信許可量が０に設定される。一般のディスカバリゲートは、新たなＯＮＵに制御フレームを送信させるために、ある時間帯をディスカバリースロットとして割り当てる。しかし、ＰＯＮでは上り時分割多重を行なっているので、そのような割り当てを行なうと、上り帯域のリソース（時間）が使用される。本実施の形態では、時刻ディスカバリゲートの送信許可量が０に設定されるため、無駄なリソースの使用を防ぐことができる。

さらに、あるＯＮＵがスリープモードである期間、ＯＬＴ１０１は、当該ＯＮＵが受信すべきデータフレームをその内部（たとえばバッファメモリ）に蓄積する。そしてＯＬＴ１０１は、そのＯＮＵがスリープモードから復帰した後に、蓄積されたデータフレームをＯＮＵに送信する。

図１０は、ＯＮＵのスリープ期間中におけるＯＬＴによるデータフレームの蓄積およびＯＮＵのスリープモードの終了後におけるＯＬＴによるデータフレーム送信を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートは、ＯＮＵ１０２−１〜ＯＮＵ１０２−ｎのうちの任意の１つに対するＯＬＴの処理を示すものである。図１０を参照して、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２がスリープモードであるかどうかを判定する（ステップＳ１）。たとえば通信制御部２０は、省電力判定部３２から送られたスリープ要求に含まれるスリープモードの開始時刻および終了時刻に基づいて、ＯＮＵ１０２がスリープモード中であるかどうかを判定する。

ＯＮＵ１０２がスリープモードではないと判定された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、データフレームの蓄積は実行されない。一方、ＯＮＵ１０２がスリープモードであると判定された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ＯＬＴ１０１は、当該ＯＮＵ１０２に送信されるべきデータフレームを、その内部（たとえばバッファメモリ１２）に蓄積する（ステップＳ２）。

次にＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２のスリープ期間が終了したかどうかを判定する（ステップＳ３）。たとえば通信制御部２０は、上記のスリープ要求に含まれるスリープモードの終了時刻に基づいて、ＯＮＵ１０２がスリープモード中であるかどうかを判定する。スリープモードが終了していないと判定された場合（ステップＳ３においてＮＯ）、処理はステップＳ２に戻る。一方、スリープモードが終了したと判定された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。したがってＯＮＵ１０２がスリープモードである間、当該ＯＮＵ１０２に送信されるべきデータフレームがＯＬＴ１０１に蓄積される。

続いてＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能か否かを判定する（ステップＳ４）。ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能ではないと判定された場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理がステップＳ４に戻される。一方、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定された場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５においてＯＬＴ１０１は、その内部に蓄積されたデータフレームをＯＮＵ１０２に送信する。すなわち、ＯＮＵ１０２のスリープ期間が終了後、ＯＬＴ１０１はＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であることを確認する。ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であることが確認されると、ＯＬＴ１０１は、その内部に蓄積したデータフレームをＯＮＵ１０２へと送信する。

このようにＯＮＵ１０２がスリープモードにある間、当該ＯＮＵが受信すべきデータフレームがＯＬＴ１０１で蓄積される。これにより、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号できないにもかかわらずＯＬＴ１０１が暗号化データフレームをＯＮＵ１０２に送信することを防ぐことができる。

１つの実施形態では、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２のスリープ期間の終了後に時刻同期用ディスカバリゲートを送信したことにより、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定する。ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定するために必要な時刻同期用ディスカバリゲートの送信回数は、少なくとも１回であるが、これに限定されるものではない。たとえば時刻同期用ディスカバリゲートを、２以上の所定の回数送信することによって、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定してもよい。

別の実施形態では、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２からＭＰＣＰフレーム（レポートフレーム）を受信することにより、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定する。

ＯＬＴ１０１はＭＰＣＰゲートフレームを暗号化して送信する。ＯＮＵ１０２が、その暗号化されたＭＰＣＰゲートフレームに対するレポートフレームをＯＬＴ１０１に送信するためには、ＯＮＵ１０２のタイムスタンプがＯＬＴ１０１のタイムスタンプと同期していなければならない。さらに、ＯＮＵ１０２が、ＯＬＴ１０１から送信された暗号化ＭＰＣＰゲートフレームを復号できることも必要である。したがって、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２からのレポートフレームを受信することにより、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であると判定してもよい。

なお、図１０に示した処理は、以後に説明する実施の形態でも実行されるため、以後において説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態１では、ＯＬＴは、時刻同期用ディスカバリゲートをある時間間隔（たとえば５ミリ秒以下の周期）で繰り返し送信する。これにより、ＯＮＵがスリープモードから復帰後、暗号化フレームを受信する前にＯＮＵのタイムスタンプをＯＬＴのタイムスタンプに同期させることができる。したがってＯＮＵはスリープモードの終了後にＯＬＴから送られた暗号化フレームを復号できる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、ＯＬＴは、ＯＮＵがスリープモードであるかどうかにかかわらず、通常のディスカバリゲートの送信間隔よりも短い間隔で時刻同期用ディスカバリゲートを繰り返し送る。このためＯＬＴ１０１の負荷あるいはＰＯＮ回線の負荷の増大が懸念される。

実施の形態２では、ＯＬＴ１０１は、複数のＯＮＵのうちの少なくとも１つがスリープモードにある間、時刻同期用ディスカバリゲートを繰り返し送信する。一方、複数のＯＮＵのすべてが通常モードである場合には、ＯＬＴ１０１は時刻同期用ディスカバリゲートを送信しない。時刻同期用ディスカバリゲートが繰り返し送信される時間間隔は、実施の形態１で説明された間隔と同じである。

図１１は、実施の形態２に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。図１２は、実施の形態２に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。図１１および図１２を参照して、ＯＬＴ１０１は、複数のＯＮＵの中にスリープモードのＯＮＵがあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。スリープ要求が発生した場合には、スリープモードのＯＮＵがあるとＯＬＴ１０１は判定する。この場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１２に進む。一方、複数のＯＮＵのいずれに対してもスリープ要求が発生していない場合、ＯＬＴ１０１は、スリープモードのＯＮＵが存在しないと判定する。この場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、以下に説明する処理が実行されることなく全体の処理が終了する。なお、以下の説明では、ＯＮＵ１０２−１がスリープモードにあるとする。

ステップＳ１２において、ＯＬＴ１０１は、時刻同期用ディスカバリゲートを送信する。次に、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２−１のスリープ期間が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。実施の形態１と同様に、スリープ要求に含まれるスリープモードの終了時刻から、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２−１のスリープ期間が終了したか否かを判定できる。スリープ期間が未だ終了していないと判定された場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻る。したがって、スリープ期間が終了するまで、時刻同期用ディスカバリゲートがＯＬＴ１０１から繰り返し送信される。一方、スリープ期間が終了したと判定された場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、ＯＬＴ１０１は、スリープ期間の終了後にＯＮＵ１０２−１が暗号化フレームを復号可能であることを確保できるまで時刻同期用ディスカバリゲートを送信する。したがって、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２−１がスリープモードから復帰した後に時刻同期用ディスカバリゲートを少なくとも１回送信する。なお、実施の形態１と同じく、ＯＬＴ１０１は、ステップＳ１４において、時刻同期用ディスカバリゲートを１回のみ送信してもよい。あるいは、ＯＬＴ１０１は、ステップＳ１４において、ＯＮＵ１０２−１からＭＰＣＰレポートを受信するまで時刻同期用ディスカバリゲートを繰り返し送信してもよい。ステップＳ１５においてＯＬＴ１０１は、時刻同期用ディスカバリゲートの送信を終了する。

実施の形態２によれば、すべてのＯＮＵが通常モードであれば、ＯＬＴ１０１から時刻同期用ディスカバリゲートが送信されない。このため、ＯＬＴ１０１の処理の負荷およびＰＯＮ回線の負荷が大幅に増加することを抑えることができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、実施の形態２よりもＯＬＴの負荷およびＰＯＮ回線の負荷の増大を抑制する。

図１３は、実施の形態３に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。図１１および図１３を参照して、実施の形態３に係る同期処理は、ステップＳ１２の処理が省略されている点において実施の形態２に係る同期処理と異なる。図１３に示した他のステップの処理は、図１１に示した対応するステップの処理と同様である。

図１４は、実施の形態３に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。図１３および図１４を参照して、実施の形態３では、ＯＮＵ１０２がスリープモードから復帰すると、ＯＬＴ１０１からＯＮＵ１０２に時刻同期用ディスカバリゲートが送信される。実施の形態２と同様に、スリープ期間の終了後、ＯＮＵが暗号化フレームを復号可能であることを確保できるまでＯＬＴ１０１は時刻同期用ディスカバリゲートを送信する。したがって、ＯＬＴ１０１は、時刻同期用ディスカバリゲートを１回のみ送信してもよい。あるいは、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵからＭＰＣＰレポートを受信するまで、時刻同期用ディスカバリゲートを繰り返し送信してもよい。時刻同期用ディスカバリゲートが繰り返し送信される時間間隔は、実施の形態１で説明された間隔と同じである。

実施の形態３によれば、スリープモードのＯＮＵが存在する場合には、そのＯＮＵのスリープモードが終了してから暗号化フレームを復号可能であることを確保できるまでの間に時刻同期用ディスカバリゲートが送信される。時刻同期用ディスカバリゲートが送信される最低の回数は１回である。したがって実施の形態３によれば、実施の形態２に比べて、さらにＯＬＴ１０１の負荷およびＰＯＮ回線の負荷を軽減することができる。

［実施の形態４］
実施の形態１〜３は、タイムスタンプをＯＬＴとＯＮＵとの間で同期させるためのディスカバリゲートフレームが通常の制御フレームとは別に用いられる。実施の形態４では、通常の制御フレームを用いて、ＯＮＵのタイムスタンプをＯＬＴのタイムスタンプと同期させることを可能にする。

図１５は、実施の形態４に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートは、ＯＮＵ１０２−１〜ＯＮＵ１０２−ｎのうちの任意の１つに対するＯＬＴの処理を示すものである。図１６は、実施の形態４に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。図１５および図１６を参照して、ステップＳ２１において、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２がスリープモードであるかどうかを判定する。たとえばステップＳ２１の処理にはステップＳ１の処理と同様の処理を適用することができる。

ＯＮＵ１０２がスリープモードではないと判定された場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、全体の処理は終了する。一方、ＯＮＵ１０２がスリープモードであると判定された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ＯＬＴ１０１は、当該ＯＮＵ１０２に非暗号化ＭＰＣＰフレームを送信する（ステップＳ２２）。具体的には、ＯＬＴ１０１は、ノーマルゲートを暗号化せずにＯＮＵ１０２に送信する。たとえば通信制御部２０は、スリープモードのＯＮＵに対するノーマルゲートを暗号化しないように暗号化部１３に指示する。

ステップＳ２３において、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵ１０２のスリープ期間が終了したか否かを判定する。ステップＳ２３の処理にはステップＳ１３の処理と同様の処理を適用できる。スリープ期間が未だ終了していないと判定された場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、処理はステップＳ２２に戻る。一方、スリープ期間が終了したと判定された場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、ＯＬＴ１０１は、スリープ期間の終了後にＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であることを確保できるまで非暗号化ノーマルゲートを送信する。実施の形態１〜３と同様に、スリープ期間の終了後に非暗号化ノーマルゲートは少なくとも１回送信される。なお、ＯＮＵ１０２からＭＰＣＰレポートを受信するまで非暗号化ノーマルゲートを繰り返し送信してもよい。

ステップＳ２５においてＯＬＴ１０１は、暗号化フレームを送信する。ＯＮＵ１０２は、その暗号化フレームを復号できるので、暗号化フレームは制御フレーム、データフレームのいずれでもよい。

実施の形態４においても蓄積されたデータフレームを送信する処理（図１０参照）が実行される。ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能か否かを判定する処理（ステップＳ４）は、ステップＳ２４の処理と同様の処理を適用できる。したがってスリープ期間の終了後、非暗号化ＭＰＣＰノーマルゲートを送信したことをトリガとして、ＯＬＴ１０１は蓄積されたデータフレームを送信する。あるいは、ＯＮＵ１０２からＭＰＣＰレポートフレームが送信されたことをトリガとしてＯＬＴ１０１は蓄積されたデータフレームを送信してもよい。

実施の形態４では、ＯＬＴ１０１は通常の制御フレームのうちのある特定のフレーム（たとえばノーマルゲート）を非暗号化して、その非暗号化された制御フレームをＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプの同期に用いる。したがって、実施の形態４によれば、ＯＬＴの負荷およびＰＯＮ回線の負荷への影響を小さくすることができる。

［実施の形態５］
図１７は、実施の形態５に係る同期処理を説明するためのフローチャートである。図１５および図１７を参照して、実施の形態５に係る同期処理は、ステップＳ２２の処理が省略されている点において実施の形態４に係る同期処理と異なる。すなわち、実施の形態５では、ＯＮＵがスリープモードの間には非暗号化ＭＰＣＰフレームが送信されない。図１７に示した他のステップの処理は、図１５に示した対応するステップの処理と同様である。

図１８は、実施の形態５に係る同期処理を説明するためのシーケンス図である。図１７および図１８を参照して、実施の形態５では、スリープモード以前およびスリープモードの間、暗号化ＭＰＣＰフレームが送信される。スリープモードが終了したと判定された場合には、ＯＮＵ１０２が暗号化フレームを復号可能であることを確保できるまで、ＯＬＴ１０１は非暗号化ＭＰＣＰフレーム（たとえば非暗号化されたノーマルゲート）を送信する。実施の形態４と同じく、ＯＬＴ１０１は、非暗号化ＭＰＣＰフレームを１回のみ送信してもよい。あるいは、ＯＬＴ１０１は、ＯＮＵからＭＰＣＰレポートを受信するまで、非暗号化ＭＰＣＰフレームを繰り返し送信してもよい。

実施の形態５によれば、実施の形態４と同様に、ＯＬＴ１０１は、通常の制御フレームのうちのある特定のフレーム（たとえばノーマルゲート）を非暗号化して、その非暗号化された制御フレームをＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプの同期に用いる。したがって実施の形態５によれば、実施の形態４と同様に、ＯＬＴの負荷およびＰＯＮ回線の負荷への影響を小さくすることができる。

なお、実施の形態４，５によれば、時刻同期用ディスカバリゲートに代えて非暗号化ＭＰＣＰフレームがＯＬＴとＯＮＵとの間のタイムスタンプの同期に用いられる。ただし実施の形態４，５は時刻同期用ディスカバリゲートの使用を排除するものではない。すなわち、実施の形態４を実施の形態１〜３のいずれかと組み合わせる、あるいは実施の形態５を実施の形態１〜３のいずれかと組み合わせることも可能である。

また、ＯＮＵでは、予定された期間よりもスリープ期間が短くなることが起こりうる。具体的には、予定されたスリープ期間の途中で、宅側ネットワークに接続されたユーザ端末から上りデータがＯＮＵに送信された場合に、ＯＮＵがスリープモードから通常モードに復帰することが考えられる。

実施の形態１、２、４によれば、ＯＮＵのスリープモードが開始されると、時刻同期用ディスカバリゲートあるいは非暗号化ＭＰＣＰフレームがＯＬＴから送信される。したがって、スリープ期間が予定された期間より短縮された場合にも、暗号化フレームがＯＬＴ１０１から送信される前にＯＮＵのタイムスタンプをＯＬＴのタイムスタンプに同期させることができる。

また、上記の実施の形態では、ＯＬＴとＯＮＵとの通信が一時的に停止される例としてＯＮＵのスリープモードを説明したが、他の原因によってＯＬＴとＯＮＵとの通信が一時的に停止することも考えられる。ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信状態をＯＬＴが監視可能であれば、ＯＬＴとＯＮＵとの通信が一時的に停止される理由にかかわらず、本発明は適用可能である。

また、上記の実施の形態では、スリープ要求によって設定されたスリープモードの終了時刻に基づいてＯＬＴはＯＮＵのスリープモードが終了したか否かを判断する。しかしながら、スリープモードが終了したことをＯＬＴに通知するためのフレームをＯＮＵが送信してもよい。これによりＯＬＴはＯＮＵのスリープモードが終了したことを判断できる。なお、ＯＮＵとＯＬＴとの間でタイムスタンプが同期していない可能性が考えられる。したがってスリープモードの終了をＯＬＴに通知するためのフレームは、非暗号化されていることが望ましい。

また、各実施の形態では、ＯＬＴからの暗号化フレームをＯＮＵで復号することが説明される。しかし、ＯＮＵからの暗号化フレームをＯＬＴで復号するためには、ＯＮＵのタイムスタンプをＯＬＴのタイムスタンプに同期させる必要がある。したがって本発明によるタイムスタンプの同期は、ＯＮＵからの暗号化フレームをＯＬＴで復号する場合にも適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ フレーム、１１，１５，４１，４５ 受信部、１２，１８，４２，４８ バッファメモリ、１３，４３ 暗号化部、１４，１９，４４，４９ 送信部、１６，４６ 復号部、１７，４７ フレーム再生部、２０，５０ 通信制御部、２２，５２ クロックパルス発生部、２４，５４ クロックカウント部、３０，６０ 省電力設定部、３１ トラフィック監視部、３２ 省電力判定部、３２−１〜３２−ｎ 判定部、３３ スリープ要求生成部、６２ スリープモード設定部、６３ スリープ要求受信部、７１ クロックカウンタ、７２ ラウンドアップカウンタ、７３ フレームブロックカウンタ、１００ ＰＯＮシステム、１０４ ＰＯＮ回線、１０５ スプリッタ、１０９ 上位ネットワーク、１１０ 宅側ネットワーク、１１１ ユーザ端末。

Claims (13)

1. 受動的光ネットワークを介して宅側装置に接続される局側装置であって、
   タイムスタンプを発生させるタイムスタンプ発生部と、
   前記局側装置と前記宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に前記宅側装置で復号可能な暗号化フレームを生成して、前記宅側装置に前記暗号化フレームを送信する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記局側装置のタイムスタンプを含む前記暗号化フレームを前記宅側装置に送信して、それにより前記局側装置と前記宅側装置との間でタイムスタンプを同期させ、
   前記宅側装置がフレームの受信を一時的に停止した場合には、前記宅側装置がフレームを受信可能な状態に復帰すると、前記制御部は、前記局側装置のタイムスタンプを含む非暗号化フレームを前記宅側装置に送信して前記局側装置と前記宅側装置との間でタイムスタンプを同期させ、その後に前記暗号化フレームを前記宅側装置に送信する、局側装置。
2. 前記制御部は、前記非暗号化フレームとして、ディスカバリゲートを送信する、請求項１に記載の局側装置。
3. 前記ディスカバリゲートにおいて、前記宅側装置の送信許可量が０に設定される、請求項２に記載の局側装置。
4. 前記制御部は、前記宅側装置がフレームを受信可能な状態であるかどうかに関係なく、前記ディスカバリゲートを繰り返し送信する、請求項２に記載の局側装置。
5. 前記ディスカバリゲートが繰り返し送信される間隔は、
   前記局側装置と前記宅側装置との間に生じ得るタイムスタンプのずれが、前記暗号化フレームの復号にとって許容されるタイムスタンプのずれの最大値に達するのに要する時間の長さ以下である、請求項４に記載の局側装置。
6. 前記制御部は、前記非暗号化フレームとして、非暗号化ノーマルゲートを送信する、請求項１から５のいずれか１項に記載の局側装置。
7. 前記制御部は、前記非暗号化ノーマルゲートに対して前記宅側装置が応答するまで、前記非暗号化ノーマルゲートを繰り返し送信する、請求項６に記載の局側装置。
8. 前記制御部は、前記宅側装置がフレームを受信不可な状態に移行したときから、前記非暗号化ノーマルゲートを繰り返し送信する、請求項７に記載の局側装置。
9. 前記宅側装置がフレームを受信不可な状態にある間、前記宅側装置が受信すべきデータフレームは、前記局側装置に蓄積され、
   前記制御部は、前記非暗号化フレームを送信した後に、前記局側装置に蓄積された前記データフレームを暗号化して送信する、請求項１から８のいずれか１項に記載の局側装置。
10. フレームの受信を一時的に停止させるスリープモードに前記宅側装置を移行させるためのスリープ要求を発生させるスリープ要求発生部をさらに備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の局側装置。
11. 受動的光ネットワークを介して局側装置に接続される宅側装置であって、
    前記局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに前記宅側装置を移行させるスリープモード設定部と、
    タイムスタンプを発生させるタイムスタンプ発生部と、
    前記宅側装置のタイムスタンプが前記局側装置のタイムスタンプと同期している場合に、前記局側装置から送られた暗号化フレームを復号可能な復号部と、
    前記局側装置のタイムスタンプを含む制御フレームを前記復号部から受けて、前記制御フレームを用いて、前記宅側装置のタイムスタンプを前記局側装置のタイムスタンプに同期させるタイムスタンプ補正部とを備え、
    前記スリープモードから復帰した後、前記暗号化フレームを受信する前に、前記復号部は、非暗号化された制御フレームを前記局側装置から受信して前記タイムスタンプ補正部に送信し、
    前記タイムスタンプ補正部は、前記復号部からの前記非暗号化された制御フレームを用いて、前記宅側装置のタイムスタンプを前記局側装置のタイムスタンプに同期させる、宅側装置。
12. 受動的光ネットワークを介して接続された局側装置および宅側装置を備える光通信システムであって、
    前記局側装置と前記宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に復号可能な暗号化フレームを生成する暗号化部と、
    前記局側装置または前記宅側装置のタイムスタンプを用いて前記暗号化フレームを復号する復号部と、
    前記局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに前記宅側装置を移行させるスリープモード設定部と、
    前記局側装置のタイムスタンプを含む制御フレームを用いて、前記宅側装置のタイムスタンプを前記局側装置のタイムスタンプに同期させるタイムスタンプ補正部とを備え、
    前記宅側装置が前記スリープモードから復帰した後、前記暗号化フレームが送信される前に、前記タイムスタンプ補正部は、非暗号化された制御フレームに含まれる前記局側装置のタイムスタンプを用いて前記宅側装置のタイムスタンプを前記局側装置のタイムスタンプに同期させる、光通信システム。
13. 受動的光ネットワークを介して接続された局側装置および宅側装置を備える光通信システムの制御方法であって、
    前記局側装置と前記宅側装置との間でタイムスタンプが同期している場合に復号可能な暗号化フレームを生成するステップと、
    前記局側装置または前記宅側装置のタイムスタンプを用いて前記暗号化フレームを復号するステップと、
    前記局側装置からのフレームの受信を一時的に停止するスリープモードに前記宅側装置を移行させるステップと、
    前記宅側装置が前記スリープモードから復帰した後、前記暗号化フレームが送信される前に、非暗号化された制御フレームに含まれる前記局側装置のタイムスタンプを用いて前記宅側装置のタイムスタンプを前記局側装置のタイムスタンプに同期させるステップとを備える、光通信システムの制御方法。

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