JP2015041973A - 光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＯＮ区間のデータのセキュリティーを確保している場合に、ＰＯＮプロテクションでのＯＳＵ切替時に切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でリプレイプロテクションによるフレーム破棄を回避することができる光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置は、１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵは、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットする。
【選択図】図５

Description

本発明は、光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）を冗長化した光伝送システム（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、これが備える加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）及びＯＳＵに関する。

（ＰＯＮの説明）
図１は、現在のアクセスネットワークの代表的な構成であるＰａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）１１とＬａｙｅｒ２ ｓｗｉｔｃｈ（Ｌ２ＳＷ）１２からなる構成を示すものである。ＰＯＮ１１は、複数のＯｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ（ＯＳＵ）１３を収容するＯｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ（ＯＬＴ、局側終端装置）１４と光スプリッタ１７とＯｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ（ＯＮＵ、加入者終端装置）１５で構成され、１台のＯＳＵ１３に複数（例えば３２）のＯＮＵ１５が接続される。ＰＯＮ１１ではＯＳＵ１３およびＯＳＵ１３−光スプリッタ１７間のファイバを複数のＯＮＵ１５で共有するため、低コストにサービスを提供できる。ＰＯＮ１１は、例えば、ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）である。

Ｌ２ＳＷ１２は上位から下りデータを受信すると、そのデータに付けられた識別子（例えばＶｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ（ＶＩＤ））を読む。Ｌ２ＳＷ１２には予め、ＶＩＤ番号とＯＮＵ番号の紐付けおよび各ＯＮＵ１５の接続先ＯＳＵ番号の対応情報が登録されているので、その対応情報と受信したＶＩＤ番号から、該当のＶＩＤ番号に紐づけられたＯＮＵ１５の接続先ＯＳＵ番号が分かり、接続先ＯＳＵが接続されているポートに対して下りデータを送信する。

（ＯＮＵリンク断、データロスなしのＯＳＵ切替の説明）
このようなアクセスネットワーク構成の下で運用中の装置において、機能拡充や不具合修正などの必要性が生じた場合、対策の一手法として、オペレーション操作を通して該当装置のファームウェア（ＦＷ）を更新することが行われる。しかしながら、ＯＳＵのＦＷ更新をする際にＯＳＵの再起動、言い換えるとＯＮＵのリンク断が生じ、該当ＯＳＵ配下のＯＮＵの通信断が生じる問題がある。この問題に対して、データロスなく、かつＯＮＵリンク断なくオペレーション契機のＯＳＵ切替を行うＰＯＮプロテクションの適用は有効である。ＰＯＮプロテクションは、冗長方法に様々な方式がある。例えば正常系装置Ｎ台に対して予備系装置を１台備えるというように、正常系と予備系の対応がＮ：１の方式をＮ：１プロテクションと呼ぶ。

図２にＯＳＵを冗長化するＮ：１プロテクションの構成例を示す。本構成は、Ｎ＝２の場合であり、ＯＬＴ１４における３台のＯＳＵ１３のうち、２台を正常系 ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃１，ＯＳＵ１３＃２），１台を予備系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃３）とする。各正常系ＯＳＵが正常の際は、それぞれ２×３光スイッチ１６を介して３２台のＯＮＵ１５を収容し、予備系ＯＳＵは２×３光スイッチ１６を介してどのＯＮＵ１５にも未接続な状態となる。本構成において、オペレーション契機のＯＮＵリンク断、データロスなしのＯＳＵ切替は例えば下記の方法により可能となる。（例えば、特許文献１を参照。）

正常時、正常系ＯＳＵは、配下のＯＮＵとの間で通信を行っており、２×３光スイッチ１６のＯＮＵ側ポート１の接続先はＯＬＴ側ポート１、ＯＮＵ側ポート２の接続先はＯＮＵ側ポート２となる。ここで、オペレーション操作により正常系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃１）から予備系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃３）へＯＳＵ切替を行う場合について述べる。オペレーション操作によりＯＳＵ切替コマンドがコントローラ３１へ投入されると、コントローラ３１は直ちに、切替元ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃１）配下のＯＮＵに紐付けられていたＶＩＤ番号の収容先ＯＳＵが切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵ（ＯＵＳ１３＃３）へ変更した旨のＶＩＤ収容先変更指示を、Ｌ２ＳＷへ送信するとともに、切替元ＯＳＵ配下の全ＯＮＵに対し上り帯域割当停止指示を切替元ＯＳＵへ送信する。

上り帯域割当停止指示を受けた切替元ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対し、上り帯域割当を停止するので、それまでの上り帯域割当に対応する上りデータを除いて、切替元ＯＳＵは新規に上りデータを受信しなくなる。また、ＶＩＤ収容先変更指示を受信したＬ２ＳＷは、切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵ宛下りデータの蓄積先バッファを、切替元ＯＳＵに対応付けられている下りバッファ（切替元下りバッファとする）から切替先ＯＳＵに対応付けられている下りバッファ（切替先下りバッファとする）へ変更し、切替先下りバッファにて該当ＯＮＵ宛下りデータの蓄積を開始するので、ＶＩＤ収容先変更指示の受信前までに溜まっていた下りデータのみ、Ｌ２ＳＷから切替元ＯＳＵへ送信されることになる。したがって、切替元ＯＳＵはそれらの下りデータを除いて、新規に下りデータを受信しなくなる。このように、切替中に新規の上り／下りデータが切替元ＯＳＵに到着することはないので、切替元ＯＳＵの上り／下りバッファに蓄積したデータの処理を行うことよって、切替元ＯＳＵにおけるデータロスは生じない。ここで、切替先ＯＳＵは切替元ＯＳＵが有する情報（配下のＯＮＵ情報など）を取得し、その内容の通りに設定しておく。

その後、切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵの接続先ＯＳＵを切替先ＯＳＵにするために、光スイッチの入出力の接続を該当経路へ切り替えるよう、光スイッチへ経路切替指示を出す。光スイッチはその指示を受けて、光スイッチのＯＮＵ側ポート１の接続先をＯＬＴ側ポート１からＯＬＴ側ポート３へ経路切替を行う。切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵは、光スイッチの経路切替時に、下り光信号断を検出するが、下り光信号断を検出してもリンク維持するようにしておく。光スイッチの経路切替後、切替先ＯＳＵは、切替元ＯＳＵが有する情報（新たに配下となったＯＮＵ情報など）が設定されており、リンク確立処理なくＯＮＵとリンク確立状態となる。

コントローラ３１は光スイッチに対する経路切替指示を送信後、経路切替が終わる頃を見計らって、上り帯域割当開始指示を切替先ＯＳＵへ通知する。その指示を受けた切替先ＯＳＵは、経路切替により新たに自配下に組み込まれたＯＮＵに対して、上り帯域割当を開始し、新たに切替先ＯＳＵ配下となったＯＮＵは上りデータを切替先ＯＳＵへデータ送信を行う。また、コントローラ３１は、Ｌ２ＳＷへ切替完了通知を送信し、それを受信したＬ２ＳＷは、切替先下りバッファにて蓄積していた該当ＯＮＵ宛下りデータを開放する。

以上のようなＯＳＵ切替シーケンスにより、ＯＮＵリンクを維持したまま、データロスなく、ＯＳＵ切替を行うことができる。

（Ｍａｃｓｅｃの説明）
一方、ＰＯＮでは、データ伝送の安全性を確保することが求められる。なぜなら、ＰＯＮにおける下りデータは、ＯＳＵ配下の全てのＯＮＵに対してブロードキャストされるため、あるＯＮＵにより、他のＯＮＵ宛の下りデータを盗み読みすることが考えられる。また上りデータにおいても、盗聴者（たとえば不正ＯＮＵ）は、パケットを偽造して、別のＯＮＵになりすますことが考えられる。それ故に、ＰＯＮシステムにおいて、ＰＯＮ区間に流れるデータのセキュリティーを確保することは重要である。Ｍａｃｓｅｃ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）はイーサネット（登録商標）通信で流れるフレームを暗号化するものであり、ＥＰＯＮ（Ｅｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）システムではＰＯＮ区間に流れるフレームをＭａｃｓｅｃにより暗号化して、セキュリティーを確保する（例えば、非特許文献１を参照。）。

国際公開ＷＯ２０１３／０５８１７９

ＩＥＥＥ ８０２．１ａｅ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） Ｓｅｃｕｒｉｔｙ

上記のように、ＰＯＮシステムに対するＯＳＵを冗長化したＰＯＮプロテクションの適用により、ＯＮＵリンク断なしでのオペレーション契機によるＯＳＵ切替えが可能となる。しかし、ＥＰＯＮシステムにおいて、ＰＯＮ区間の通信をＭａｃｓｅｃによる暗号化を維持しつつ、リンク断なしのＯＳＵ切替を行うためには、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵへ暗号情報を引き継ぐ必要がある。

ここで、ＰＯＮ区間の通信がＭａｃｓｅｃで暗号化されているとき、ＯＳＵからＯＮＵへ送信される下りフレームには、ＰＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｎｕｍｂｅｒ）が挿入されている。このＰＮはフレームを送信する毎に更新（インクリメント）される。一方、ＯＮＵには、下りフレームを受信するたびに更新される受信可能なＰＮが設定されており、受信した下りフレームのＰＮが受信可能範囲外の場合は悪意を持った者のリプレイ攻撃とみなして、リプレイプロテクションが働きＯＮＵはその下りフレームを破棄する。

したがって、リンク断なしのＯＳＵ切替を行う際、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵへ暗号情報としてＰＮを引き継ぐ必要があるが、ＰＮはＯＮＵとＯＳＵ間でデータが送受信されるたびに更新されるため、引き継ぐことが困難である。ＰＮの引き継ぎができない場合、上記のＰＯＮプロテクション動作でＯＳＵ切替後、リプレイプロテクションにより下りフレームの破棄が生じることがある。上りフレームについても同様である。

このように、ＯＳＵを冗長化した構成のＰＯＮプロテクションでＭａｃｓｅｃによる暗号化を維持して、ＯＮＵリンク断なしのＯＳＵ切替を行う場合、切替先ＯＳＵとＯＮＵの間でフレーム破棄が生じるという課題があった。そこで、前記課題を解決するために、本発明は、ＰＯＮ区間のデータのセキュリティーを確保している場合に、ＰＯＮプロテクションでのＯＳＵ切替時に切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でリプレイプロテクションによるフレーム破棄を回避することができる光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送システムは、ＰＯＮプロテクションでＯＳＵ切替を行う際に、暗号化に用いるカウンタをリセットすることとした。

具体的には、本発明に係る光伝送システムは、
複数の光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）と、
経路を切り替えることで前記ＯＳＵのいずれかと接続可能である少なくとも１の加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、
前記ＯＳＵから前記ＯＮＵへの下り通信と前記ＯＮＵから前記ＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＳＵと前記ＯＮＵとで同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
を備える光伝送システム（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、
１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵは、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする。

本発明に係る加入者終端装置は、複数の光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）のいずれかと経路を切り替えることで接続可能である加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）であって、
前記ＯＳＵからの下り通信と前記ＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＳＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
を有することを特徴とする。

本発明に係る光信号伝送装置は、少なくとも１の加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と接続可能である光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）であって、
前記ＯＮＵへの下り通信と前記ＯＮＵからの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＮＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
１の前記ＯＳＵの配下の前記ＯＮＵを引き継いだとき、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
を有することを特徴とする。

本発明は、ＰＯＮ区間の通信がカウンタを用いて暗号化されており、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵにＰＮが引き継げない場合にＯＳＵを切り替える際、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間で通信開始時にお互いのカウンタをリセットする。このため、本発明は、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間の通信でリプレイプロテクションによるデータ破棄が生じないようすることが可能となる。

従って、本発明は、ＰＯＮ区間のデータのセキュリティーを確保している場合に、ＰＯＮプロテクションでのＯＳＵ切替時に切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でリプレイプロテクションによるフレーム破棄を回避することができる光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置を提供することができる。

本発明に係る光通信システムの前記暗号化手段は、前記カウンタがＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）であるＭａｃｓｅｃを採用することを特徴とする。

ＯＮＵのカウンタをリセットするタイミングは次の通りである。
本発明に係る光通信システムの前記ＯＮＵは、前記ＯＳＵからの光を検出する光検出部を備えており、前記光検出部が前記ＯＳＵからの光が途絶する光断を検出したとき、又は光断状態から再度光を検出したとき、自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする。

本発明に係る光通信システムの前記ＯＮＵは、１の前記ＯＳＵから前記カウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、又は、他の前記ＯＳＵから前記カウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする。

本発明に係る光通信システムの前記ＯＮＵは、前記ＯＳＵとの通信異常時においても前記ＯＳＵとのリンクを一定期間保持するリンク保持モードを有効もしくは無効に設定することができ、前記リンク保持モードが有効の状態のみ自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする。

本発明は、次のＰＯＮプロテクションに適用できる。
本発明に係る光通信システムは、Ｂ（１≦Ｂ）分岐側と２分岐側を持つＢ：２光カプラをさらに備え、前記Ｂ：２光カプラのＢ分岐側のそれぞれに前記ＯＮＵを接続し、２分岐側のそれぞれに１の前記ＯＳＵ及び他の前記ＯＳＵを接続したＴｙｐｅ ＢのＰＯＮプロテクションシステムが構成されることを特徴とする。

本発明に係る光通信システムは、前記ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記ＯＮＵが接続されるＯＮＵ側ポートを有し、任意の前記ＯＳＵ側ポートと任意の前記ＯＮＵ側ポートとを１：１で結合する光経路切替手段をさらに備え、前記光経路切替手段は、他の前記ＯＳＵ及び前記ＯＮＵで前記カウンタをリセットする前又は後に、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合し、前記経路を切り替えることを特徴とする。

本発明に係る光通信システムは、前記ＯＳＵが正常系ＯＳＵと１台の予備系ＯＳＵであり、
Ｃ（１≦Ｃ）分岐側と２分岐側を持ち、Ｃ分岐側に前記ＯＮＵが接続され、２分岐側の一方に前記正常系ＯＳＵが接続される、前記正常系ＯＳＵの数と等しい数のＣ：２光カプラと、
前記予備系ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記Ｃ：２光カプラの２分岐側の他方が接続されるＯＮＵ側ポートを有し、前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートの任意の１つとを結合する光経路切替手段と、
をさらに備え、
前記光経路切替手段は、他の前記ＯＳＵ及び前記ＯＮＵで前記カウンタをリセットする前又は後に、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合し、前記経路を切り替えることを特徴とする。

本発明は、ＰＯＮ区間のデータのセキュリティーを確保している場合に、ＰＯＮプロテクションでのＯＳＵ切替時に切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でリプレイプロテクションによるフレーム破棄を回避することができる光伝送システム、加入者終端装置、及び光信号伝送装置を提供することができる。

アクセスネットワークを説明する図である。 ＯＳＵを冗長化するＮ：１プロテクションの構成を説明する図である。 本発明に係る光伝送システムが有するＯＬＴを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムが有するＯＮＵを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムにおけるＯＳＵ切替シーケンスを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムが有するＯＬＴを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムにおけるＯＳＵ切替シーケンスを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムが有するＯＬＴを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムにおけるＯＳＵ切替シーケンスを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムが有するＯＬＴを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムにおけるＯＳＵ切替シーケンスを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムを説明する図である。 本発明に係る光伝送システムにおけるＯＳＵ切替シーケンスを説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図３は、本実施形態のＥＰＯＮシステムのＯＬＴ１４の構成を説明する図である。ＯＬＴ１４は、（Ｎ＋１）台のＯＳＵ１３とＯＬＴを制御するコントローラ３２を備える。図３において、ＯＳＵ１３＃１〜＃Ｎは正常系ＯＳＵであり、ＯＳＵ１３＃Ｎ＋１は予備系ＯＳＵである。なお、予備系ＯＳＵは複数台あってもよい。

各ＯＳＵ１３は、少なくとも１のＯＮＵと接続可能であるＯＳＵであって、
ＯＮＵへの下り通信とＯＮＵからの上り通信の少なくとも一方を、ＯＮＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
１のＯＳＵの配下のＯＮＵを引き継いだとき、下り通信及び上り通信の開始前に自身のカウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
を有する。

そして、各ＯＳＵ１３は、ＰＯＮインターフェース（ＰＯＮ−ＩＦ）４１、ＯＳＵ処理制御部４２をそれぞれ備える。ＯＳＵ処理制御部４２はＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３を備える。Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３はＰＮリセット処理部４４を備える。

本実施形態及び以下の実施形態では、前記暗号化手段が、前記カウンタがＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）であるＭａｃｓｅｃを採用する場合で説明する。すなわち、Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３が前記暗号化手段に相当し、ＰＮリセット処理部４４が前記カウンタリセット処理部に相当する。なお、本実施形態の説明に不要なその他の構成の説明は省略する。また、本実施形態及び以下の実施形態の説明ではＯＬＴ１４がコントローラ３２を含む構成となっているが、コントローラ３２はＯＬＴ１４の外部にあり通信路で接続されていてもよい。

図４は、本実施形態のＥＰＯＮシステムのＯＮＵ１５の構成を説明する図である。ＯＮＵ１５は、複数のＯＳＵのいずれかと経路を切り替えることで接続可能であるＯＮＵであって、
ＯＳＵからの下り通信とＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、ＯＳＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
１のＯＳＵから他のＯＳＵへ経路を切り替える際、下り通信及び上り通信の開始前に自身のカウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
を有する。

そして、ＯＮＵ１５は、ＯＮＵインターフェース（ＯＮＵ−ＩＦ５１）５１、ＯＮＵ処理制御部５２を備える。ＯＮＵインターフェース５１は光検出部５０を備える。ＯＮＵ処理制御部５２はＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３を備える。Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３はＰＮリセット処理部５４を備える。前記暗号化手段が、前記カウンタがＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）であるＭａｃｓｅｃを採用するから、Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３が前記暗号化手段に相当し、ＰＮリセット処理部５４が前記カウンタリセット処理部に相当する。なお、本実施形態の説明に不要なその他の構成の説明は省略する。

以上のような動作の機能ブロックからなるＯＬＴ１４とＯＮＵ１５を、ＯＳＵ１３を冗長化したＰＯＮプロテクションのＰＯＮシステムに適用した上で、ＰＯＮ区間通信のＭａｃｓｅｃ暗号化を維持しつつ、正常系ＯＳＵ１３＃１〜＃Ｎのいずれか配下のＯＮＵ１５の接続先ＯＳＵを、ＯＮＵリンク断なしに予備系ＯＳＵ１３＃Ｎ＋１へオペレーション操作により切り替えることを目的とする。また、本実施形態は、切替先ＯＳＵは、後述するＰＮ以外の切替元ＯＳＵが有する情報（配下のＯＮＵ情報など）をＯＳＵ切替前に予め取得しているとするが、コントローラがオペレーション操作によるＯＳＵ切替コマンド受信直後に、切替先ＯＳＵが取得するとしてもよい。

最初に、ＯＬＴ各部について説明する。ＰＯＮ−ＩＦ４１は、ＯＮＵがＯＳＵ１３に向けて送信した光信号の上りフレームを受信し、電気信号に変換してＯＳＵ処理制御部４２へ出力する。また、ＰＯＮ−ＩＦ４１は、ＯＳＵ処理制御部４２からの電気信号の下りフレームを受信し、光信号に変換して光伝送路に向かって出力する。また、ＰＯＮ−ＩＦ４１は、ＯＳＵ処理制御部４２からの発光ＯＮ／ＯＦＦ指示を受信し、その指示に従って発光状態から発光の停止、及び発光停止状態から発光開始する。

ＯＳＵ処理制御部４２は、ＰＯＮ−ＩＦ４１からの信号の上りフレームを受信し、暗号フレームはＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３で復号化した後、それがユーザデータの場合、Ｌ２ＳＷへ出力し、ユーザデータ以外のＰＯＮ制御データの場合、その内容に従って、ＯＳＵ配下のＯＮＵの登録管理や上り帯域割当など、ＰＯＮ区間通信の制御を行う。また、Ｌ２ＳＷからの下りデータフレームを受信しＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３で復号化した後ＰＯＮ−ＩＦ４１へ出力する。Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３のＰＮリセット処理部４４は、ＯＳＵ切替時に切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でＭａｃｓｅｃによる暗号通信を開始する際、Ｍａｃｓｅｃ暗号通信に使われるＯＳＵ１３のＰＮをリセットする処理を行う。

コントローラ３２は、オペレーション操作によるＯＳＵ切替コマンドを受けて、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵへの切替処理を後述する切替シーケンスにしたがって管理する。コントローラ３２は、切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵに紐づけられたＶＩＤの収容先ＯＳＵが変更することをＬ２ＳＷに通知するＶＩＤ収容先変更通知、Ｌ２ＳＷに対するＯＳＵ切替完了通知、ＯＳＵに対する発光開始／停止指示とＯＳＵに対する上り帯域割当開始／停止指示を行う。

Ｌ２ＳＷは、コントローラ３２からのＶＩＤ収容先変更通知を受信すると、該当のＶＩＤ番号に紐づけられたＯＮＵの接続先ＯＳＵ番号が変更されたことを認識及び登録し、それ以降に受信する切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵ宛下りフレームを切替先ＯＳＵ宛てに変更し、切替先ＯＳＵにデータが送信されないようにポート閉塞する。ここで、本実施形態の説明ではＬ２ＳＷがＯＬＴ１４に含まれない構成となっているが、ＯＬＴ１４に含まれる構成となっていてもよい。

次に、ＯＮＵ１５の各部について説明する。ＯＮＵ１５は、ＯＳＵからの光を検出する光検出部５０を備えており、光検出部５０がＯＳＵからの光が途絶する光断を検出したとき、又は光断状態から再度光を検出したとき、自身の前記カウンタをリセットする。

ＯＮＵインターフェース（ＯＮＵ−ＩＦ５１）５１は、ＯＳＵ１４がＯＮＵ１５に向けて送信した光信号の下りフレームを受信し、電気信号に変換してＯＮＵ処理制御部５２へ出力する。また、ＯＮＵ−ＩＦ５１は、ＯＮＵ処理制御部５２からの電気信号の上りフレームを受信し、光信号に変換してＯＳＵに向かって出力する。ＯＮＵ−ＩＦ５１の光検出部５０はＯＳＵ１３からの光信号が消光状態から受光状態に変化したことを検知し、ＯＮＵ処理制御部５２に対して受光通知する。

ＯＮＵ処理制御部５２は、ＯＮＵ−ＩＦ５１からの電気信号の下りフレームを受信し、暗号フレームはＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３で復号化した後、それがユーザデータの場合、ＵＮＩへ出力し、ユーザデータ以外のＰＯＮ制御データを受信した場合は、その内容にしたがってＰＯＮ区間通信の制御を行う。また、ＵＮＩからの電気信号の上りフレームを受信し、Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３で暗号化しＯＮＵ−ＩＦ５１へ出力する。ＰＮリセット処理部５４は、ＯＮＵ−ＩＦ５１の光検出部５０からの受光通知を受けたとき、Ｍａｃｓｅｃ暗号通信に使われるＯＮＵのＰＮをリセットする。

図５は、本実施形態のＯＳＵを冗長化したＰＯＮシステムにおける、ＯＳＵ切替シーケンスである。この図では、Ｌ２ＳＷ、コントローラ、切替先ＯＳＵ、ＯＮＵ、及び切替元ＯＳＵのそれぞれの要素の時間軸をベースとして、時間軸上のポイントはイベントの発生や終了（切替コマンド投入、発光停止など）を示し、要素間を結ぶ矢印はメッセージや情報のやり取りを示している。なお、切替先ＯＳＵからの上り光信号がＯＳＵ切替前の段階で切替元ＯＳＵからの出力光と衝突することのないように、ＯＳＵ切替前は、切替先ＯＳＵは切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵとの間で伝送路を確立していない、あるいは切替先ＯＳＵの送信部が発光停止状態になっているとする。本シーケンス図は後者の場合を想定しており、以降の実施形態においても特に断りのない限りは同様とする。

ＯＳＵ切替前は、ＰＯＮ区間の通信はＭａｃｓｅｃにより暗号化されており、ＯＮＵからの上りフレームは、ＯＳＵによるＯＮＵへの上り帯域割当に基づきＯＳＵへ送信される。例えばＥＰＯＮシステムにおけるＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）では、上りデータの送信許可をＯＳＵに求めるＲＥＰＯＲＴフレームと、ＯＮＵへの送信時刻・送信データ量を指示したＧＡＴＥフレームのやり取りをＯＳＵ−ＯＮＵ間で行うことを通して、各ＯＮＵからの上りフレームはＯＳＵで衝突することないよう送信される。

このようなＰＯＮ区間の通信の下、コントローラに対し、ＯＳＵ切替コマンドが投入されると、コントローラは、Ｌ２ＳＷへＶＩＤ収容先変更通知を送信するとともに、切替元ＯＳＵに対して、上りデータを送信しないよう上り帯域割当を停止するように指示する。その後、上り帯域割当停止前に割り当てた上りフレームがすべて切替元ＯＳＵへ到着するのを見計らい、切替元ＯＳＵに対して発光停止指示する。

一方、ＶＩＤ収容先変更通知を受けたＬ２ＳＷは、その内容に従って、自身の有する、ＶＩＤ番号−接続先ＯＳＵ番号の対応情報を変更し、さらに切替先ＯＳＵからフレームを送信されないよう切替先ＯＳＵが接続するポート閉塞する。上り帯域割当通知指示を受けた切替元ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対して上り帯域割当を停止する。切替元ＯＳＵ配下の全ＯＮＵは、ＯＳＵからの上り帯域割当がなくなり、ＵＮＩから到着したデータを自身のバッファに蓄積し、発光停止指示を受信した切替元ＯＳＵは、自身の発光を停止する。

このとき、切替元ＯＳＵ配下の全ＯＮＵのＯＮＵ−ＩＦ５１の光検出部５０はＯＳＵからの上り光信号消失を検知し、ＯＮＵ処理制御部５２に対し消光通知する。消光通知を受けたＯＮＵ処理制御部５２は、自身のＰＮをリセットする。

その後、コントーラは切替先ＯＳＵに対し発光開始指示を行い、発光開始指示を受けた切替先ＯＳＵは、発光を開始する。その後、コントローラはＬ２ＳＷに対して切替完了通知を出力するとともに、切替先ＯＳＵに対して上り帯域割当開始指示を出力し、切替完了通知を受けたＬ２ＳＷは切替先ＯＳＵが接続されたポートを開放し、バッファされていた下りフレームは切替先ＯＳＵに対して送信される。また、上り帯域割当開始指示を受けた切替先ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対して上り帯域割当を再開する。ここで、切替先ＯＳＵは、ＯＳＵ処理制御部４２のＰＮリセット部４４でＰＮをリセットしてから、受信した下りフレームをＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部４３で暗号化して配下のＯＮＵに対して送信する。一方、上り帯域割当を受けたＯＮＵは、既にＰＮがリセットされた状態になっており、バッファに蓄積されたフレームをＭａｃｓｅｃ暗号／復号処理部５３で暗号化してＯＳＵに対して送信する。

ＰＯＮ区間の通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態で、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵにＰＮが引き継げない場合にＯＳＵを切り替える際に上記ＯＳＵ切替シーケンスを採用すれば、次の効果を得ることができる。ＯＮＵはＯＳＵ切替の際に発生する下り光信号消失（光断）を検知してＰＮをリセットし、切替先ＯＳＵはＯＮＵとの通信を開始する際にＰＮをリセットする。このことで、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間で通信開始時に、お互いのＰＮがリセット状態にあり、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間の通信でリプレイプロテクションによるデータ破棄を回避することができる。

本実施形態においては、ＯＳＵ切替の際に発生する下り光信号消失を検知して、ＯＮＵのＰＮをリセットしたが、ＯＳＵ切替の際に発生する下り光信号検出の検知、つまりＯＮＵが切替元ＯＳＵの消光の後の切替先ＯＳＵの発光を検知して、ＯＮＵのＰＮをリセットしてもよい。また、オペレーションによるコントローラに対するＯＳＵ切替コマンド投入を契機としたＯＳＵ切替を行う形態を示したが、ＯＳＵ故障を契機として同様のＯＳＵ切替シーケンスでＯＳＵ切替を行ってもよい。また、コントローラからのＯＳＵとＬ２ＳＷの指示に対する応答がない形態を示したが、ＯＳＵとＬ２ＳＷはコントローラに対して応答してもよい。また、ＯＳＵ切替期間中の下りデータが切替先ＯＳＵから送信されないようＬ２ＳＷでポート閉塞する形態を示したが、切替先ＯＳＵにてバッファリングしてもよい。

（実施形態２）
実施形態１のＯＳＵ切替シーケンスは、ＯＮＵにおけるＰＮリセットを、ＯＮＵにおけるＯＳＵ切替の際に生じるＯＳＵの下り光信号検出、又は消失を利用して実施する例を示したが、ＯＳＵからＯＮＵへ送るＰＮリセットメッセージを利用して実施する方法も考えられる。すなわち、本実施形態のＯＮＵは、１のＯＳＵからカウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、又は、他のＯＳＵからカウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、自身の前記カウンタをリセットする。

図６は、図３で説明したＯＬＴ１４の構成に、コントローラ３２がＯＳＵ１３に対してＯＮＵリセット指示を出力する機能を追加した構成となる。図６に記載されているその他の機能ブロックおよびメッセージの動作等は、図３と同様である。

本実施形態において、ＰＯＮ区間の通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態で、ＯＳＵを切替えてもＭａｃｓｅｃによる暗号化を維持したまま切替先ＯＳＵ−ＯＮＵ間の通信を継続するためのＯＳＵ切替シーケンスは図７のようになる。ここでは図５との差異部分のみ以下に説明する。

コントローラに対し、ＯＳＵ切替コマンドが投入されると、コントローラは、Ｌ２ＳＷへＶＩＤ収容先変更通知を送信するとともに、切替元ＯＳＵに対して、上りデータを送信しないよう上り帯域割当を停止するように指示する。その後、上り帯域割当停止前に割り当てた上りフレームがすべて切替元ＯＳＵへ到着するのを見計らい、切替元ＯＳＵに対してＯＮＵのＰＮリセット指示を行う。ＯＮＵリセット指示を受けた切替元ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対してＰＮリセットメッセージを送信し、ＰＮリセットメッセージを受信したＯＮＵはＰＮをリセットする。なお、Ｍａｃｓｅｃにおいては、ユーザデータのみ暗号化されるため、ユーザデータでないＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）フレームで送信されるＰＮリセットメッセージは暗号化されない。その後に切替元ＯＳＵに対して発光停止指示する。以降は図５と同じＯＳＵ切替シーケンスとなる。

以上のＯＳＵシーケンスにより、ＰＯＮ区間がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態で、切替元ＯＳＵから切替先ＯＳＵにＰＮが引き継げない場合にＯＳＵを切り替える際に上記ＯＳＵ切替シーケンスを採用すれば、次の効果を得ることができる。切替元ＯＳＵ配下の全ＯＮＵは、切替元ＯＳＵからＰＮリセットメッセージを受信して、ＰＮをリセットする。また、切替先ＯＳＵは実施形態１と同様にＰＮをリセットして、ＯＮＵとのＭａｃｓｅｃ暗号通信を開始する。このことで、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間で通信時に、お互いのＰＮがリセット状態にあり、リプレイプロテクションによるデータ破棄を回避することができる。

本実施形態においては、切替元ＯＳＵからのＰＮリセットメッセージを利用して、ＯＮＵのＰＮをリセットしたが、切替先ＯＳＵからのＰＮリセットメッセージを利用して、ＯＮＵのＰＮをリセットすることも可能である。この場合は、コントローラは切替先ＯＳＵに対する発光開始指示後に、切替先ＯＳＵに対しＯＮＵリセット指示を行い、ＯＮＵリセット指示を受けた切替先ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対してＰＮリセットメッセージを送信し、ＰＮリセットメッセージを受信したＯＮＵはＰＮをリセットすることになる。なお、先に述べたようにＭａｃｓｅｃはユーザデータのみ暗号化する。したがって、切替先ＯＳＵから送られるユーザデータでないＰＮリセットメッセージは、暗号化されないため、ＯＳＵ切替後、ＯＮＵにてＰＮをリセットしなくてもＯＮＵで受信できる。

以降の実施形態では説明の簡略化のため、ＯＮＵのＰＮ値のリセットを、ＯＮＵがＯＳＵ切替時に発生するＯＳＵの下り光信号検出を利用して実施する方法を前提として記述するが、ＯＮＵがＯＳＵの下り光暗号消失を利用する方法、切替元ＯＳＵからのＰＮリセットメッセージを利用する方法、切替先ＯＳＵからのＰＮリセットメッセージを利用する方法も各実施形態に適用可能である。

（実施形態３）
実施形態１において、ＯＮＵはＯＳＵからの下り光信号の検出、または消失を利用して、自身のＰＮをリセットした。ここで、ＰＯＮプロテクションにおいては、ＯＳＵ切替をＯＮＵリンク断なしで実施するために、ＯＮＵはＯＳＵ切替の際に生じるＯＳＵからの下り光信号消失を検出してもＯＮＵリンク断しないようにする機能がある。その機能は、ＯＮＵが有しており、例えば、ＯＳＵとの通信異常時においてもＯＳＵとのリンクを一定期間保持するリンク保持モードを有効もしくは無効に設定することができる。ＯＮＵは、リンク保持モードを有効とすることで、ＯＳＵからの下り光信号が一定期間消失してもＯＮＵリンクを維持することができる。

ＯＮＵがリンク保持モードを有効としている場合、ＯＳＵ切替ではなく、ＯＮＵに接続している光ファイバの挿抜により、ＯＮＵがＯＳＵからの下り光信号消失を検出したときもＯＮＵリンク断を生じない。この場合、実施形態１のシーケンスではＯＳＵのＰＮはリセットされないが、光断となるＯＮＵのＰＮはリセットされることになる。このため、光ファイバ挿抜後、ＰＮ不一致となり、Ｍａｃｓｅｃのリプレイプロテクションによるデータ破棄が生ずることがある。

そこで、ＯＳＵからの指示で配下のＯＮＵに対するリンク保持モードを有効／無効にする機能がある場合、ＯＮＵは、リンク保持モードが有効の状態のみ自身のカウンタ（ＰＮ）をリセットする。

図８は、本実施形態のＰＯＮシステムのＯＬＴ１４の構成を説明する図である。ここでは図３との差分のみ説明する。また、図９は、本構成のＯＬＴを用いてＯＳＵを冗長化したＰＯＮシステムにおける、オペレーション契機の切替シーケンスであり、本シーケンスについて、図４との差分のみ以下に説明する。

本実施形態のＯＬＴ１４のコントローラ３２は、オペレーション操作により、ＯＳＵ切替コマンドを投入されると、切替元ＯＳＵ配下の全ＯＮＵに対してリンク保持モードを有効とするように切替元ＯＳＵに対して指示する。この指示受けた切替元ＯＳＵは配下のＯＮＵに対してリンク保持モード有効指示を発する。また、コントローラ３２は、ＯＳＵ切替終了後、切替先ＯＳＵ配下の全ＯＮＵに対してリンク保持モードを無効とするように切替先ＯＳＵに対して指示する。この指示受けた切替先ＯＳＵは配下の全ＯＮＵに対してリンク保持モード無効指示を発する。

本切替シーケンスでは、通常時ではリンク保持モードが無効であり、光ファイバの挿抜があったとしてもＯＮＵはＰＮをリセットしない。しかし、ＯＳＵ切替コマンドを投入した後は、ＯＮＵがリンク保持モードが有効になるので、ＯＮＵは実施形態１で説明したようにＰＮをリセットする。すなわち、本実施形態のＰＯＮシステムは、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間で通信開始時に、お互いのＰＮがリセット状態にあり、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間の通信でリプレイプロテクションによるデータ破棄を回避することができる。

図８に記載されている、その他の機能ブロックおよびメッセージの動作等は、図３と同様である。また、図９に記載のその他のメッセージの動作は、図４と同様である。また、以降の実施形態では簡単化のため、実施形態１におけるＯＮＵのリンク保持モード有効／無効にかかわらず、ＰＮのリセットを実施できる場合を前提として記述するが、ＯＮＵのリンク保持モードを有効としたときのみＯＮＵのＰＮのリセットする方法も各実施形態に適用可能である。

（実施形態４）
実施形態１〜３で説明したＰＯＮシステムは、複数のＯＳＵと、経路を切り替えることで前記ＯＳＵのいずれかと接続可能である少なくとも１のＯＮＵと、前記ＯＳＵから前記ＯＮＵへの下り通信と前記ＯＮＵから前記ＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＳＵと前記ＯＮＵとで同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
を備え、１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵは、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットすることを特徴としていた。本実施形態のＰＯＮシステムは、Ｂ（１≦Ｂ）分岐側と２分岐側を持つＢ：２光カプラをさらに備え、前記Ｂ：２光カプラのＢ分岐側のそれぞれに前記ＯＮＵを接続し、２分岐側のそれぞれに１の前記ＯＳＵ及び他の前記ＯＳＵを接続したＴｙｐｅ ＢのＰＯＮプロテクションシステムが構成されることを特徴とする。

図１０は、図３で説明したＯＬＴ１４と図４で説明したＯＮＵ１５を適用したＰＯＮプロテクションシステムを示す図である。ＯＳＵ−光スプリッタ間を二重化した構成である。本実施形態では、予備系ＯＳＵ１３＃２とＯＮＵ１５との伝送路が常に確立されており、正常時（切替前）、予備系ＯＳＵ１３＃２は発光ＯＦＦの状態でなければならない。

本実施形態のＰＯＮシステムは、ＰＯＮ回線２０の通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態である。ＯＳＵを切替えてもＭａｃｓｅｃによる暗号化を保ったまま切替先ＯＳＵ−ＯＮＵ間の通信を継続するためには、図５で説明した切替シーケンスの通りにＯＳＵ切替を行えばよい。

（実施形態５）
実施形態４では、光スイッチを用いないＰＯＮプロテクションシステムにおけるＯＳＵ切替を説明した。本実施形態は、図１１に示す構成のＯＬＴ１４で光スイッチ１６を駆動するＰＯＮプロテクションシステムである（図２）。本実施形態でも、ＯＮＵリンク断なしにＯＳＵ切替を行うことが可能である。本実施形態でのＯＬＴ１４と、図３で説明したＯＬＴ１４との差分を、以下に説明する。

コントローラ３２は、ＯＳＵ切替コマンドが投入されると、切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵ１５と切替先ＯＳＵの伝送路が確立されるよう、光スイッチ１６へ経路切替指示を出力する機能を持つ。光スイッチ１６は、経路切替指示を受信すると、該当の経路を切り替え、その結果、切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵの接続先が切替先ＯＳＵになる。図１１のコントローラ３２以外の機能ブロックおよびメッセージの動作等は、図３の説明と同様である。

図２は、図１１で説明したＯＬＴ構成を適用したＰＯＮプロテクションシステムを示す図である。本実施形態のＰＯＮシステムは、前記ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記ＯＮＵが接続されるＯＮＵ側ポートを有し、任意の前記ＯＳＵ側ポートと任意の前記ＯＮＵ側ポートとを１：１で結合する光スイッチ１６をさらに備える。

本実施形態は、Ｎ：１プロテクションをベースとした、Ｎ＝２の場合の系であり、ＯＬＴが有する３台のＯＳＵ１３のうち、２台を正常系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃１，ＯＳＵ１３＃２）、１台を予備系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃３）とする。ＯＳＵ１３の１台当たり収容できるＯＮＵ１５の数Ａは３２とする。各正常系ＯＳＵは、正常時、それぞれ２×３光スイッチ１６を介して３２台のＯＮＵを収容する。一方、予備系ＯＳＵは２×３光スイッチ１６を介してどのＯＮＵとも未接続な状態であるとする。

本実施形態においてＰＯＮ区間２０の通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態で、ＯＳＵを切替える際、図１２の切替シーケンスを採用すれば、次の効果を得ることができる。図１２の切替シーケンスと図５の切替シーケンスとの違いは、光スイッチ１６が、他のＯＳＵ（１３＃３）及びＯＮＵ１５でカウンタ（ＰＮ）をリセットする前又は後に、所望のＯＳＵ側ポートとＯＮＵ側ポートとを結合し、経路を切り替えることである。本実施形態は、Ｍａｃｓｅｃによる暗号化を保ったまま切替先ＯＳＵ−ＯＮＵ間の通信を継続することができ、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間の通信でリプレイプロテクションによるデータ破棄を回避することができる。

なお本実施形態の系では、切替元ＯＳＵの出力光と切替先ＯＳＵの出力光とが衝突することはないので、切替先ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃３）の初期状態では発光ＯＮでも問題なく、コントローラは切替元ＯＳＵに対する発光停止指示、及び切替先ＯＳＵに対する発光開始指示を送信しなくてもよい。この場合は、ＯＮＵは、光スイッチの切替によって、ＯＳＵからの上り光信号の受光と消光を検出する。

以上のように、Ｎ×（Ｎ＋１）の光スイッチを用いたＰＯＮプロテクションに、図１１で説明したＯＬＴ１４及び図１２のシーケンスを適用しても、ＯＮＵリンク断なしにＯＳＵ切替ができ、切替元ＯＳＵのＦＷ更新が可能となる。そして、切替元ＯＳＵのＦＷ更新後に、同様のオペレーション操作により予備系ＯＳＵ（ＯＳＵ１３＃３）からＯＳＵ１３＃２へ切り替える（切り戻す）ことで、ＯＮＵ３３−６４はＦＷ更新されたＯＳＵ１３＃２との通信をリンク断なしに開始できる。

（実施形態６）
図１３は、本実施形態のＰＯＮシステムを説明する図である。本実施形態のＰＯＮシステムは、ＯＳＵ１３が正常系ＯＳＵ（１３＃１〜１３＃Ｎ）と１台の予備系ＯＳＵ（１３＃Ｎ＋１）であり、
Ｃ（１≦Ｃ）分岐側と２分岐側を持ち、Ｃ分岐側にＯＮＵ１５が接続され、２分岐側の一方に正常系ＯＳＵ（１３＃１〜１３＃Ｎ）が接続される、正常系ＯＳＵ（１３＃１〜１３＃Ｎ）の数と等しい数のＣ：２光カプラ１７ａと、
予備系ＯＳＵ（１３＃Ｎ＋１）が接続されるＯＳＵ側ポート及びＣ：２光カプラ１７ａの２分岐側の他方が接続されるＯＮＵ側ポートを有し、ＯＳＵ側ポートとＯＮＵ側ポートの任意の１つとを結合する光スイッチ１６ａと、
をさらに備える。

本実施形態は、図１１で説明したＯＬＴ１４と、図４で説明したＯＮＵ１５を適用したＰＯＮプロテクションシステムである。本実施形態は、１台のＯＬＴ１４と、１台のＮ×１光スイッチ１６ａと、Ｎ個のＣ：２光スプリッタ１７ａと、Ａ×Ｎ台以下のＯＮＵ１５とが用いられる。なお、Ｃ：２光スプリッタ１７ａとＯＮＵ１５間にさらに光スプリッタを１以上挿入してもよい。ＡとＣとの関係は１≦Ｃ≦Ａであることが望ましい。コストを考慮しない場合、Ｃ＞Ａでもよい。

ＯＬＴにおけるＮ＋１台のＯＳＵは、Ｎ台を正常系ＯＳＵ（１３＃１〜＃Ｎ）、残り１台を予備系ＯＳＵ（１３＃Ｎ＋１）とみなす。Ｎ台の正常系ＯＳＵは、Ｎ個のＣ：２光スプリッタ１７ａの２側における片方のポートにそれぞれ接続され、１台の予備系ＯＳＵはＮ×１光スイッチ１６ａの１側のポートに接続される。Ｎ個のＣ：２光スプリッタ１７ａの２側における他方のポートは、Ｎ×１光スイッチ１６ａのＮ側のポートにそれぞれ接続され、Ｃ：２光スプリッタのＣ側は、ＯＮＵ１５にそれぞれ接続される。なお、Ｃ：２光スプリッタ１７ａとＯＮＵ１５間にさらに光スプリッタを１以上挿入する場合は、Ｃ：２光スプリッタ１７ａのＣ側は挿入した光スプリッタに接続される。

予備系ＯＳＵとＯＮＵ間で通信が行われていない時は、予備系ＯＳＵからの出力光が、Ｎ×１光スイッチ１６ａを介してＣ：２光スプリッタ１７ａで正常系ＯＳＵからの出力光と衝突しないように、予備系ＯＳＵは発光停止状態になっているとする。

本実施形態においてＰＯＮ区間２０の通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されている状態で、ＯＳＵを切替える際、図１４の切替シーケンスを採用すれば、次の効果を得ることができる。図１４の切替シーケンスと図５の切替シーケンスとの違いは、光スイッチ１６ａが、他のＯＳＵ（１３＃Ｎ＋１）及びＯＮＵ１５でカウンタ（ＰＮ）をリセットする前又は後に、所望のＯＳＵ側ポートとＯＮＵ側ポートとを結合し、経路を切り替えることである。本実施形態は、Ｍａｃｓｅｃによる暗号化を保ったまま切替先ＯＳＵ−ＯＮＵ間の通信を継続することができ、切替先ＯＳＵとＯＮＵ間の通信でリプレイプロテクションによるデータ破棄を回避することができる。

ここでは図５との差異部分のみ以下に説明する。本実施形態の構成では、切替元ＯＳＵ（正常系ＯＳＵ）とその配下のＯＮＵとの伝送路が、Ｎ×１光スイッチ１７ａの経路切替に関係なく常に確立されている。コントローラに対して、ＯＳＵ切替コマンドが投入されると、コントローラは切替先ＯＳＵ（予備系ＯＳＵ）と切替元ＯＳＵ配下のＯＮＵとの伝送路を確立するようにＮ×１光スイッチ１７ａに対し、切替指示を出力する。Ｎ×１光スイッチ１７ａは、切替指示を受けると、その指示にしたがい経路切替えを行う。この状態は、実施形態４の状態と同じ状態となるため、以降のシーケンスは図５の説明と同じとなる。

（実施形態７）
ここまで示してきたＯＳＵ切替シーケンスは、正常系ＯＳＵから予備系ＯＳＵへの切替の場合として説明してきた。一方、正常系ＯＳＵから予備系ＯＳＵへの切替後の予備系ＯＳＵから正常系ＯＳＵへの切り戻しの場合にも、上記の各ＯＳＵ切替シーケンスはそのまま適用できる。ただし、図１３の系における切り戻しの場合、ＯＳＵ切替前の状態は、切替先ＯＳＵである正常系ＯＳＵとその配下ＯＮＵの伝送路は既に確立しており、実施形態４の状態と同じ状態となるため、図５で説明した切替シーケンスの通りにＯＳＵ切替を行い、ＯＳＵ切替が終了した後にＮ×１光スイッチの経路切替を行えばよい。

［付記］
以下は、本実施形態のＰＯＮシステムを説明したものである。
（１）：
複数のＯＳＵと、
経路を切り替えることで前記ＯＳＵのいずれかと接続可能である少なくとも１のＯＮＵと、
を備えるＰＯＮシステムであり、
前記ＯＳＵと前記ＯＮＵの上り通信、または下り通信のどちらか一方または双方が前記ＯＳＵと前記ＯＮＵで同期したカウンタを暗号化・復号時に用いる方法により暗号化され、
前記ＯＳＵと前記ＯＮＵに前記カウンタのリセット部を備え、
１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、
他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵは前記カウンタをリセットすることを特徴とする、
ＰＯＮシステム。

（２）：暗号化方式がＭａｃｓｅｃ（カウンタ：ＰＮリセット）の場合。
前記ＯＳＵと前記ＯＮＵの通信がＭａｃｓｅｃにより暗号化されたシステムで、前記暗号化・復号化に利用する前記カウンタとしてＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）を用い、
前記ＯＳＵと前記ＯＮＵにＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）リセット部を備え、
１の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、
他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵはＰＮをリセットすることを特徴とする、
上記（１）記載のＰＯＮシステム。

（３）：ＯＮＵは光断を検出したときＰＮをリセットする。
前記ＯＮＵに、前記ＯＳＵからの光を検出する光検出部を備え、前記ＯＮＵは光断を検出した際、前記ＯＮＵのＰＮをリセットすることを特徴とする、上記（２）記載のＰＯＮシステム。

（４）：ＯＮＵは光を検出したときＰＮをリセットする。
前記ＯＮＵに、前記ＯＳＵからの光を検出する光検出部を備え、前記ＯＮＵは光断状態から光を検出した際、前記ＯＮＵのＰＮをリセットすることを特徴とする、上記（２）記載のＰＯＮシステム。

（５）：ＯＮＵは切替元ＯＳＵからの指示によりＰＮをリセットする。
１の前記ＯＳＵは、前記ＯＮＵに対してＰＮリセットメッセージ送信し、前記ＯＮＵは、前記ＰＮリセットメッセージを受信した際、ＰＮをリセットすることを特徴とする、上記（２）記載のＰＯＮシステム。

（６）：ＯＮＵは切替先ＯＳＵからの指示によりＰＮをリセットする。
他の前記ＯＳＵは、前記ＯＮＵに対してＰＮリセットメッセージ送信を送信し、前記ＯＮＵは、ＰＮリセットメッセージを受信した際、ＰＮをリセットすることを特徴とする、上記（２）記載のＰＯＮシステム。

（７）：ＯＮＵはリンク保持モード有効のときのみＰＮリセットする。
前記ＯＮＵは、前記ＯＳＵとの通信異常時においても前記ＯＳＵとのリンクを一定期間保持するリンク保持モードを備え、前記リンク保持モードの有効、もしくは無効を設定することができ、
前記ＯＮＵは、前記リンク保持モードが有効の状態のみ前記ＯＮＵのＰＮをリセットすることを特徴とする上記（２）から（６）のいずれかに記載のＰＯＮシステム。

（８）：ＴｙｐｅＢ構成への適用。
Ｂ（１≦Ｂ）分岐側と２分岐側を持つＢ：２光カプラをさらに備え、前記Ｂ：２光カプラでＢ分岐側の前記ＯＮＵと２分岐側の前記ＯＳＵとを接続したＴｙｐｅ ＢのＰＯＮプロテクションシステムが構成されることを特徴とする上記（２）から（７）のいずれかに記載のＰＯＮシステム。

（９）：Ｎ＋１構成への適用。
前記ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記ＯＮＵが接続されるＯＮＵ側ポートを有し、前記ＯＳＵ側ポートの任意の１つと前記ＯＮＵ側ポートの任意の１つとを結合する光経路切替手段を備え、
他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵにおいて、ＰＮをリセットする前又は後に、前記光経路切替手段に対し、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合させ前記経路を切り替えることを特徴とする上記（２）から（７）のいずれかに記載のＰＯＮシステム。

（１０）：Ｎ：１構成への適用。
前記ＯＳＵが正常系ＯＳＵと１台の予備系ＯＳＵであり、
Ｃ（１≦Ｃ）分岐側と２分岐側を持ち、Ｃ分岐側に前記ＯＮＵが接続され、２分岐側の一方に前記正常系ＯＳＵが接続される、前記正常系ＯＳＵの数と等しい数のＣ：２光カプラと、
前記予備系ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記Ｃ：２光カプラの２分岐側の他方が接続されるＯＮＵ側ポートを有し、前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートの任意の１つとを結合する光経路切替手段と、
をさらに備え、
他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵにおいて、ＰＮをリセットする前又は後に、前記光経路切替手段に対し、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合させ前記経路を切り替えることを特徴とする上記（２）から（７）のいずれかに記載のＰＯＮシステム。

（１１）：上記（１）から（１０）のいずれかに記載のＰＯＮシステムが備えるＯＮＵ。

（１２）：上記（１）、（２）、（５）、（６）、（８）、（９）、（１０）のいずれかに記載のＰＯＮシステムが備えるＯＳＵ。

［効果］
ＥＰＯＮシステムにおいて、ＰＯＮ区間の通信がＭａｃｓｅｃによる暗号化がされている状態で、リンク断なしＯＳＵ切替えを行う際、切替元ＯＳＵと切替先ＯＳＵ間でＰＮが引き継げない場合においても、Ｍａｃｓｅｃのリプレイプロテクションによるフレーム破棄を回避して切替先ＯＳＵとＯＮＵの通信開始することができ、ＯＳＵ切替後も切替先ＯＳＵとＯＮＵ間でＭａｃｓｅｃによる暗号通信が継続して可能となる。

１２：Ｌ２ＳＷ
１３、１３＃１〜１３＃Ｎ、１３＃Ｎ＋１：ＯＳＵ
１４：ＯＬＴ
１５：ＯＮＵ
１６、１６ａ：光スイッチ
１７、１７ａ：光スプリッタ
２０：ＰＯＮ区間
３１，３２：コントローラ
４１：ＰＯＮ−ＩＦ
４２：ＯＳＵ処理制御部
４３：Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部
４４：ＰＮリセット処理部
５０：光検出部
５１：ＯＮＵ−ＩＦ
５２：ＯＮＵ処理制御部
５３：Ｍａｃｓｅｃ暗号／復号処理部
５４：ＰＮリセット処理部

Claims (10)

1. 複数の光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）と、
   経路を切り替えることで前記ＯＳＵのいずれかと接続可能である少なくとも１の加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、
   前記ＯＳＵから前記ＯＮＵへの下り通信と前記ＯＮＵから前記ＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＳＵと前記ＯＮＵとで同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
   を備える光伝送システム（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、
   １の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、他の前記ＯＳＵと前記ＯＮＵは、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする光伝送システム。
2. 前記暗号化手段は、前記カウンタがＰＮ（ＰａｃｋｅｔＮｕｍｂｅｒ）であるＭａｃｓｅｃを採用することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記ＯＮＵは、
   前記ＯＳＵからの光を検出する光検出部を備えており、
   前記光検出部が前記ＯＳＵからの光が途絶する光断を検出したとき、又は光断状態から再度光を検出したとき、自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。
4. 前記ＯＮＵは、
   １の前記ＯＳＵから前記カウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、又は、他の前記ＯＳＵから前記カウンタをリセットするリセットメッセージを受信したとき、自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。
5. 前記ＯＮＵは、
   前記ＯＳＵとの通信異常時においても前記ＯＳＵとのリンクを一定期間保持するリンク保持モードを有効もしくは無効に設定することができ、前記リンク保持モードが有効の状態のみ自身の前記カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光伝送システム。
6. Ｂ（１≦Ｂ）分岐側と２分岐側を持つＢ：２光カプラをさらに備え、
   前記Ｂ：２光カプラのＢ分岐側のそれぞれに前記ＯＮＵを接続し、２分岐側のそれぞれに１の前記ＯＳＵ及び他の前記ＯＳＵを接続したＴｙｐｅ ＢのＰＯＮプロテクションシステムが構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光伝送システム。
7. 前記ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記ＯＮＵが接続されるＯＮＵ側ポートを有し、任意の前記ＯＳＵ側ポートと任意の前記ＯＮＵ側ポートとを１：１で結合する光経路切替手段をさらに備え、
   前記光経路切替手段は、他の前記ＯＳＵ及び前記ＯＮＵで前記カウンタをリセットする前又は後に、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合し、前記経路を切り替えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光伝送システム。
8. 前記ＯＳＵが正常系ＯＳＵと１台の予備系ＯＳＵであり、
   Ｃ（１≦Ｃ）分岐側と２分岐側を持ち、Ｃ分岐側に前記ＯＮＵが接続され、２分岐側の一方に前記正常系ＯＳＵが接続される、前記正常系ＯＳＵの数と等しい数のＣ：２光カプラと、
   前記予備系ＯＳＵが接続されるＯＳＵ側ポート及び前記Ｃ：２光カプラの２分岐側の他方が接続されるＯＮＵ側ポートを有し、前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートの任意の１つとを結合する光経路切替手段と、
   をさらに備え、
   前記光経路切替手段は、他の前記ＯＳＵ及び前記ＯＮＵで前記カウンタをリセットする前又は後に、所望の前記ＯＳＵ側ポートと前記ＯＮＵ側ポートとを結合し、前記経路を切り替えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光伝送システム。
9. 複数の光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）のいずれかと経路を切り替えることで接続可能である加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）であって、
   前記ＯＳＵからの下り通信と前記ＯＳＵへの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＳＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
   １の前記ＯＳＵから他の前記ＯＳＵへ前記経路を切り替える際、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
   を有することを特徴とする加入者終端装置。
10. 少なくとも１の加入者終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と接続可能である光信号伝送装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）であって、
    前記ＯＮＵへの下り通信と前記ＯＮＵからの上り通信の少なくとも一方を、前記ＯＮＵと同期したカウンタを用いて暗号化及び復号化する暗号化手段と、
    １の前記ＯＳＵの配下の前記ＯＮＵを引き継いだとき、下り通信及び上り通信の開始前に自身の前記カウンタをリセットするカウンタリセット処理部と、
    を有することを特徴とする光信号伝送装置。

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