JP6236488B2 - 局側光回線終端装置、冗長装置切替方法及び冗長装置切替プログラム - Google Patents

Description

本発明は、局側光回線終端装置、冗長装置切替方法及び冗長装置切替プログラムに関する。

２０００年代に入り、インターネット利用が急拡大しており、日本のほとんどのエリアにおいて、ブロードバンド回線が利用可能な状況となっている。ブロードバンド回線として、様々な方式、サービスがあるが、有線サービスにおいては、ＰＯＮ（受動光ネットワーク；Passive Optical Network）システムが多数のユーザに利用されている。

ＰＯＮ（受動光ネットワーク；Passive Optical Network）は、光ファイバによるネットワークにおいて、単一の局側光回線の終端装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal）（以下「ＯＬＴ」という。」）から複数の加入者側光回線の終端装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）（以下「ＯＮＵ」という。）までを指す。ＰＯＮは、光ファイバによる高速なインターネット接続サービス（ＦＴＴＨ；Fiber To The Home）を安価に提供できる技術として注目されている。

また、近年、クラウドサービスの普及している状況もあり、ネットワークの信頼性に対する要望が、中小企業、個人ユーザからも上がっている。信頼性には、セキュリティ、必要な帯域の確保、確実な接続状態の維持などの様々な観点がある。信頼性の基本となる確実な接続状態については、高価格かつ高機能な専用線サービスではアクセス回線自体の冗長構成を取ることにより、確実な接続状態を確保することが可能である。

一方で、多くのユーザに利用されるＰＯＮシステムにおいては、アクセス区間の冗長サービスが存在しない。そのため、アクセス区間に不具合が発生すると、インターネットへの接続が困難な場合があり、クラウドサービスの利用もできず、利用者への影響が大きくなる。

図１５は、基本的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。このＰＯＮシステムは、中継網１、ＯＬＴ２、スプリッタ（合分波器）３、３台のＯＮＵ４〜６、ユーザ装置（パソコンやセットトップボックス）７、ユーザ宅８で構成する。スプリッタ３によって分岐された光回線は、各ＯＮＵに接続されて、例えば、ユーザ宅８に設置される。

ＯＮＵ４には、パソコン等のユーザ装置７が接続されて、ユーザ装置７は、中継網１を介して、インターネットに接続される。図１５には、３台のＯＮＵ４〜６のみが図示されているが、実際には例えば最大で３２台のＯＮＵが接続できる。この３２台という制限は、スプリッタの分岐数で決まる値である。

次に、図１６を参照して、図１５に示すＰＯＮシステムの動作を説明する。図１６は、図１５に示すＰＯＮシステムの動作を示すシーケンス図である。ＯＬＴ２は、ＯＮＵを認証する動作を行う認証制御部２１が備えている。まず、ＯＬＴ２内に設けられた認証制御部２１は、各ＯＮＵ４に対して、認証シーケンスを実行する（ステップＳ１）。そして、認証されたＯＮＵ４とＯＬＴ２とは、上下トラフィックが導通し、データ通信を実施する（ステップＳ２）。

また、認証制御部２１は、ＯＮＵ５に対して、認証シーケンスを実行する（ステップＳ３）。そして、認証されたＯＮＵ５とＯＬＴ２とは、上下トラフィックが導通し、データ通信を実施する（ステップＳ４）。

さらに、認証制御部２１は、ＯＮＵ６に対して、認証シーケンスを実行する（ステップＳ５）。そして、認証されたＯＮＵ６とＯＬＴ２とは、上下トラフィックが導通し、データ通信を実施する（ステップＳ６）。

以上の動作を繰り返すことにより、図１５に示すユーザ装置７を、中継網１に接続することができる。この状態において、図１５に示すように、スプリッタ３とＯＮＵ４との間に不具合が発生すると、ユーザ装置７を中継網１に接続できなくなり、サービスを受けることができなくなってしまう。

このような問題を解決するために、ＰＯＮシステムにおけるプロテクション方式（保護する方式）として従来の１：１プロテクションとは異なり、コスト効率に優れたＮ：Ｍプロテクションを適用する通信システムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。この通信システムは、ＯＬＴ側故障による全ＯＮＵの通信断を発生させずに冗長性を担保するため、正常系と予備系とを複数台持つ、Ｎ：Ｍプロテクションを実現するものである。

１０Ｇ級ＰＯＮに向けたＮ：Ｍ ＰＯＮプロテクション方式、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９６−Ｂ、Ｎｏ．３、ｐｐ．２８３−２９１

ところで、現状ではＰＯＮシステムを用いた光アクセスサービスにおいて、アクセス区間（ＯＬＴ−ＯＮＵ間）の通信路を冗長化するサービスと方式がない。そのため、アクセス区間に異常があると、サービスが停止してしまうという問題がある。また、ＰＯＮシステムを用いた光アクセスサービスには、その経済性より中小企業、個人ユーザが多数利用してされており、安価な冗長化サービスが求められる。

一方、ＰＯＮシステムを用いた光アクセスサービスを２回線用意することに加え、ユーザ側に高機能なルータ、Ｌ２ＳＷ等を別途設置することで、アクセス区間を冗長化することは可能ではある。しかし、アクセス区間の異常を検出し、正常な状態の回線に切り替える方法がないため、この方法を実現するのは簡単でない。すなわち、新たな通信方式の導入及びＯＬＴとＯＮＵとの両方の装置に新たな機能を実装（大幅な機能追加）しなければならない。したがって、従来のＰＯＮシステムを踏襲したままでＯＬＴ−ＯＮＵ間の通信路の冗長化は容易に実現できない。特に、２回線同時に利用する際に、予備系のＯＮＵ側の通信を制御する（不要なユーザ通信を止める）手段がなく、切り替えを実施することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＰＯＮシステムを利用した通信の可用性を高めることができる局側光回線終端装置、冗長装置切替方法及び冗長装置切替プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、スプリッタを用いて光信号を複数に分岐して、一心の光ファイバを複数のユーザで共有するアクセスネットワークにおいて、ユーザ宅に設置された複数の加入者側光回線終端装置と前記スプリッタを用いて接続され、複数の前記加入者側光回線終端装置のうちいずれかを現用系終端装置として使用し、他の前記加入者側光回線終端装置を予備系終端装置として使用する局側光回線終端装置であって、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol） ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の加入者側光回線終端装置のうち現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に前記現用系終端装置との間でＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行する第一認証シーケンスを行い、前記現用系終端装置との回線を確立する処理を繰り返し行う認証部と、前記現用系終端装置側に異常が発生した場合に前記現用系終端装置との前記第一認証シーケンスを停止し、前記予備系終端装置のいずれかを切替後の現用系終端装置として選択する選択処理と、ＭＰＣＰ ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の前記加入者側光回線終端装置のうち切替後の前記現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して切替後の前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に切替後の前記現用系終端装置との間でＯＡＭ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行することにより切替後の前記現用系終端装置との回線を確立する第二認証シーケンスとを行って、現用系と予備系との切り替えを行う切り替え部とを備えた局側光回線終端装置である。

本発明の一態様は、前記局側光回線終端装置であって、複数の前記加入者側光回線終端装置それぞれには、スイッチが接続され、該スイッチを介して、複数の前記加入者側光回線終端装置にユーザ装置を接続する。

本発明の一態様は、前記局側光回線終端装置であって、前記切り替え部は、前記現用系終端装置において前記スイッチとのリンクが切断されたことを検知した場合に、前記現用系終端装置からの通知を受けて、前記選択処理と、前記選択処理において切替後の現用系終端装置として選択された前記予備系終端装置との前記第二認証シーケンスとを実行して、現用系と予備系との切り替えを行う。

本発明の一態様は、前記局側光回線終端装置であって、前記加入者側光回線終端装置は、前記局側光回線終端装置との接続に異常があることを検知した場合に、前記スイッチとのリンクを切断する。

本発明の一態様は、前記局側光回線終端装置であって、前記切り替え部は、所定時間現用の前記加入者側光回線終端装置から制御フレームを受信しないことを検知した場合に、前記選択処理と、前記選択処理において切替後の現用系終端装置として選択された前記予備系終端装置との前記第二認証シーケンスとを実行して、現用系と予備系との切り替えを行う。

本発明の一態様は、スプリッタを用いて光信号を複数に分岐して、一心の光ファイバを複数のユーザで共有するアクセスネットワークにおいて、ユーザ宅に設置された複数の加入者側光回線終端装置と前記スプリッタを用いて接続され、複数の前記加入者側光回線終端装置のうちいずれかを現用系終端装置として使用し、他の前記加入者側光回線終端装置を予備系終端装置として使用する局側光回線終端装置が行う冗長装置切替方法であって、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol） ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の加入者側光回線終端装置のうち現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に前記現用系終端装置との間でＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行する第一認証シーケンスを行い、前記現用系終端装置との回線を確立する処理を繰り返し行う認証ステップと、前記現用系終端装置側に異常が発生した場合に前記現用系終端装置との前記第一認証シーケンスを停止し、前記予備系終端装置のいずれかを切替後の現用系終端装置として選択する選択処理と、ＭＰＣＰ ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の前記加入者側光回線終端装置のうち切替後の前記現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して切替後の前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に切替後の前記現用系終端装置との間でＯＡＭ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行することにより切替後の前記現用系終端装置との回線を確立する第二認証シーケンスとを行って、現用系と予備系との切り替えを行う切り替えステップとを有する冗長装置切替方法である。

本発明の一態様は、コンピュータに、前記冗長装置切替方法を実行させるための冗長装置切替プログラムである。

本発明によれば、ＰＯＮシステムを利用した通信の可用性を高めることができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すＯＬＴ２０とＯＮＵ４０との詳細な構成を示すブロック図である。図１に示すＯＬＴ２０とＯＮＵ４０との詳細な構成を示すブロック図である。 ＯＮＵ４０が現用系である場合の動作を示す説明図である。 図１に示す光ネットワーク装置の初期状態動作を示すシーケンス図である。 図２に示すＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３のテーブル構造を示す説明図である。 図１に示すＰＯＮシステムの動作を示すシーケンス図である。 認証シーケンスを示すシーケンス図である。 故障発生時の動作を示す説明図である。 故障発生時の動作を示す説明図である。 ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間、またはＯＮＵ４０のＵＮＩより下部に故障が発生した場合の動作を示す説明図である。 故障発生時の動作を示す説明図である。 故障発生時の動作を示す説明図である。 ＯＮＵ４０に故障が発生した場合の動作の詳細を示す説明図である。 図１に示すネットワーク構成の変形例を示す説明図である。 基本的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。 図１５に示すＰＯＮシステムの動作を示すシーケンス図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による光ネットワーク装置を説明する。まず、本発明の概要について説明する。本発明では、ＯＮＵがユーザ宅に２台以上設置される。２台以上のＯＮＵに対して、現用系または予備系の登録がＯＬＴによって実施され、どの組み合わせが切り替え対象なのかをＯＬＴが把握する。ＯＬＴは、ＯＮＵが３台以上の場合は切替先の順序も登録可能である。

現用系ＯＮＵが正常な場合、少なくとも１系統の予備系のＯＮＵは、ユーザ装置と接続はされているものの、アクセス区間においてＯＬＴと予備系ＯＮＵとの間のユーザ通信（ユーザパケットの導通）を実施させないようにする必要がある。これは、正常なユーザ装置と現用系ＯＮＵとが通信できなくなるために必要である。

本発明では、この状態を作り出すため、ＯＬＴは、新規のＯＮＵがＯＬＴ配下へ接続された際に最初に実施する認証シーケンスを、現用系ＯＮＵでは、通常どおり認証シーケンスを実施する。一方、予備系ＯＮＵでは認証シーケンスをＯＬＴ側で実施しないという動作とする。

ＯＬＴが現用系ＯＮＵ側（伝送路も含む）の異常を検出した後、切替先の予備系ＯＮＵの認証シーケンスを直ちに実施することで、予備系ＯＮＵへの切り替えが行われ、アクセス区間の冗長化が実現される。

図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図１５に示す従来の光ネットワーク装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図１に示す光ネットワーク装置が従来の光ネットワーク装置と異なる点は、ユーザ宅８にＯＮＵ４０、５０が２台設けられており、ユーザ装置７との間がＬ２ＳＷ（レイヤー２スイッチ）６０で接続されている点である。

また、ユーザ宅８に２台のＯＮＵ４０、５０が設けられたため、ＯＬＴ２０の機能に改良が加えられている。ここでは、ＯＮＵ４０が現用系であり、ＯＮＵ５０が予備系である。また、ユーザ宅８には、３台以上のＯＮＵが設置されていてもよい。ＯＬＴ２０には、どのＯＮＵが現用系と予備系となるのかなど現用系と予備系との切り替え順位も含めて、予め登録されている。

図１に示す装置構成によって、ＰＯＮシステムでアクセス回線を２回線用意し、リピータハブのような安価なＬ２ＳＷ６０をユーザ宅内装置として用意される。そして、アクセス区間の冗長化を実施しようとした場合、何れかの方法で、ＯＬＴ２０と予備系ＯＮＵ５０との間の通信（ユーザトラフィック）を遮断しないと、現用系ＯＮＵ４０の通信が阻害されてしまう。

仮にＯＮＵ５０も通常通りに通信を実施してしまうと、ユーザ装置７からの上りトラフィックをＯＮＵ４０またはＯＮＵ５０からＯＬＴ２０へどう分配するか振り分けを行う振分機能がＬ２ＳＷ６０側に必要になる。また、各ＯＮＵ４０、５０からのリンク状態を確認しつつ、切り替え（片寄せ）を実施する機能も、Ｌ２ＳＷ６０側で備えられる必要がある。このような構成にするには、ユーザ宅の装置に高価な装置を使用しなければならなくなり、結果的に、安価な冗長化が実現不可能となってしまう。

そこで、ユーザ宅８に２台のＯＮＵ４０、５０が設置され、Ｌ２ＳＷ６０を介してユーザ装置７と接続したときに、ＯＮＵの認証を行うＯＬＴ２０は、予備系のＯＮＵの認証を実施しない。この例では、ＯＮＵ４０が現用系であり、ＯＮＵ５０が予備系である。現用系のＯＮＵ４０には通常通りの認証シーケンスが行われ、予備系のＯＮＵ５０には認証シーケンスが実施されない。

これにより、ＯＬＴ２０とＯＮＵ５０との間はアクセス区間（ＰＯＮ）のリンク状態は切断される。ただし、他の回線に故障等が発生した場合に、ＯＬＴ２０がＯＮＵ５０の認証シーケンスを実施することにより、通信を速やかに開始することが可能になる。

なお、ＯＮＵ４０、５０では、アクセス区間のリンク状態によって、Ｌ２ＳＷ６０と接続されるＵＮＩ（ユーザ・網インタフェース）をＯＮ／ＯＦＦする機能も備える。

次に、図２を参照して、図１に示すＯＬＴ２０とＯＮＵ４０との詳細な構成を説明する。図２は、図１に示すＯＬＴ２０とＯＮＵ４０との詳細な構成を示すブロック図である。その他のＯＮＵについても図２に示す構成と同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。ＯＬＴ２０は、認証制御部２１、警報監視部２２、ＯＮＵ冗長管理ＤＢ（データベース）２３、通信機能部２４、ＰＯＮ制御部２５、転送機能部２６を備える。認証制御部２１は、ＯＮＵ４０の認証を行うための認証シーケンスを実行する。警報監視部２２は、ＯＮＵ４０が異常を検知した場合に発せられる警報やＯＬＴ２０自身が通信路の異常等を監視する。ＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３は、配下のＯＮＵも現用系と予備系の状況とを管理する。通信機能部２４は、ＯＮＵ４０との通信を行う。ＰＯＮ制御部２５は、ＰＯＮシステムの動作を統括して制御する。転送機能部２６は、中継網１との通信を行う。

ＯＮＵ４０は、認証機能部４１、警報監視部４２、通信機能部４３、ＰＯＮ制御部４４、転送機能部４５を備える。認証機能部４１は、ＯＬＴ２０に認証してもらうための認証シーケンスを実行する。警報監視部４２は、ＯＮＵ４０が機能しなかった場合の警報を発する。通信機能部４３は、ＯＬＴ２０との通信を行う。ＰＯＮ制御部４４は、ＰＯＮシステムの動作を統括して制御する。転送機能部４５は、Ｌ２ＳＷ６０との通信を行う。

図３は、ＯＮＵ４０が現用系である場合の動作を示す説明図である。ＯＬＴ２０は、認証シーケンスを実施／未実施により、ＯＮＵ４０またはＯＮＵ５０使用するかを決定する。図３においては、ＯＮＵ４０現用系であり、通常通り認証シーケンスを実施される。ＯＮＵ５０は、予備系であり、認証シーケンスが未実施であるため、ＯＬＴ２０との間のリンクは確立されていない。

次に、図４を参照して、図１に示す光ネットワーク装置の初期状態動作を説明する。図４は、図１に示す光ネットワーク装置の初期状態動作を示すシーケンス図である。各ＯＮＵには、ＯＮＵ名が付与されている。ＯＮＵ名は、「ＯＮＵＮ」で、末尾のＮは１から始まる順番号であり、例えば最大設置可能数が３２であれば、Ｎの最大値は３２となる。図４に示す例では、ＯＮＵ４０のＯＮＵ名が「ＯＮＵ１」、ＯＮＵ５０のＯＮＵ名は「ＯＮＵ２」、ＯＮＵ７０のＯＮＵ名は「ＯＮＵＮ」である。

まず、ユーザからの申し込みに応じて、ＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３が更新される。これを受けて、認証制御部２１は、ＯＮＵ１〜Ｎ（ここでのＮは、設置台数となる）は、冗長構成として管理する（ステップＳ１１）。現時点では、ＯＮＵ１（ＯＮＵ４０）が現用系であり、その他のＯＮＵが予備系として運用される（ステップＳ１２）。そして、ＯＬＴ２０は、現用系であるＯＮＵ４０との間で認証シーケンスを実行する（ステップＳ１３）。これにより、ＯＮＵ１（ＯＮＵ４０）が現用系となり、警報監視部４２は、正常であることをＯＬＴ２０に通知する。

一方、ＯＮＵ５０、ＯＮＵ７０は、認証シーケンスが未実施であるため、ＯＬＴ２０とのリンクが確立されず、中継網１からの下りトラフィックも、ユーザ装置７からの上りトラフィックも、導通しない。また、ＵＮＩをオフとするため、Ｌ２ＳＷとのリンクも確立されず、確実に上りトラフィックがＯＮＵ１のＵＮＩへ送信される。

図５は、図２に示すＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３のテーブル構造を示す説明図である。ＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３は、「Ｎｏ」、「ＯＮＵ名」、「認証実施」「正常／異常」、「現用／予備」、「ＭＡＣ」の５つのフィールドを有する。「Ｎｏ」は、１から始まる順番号であり、Ｎは設置台数の値となる。「ＯＮＵ名」は、前述した通りである。「認証実施」は、認証シーケンスを実施したのであれば「１」、実施していないのであれば「０」でる。「正常／異常」は、正常動作できているか否かを示すものである。「正常」であれば「１」、「異常」であれば「０」、不明であれば「−」である。「現用／予備」は、そのＯＮＵが現用系か予備系であるかを示し、全てが故障していない限りいずれか１つが現用系になる。また、故障したＯＮＵは、現用／予備のフィールドが「−」になる。「ＭＡＣ」はＭＡＣアドレスである。

次に、図６を参照して、図１に示すＰＯＮシステムの動作を説明する。ここでは、ＯＮＵ７０が設置されているものとして説明する。図６は、図１に示すＰＯＮシステムの動作を示すシーケンス図である。まず、ＯＬＴ２内に設けられた認証制御部２１は、現時点で現用系に設定されているＯＮＵ４０との間で認証シーケンスを実行する（ステップＳ２１）。そして、認証シーケンスが終了すると、ＯＬＴ２０とＯＮＵ４０との間で上下通信が正常に開始される。

ＯＮＵ５０、ＯＮＵ７０は、予備系であるため、認証シーケンスが実行されないため、上下のトラフィックが導通しない。この処理動作を繰り返し行う。

ここで、図７を参照して、認証シーケンスについて説明する。図７は、認証シーケンスを示すシーケンス図である。はじめに、図７左図を参照して、認証シーケンス全体の動作を説明する。まず、ＯＬＴとＯＮＵとは、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙを実施する（ステップＳ３１）。ＭＰＣＰとは、ＰＯＮにおいて上り通信の制御に使用されるプロトコルである。新規接続ＯＮＵの検出方法や上り送信タイミング制御等を規定している。

次に、ＯＬＴとＯＮＵとは、ＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙを実施する（ステップＳ３２）。ＯＡＭとは、ネットワークの運用・保守・管理を実施する機能である。

次に、ＯＬＴとＯＮＵとは、暗号化処理を実行する（ステップＳ３３）。そして、ＯＬＴとＯＮＵとの間のトラフィックが導通し、通常通信が可能となる（ステップＳ３４）。

次に、図７の右図を参照して、ＭＰＣＰ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙの詳細を説明する。ＭＰＣＰ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙのシーケンスでは、ステップＳ３１１〜Ｓ３１５のステップが存在するが、ステップＳ３１１〜Ｓ３１３のステップはここでは、実行しない。

次に、ＯＬＴは、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームを送信するステップを実行する（ステップＳ３１１）。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームは、ＯＬＴに未登録のＯＮＵに対して、次に示すＲｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの送信帯域および送信タイミングの通知を行うものである。これを受けて、ＯＮＵはＲｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを送信するステップを実行する（ステップＳ３１２）。Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームは、未登録のＯＮＵがＯＬＴへ自身の登録を要求するものである。これを受けて、ＯＬＴはＲｅｇｉｓｔｅｒフレームを送信するステップを実行する（ステップＳ３１３）。Ｒｅｇｉｓｔｅｒフレームは、ＯＬＴが未登録のＯＮＵに対して制御用の識別子（ＬＬＩＤ：Logical Link Identifierなど）を通知する。これを受けて、ＯＮＵはＯＬＴに登録されたことを検知する。引続き、ＯＬＴは通知した識別子を使い、当該ＯＮＵに対して、ＧＡＴＥフレームを送信するステップを実行する（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１４で送信されるＧＡＴＥフレームは、次に示すＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームのこれを受けて、送信帯域および送信タイミングの通知を行うものである。これを受けて、ＯＮＵは、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを送信するステップを実行する（ステップＳ３１５）。Ｒｅｇｉｓｄｔｅｒ ＡＣＫフレームは、Ｒｅｇｉｓｄｔｅｒフレームの受信応答であり、ＯＮＵはＯＬＴから通知された識別子を正常に使用していることをＯＬＴへ通知する。

次に、図８、図９を参照して、故障発生時の動作を説明する。図８、図９は、故障発生時の動作を示す説明図である。図８は、ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間、またはＯＮＵ４０のＵＮＩより下部（ユーザ装置側）に故障が発生した場合の説明図である。

まず、ＯＮＵ４０は、下部装置（ＵＮＩ、ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間の回線、Ｌ２ＳＷ６０）とのリンクの切断を検出すると、ＯＬＴ２０に対して、故障を通知する制御フレームを送信する。

次に、ＯＬＴ２０は、この制御フレームを受信し、ＯＮＵ４０から受信した制御フレームに故障情報が含まれていた場合、ＯＮＵ４０を予備系とし、使用を停止する。そして、ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ５０を現用系とする。図８では、ＯＮＵ４０が現用系であり、認証シーケンスが行われている。また、ＯＮＵ５０は、予備系であり、認証シーケンスが行われていない。

そして、故障が発生すると、ＯＮＵ４０は予備系となり、認証シーケンスを実施せず、使用停止とする。また、ＯＮＵ５０が現用系となり、直ちに認証シーケンスが行われ、現用系への切り替えが行われる。

なお、下りトラフィックもＯＬＴ２０からＯＮＵ４０としていたものを、ＯＬＴ２０からＯＮＵ５０へと切り替える。

次に、ＯＬＴ２０において切り替えが完了すると、ＯＮＵ４０は、故障通知後、ＯＬＴ２０は直ちにＵＮＩをＯＦＦにし、Ｌ２ＳＷ６０との通信を停止する。その後、認証シーケンスも未実施とすることで、アクセス区間のリンクもＯＦＦにする。一方、ＯＬＴ２０は、切替先の予備系ＯＭＵ５０での認証シーケンスが完了した後、ＵＮＩをＯＮにして、Ｌ２ＳＷと通信開始する（図９参照）。

次に、図１０を参照して、ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間、またはＯＮＵ４０のＵＮＩより下部（ユーザ装置側）に故障が発生した場合の動作の詳細を説明する。図１０は、ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間、またはＯＮＵ４０のＵＮＩより下部に故障が発生した場合の動作を示す説明図である。

まず、当初のＯＮＵ冗長管理ＤＢ２３は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１（ここでは、ＯＮＵ４０）のＯＮＵが現用系になっており、その他のＯＮＵは予備系に設定されている。ＯＮＵ１のＯＮＵ４０は、認証実施が「１」、正常／異常も「１」となっている。

次に、ＯＮＵ４０とＬ２ＳＷ６０との間、またはＯＮＵ４０のＵＮＩより下部に故障が発生すると、ＯＮＵ４０は、ＯＬＴ２０に対して、ＵＮＩ故障検出の報告を含む上り制御フレームを送信する（ステップＳ４１）。これを受けて、認証制御部２１は、ＯＮＵ１（ＯＮＵ４０）を故障と判断する（ステップＳ４２）。そして、認証制御部２１は、現用系と予備系との変更を行う。すなわち、ＯＮＵ１、ＯＮＵＮを予備系とし、ＯＮＵ２を現用系とする（ステップＳ４３）。

そして、ＯＮＵ冗長管理ＤＢ８０の記憶内容が変更される。ＯＮＵ冗長管理ＤＢ８０は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０が、予備系になっており、ＯＮＵ名がＯＮＵ２のＯＮＵ５０は現用系に設定されている。また、その他のＯＮＵは現状を維持し予備系のままである。ＯＮＵ名はＯＮＵ２のＯＮＵ５０は、認証実施が「１」、正常／異常も「１」となっている。このとき、認証制御部２１は、順番号の若いＯＮＵから選択して予備系から現用系に切り替える。

次に、認証制御部２１は、ＵＮＩ閉塞を指示する情報を含む下り制御フレームを送信する（ステップＳ４４）。そして、認証制御部２１は、現用系と予備系とを切り替えるために、ＯＮＵ名がＯＮＵ２であるＯＮＵ５０に対して認証シーケンスを実行する（ステップＳ４５）。そして、認証制御部２１は、ＵＮＩをＯＮにする指示を含む下り制御フレームを送信する（ステップＳ４６）。

この認証シーケンス実行によって、ＯＮＵ５０は予備系から現用系に切り替えられ、上下トラフィックが導通し、データ通信を行うことができるようになる（ステップＳ４７）。認証制御部２１は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０との間で認証シーケンスを行わない。

次に、図１１、図１２を参照して、他の故障発生時の動作を説明する。図１１、図１２は、故障発生時の動作を示す説明図である。図１１は、ＯＮＵ４０（ＯＮＵ４０とスプリッタ３との間の回線も含む）に故障が発生した場合の説明図である。

まず、ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ４０からの制御フレームが一定時間内に受信しないことを検知すると、ＯＮＵ４０に故障が発生したと見なす。

次に、ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ４０を予備系とし、使用を停止する。そして、ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ５０を現用系とする。図１１では、ＯＮＵ４０が現用系であり、認証シーケンスが実施済みである。また、ＯＮＵ５０は、予備系であり、認証シーケンスが行われていない。

そして、故障が発生すると、ＯＮＵ４０は、自己の故障を検知し、ＵＮＩをＯＦＦにし、Ｌ２ＳＷとの通信を停止する。そして、ＯＮＵ４０は予備系となり、通信停止となる。また、ＯＮＵ５０が現用系とするために、直ちに認証シーケンスを実行する。これによってＯＮＵ５０が現用系への切り替えが行われる。

なお、下りトラフィックもＯＬＴ２０からＯＮＵ４０としていたものを、ＯＬＴ２０からＯＮＵ５０へと切り替える。

次に、ＯＬＴ２０において切り替えが完了すると、ＯＮＵ５０は、ＵＮＩをＯＮにし、Ｌ２ＳＷとの通信を開始する（図１２参照）。

次に、図１３を参照して、ＯＮＵ４０に故障が発生した場合の動作の詳細を説明する。図１３は、ＯＮＵ４０に故障が発生した場合の動作の詳細を示す説明図である。まず、当初のＯＮＵ冗長管理ＤＢ８０は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０が、現用系になっており、その他のＯＮＵは予備系に設定されている。

このとき、ＯＮＵ４０に故障が発生すると、ＯＮＵ４０は、ＯＬＴ２０に対して、上り制御フレームを送信することができない（ステップＳ５１）。

次に、認証制御部２１は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０から応答がないため、故障が発生したと判断する（ステップＳ５２）。そして、認証制御部２１は、現用系と予備系の変更を行う（ステップＳ５３）。すなわち、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０を予備系とし、ＯＮＵ名がＯＮＵ２のＯＮＵ５０を現用系とする。

そして、ＯＮＵ冗長管理ＤＢ８０の記憶内容が変更される。ＯＮＵ冗長管理ＤＢ８０は、ＯＮＵ名がＯＮＵ１のＯＮＵ４０が、予備系になっている。また、ＯＮＵ名がＯＮＵ２のＯＮＵ５０は現用系に設定されている。このとき、その他のＯＮＵは現状を維持し予備系のままである。このとき、認証制御部２１は、順番号の若いＯＮＵから選択して予備系から現用系に切り替える。

次に、認証制御部２１は、現用系と予備系とを切り替えるために、ＯＮＵ４０を使用停止にし、切り替え先のＯＮＵであるＯＮＵ５０に対して認証シーケンスを実行する（ステップＳ５４）そして、ＯＮＵ５０は予備系から現用系に切り替えられる。

次に、ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ５０に対して、ＵＮＩをＯＮにする指示を含む下り制御フレームを送信する（ステップＳ５５）。現用系に切り替わったＯＮＵ５０は、ＯＬＴ２０との間で上下トラフィックが導通し、データ通信が実施可能となる（ステップＳ５６）。

次に、図１４を参照して、図１に示すネットワーク構成の変形例を説明する。図１４は、図１に示すネットワーク構成の変形例を示す説明図である。図１４に示すネットワーク構成が図１に示すネットワーク構成と異なる点は、スプリッタ３の下部（ユーザ装置側）にユーザ宅８内にスプリッタ３０を設けた点である。スプリッタ３は、各宅内に引き込む光ファイバケーブルに分岐するのに用いるものである。

一方、スプリッタ３０は、少なくともユーザ宅８内に設置されるＯＮＵの数だけ分岐できるスプリッタである。スプリッタ３０をユーザ宅８内に設けられることで、複数のＯＮＵをユーザ宅８内に設置する場合であってもユーザ宅８に引き込む光ファイバケーブルを１本とすることができる。この場合、ＯＬＴ２０は、スプリッタ３の下部にスプリッタ３０が設けられており、その下部に複数のＯＮＵが接続されていることを管理すればよい。

以上説明したように、光ネットワークを使用したアクセスネットワークにおいて、異常・装置故障等が発生した場合でも、ユーザが設定変更などを実施することなく、自動的にネットワークを切り替えることができるため、可用性を高めることができるという効果が得られる。また、この構成によれば、ネットワーク側が主導で問題解決する機能を備えることにより、ユーザ宅内にはハブ等の簡易な装置でサービスを安価で提供することができる。また、ＰＯＮシステムにおいて、ＰＯＮ区間の冗長化を実現することができる。

また、アクセスネットワークにおいて、異常・装置故障等が発生した場合でも、ユーザが設定変更などを実施することなく、迅速かつ自動的にネットワークを切り替えることができる。また、予備系に切替後、故障から正常に回復した場合、正常な予備系として回復させることが可能になり、運用性が高くなる。また、ＯＬＴ及びＯＮＵの軽微な機能追加で実現できるため、開発費が抑制できる。

前述した実施形態におけるＯＬＴ、ＯＮＵの全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。

ＰＯＮシステムを利用した通信の可用性を高めることが不可欠な用途にも適用できる。

１・・・中継網、２０・・・ＯＬＴ、２１・・・認証制御部、２３・・・ＯＮＵ冗長管理ＤＢ、３、３０・・・スプリッタ、４０、５０、７０・・・ＯＮＵ、６０・・・Ｌ２ＳＷ、７・・・ユーザ装置、８・・・ユーザ宅

Claims (7)

1. スプリッタを用いて光信号を複数に分岐して、一心の光ファイバを複数のユーザで共有するアクセスネットワークにおいて、ユーザ宅に設置された複数の加入者側光回線終端装置と前記スプリッタを用いて接続され、複数の前記加入者側光回線終端装置のうちいずれかを現用系終端装置として使用し、他の前記加入者側光回線終端装置を予備系終端装置として使用する局側光回線終端装置であって、
   ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol） ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の加入者側光回線終端装置のうち現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に前記現用系終端装置との間でＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行する第一認証シーケンスを行い、前記現用系終端装置との回線を確立する処理を繰り返し行う認証部と、
   前記現用系終端装置側に異常が発生した場合に前記現用系終端装置との前記第一認証シーケンスを停止し、前記予備系終端装置のいずれかを切替後の現用系終端装置として選択する選択処理と、ＭＰＣＰ ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の前記加入者側光回線終端装置のうち切替後の前記現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して切替後の前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に切替後の前記現用系終端装置との間でＯＡＭ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行することにより切替後の前記現用系終端装置との回線を確立する第二認証シーケンスとを行って、現用系と予備系との切り替えを行う切り替え部と
   を備えた局側光回線終端装置。
2. 複数の前記加入者側光回線終端装置それぞれには、スイッチが接続され、該スイッチを介して、複数の前記加入者側光回線終端装置にユーザ装置を接続する請求項１に記載の局側光回線終端装置。
3. 前記切り替え部は、前記現用系終端装置において前記スイッチとのリンクが切断されたことを検知した場合に、前記現用系終端装置からの通知を受けて、前記選択処理と、前記選択処理において切替後の現用系終端装置として選択された前記予備系終端装置との前記第二認証シーケンスとを実行して、現用系と予備系との切り替えを行う請求項２に記載の局側光回線終端装置。
4. 前記加入者側光回線終端装置は、前記局側光回線終端装置との接続に異常があることを検知した場合に、前記スイッチとのリンクを切断する請求項２に記載の局側光回線終端装置。
5. 前記切り替え部は、所定時間現用の前記加入者側光回線終端装置から制御フレームを受信しないことを検知した場合に、前記選択処理と、前記選択処理において切替後の現用系終端装置として選択された前記予備系終端装置との前記第二認証シーケンスとを実行して、現用系と予備系との切り替えを行う請求項１から４のいずれか一項に記載の局側光回線終端装置。
6. スプリッタを用いて光信号を複数に分岐して、一心の光ファイバを複数のユーザで共有するアクセスネットワークにおいて、ユーザ宅に設置された複数の加入者側光回線終端装置と前記スプリッタを用いて接続され、複数の前記加入者側光回線終端装置のうちいずれかを現用系終端装置として使用し、他の前記加入者側光回線終端装置を予備系終端装置として使用する局側光回線終端装置が行う冗長装置切替方法であって、
   ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol） ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の加入者側光回線終端装置のうち現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に前記現用系終端装置との間でＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance） Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行する第一認証シーケンスを行い、前記現用系終端装置との回線を確立する処理を繰り返し行う認証ステップと、
   前記現用系終端装置側に異常が発生した場合に前記現用系終端装置との前記第一認証シーケンスを停止し、前記予備系終端装置のいずれかを切替後の現用系終端装置として選択する選択処理と、ＭＰＣＰ ＤｉｓｃｏｖｅｒｙにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームの送信、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームの受信及びＲｅｇｉｓｔｅｒフレームの送信を行わずに、複数の前記加入者側光回線終端装置のうち切替後の前記現用系終端装置にＧＡＴＥフレームにより送信帯域及び送信タイミングを通知し、前記ＧＡＴＥフレームに対応して切替後の前記現用系終端装置からＲｅｇｉｓｔｅｒ ＡＣＫフレームを受信した場合に切替後の前記現用系終端装置との間でＯＡＭ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ及び暗号化処理を実行することにより切替後の前記現用系終端装置との回線を確立する第二認証シーケンスとを行って、現用系と予備系との切り替えを行う切り替えステップと
   を有する冗長装置切替方法。
7. コンピュータに、請求項６に記載の冗長装置切替方法を実行させるための冗長装置切替プログラム。

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