WO2012070089A1 - 通信回線切替方法、通信装置、局側通信装置、通信システム並びに制御装置 - Google Patents

通信回線切替方法、通信装置、局側通信装置、通信システム並びに制御装置 Download PDF

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Definitions

  • the ONU in the registered state monitors the time stamp drift error generated when the difference between the time stamp and the local time measured by the own device is larger than a predetermined value, and the time stamp drift error is If it occurs, the ONU transitions to the unregistered state and waits for registration by the discovery step, while monitoring the time-stamp drift error during the holdover period, It is provided.
  • the communication device 10 when the downlink signal from the transmitter / receiver 5-1 of the master station does not normally reach the communication device 10 (P3) and the communication device 10 detects a line abnormality (P4), the communication device 10 (Time stamp drift error) output is suppressed (P5). That is, control is performed so as not to detect a synchronization error or not to shift to the unregistered state St1 even if it is detected.
  • the communication device 10 shifts to the grace state and starts measuring the grace period using a timer or a counter in order to measure the grace period.
  • the slave station in the suspended state continues to receive the downlink signal, it stops the transmission of the uplink signal in order to avoid signal loss at the time of line switching and duplication of transmission with other slave stations. Further, by stopping the transmission of the uplink signal, the slave station can notify the master station that an abnormality has occurred and can prompt line switching.
  • the slave station in the grace state St4 after detecting a line abnormality (P4), if the slave station in the grace state St4 does not normally receive the downlink signal after switching the line during the grace period, that is, the grace period is set by the timer or counter that measures the grace period.
  • the slave station ends the grace state St4 and shifts to the non-registration state St1 in order to reset the communication link.
  • the communication link is reset, the setting information before line switching is discarded and rewritten with new setting information.
  • the PON control units 2-1 and 2-2 receive the downlink data (downlink communication data) received from the network via the PHY 7. Store in transmit buffer 4.
  • the PON control unit 2 reads the downlink data stored in the transmission buffer 4 and outputs it to the optical transceiver 5, and the Tx 52 of the optical transceiver 5 transmits the transmission data to the optical signal.
  • the PON control unit 11 synchronizes the clock with the time stamp extracted from the GATE (step S13), and determines whether or not the line used is switched from the active system to the standby system (step S15).
  • the PON control unit 11 considers that the switching has been completed when a valid GATE is received from the OLT 1, cancels the output suppression of the synchronization error alarm (time drift error) (step S18), and sets the setting information. It shifts to the registration state while maintaining (step S2). At this time, the PON control unit 11 also stops measuring the elapsed time of the holdover period. In addition, the PON control unit 11 resets the alarm timer when the holdover state ends, and resets the time so that an unnecessary LOS alarm is not generated immediately after returning to the registered state.
  • FIG. 8 shows a communication sequence of the communication system according to this embodiment. 8, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding parts. If a communication failure occurs on the active communication line, the communication becomes unstable, and the downstream signal reaches or does not reach the ONU 10. In addition, since the failure detection timing of the ONU 10 and the failure detection timing of the OLT 1 do not necessarily match, there is a possibility that the GATE from the wOLT before switching is reached in the ONU 10 in the holdover state.
  • the ONU 10 performs synchronization processing based on GATE (P9), and upon receiving a holdover complete (Holdover_complete) control message, identifies the message type and ends the holdover state. Based on this sequence, even if the GATE is received from the OLT immediately after switching as the second GATE, the time stamp drift error is effectively suppressed, so the ONU 10 maintains the logical link, Communication can be resumed.
  • GATE GATE
  • Holdover_complete holdover complete
  • the line can be switched instantaneously, and the interruption of communication gives the user a sense of incongruity Can be suppressed.
  • communications that require real-time performance such as when voice communication is being performed, instantaneous line disconnection and signal arrival delay are problems. In this embodiment, this problem can be improved.

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Abstract

局側回線終端装置１と利用者側回線終端装置１０とが冗長化された複数の物理回線を介して通信を行う通信システムにおいて、利用者側回線終端装置１０は、同期ずれエラーと物理回線の回線異常を監視し、回線異常を検出した場合（Ｐ４）に、登録状態からリンク情報等の設定情報の廃棄を猶予するホールドオーバー状態に移行する。利用者側回線終端装置１０は猶予期間中、同期ずれエラーの検出を抑制して、同期ずれエラーにより通信リンクが切れ初期設定が必要にならないようにする。局側回線終端装置１は、猶予期間中に回線を切り替え（Ｐ７）、同期信号を送信（Ｐ８）して利用者側回線終端装置との同期をとった後、通常の通信を再開する。

Description

通信回線切替方法、通信装置、局側通信装置、通信システム並びに制御装置
　本発明は、冗長化された通知回線で接続された通信システム、通信方法に関し、例えばＯＬＴ（Optical　Line　Terminal：局側終端装置）と複数のＯＮＵ（Optical　Network　Unit：利用者側終端装置）とで構成される通信システム等に関する。
　通信端末間を複数の回線で冗長接続し、通信障害への堅牢性を高めた通信システムが考えられている。このような通信システムでは、通信装置が使用中の回線で通信障害を検出した場合に、障害が発生した回線の使用を中止し、他の通信回線でのリンクを確立して通信を再開する。
　特開２００１－１１９３４５号公報は、ＯＬＴとスターカプラとの間を冗長化された２本の光ファイバーで接続した光通信システムを開示している（特許文献１）。
　国際公開ＷＯ２００８／１２６１６２は、ＯＬＴが一定時間ＯＮＵからの上り信号を受信しなかった場合に、使用回線を現用系光ファイバーから予備系の光ファイバーに切り替えるプロテクションシステムを開示している（特許文献２）。
　また、IEEE（The Institute of Electrical and Electronic Engineers）802.3av規格は、光回線を用いた通信プロトコルを規定している。ＰＯＮシステムでは共通の回線を使用して複数のＯＮＵが時分割多重アクセスでＯＬＴと通信するため、各ＯＮＵが正確に割当てられたタイミングでデータを送信する必要がある。そこで、ＯＬＴは下り制御メッセージを用いて複数のＯＮＵ間の同期を制御する。ＯＬＴは自己のクロックリファレンスに基づくタイムスタンプを下り制御メッセージに挿入し、基準となる時刻を各ＯＮＵに通知する。ＯＮＵは、受信した下り制御メッセージからタイムスタンプを抽出し、ＰＯＮ（Passive　Optical　Network）カウンター値として送受信のタイミング基準となるローカルタイマを更新する。
　ＯＬＴはこのタイムスタンプを含む下り制御メッセージを頻繁に送信するので、ＯＮＵは受信信号に含まれるタイムスタンプと自己のＰＯＮカウンターとの差異を検査し、同期ずれや回線異常を常に監視することができる。ＯＮＵはタイムスタンプとＰＯＮカウンターが閾値以上に乖離している場合にはタイムスタンプ・ドリフト・エラーを検出し、論理リンクを切断して初期状態に戻らなければならない。初期状態に戻ったＯＮＵは、ＯＬＴによるディスカバリー処理により、新たに論理リンクが設定され、必要な同期と制御情報の再設定により、通信を再開することができる。
特開２００１－１１９３４５（図１） 国際公開ＷＯ２００８／１２６１６２（図１）
　従来の通信システムでは現用系の回線に通信障害が発生した場合、子局装置（ＯＮＵ）が障害を検知して、通信リンクを再確立しようとするため、予備系の回線を用いた通信の再開までに時間がかかるという問題があった。
　この発明の通信回線切替方法は、冗長化された複数の物理回線を介して、局側光回線終端装置(以下、ＯＬＴという)と利用者側光回線終端装置(以下、ＯＮＵという)とが接続された光通信システムの通信回線切替方法であって、前記ＯＬＴが、現用系の前記物理回線を介して前記ＯＮＵと制御メッセージを送受信することにより通信可能状態の前記ＯＮＵを発見し、このＯＮＵを登録するとともに、この登録されたＯＮＵに論理リンクの設定情報を送信し前記論理リンクを確立するディスカバリーステップと、このディスカバリーステップにより登録状態に移行した前記ＯＮＵが、前記論理リンクを用いて前記ＯＬＴと通信する通信ステップと、前記登録状態のＯＮＵが、前記通信ステップにおける前記論理リンクの回線異常を検知した場合であっても、予め定められたホールドオーバー期間は、非登録状態に直接移行せず、前記論理リンクの設定情報を維持して前記ＯＬＴからの下り信号の受信を行うとともに、上り信号の送信を抑制するホールドオーバー状態に移行するホールドオーバーステップと、前記ホールドオーバー期間に予備系の前記物理回線での通信が可能となった場合には、前記ホールドオーバー状態のＯＮＵが前記上り信号の送信抑制を解除して前記登録状態に戻るステップと、前記ホールドオーバー期間に前記予備系の物理回線での通信が可能とならず、前記ホールドオーバー期間が経過した場合には、前記ホールドオーバー状態のＯＮＵが前記非登録状態に移行して前記ディスカバリーステップによる登録待ちとなるステップと、受信した信号に含まれるタイムスタンプと自装置で計測しているローカルタイムとの差異が予め定められた値より大きい場合に生成するタイムスタンプ・ドリフト・エラーを前記登録状態のＯＮＵが監視し、前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生した場合には、前記ＯＮＵが前記非登録状態に移行して前記ディスカバリーステップによる登録待ちを行う一方、前記ホールドオーバー期間中は前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの発生を抑制する監視ステップと、を備えたものである。
　この発明の通信装置は、物理回線に接続され、論理リンクを用いた伝送信号を送受信する送受信機と、ローカルタイムを計測するタイマと、前記送受信機で受信された伝送信号の時刻情報と前記ローカルタイムとの差異に基づいて、同期ずれエラーを出力する第１の警報手段と、前記送受信機で受信された伝送信号の送信間隔に基づいて、前記物理回線における回線異常を検出する第２の警報手段と、前記第２の警報手段が異常を検出した場合に、予め定められた期間、前記論理リンクの設定情報の廃棄を猶予しながら前記送受信機による受信を継続し、前記物理回線の切り替え後に前記設定情報を廃棄せずに前記送受信機による送受信を再開し、前記物理回線の切り替えが正常に行われなかった場合には、前記設定情報を廃棄するとともに、前記期間中は第１の警報手段による前記同期ずれエラーを抑制する制御手段と、を備えたものである。
　この発明の局側通信装置は、冗長化された複数の物理回線とこれらの物理回線の信号を複数の信号線に分岐させるスプリッタを介して複数の利用者側通信装置と通信を行う局側通信装置であって、各物理回線それぞれに接続された複数の送受信機と、前記複数の送受信機のうち、通信に使用する送受信機を現用の送受信機から予備の送受信機に切り替えるプロテクション切替を行った場合には、前記現用の送受信機とその物理回線で使用していたリンク識別子を使用して、前記予備の送受信機を介した通信を開始するとともに、登録状態からホールドオーバー状態に移行した前記利用者側通信装置に対して前記ホールドオーバー状態の終了を指示するメッセージを送信する制御手段と、を備えたものである。
　この発明の制御装置は、局側光回線終端装置と光信号を分岐するスプリッタとの間が冗長化された複数の物理回線で接続され、前記スプリッタを介して前記局側光回線終端装置と通信する利用者側光回線終端装置の制御装置であって、前記物理回線を介した論理リンクの回線異常を検知した場合であっても、この検出から予め定められたホールドオーバー期間中は、ディスカバリー処理前の状態である非登録状態に直接移行せず、前記論理リンクの設定情報を維持して下り信号の受信を行うとともに、上り信号の送信を抑制するホールドオーバー状態に移行するとともに、受信した信号に含まれるタイムスタンプと自装置で計測しているローカルタイムとの差異が予め定められた値より大きい場合に生成するタイムスタンプ・ドリフト・エラーを監視し、前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生した場合には、前記非登録状態に移行して前記局側光回線終端装置の前記ディスカバリー処理による登録待ちを行う一方、前記ホールドオーバー期間中は前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの発生を抑制するものである。
　本発明にかかる通信切替方法、通信装置、局側通信装置、通信システムおよび制御装置は、回線切替後の通信再開を早期に開始できる。
図１は、本発明の実施の形態における通信システムの構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態における通信端末の状態遷移を示す状態遷移図である。 図３は、通信回線の切替処理を示すシーケンス図である。 図４は、本発明の実施の形態１における通信回線の切替方法を示すシーケンス図である。 図５は、本発明の実施の形態における通信システムの一例を示す構成図である。 図６は、本発明の実施の形態における制御装置の一例を示す構成図である。 図７は、本発明の実施の形態における通信端末の制御装置の処理を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２における通信回線の切替方法を示すシーケンス図である。 図９は、本発明の実施の形態２における通信端末の制御装置の処理を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態３における通信回線の切替方法を示すシーケンス図である。 図１１は、本発明の実施の形態３における通信端末の制御装置の処理を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施の形態３における局側の制御装置の処理を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態における通信システムの構成を示す構成図である。
実施の形態１．
　図１は、親局である通信装置1に複数の子局である通信装置10-1～10-3（以下、１つの子局装置を特定しない場合は子局、または子局装置10という）を接続した通信システムを示している。通信装置1は各子局装置10との通信回線の設定を行い、複数の子局装置10との通信を制御する。通信装置1と子局装置10とは、冗長化された通信回線30-1、30-2により接続されており、図１の通信システムでは、通信装置1からスプリッタ40までが冗長化されている。このような冗長化システムは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおいて、ＴＹＰＥ－Ｂプロテクションシステムと呼ばれる。スプリッタ40は、回線30-1,30-2の信号を分岐させ各回線31に伝送するとともに、各回線31の信号を回線30-1、30-2にも伝送する。親局の通信装置1は、各回線30-1、30-2毎に送受信機5-1、5-2を備えており、制御装置2-1、2-2の制御によって回線30-1、30-2を用いた信号の送受信を行う。通信回線30-1、30-2は物理的な経路が異なる例えば光ファイバー等の物理回線であり、この物理回線は論理的な論理リンクを複数収容することが可能である。
　切替器8は、制御装置2-1、2-2からの切替信号に従って制御装置2-1、2-2と外部装置またはネットワークとの接続を切り替える装置である。なお、通信装置1が外部装置へ信号を中継せず、通信が通信装置1で完結する場合には、この切替器8は不要である。
　次に、この通信システムの動作を説明する。通信装置1は、冗長化された回線30-1,30-2のうちの一方（一部）、例えば回線30-1、を現用系の通信回線として指定し、通信装置10との通信を行う。残りの通信回線は予備系の通信回線、例えば回線30-2、として障害発生に備えて待機状態、または、休止状態となる。通信装置1は、受信信号の状態から回線30の障害を監視し、障害が発生した場合に送受信に使用する回線を、現用系の通信回線30-1から予備系の通信回線30-2に切り替える。切替後、回線30-2は新たな現用系の通信回線として使用される。
　図２は子局装置10の状態遷移を示す。左に示される状態遷移は通信回線30の切り替えを考慮していない場合の状態遷移であり、右に示される状態遷移は通信回線30を切り替えた際に、高速に通信を再開できるように初期化の猶予状態（ホールドオーバ状態）を設けた状態遷移である。
　図２の左側に示した状態遷移に基づいて、通信装置10の初期設定と回線異常からの復帰を説明する。未接続の通信装置10が新たに回線31に接続された場合、或いは、電源が切られていた通信装置10について電源が入れられた場合、通信装置10は親局側の通信装置1と通信のための回線設定がされておらず、通信装置1にも登録されていないため通信を行うことができない（状態St1）。この状態を未登録（deregistered）状態という。非登録状態の通信装置10は、通信装置1に登録されるまで受信のみを行い親局側の通信装置1から通信が許可されるまで待機状態となる。
　親局から新規登録を受け付ける制御メッセージ（ディスカバリゲート）を受信すると、通信装置10は、初期設定を行う状態St2（ディスカバリ状態）に移行する。この状態では、通信装置10は自己の識別情報、必要ならば能力情報を親局へ送信し、この情報に基づき親局に通信相手として登録される。親局は通信装置10を登録した場合に、登録を知らせる制御メッセージを通信装置10へ送信する。この制御メッセージは通信リンクの設定情報を含んでおり、この制御メッセージを受信した通信装置10は設定情報を記憶し、必要な通信設定を自己の装置に行うことによって通信可能状態St3となる。この状態を登録（registered）状態という。登録状態に移行した通信装置10は以後設定情報を用いて親局とデータの送受信を行う。
　登録状態の通信装置10は、受信信号の状態を常に／断続的に監視しており、例えば、所定期間、信号を受信できなかった場合には回線異常が発生したと判断して、警報情報を生成する。回線異常を検出した通信装置10は、設定情報を廃棄して通信リンクを切断し、未登録St1に戻り、再度、親局から通信リンクが設定されるまで待機する。
　図１に示されたような通信回線30が冗長化されたプロテクションシステムに、このプロセスを実行する通信装置10を接続すると、図３のシーケンス図に示されるような通信を行い、障害発生後に通信が回復するまでの時間が長くなる。親局の送受信機5-1が現用系として動作し、送受信機5-2が予備系として待機状態であるとき、現用系の通信状態が不安定となり、通信装置10へ下り信号が正常に到達しなかったとする。このとき、親局は通信に使用する通信回線を切り替え（プロテクション切替）、予備系の通信路30-2をあらたに現用系の通信回線として使用して通信を開始する。一方、子局側の通信装置10は、下り信号が届かない等の回線異常があった場合、親局でプロテクション切替を行ったにもかかわらず、通信リンクを切断し非登録状態に戻ってしまう。そして、通信装置10は、初期処理（ディスカバリ処理）によるリンクの再設定を経て、登録状態に復帰し通信を再開する。そのため、通信が中断する時間が長くなる。
　そこで、図２の右に示された状態遷移のように、回線異常が発生した場合に、初期設定を猶予する猶予状態St4（ホールドオーバー状態）を設けることにより、プロテクション切替時の通信の中断時間を短くすることができる。登録状態St3の通信装置10が回線異常を検出した場合、通信装置10は直接に非登録状態St1に移行せず、猶予期間中は通信リンクを切断せずに設定情報を維持して、親局からの正常な信号が到着するまで受信を継続する。猶予期間（ホールドオーバー期間）内に通信回線が正常に切り替えられると、通信装置10は通信リンクを切らずに登録状態St3に戻るため、非登録状態St1,初期設定を行う状態St2（ディスカバリー状態）を経由して通信を再開する場合に比べて、通信の中断時間を短くすることができる。
　図４を参照して、猶予状態St4を使用した場合の通信シーケンスを説明する。図４の通信シーケンスを用いることにより、図３の通信シーケンスに比べ、通信路切替が発生した際に、非登録状態と初期状態とを経ないで早期に登録状態に復帰できることが分かる。
　現用系の送受信機である親局の送受信機5-1は、各通信装置10が上り通信用に使用できる送信帯域を帯域割当情報で指定し、制御メッセージを用いて定期または不定期に繰り返し通知する（P1,P11,P15）。通信装置10は通知された送信帯域を用いて上り送信を行うが、この制御メッセージを受信した際に、これを検査して下り通信に異常があるか否かを検出する（P2）。エラー検出には、（a）受信信号に異常なデータが含まれているかを調べる検出と、（b）所定期間以上下り信号を受信しない場合に、通信断と判断してエラーを調べる検出とがある。
　検出（a）の一例は同期ずれ検出（タイムスタンプ・ドリフト・エラー）である。親局は送信タイミングの基準となる時刻情報（タイムスタンプ）を各通信装置10に送信し、各通信装置10の基準時刻を同期させる制御を行う。各通信装置10は受信した時刻情報に自装置の時刻を合わせるが、受信した時刻情報と自装置で計測している時刻（ローカルタイム）情報との差が所定のしきい値以上になった場合、下り信号に異常が発生したと判定し、同期ずれのエラーを検出する。
　検出（b）の一例は、ＬＯＳ（Loss of Signal）検出である。通信装置10は所定期間TLoS、下り信号を受信しない場合、ＬＯＳを検出する。通信装置10はタイマー或いはカウンターを持ち、メッセージを受信する度にこのタイマー等をリセットする、そしてタイマー等の値が所定の時間TLoS経過した場合に、ＬＯＳの検出を行う。
　ここで、親局の送受信機5-1からの下り信号が正常に通信装置10に到達せず（P3）、通信装置10が回線異常を検出すると（P4）、通信装置10は同期ずれエラー（タイムスタンプドリフトエラー）の出力を抑制する（P5）。すなわち、同期ずれエラーを検出しないか、検出しても非登録状態St1に移行しないように制御を行う。このとき、通信装置10は猶予状態に移行し、猶予期間の測定をするためにタイマー或いはカウンターによる猶予期間の計測を開始する。猶予状態の子局は下り信号の受信を継続する一方で、回線切替時の信号喪失や他の子局との送信の重複を避けるため、上り信号の送信を停止する。また、上り信号の送信を停止することにより、子局は親局に対して異常が発生したことを知らせ、回線切替を促すこともできる。
　この子局の黙示的な通知は、回線故障の可能性がある場合の異常通知として有効である。回線30が切断されている場合には、異常信号を送信することによる明示的な異常通知では、予備系の通信装置に対してしか通知できないためである。
　また、猶予状態の子局による同期ずれエラーの出力抑制は、早期の通信再開という効果をもたらす。後述のように、通信回線を切り替えると通信距離が変化する可能性があるため、同期ずれエラーが発生しやすくなる。また、親局側の複数の制御装置2-1,2-2間で時刻情報が一致していない場合、この不一致が子局側での同期ずれエラーを招く。同期ずれエラーが発生すると子局は通信リンクを再確立するため、非登録状態St1に戻るため、通信回線切替後の通信中断期間が長くなってしまう。同期ずれエラーの抑制は、このような中断期間の長期化を抑制し、早期の通信再開を実現する。
　一方、親局は子局からの信号が正常に到達しない等の通信回線30-1の状態を観測し、回線異常を検出する（P6）。異常を検出した親局の制御装置2-1は、通信回線の切替処理を行う（P7）。制御装置2-1は予備系の制御装置2-2と切替器8に回線切替信号を送信し、予備系の制御装置2-2にはさらに各子局の設定情報を引き渡す。そして、制御装置2-1は回線30-1を用いた送信を停止し、以後、予備系として動作する。回線切替信号を受け取った予備系の制御装置2-2は、現用系としての動作を開始する。まず、各子局の同期をとるため、猶予状態の各子局に時刻情報（タイムスタンプ）を持つ同期信号を送信する。この同期信号は、ユニキャストメッセージでもマルチキャストメッセージでもよい。
　子局では、同期信号を受信すると、自装置のタイマー或いはカウンターを同期信号に含まれる時刻情報に同期させ（P9）、猶予状態St4から登録状態St3に移行する。このとき、同期ずれエラー（タイムスタンプドリフトエラー）の出力抑制を解除し、通常通りのエラー検出を再開する（P10）。猶予期間の測定は、猶予状態の終了とともに中断される。
　親局は各子局に帯域割当情報を含む制御メッセージ（GATE）を送信する（P11）。子局はこのメッセージを受信し、上述（P2）と同様、同期ずれを含むエラー検査を行い、割当てられた帯域を用いて帯域要求情報を含むメッセージ（REPORT）を送信する（P13）。
　次に、親局は、帯域要求を受信すると各子局に対するＲＴＴ（Round Trip Time）を更新する（P14,P18）。ＲＴＴは、帯域割当の制御メッセージ（P11）の送信時刻とこのメッセージへの応答メッセージ（帯域要求：P13）の受信時刻とにより測定することができる。各子局と親局との間の通信距離は必ずしも同一ではないため、親局に到達する上り信号の伝送時間は異なる。そのため、親局は各子局から送信された信号が親局で受信する際に重ならないように、ＲＴＴと帯域要求とを考慮して各子局に割当てる帯域を決定し、各子局に帯域割当情報を送信する（P15）。子局は割当てられた帯域に基づき、新たな帯域要求やデータの送信を行う（P17,19）。
　なお、回線異常検出後（P4）、猶予状態St4の子局が、猶予期間中に回線切替後の下り信号を正常に受信しなかった場合、すなわち猶予期間を計測しているタイマー或いはカウンターにより猶予期間の経過が検出された場合には、子局は猶予状態St4を終了し、通信リンクを再設定するため非登録状態St1に移行する。通信リンクが再設定されると、回線切替前の設定情報は破棄され、新たな設定情報に書き換えられる。
　以上のように、この実施の形態の通信システムによれば、回線切替時に猶予状態を設け通信リンクを維持できるため、回線切替後の通信再開を早期に行うことができる。また、猶予期間中に子局が同期ずれエラーを抑制するため、回線切替後に子局が非登録状態に戻ることが少なくなり、効果的に通信の早期再開を実現することができる。
・ＩＥＥＥ８０２．３通信方式への適用例
　次に上述の実施の形態１をＩＥＥＥ８０２．３の通信プロトコルを用いた光通信システムに適用した実施例を説明する。図５は、この適用例のＰＯＮシステムを示す図である。図５において図１と同一の符号は、同一又は相当の構成を表わしている。親局は現用系のＯＬＴ（Working　Optical　Line　Terminal）と予備系のｂＯＬＴ（Backup　Optical　Line　Terminal）によって構成されている。各ｗＯＬＴ1-1およびｂＯＬＴ1-2（以下、両者を区別しないときはＯＬＴ1という）とＯＮＵ10-1～10-3はスプリッタ40を介して加入者線30-1,30-2で接続されている。スプリッタ40は、ＯＬＴ1に接続する加入者線30-1,30-2をＯＮＵ10-1～10-3の数に分岐する受動素子である。また、子局の通信装置であるＯＮＵ10-1は、端末20-1および20-2に接続されている。なお、ここではＯＮＵを3台とした例を示しているが、ＯＮＵの台数はこれに限らず何台でもよい。
　各ＯＬＴ1は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＬＴ側の処理を実施するＰＯＮ制御部2-1,2-2（以下、ＰＯＮ制御部2という）と、ＯＮＵ10-1～10-3から受信する上りデータを格納するためのバッファである受信バッファ3と、ＯＮＵ10-1～10-3へ送信する下りデータを格納するためのバッファである送信バッファ4と、光信号の送受信処理を行う光送受信機5-1,5-2と、上りデータと下りデータを波長多重するＷＤＭ（Wavelength　Division　Multiplexing）カプラ（ＷＤＭ）6と、ネットワークとの間でＮＮＩ（Network　Node　Interface）の物理インタフェース機能を実現する物理層処理部（ＰＨＹ）7と、を備える。光送受信機5-1,5-2は、受信処理を行う光受信器（Ｒｘ：Receiver）51と、送信処理を行う光送信器（Ｔｘ：Transmitter）52と、を備える。
　ＯＮＵ10-1は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＮＵ側の処理を実施するＰＯＮ制御部11と、ＯＬＴ1への送信データ（上りデータ）を格納するためのバッファである送信バッファ（上りバッファ）12と、ＯＬＴ1からの受信データ（下りデータ）を格納するためのバッファである受信バッファ（下りバッファ）13と、光送受信機14と、上りデータと下りデータを波長多重するＷＤＭ15と、端末20-1，20-2との間で、それぞれＵＮＩ（User　Network　Interface）の物理インタフェース機能を実現する物理層処理部（ＰＨＹ）16-1，16-2と、を備える。
　光送受信機14は、送信処理を行う光送信器（Ｔｘ：Transmitter）141と、受信処理を行う光受信器（Ｒｘ：Receiver）142と、を有する。ＰＨＹ16-1は、受信処理を行う受信部（Ｒｘ：Receiver）161-1と、送信処理を行う送信部（Ｔｘ：Transmitter）162-1と、で構成され、ＰＨＹ16-2は、受信処理を行う受信部（Ｒｘ：Receiver）161-2と、送信処理を行う送信部（Ｔｘ：Transmitter）162-2と、を有する。
　なお、ＯＮＵ10-1に接続される端末を2台としているが、端末の数はこれに限らず、何台でもよく、端末の数に応じた物理層処理部（ＰＨＹ）を備える。また、図５では代表としてＯＮＵ10-1の構成例を示したが、ＯＮＵ10-2，10-3もＯＮＵ10-1と同様の構成である。
　ＯＬＴ1のＰＯＮ制御部2は、IEEE802.3に規定されているように、ＯＮＵ10-1～10-3に対して送信時間帯が重ならないように上りデータの帯域割り当てを行い、ＯＮＵ10-1～10-3の送信データの衝突を防いでいる。この帯域割り当ては、どのような方法を用いてもよいが、たとえば、「Su-il　Choi　and　Jae-doo著，“HuhDynamic　Bandwidth　Allocation　Algorithm　for　Multimedia　Services　over　Ethernet（登録商標）　PONs”，ETRI　Journal，Volume　24，Number　6，December　2002　ｐ．465～ｐ．466」に記載されているDynamic　Bandwidth　Allocation　Algorithm等を用いることができる。
　つぎに、ＯＬＴ1とＯＮＵ10-1～10-3の全体動作を説明する。ＰＯＮ制御部2-1,2-2（以下ＰＯＮ制御部2-1,2-2を区別しないときはＰＯＮ制御部2という）は、ＰＨＹ7経由でネットワークから受信した下りデータ（下り通信データ）を送信バッファ4に格納する。各ＯＬＴ1からデータを送信する際には、ＰＯＮ制御部2が、送信バッファ4に格納されている下りデータを読み出して光送受信機5に出力し、光送受信機5のＴｘ52が送信データを光信号としてＷＤＭ6へ出力し、ＷＤＭ6が光送受信機5から出力される光信号に対して波長多重を行い、加入者線30-1,30-2経由でＯＮＵ10-1～10-3へ下り信号として出力する。また、ＰＯＮ制御部2が、送信許可の指示を送信する送信帯域割当等の制御メッセージを送信する場合には、ＰＯＮ制御部2が生成した制御メッセージを光送受信機5に出力し、以下、下りデータと同様にＯＮＵ10-1～10-3へ送信する。なお、図１のＰＯＮシステムでは、波長多重を行うためＷＤＭ6，15を用いているが、単一波長で通信する場合には、ＷＤＭ6、15は必須ではない。
　ＯＮＵ10-1～10-3では、ｗＯＬＴから下り信号を受信すると、ＷＤＭ15が下り信号を分離して光送受信機14へ出力し、光送受信機14のＲｘ142が下り信号を電気信号の下りデータに変換してＰＯＮ制御部11へ出力する。ＰＯＮ制御部11は、光送受信機14のＲｘ142から出力された下りデータを受信バッファ13に格納する。ＰＯＮ制御部11は、受信バッファ13に格納された下りデータを読み出してそのデータの宛先に応じてＰＨＹ16-1，16-2の両方または片方に出力する。下りデータを受け取ったＰＨＹ16-1，16-2は、下りデータに対して所定の処理を実施して、自身が接続する端末20-1，20-2へ送信する。
　一方、ＯＮＵ10-1～10-3から上りデータを送信する場合には、ＰＯＮ制御部11は、端末20-1，20-2からＰＨＹ16-1，16-2経由で取得した上りデータを送信バッファ12に格納する。そして、ｗＯＬＴから与えられた送信帯域に基づいて送信バッファに格納した上りデータを読み出して光送受信機14へ出力する。光送受信機14のＴｘ141は、上りデータを光信号（上り信号）に変換し、ＷＤＭ15，加入者線30経由でＯＬＴ1に送信する。
　ｗＯＬＴのＰＯＮ制御部2は、ＯＮＵ10-1～10-3から加入者線30，ＷＤＭ6，光送受信機5のＲｘ51経由で受信した上りデータを受信バッファ3に格納する。また、ＰＯＮ制御部2は、受信バッファ3に格納した上りデータを読み出して、ＰＨＹ7経由でネットワークへ出力する。
　また、ＯＮＵ10-1～10-3は、ｗＯＬＴから送信された制御メッセージをＰＯＮ制御部11が、ＷＤＭ15および光送受信機14のＲｘ142経由で受信し、制御メッセージの指示に基づいた動作の実施、制御メッセージに対する応答の生成などを行う。
　図５に示した通信システムの動作は、図２、図４を用いて上述したとおりである。ＩＥＥＥ８０３．２（ＩＥＥＥ８０３．２－２００８、ＩＥＥＥ８０３．２ａｖ）では、図２の初期設定を行う状態St2はディスカバリー状態であり、この状態ではディスカバリーＧＡＴＥ等を用いて実施されるディスカバリー処理が行われる。
　図４の帯域割当ての制御メッセージはＧＡＴＥ、帯域要求メッセージはＲＥＰＯＲＴが使用される。エラー検査では、ＬＯＳとして、Ｏｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳまたは／およびＭＡＣ　ＬｏＳが検出される。Ｏｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳは、送受信機が光信号を一定期間TLoS_opticalを受信しなかった場合に検出されるエラーである。TLoS_opticalのデフォルトは2msであるが、ＯＬＴ1とＯＮＵ10間で制御メッセージを使用することにより、TLoS_opticalを異なる値に変更可能である。ＭＡＣ（Media Access Control）　ＬＯＳは、送受信機が所定の期間TLoS_MAC、ＧＡＴＥを受信しなかった場合に検出されるエラーであり、TLoS_MACのデフォルト値は50msに設定されている。TLoS_MACもTLoS_opticalと同様に制御メッセージにより値を変更することが可能である。
　Ｏｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳ、ＭＡＣ　ＬｏＳは共に、光回線の異常を示す警報であり、ＯＮＵ10だけでなくＯＬＴ1においても同様に警報タイマーを用いて監視され、検出されるものである。また、この通信システムは同期ずれエラーとして、タイムスタンプ・ドリフト・エラー（Timestamp drift error）を検出する。このエラーは、ＯＬＴ１、ＯＮＵ１０のそれぞれで検出され、ＯＬＴ１のクロックとＯＮＵ１０のクロックとの差が予め定められたしきい値（guardThresholdONU,　guardThresholdOLT）を超えた場合に検出される。ＯＬＴ１での検出はＲＴＴも考慮される。また、比較対象となるクロックは受信したＭＰＣＰＤＵ（Multi-Point Control Protocol Data Unit）信号に含まれるタイムスタンプから取得される。
　図６はＯＮＵのＰＯＮ制御部11の一例を示した図である。コントローラー11aは、メモリー11ｆに記憶されたプログラムの命令を読み込み、この命令に従い信号の入出力を行うとともに各構成を制御する。タイマー11bは受信信号に含まれるタイムスタンプに追従しながらローカルタイムを計測し、コントローラー11aに送受信タイミングを判別するための時刻情報を供給する。同期ずれ警報部（第１の警報手段）11cは、ローカルタイムと受信信号のタイムスタンプを比較して同期ずれエラーの有無を監視し、警報をコントローラー11aに通知する。
　タイマー11eは、受信信号の受信間隔を計測するタイマーであり、例えば、Ｏｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳ、ＭＡＣ　ＬｏＳを検出するために、各信号の受信時間情報を計測する。回線異常警報部（第２の警報手段）11dは、タイマー11eの受信時間情報を基に回線異常を監視し、異常発生を検出した場合に、コントローラー11aに警報を出力する。なお、Ｏｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳは光送受信機14が検出し、異常が発生した場合に光送受信機14から警報信号が通知されるようにしてもよい。また、同期ずれ警報部11cおよび回線異常警報部11dの機能はコントローラー11aに内蔵することもできる。
　次に、図７を参照し制御装置の一例としてＰＯＮ制御部11の動作を説明する。ＰＯＮ制御部11は、ＰＯＮインタフェースに組み込まれる制御装置であり、ＩＣチップ化されたプロセッサである（ＰＯＮ制御部2も同様）。図７に記載された処理は、コンピュータで実行可能なプログラムとしてプロセッサ内部または外部接続されたメモリに記憶されている。
　非登録状態のＯＮＵ10のＰＯＮ制御部11は、まず最初にディスカバリー処理を行う（ステップＳ１）。ＰＯＮ制御部11はＯＬＴ1から送信されるディスカバリーＧＡＴＥにより送信許可が与えられるまで送信を控え、受信処理を続ける。ディスカバリーＧＡＴＥを受信するとＰＯＮ制御部11はディスカバリー状態に移行し、制御メッセージを送受信することによりＯＬＴ1との間で論理リンクを確立する。ディスカバリー処理によってＯＬＴ1から設定情報を入手すると、ＰＯＮ制御部11はこの情報を記憶し、以後、この設定情報に基づいた論理リンクの送受信処理が可能になり、登録状態に移行する。
　登録状態に移行したＰＯＮ制御部11は、設定情報に基づきＯＬＴ1からの制御メッセージや、その他下りのデータを受信する受信処理を行う（ステップＳ２）。次に、ＰＯＮ制御部11は、警報タイマーによりＬＯＳ検出を行い光回線に異常がないか（例えば、回線の切断等が起きていないか）を検査する。異常がある場合、ホールドオーバー状態に移行する（ステップＳ１１）。
　異常がない場合、ＰＯＮ制御部11は受信信号に含まれるタイムスタンプを抽出し、自装置のクロックが示す時刻情報との差異を計算することによりタイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生していないかを検査する（ステップＳ５、Ｓ６）。エラーが発生している場合には、ＰＯＮ制御部11は回線の再設定を行うため非登録状態へ移行する（ステップＳ１７）。エラーがない場合には、ＰＯＮ制御部11は抽出したタイムスタンプに自己のクロックを同期させ（ステップＳ７）、ＧＡＴＥによってＯＬＴ1から割当てられた帯域を使用して上りデータを送信する。ＧＡＴＥにはIEEE802.3のGATE descriptionに規定されように帯域割当情報として、送信を許可する開始時間とその長さが記述されており、さらに、ＧＡＴＥは帯域割当情報を複数持ち、１つのＯＮＵ10に対して複数の送信帯域を割当てることが可能である。ＯＮＵ10からのデータ送信は、これらの帯域割当て情報と設定情報に従って行われる。
　そして、通信を継続する場合はステップＳ２に戻り、登録状態での通信を継続する（ステップＳ１０）。
　設定情報には、例えば以下のような論理リンクの情報がある。
（1）LLID（Logical Link Identification）或いはAssigned Port
　LLID或いはAssigned Portは、複数の論理リンクを互いに識別するために付与される識別子であり、論理リンクを使って送信されるフレーム（データ）に付加される。
（2）Sync Time
　Sync TimeはＯＬＴの送受信機5-1,5-2が受信を行う際、受信器が信号同期に必要な時間を示す。
（3）Target Laser On Time
（4）Target Laser Off Time
　Target Laser On TimeおよびTarget Laser Off Timeは、ＯＮＵ10の送信機のレーザーが、オンまたはオフするために必要な時間であって、ディスカバリー処理においてＯＮＵ10から申告された送信機特性を考慮した上でＯＬＴが指定した値である。
　ステップＳ４でＬＯＳが検出された場合、ＰＯＮ制御部11はホールドオーバー状態に移行し、同期ずれ警報（タイムドリフト・エラー）の出力抑制と警報タイマーによるＬＯＳ検出の抑制を開始する。同時に、ＰＯＮ制御部11は猶予期間であるホールドオーバー期間の計測を開始する（ステップＳ１１）。なお、タイムドリフトエラーの出力抑制は、単に受信処理後にステップＳ５のような本来実施すべき同期ずれ検査処理を行わないことでも実現可能である。また、ＰＯＮ制御部11はホールドオーバー期間中、記憶した設定情報を破棄せず、論理リンクの切断を猶予する。
　次に、ＰＯＮ制御部11は受信処理を行う（ステップＳ１２）。ここで受信される情報は、タイムスタンプを含んだＧＡＴＥである。なお、ホールドオーバー状態ではデータ送信を行わないため、ＰＯＮ制御部11はＧＡＴＥに対してはＲＥＰＯＲＴを返送しない。このＧＡＴＥはＯＮＵ10のクロックを同期させる目的で送信されるため、タイムスタンプを含んでいればＧＡＴＥ以外の制御メッセージで代用することもできる。
　ＰＯＮ制御部11はＧＡＴＥから抽出したタイムスタンプにクロックを同期させ（ステップＳ１３）、使用される回線が現用系から予備系に切り替えられたか否かを判断する（ステップＳ１５）。ここでは、ＰＯＮ制御部11は、ＯＬＴ1から有効なＧＡＴＥを受信した場合に切替が完了したと見なして、同期ずれ警報（タイムドリフト・エラー）の出力抑制を解除し（ステップＳ１８）、設定情報を維持したまま登録状態に移行する（ステップＳ２）。このとき、ＰＯＮ制御部11はホールドオーバー期間の経過時間の計測も中止する。また、ＰＯＮ制御部11はホールドオーバー状態を終了するときに警報タイマーをリセットし、登録状態に戻った直後に、不要なＬＯＳ警報が出ないように時間の再設定を行う。
　登録状態に戻ったＰＯＮ制御部11は、切替前の状態から持ち越した設定情報を用いて、論理リンクを使用した通信を行う。例えば、受信を行う際、ＰＯＮ制御部11は受信メッセージのAssigned Port（LLID）情報を抽出し、この情報と設定情報と比較し、自装置宛の論理リンクを識別する。また、ＰＯＮ制御部11は送信メッセージには持ち越したAssigned Port情報を挿入し、論理リンクの再設定なしに論理リンクを使用することができる。
　また、Sync Time、およびTarget Laser On/Off Timeは、ＯＬＴ1から受信した割当帯域のうち、実際にデータを送信できる帯域を決定するために使用される。すなわち、ＰＯＮ制御部11は、割当帯域からSync Time、およびTarget Laser On/Off Timeを引いた帯域を使って実データを送信する。レーザーをオフする制御をしてから完全に光が消えるまでには短時間ではあるが時間がかかる。ＯＮＵ10の送信機がTarget Laser Off Timeを超えて残存光の出力を続けた場合、他のＯＮＵ10の送信信号を妨害してしまう。そのため、ＯＬＴはディスカバリー処理で各ＯＮＵ10の特性を調べ、他のＯＮＵ10に影響を与えず、安定した通信が維持できるようにレーザーに関係する設定情報をＯＮＵ10に通知する。ホールドオーバー状態によって、設定情報の廃棄を防ぐことに成功したＰＯＮ制御部11は、維持したTarget Laser On/Off Timeを用いて、送信帯域を決定しデータを送信する。
　また、Sync Timeが適切でない場合、ＯＬＴ1の受信時にビット同期に問題が生じデータを正常に再生できないため、ＯＮＵのＰＯＮ制御部11はSync Timeを考慮して、同期に必要な信号を確保し送信信号を出力する。
　このような、設定情報のネゴシエーションを含むディスカバリー処理には、ＯＮＵ10とＯＬＴ1間で何度もメッセージを交換するため時間がかかる。この適用例のＰＯＮ制御部11では物理回線切替後の同期問題をホールドオーバー状態によって調整し、設定情報の再設定を省略することができる。
　一方、切替が完了していない場合、ＰＯＮ制御部11はホールドオーバー期間が満了したかを調べ、満了していない場合にはステップＳ１２に戻り、受信処理を継続する。なお、ステップＳ１２、Ｓ１３は受信データがない場合には上述の処理が実行されず、ＰＯＮ制御部11は次のステップＳ１５に移行して、信号を受信するか、或いは、ホールドオーバー期間が満了するまで同じ処理を繰り返す。
　ホールドオーバー期間が満了した場合、ＰＯＮ制御部11は、切替が正常に行われなかったか、他の原因による故障と判断して非登録状態に移行する（ステップＳ１７）。非登録状態に移行すると、論理リンクは切断され、設定情報も廃棄され無効になる。
　以上、ＩＥＥＥ８０３．２に規定される通信プロトコルを用いた通信システムへの実施の形態への適用例を説明した。ＩＥＥＥ８０３．２では、ディスカバリーは所定間隔で行われるものの毎周期実施される訳ではないため、通信回線30の切替時にＯＮＵ10が非登録状態になると、ディスカバリー処理が完了するまでＯＮＵ10は中断した通信を再開することができない。これに対し、この適用例によれば、上述のように効果的に通信の早期再開を実現することができる。
・実施の形態２
　次に回線切替時の不安定さに対する耐性を向上させ、より確実に通信の早期再開を実現することができる実施の形態をＩＥＥＥ８０３．２への適用例を用いて説明する。
　図８は、この実施の形態による通信システムの通信シーケンスを示している。図８において図４と同一の符号は同一または相当の部分を表わしている。現用系の通信回線で通信障害が発生すると通信が不安定になり、下り信号がＯＮＵ10へ届いたり届かなかったりする。また、ＯＮＵ10の障害検出タイミングとＯＬＴ1の障害検出タイミングは必ずしも一致しないため、ホールドオーバー状態のＯＮＵ10で切替前のｗＯＬＴからのＧＡＴＥが到達する可能性がある。
　図４に示された通信シーケンスでは、ホールドオーバー状態のＯＮＵ10がＧＡＴＥを受信した場合（P9）、ホールドオーバー状態から登録状態に移行する（P10）。しかし、上述のようにホールドオーバー状態のＯＮＵ10に切替前のｗＯＬＴが送信したＧＡＴＥが到達すると（図８・P20参照）、図４の通信シーケンスではＯＮＵ10が登録状態に戻ってしまうため、もし回線切替後のＯＬＴが送信するＧＡＴＥを受信すると、ＯＮＵ10はタイムスタンプ・ドリフト・エラーを検出してしまう。
　そこで、図８の通信シーケンスでは、ホールドオーバー期間中に切替前のｗＯＬＴからのＧＡＴＥを受信しても、ＯＮＵ10はホールドオーバー完了メッセージ（P21）を受信するまで（P10）、ホールドオーバー状態を維持する。
　ＯＮＵ10は回線異常を検出すると（P4）、ホールドオーバー状態に移行する（P5）。このとき、ｗＯＬＴが回線異常を検出していないとＧＡＴＥを送信してしまう（P20）。ＯＮＵ10はこのＧＡＴＥを受信すると、制御メッセージの種類を識別してホールドオーバー状態を維持する。一方、ｗＯＬＴは、ＯＮＵ10からの上り信号が途絶えＬＯＳ等の回線異常を検出し（P6）、通信回線の切替を行う（P7）。切替が完了するとｂＯＬＴ5-2が新たなｗＯＬＴとして通信制御を開始し、タイムスタンプを含むＧＡＴＥを送信する（P8）。続いて、ＯＬＴ5-2は、制御メッセージを送信し、ホールドオーバー状態の完了をＯＮＵ10に指示する（P21）。この制御メッセージ（指示メッセージ）の送信は、複数のＯＮＵ10に宛てた拡張ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）メッセージを用いたマルチキャスト送信であってもよいし、各ＯＮＵ10に宛てた拡張ＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）メッセージを用いたユニキャスト送信であってもよい。
　ＯＮＵ10はＧＡＴＥに基づき同期処理を行い（P9）、ホールドオーバー完了（Holdover_complete）の制御メッセージを受信するとメッセージの種類を識別し、ホールドオーバー状態を終了する。このシーケンスに基づけば、２回目のＧＡＴＥとして、切替直後のＯＬＴからＧＡＴＥを受信したとしても、タイムスタンプ・ドリフト・エラーは有効に抑制されているので、ＯＮＵ10は論理リンクを維持して、早期に通信を再開できる。
　図９は、ＰＯＮ制御部11が実行する制御を示しており、図７と同一の符号は同一または相当の処理を示している。ホールドオーバー状態であるとき、ＰＯＮ制御部11はステップＳ１４で制御メッセージから制御メッセージの種別情報を抽出し、その種別を識別する。種別がホールドオーバー完了である場合、ステップＳ１８の処理に移行し登録状態に復帰する（ステップＳ１５ａ）。一方、種別がホールドオーバー完了でない場合には、ステップＳ１６の処理に移行しホールドオーバー状態を継続する。
・実施の形態３
　次に、早期に猶予状態（ホールドオーバー状態）に移行することによって、回線切替に要する時間を短縮できる実施の形態をＩＥＥＥ８０３．２への適用例を用いて説明する。
　図１０は、この実施の形態の通信シーケンスを示しており、図８と同一の符号は同一又は相当の部分を示している。冗長化されたプロテクションシステムで、現用系の装置の保守のため、素早く回線切替処理を行いたい場合がある。例えば、送受信機5-1,5-2やＰＯＮ制御部2-1,2-2を搭載したＰＯＮインタフェース基板を交換したい場合などである。上述の通信システムでも現用系のＰＯＮインタフェースをシャットダウンすることにより、ＯＮＵ10が回線異常を検出するため、ＯＮＵ10がホールドオーバー状態を利用して通信を再開することができるが、例えば、下り信号を切ってからＬＯＳ検出まで一定期間TLOSが経過するまで、ＯＮＵ10はホールドオーバー状態に移行しない。そのため、切替完了までに一定の時間が必要である。
　そこで、ｗＯＬＴのＰＯＮ制御部2-1はユーザが入力した指示信号を受信すると、ＯＮＵ10を強制的にホールドオーバー状態に移行させるため、ホールドオーバー開始（Holdover_start）を指示する制御メッセージを各ＯＮＵ10に送信する（P22）。この制御メッセージ（移行メッセージ）の送信は、複数のＯＮＵ10に宛てた拡張ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）メッセージを用いたマルチキャスト送信であってもよいし、各ＯＮＵ10に宛てた拡張ＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）メッセージを用いたユニキャスト送信であってもよい。ＯＮＵ10はこの制御メッセージを受信すると回線異常を検出しなくても、ホールドオーバー状態に移行する（P5）。図８と図１０を比較すると、図８では、ＯＮＵ10が一定期間TLoS経過後にホールドオーバー状態に移行しているのに対し、図１０では一定期間TLoS経過する前に、早期にホールドオーバー状態に移行できていることが分かる。
　また、ｂＯＬＴも回線異常の検出を待たず、ｗＯＬＴからの通知またはユーザーが入力した指示信号を受信することにより、早期に現用系としての動作を開始できるため、短時間で切替処理を完了することができる。なお、指示信号の送信は、現用系の送受信機5-1によって行われる。この通知方法には、ＯＮＵ10においてタイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生し中断時間が長くなることを予防する効果がある。
　図１１はＯＮＵ10のＰＯＮ制御部11の処理を示すフローチャートであり、図９と同一の符号は同一又は相当の処理を示している。登録状態において、ＰＯＮ制御部11は受信した制御メッセージから種別情報を抽出し、このメッセージの種別を識別する（ステップＳ８）。識別した種別がホールドオーバー開始であった場合（ステップＳ９）、ＰＯＮ制御部11はステップＳ１１の処理を開始し、ホールドオーバー状態に移行する。一方、種別がホールドオーバー開始でない場合には、ＰＯＮ制御部11は登録状態を維持し、送信等の処理を継続する。
　図１２は、ＯＬＴのＰＯＮ制御部2が実行する処理を示すフローチャートである。ＰＯＮ制御部2は起動すると、自装置の動作が現用系であるか予備系であるかを判断する（ステップＳ２１）。モードが現用系でない場合、ステップＳ３６の処理に移行し、モードの切り替えがあるまで予備系のＰＯＮ制御部2として待機する。
・現用系での動作（通常時）
動作モードが現用系である場合、ディスカバリー処理を開始する（ステップＳ２２）。ディスカバリー処理による論理リンクの確立とＯＮＵ10の登録が完了すると、ＰＯＮ制御部2は通信回路の強制切替事由が発生していないかを判断する（ステップＳ２３）。強制切替事由は、例えば、前述のユーザの意向による強制切替であり、ＰＯＮ制御部2に接続された外部入力装置から、或いは、ネットワーク経由で指示信号を受信している場合に、ＰＯＮ制御部2は強制切替が必要と判断する。強制切替事由がなければ、ＰＯＮ制御部2は回線異常の検出を行う（ステップＳ２４）
　回線異常がない場合、ＰＯＮ制御部2はＧＡＴＥを用いて各ＯＮＵ10に帯域割当情報を通知し（ステップＳ２５）、各ＯＮＵ10からＲＥＰＯＲＴを受信する（ステップＳ２６）。次に、ＰＯＮ制御部2はＲＥＰＯＲＴに含まれるタイムスタンプに基づき、各ＯＮＵのＲＴＴを算出し（ステップＳ２７）、ＲＥＰＯＲＴの要求帯域情報とＲＴＴに基づき、各ＯＮＵ10に割当てる送信帯域を決定する（ステップＳ２８）。また、これらの処理と並行してＰＯＮ制御部2は現在の帯域更新周期のデータの送受信を行う（ステップＳ２９）。次に、ＰＯＮ制御部2はディスカバリー処理が必要かを判断し（ステップＳ３０）、必要ない場合にはステップＳ２３に、必要な場合にはステップＳ２１に戻る。新規に接続されたＯＮＵ10や、起動したＯＮＵ10を発見するため、ディスカバリー処理は定期的に実行される。また、ＯＬＴをシャットダウンする必要があるときは、ここで処理を終了する。
・現用系での動作（切替動作時）
　ステップＳ２３で強制切替が必要と判断した場合、ＰＯＮ制御部2は猶予状態開始通知（ホールドオーバー開始通知）を送信し（ステップＳ３１）、ステップＳ３３の処理に移行する。また、ステップＳ２４で回線異常を検出した場合には、ＰＯＮ制御部2はステップＳ３２の警報出力処理を行う。次に、ＰＯＮ制御部2は各ＯＮＵ10の設定情報をｂＯＬＴへ送信する（ステップＳ３３）。なお、設定情報が既にｂＯＬＴと共有されている場合には、ＰＯＮ制御部2は改めてこの情報を送信しなくともよい。
　続いて、ＰＯＮ制御部2は回線切替処理（プロテクション切替処理）を実行する（ステップＳ３４）。ＰＯＮ制御部2は回線切替を行う際、ｂＯＬＴへ切替指示信号を送信し、ＯＮＵ10への制御メッセージの送信を停止する（ステップＳ３５）。回線切替処理が終了するとＰＯＮ制御部2は、以降、動作モード情報を「予備系」に書き換え、ステップＳ２１に戻って、予備系のＰＯＮ制御部2としての動作を開始する。なお、回線異常が回復不能な異常であったり、強制切替時など自装置をシャットダウンする必要があるときは、予備系としての動作に移行せず、自装置のシャットダウンを行って処理を終了する。
・予備系での動作
　次に動作モードが予備系であるときのＰＯＮ制御部2の動作を説明する。ステップＳ３６にて、ＰＯＮ制御部2は回線切替が必要かを監視し、回線切替が必要となるまで待機する。ＰＯＮ制御部2は、ｗＯＬＴから切替指示信号を受信したときや、ｗＯＬＴの動作を監視して異常があると判断したときなどに回線切替を実行する。切替を行う際、ｂＯＬＴのＰＯＮ制御部2は、切替を行うことを通知する信号をｗＯＬＴおよび切替器８に送信する。この切替指示信号を受け取った切替器８は、以降、ネットワークとの接続をｂＯＬＴ側に切り替える。
　続いて、ＰＯＮ制御部2はｗＯＬＴから設定情報を取得し（ステップＳ３７）、この設定情報を用いて各ＯＮＵ10へタイムスタンプを含むＧＡＴＥを送信する（ステップＳ３８）。なお、ＰＯＮプロテクションシステムでは、スプリッタ40がＯＮＵ10からの上り信号を、現用系および予備系の回線30-1,30-2の双方に中継する。そのため、ｂＯＬＴのＰＯＮ制御部2は、予備系として動作している場合であってもＯＮＵ10からの信号を受信することができる。そのため、ステップＳ３６で待機状態にあるときに、上り信号に含まれる設定情報を常に監視して予め設定情報を入手するようにしても構わない。
　ホールドオーバー期間中のＯＮＵ10は、上り信号を送信しないため、ＧＡＴＥに対するＲＥＰＯＲＴは送られてこない。従って、ＰＯＮ制御部2はＲＥＰＯＲＴの受信を待たずに、ホールドオーバー完了を指示する制御メッセージを送信することができる（ステップＳ３９）。なお、１つの制御メッセージでＧＡＴＥとホールドオーバー完了を通知することも可能である。また、同期をとるための制御メッセージはＧＡＴＥ以外を使用することも可能である。
　ホールドオーバー完了通知を送信したＰＯＮ制御部2は、動作モード情報を現用系に書き換えて、以降、現用系のＰＯＮ制御部2として動作する（ステップＳ４０）。回線切替後に現用系としての動作を開始する場合には、ＰＯＮ制御部2はｗＯＬＴから引き継いだ設定情報を使用して通信を再開するので、ディスカバリー処理（ステップＳ２２）を省略することができる。そのため、通信の中断時間が短くなる。
　なお、この実施の形態において、実施の形態１のようにホールドオーバー完了の制御メッセージを用いないで、ホールドオーバー状態を終了するようにしてもよい。
　この実施の形態３によれば、エラー検出期間満了を待たずに猶予期間への移行が可能であるため、瞬間的に回線切替を行うことができ、通信の中断が利用者に違和感を与える事態を抑制できる。音声通信を行っている場合など、リアルタイム性を要求される通信では回線の瞬断や信号の到達遅延が問題になるが、この実施の形態ではこの問題を改善することができる。
　また、回線切替が必要な際に、親局が子局に対しいきなり通信経路の異なる回線を使って信号を送信すると、子局が同期ずれ警報を検出し、通信の再設定が必要になってしまう。その結果、中断時間が長くなってしまうが、この実施の形態では、同期ずれの検出猶予時間をもうけ、切替時に、子局はこの検出猶予期間に素早く移行し、同期をとってから、通信を再開するため、早期に通信を再開することができる。
　以上、この発明の実施の形態について説明した。この発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の主旨に包含されるかぎりどのような変形が行われてもよい。例えば、この通信方法が適用される通信システムは、ＰＯＮシステムである必要はなく。アクティブ素子を用いた光通信システムにも適用することができる。また、光通信に限らず、端末間を電気信号を用いて通信する通信システムに適用することも可能である。
　図１２に示されるＯＬＴのＰＯＮ制御部2の処理は、実施の形態１または２にも適用できる。実施の形態２の場合、ホールドオーバー開始通知を実施しなくともよいため、ステップＳ３１は省略可能である。実施の形態１の場合、ホールドオーバー開始通知に加えてホールドオーバー完了通知を実施しなくともよいため、ステップＳ３１およびＳ３９は省略可能である。また、ＯＬＴのＰＯＮ制御部2（ＰＯＮプロセッサ）はコンピュータで実行可能なプログラムを用いて処理を実行することが可能であるため、図１２の処理はコンピュータプログラムを用いて記述することができる。
　なお、上述の実施の形態１～３では、図１に示されるように親局の制御装置2-1、2-2が送受信機5-1,5-2に対応して複数設けられているが、制御装置2は図１３に示されるように１つの装置であってもよい。この場合、制御装置2-1、2-2間の設定情報の受け渡し、および、切替器8は不要になる。
　実施の形態では、汎用的な通信システムだけでなく、ＩＥＥＥ８０２．３への適用例についても説明されているが、本発明はこれに限定されず、他のプロトコルを使用する通信システムにでも実施可能である。
　また、子局１０と分岐手段４０との間の回線を冗長回線で接続することも可能である。
　この発明は、通信回線を冗長化した通信システムとその通信回線の切替方法に適している。
　１　通信装置
　２－１、２－２　制御装置
　３，１３　受信バッファ
　４，１２　送信バッファ
　５－１，５－２，１４　光送受信機
　６，１５　ＷＤＭ
　７，１６－１，１６－２　ＰＨＹ
　１０－１～１０－３　通信装置
　１１　ＰＯＮ制御部
　１１ａ　コントローラー
　１１ｂ，１１ｅ　タイマー
　１１ｃ　同期ずれ警報部
　１１ｄ　回線異常警報部
　１１ｆ　メモリー
　２０－１，２０－２　端末
　３０－１，３０－２　通信回線
　３１　加入者線
　４０　スプリッタ
　５１，１４２，１６１－１，１６１－２　Ｒｘ
　５２，１４１，１６２－１，１６２－２　Ｔｘ

Claims (20)

  1. 　冗長化された複数の物理回線を介して、局側光回線終端装置(以下、ＯＬＴという)と利用者側光回線終端装置(以下、ＯＮＵという)とが接続された光通信システムの通信回線切替方法であって、
    　前記ＯＬＴが、現用系の前記物理回線を介して前記ＯＮＵと制御メッセージを送受信することにより通信可能状態の前記ＯＮＵを発見し、このＯＮＵを登録するとともに、この登録されたＯＮＵに論理リンクの設定情報を送信し前記論理リンクを確立するディスカバリーステップと、
    　このディスカバリーステップにより登録状態に移行した前記ＯＮＵが、前記論理リンクを用いて前記ＯＬＴと通信する通信ステップと、
    　前記登録状態のＯＮＵが、前記通信ステップにおける前記論理リンクの回線異常を検知した場合であっても、予め定められたホールドオーバー期間は、非登録状態に直接移行せず、前記論理リンクの設定情報を維持して前記ＯＬＴからの下り信号の受信を行うとともに、上り信号の送信を抑制するホールドオーバー状態に移行するホールドオーバーステップと、
    　前記ホールドオーバー期間に予備系の前記物理回線での通信が可能となった場合には、前記ホールドオーバー状態のＯＮＵが前記上り信号の送信抑制を解除して前記登録状態に戻るステップと、
    　前記ホールドオーバー期間に前記予備系の物理回線での通信が可能とならず、前記ホールドオーバー期間が経過した場合には、前記ホールドオーバー状態のＯＮＵが前記非登録状態に移行して前記ディスカバリーステップによる登録待ちとなるステップと、
    　受信した信号に含まれるタイムスタンプと自装置で計測しているローカルタイムとの差異が予め定められた値より大きい場合に生成するタイムスタンプ・ドリフト・エラーを前記登録状態のＯＮＵが監視し、前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生した場合には、前記ＯＮＵが前記非登録状態に移行して前記ディスカバリーステップによる登録待ちを行う一方、前記ホールドオーバー期間中は前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの発生を抑制する監視ステップと、
    を備えた通信回線切替方法。
  2. 　前記ＯＬＴが、前記論理リンクの回線異常が発生した場合に、使用する前記物理回線を前記現用系の物理回線から前記予備系の物理回線に切り替え、前記ホールドオーバー期間中に前記タイムスタンプを含むゲートメッセージを前記ＯＮＵに送信する切替ステップと、
    　前記ＯＮＵが、前記ゲートメッセージに含まれる前記タイムスタンプに基づき、前記ローカルタイムを設定するステップと、
    　前記ＯＬＴが、前記切替ステップの後に、前記ホールドオーバー状態の終了を指示する指示メッセージを前記ＯＮＵに送信するステップと、
    　この指示メッセージを受信した前記ＯＮＵが、前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの抑制を解除して、前記登録状態に移行するステップと、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信回線切替方法。
  3. 　前記ＯＬＴが、前記登録状態のＯＮＵに前記ホールドオーバー状態への移行を指示する移行メッセージを送信するステップと、
    　前記ＯＬＴが、使用する前記物理回線を前記現用系の物理回線から前記予備系の物理回線に切り替えるステップと、
    　前記移行メッセージを受信した前記ＯＮＵが、前記ホールドオーバー状態に移行し、前記論理リンクの設定情報を維持して前記ＯＬＴからの前記下り信号の受信を行うとともに、前記上り信号の送信を抑制するステップと、を備え、
    　前記監視ステップにて、前記ホールドオーバー状態のＯＮＵが前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの発生を抑制することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信回線切替方法。
  4. 　前記ＯＬＴは、前記複数の物理回線に接続されたスプリッタを介して、複数の前記ＯＮＵと接続され、各ＯＮＵとのユニキャスト通信を時分割多重で行い、
    　前記指示メッセージは、前記複数のＯＮＵ宛ての拡張ＭＰＣＰ（Multi-Point　Control　Protocol）メッセージ、または、前記ＯＮＵそれぞれを宛先とした複数の拡張ＯＡＭ（Operation　Administration　and　Maintenance）メッセージであることを特徴とする請求項２に記載の通信回線切替方法。
  5. 　前記ＯＬＴは、前記複数の物理回線に接続されたスプリッタを介して、複数の前記ＯＮＵと接続され、各ＯＮＵとのユニキャスト通信を時分割多重で行い、
    　前記移行メッセージは、前記複数のＯＮＵ宛ての拡張ＭＰＣＰ（Multi-Point　Control　Protocol）メッセージ、または、前記ＯＮＵそれぞれを宛先とした複数の拡張ＯＡＭ（Operation　Administration　and　Maintenance）メッセージであることを特徴とする請求項３に記載の通信回線切替方法。
  6. 　前記ＯＮＵは、前記登録状態から前記ホールドオーバー状態に移行したときに、前記設定情報としてＬＬＩＤ(Logical link identification)を維持し、前記論理リンクの切断を猶予することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の通信回線切替方法。
  7. 　前記ＯＮＵは、前記登録状態から前記ホールドオーバー状態に移行したときに、前記設定情報として前記ＯＬＴから通知された送信機のレーザーオフ時間を維持することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の通信回線切替方法。
  8. 　前記ＯＮＵは、前記登録状態から前記ホールドオーバー状態に移行したときに、前記設定情報として前記ＯＬＴから通知された受信信号の同期時間を維持することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の通信回線切替方法。
  9. 　前記ＯＮＵは、前記登録状態において受信信号の受信間隔を警報タイマを用いて監視し、前記ホールドオーバー状態に移行したときに前記警報タイマによる警報を抑制するとともに、前記ホールドオーバー状態から登録状態に戻る場合に、前記警報タイマの状態を初期化することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の通信回線切替方法。
  10. 　物理回線に接続され、論理リンクを用いた伝送信号を送受信する送受信機と、
    　ローカルタイムを計測するタイマと、
    　前記送受信機で受信された伝送信号の時刻情報と前記ローカルタイムとの差異に基づいて、同期ずれエラーを出力する第１の警報手段と、
    　前記送受信機で受信された伝送信号の送信間隔に基づいて、前記物理回線における回線異常を検出する第２の警報手段と、
    　前記第２の警報手段が異常を検出した場合に、予め定められた期間、前記論理リンクの設定情報の廃棄を猶予しながら前記送受信機による受信を継続し、前記物理回線の切り替え後に前記設定情報を廃棄せずに前記送受信機による送受信を再開し、前記物理回線の切り替えが正常に行われなかった場合には、前記設定情報を廃棄するとともに、前記期間中は第１の警報手段による前記同期ずれエラーを抑制する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする通信装置。
  11. 　前記制御手段は、前記予め定められた期間経過までは通信相手より前記期間の強制終了信号を受信するまで、前記同期ずれエラーを抑制することを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
  12. 　前記制御手段は、前記送受信機を介して通信相手より前記期間の開始を指示する信号を受信した場合には、前記第２の警報手段による前記回線異常が未検出であっても、前記期間を開始し、前記第１の警報手段による前記同期ずれエラーの出力を抑制することを特徴とする請求項１１または１２に記載の通信装置。
  13. 　前記期間はホールドオーバー期間であり、前記同期ずれエラーはタイムスタンプ・ドリフト・エラーであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の通信装置。
  14. 　冗長化された複数の物理回線とこれらの物理回線の信号を複数の信号線に分岐させるスプリッタを介して複数の利用者側通信装置と通信を行う局側通信装置であって、
    　各物理回線それぞれに接続された複数の送受信機と、
    　前記複数の送受信機のうち、通信に使用する送受信機を現用の送受信機から予備の送受信機に切り替えるプロテクション切替を行った場合には、前記現用の送受信機とその物理回線で使用していたリンク識別子を使用して、前記予備の送受信機を介した通信を開始するとともに、登録状態からホールドオーバー状態に移行した前記利用者側通信装置に対して前記ホールドオーバー状態の終了を指示するメッセージを送信する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする局側通信装置。
  15. 　前記制御手段は、前記プロテクション切替を行う前に、前記ホールドオーバー状態への強制移行を指示する移行メッセージを、前記利用者側通信装置へ送信することを特徴とする請求項１４に記載の局側通信装置。
  16. 　ＩＥＥＥ８０２．３規格によるメディアアクセス制御を使用し、局側光回線終端装置(以下、ＯＬＴという)と利用者側光回線終端装置(以下、ＯＮＵという)とが冗長化された複数の物理回線とスプリッタを介して通信を行う通信システムであって、
    前記ＯＮＵは、
    　前記物理回線の回線異常を監視し、回線異常としてＯｐｔｉｃａｌ　ＬｏＳまたはＭＡＣ　ＬｏＳを検出した場合に、登録状態からホールドオーバー状態に移行するとともに、前記物理回線に設定された論理リンクのＬＬＩＤ（Logical Link Identification）の廃棄を予め定められたホールドオーバー期間猶予し、回線異常を検知した後も前記ＬＬＩＤに基づく受信を継続するとともに、前記ホールドオーバー期間中にプロテクション切替が行われた場合、前記ＬＬＩＤを廃棄せずに前記登録状態に戻るとともに、前記ホールドオーバー期間にタイム・ドリフト・エラーの警報を抑制し、
    前記ＯＬＴは、
    　プロテクション切替後も前記登録状態の前記ＯＮＵに、切替前の前記ＬＬＩＤを用いて通信を行う、
    ことを特徴とする通信システム。
  17. 　前記ＯＬＴは、前記プロテクション切替後に、前記ホールドオーバー状態の終了を指示する指示メッセージを送信することを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
  18. 　前記ＯＬＴは、前記プロテクション切替前に、前記登録状態の前記ＯＮＵに前記ホールドオーバー状態への強制移行メッセージを送信することを特徴とする請求項１６または１７に記載の通信システム。
  19. 　局側光回線終端装置と光信号を分岐するスプリッタとの間が冗長化された複数の物理回線で接続され、前記スプリッタを介して前記局側光回線終端装置と通信する利用者側光回線終端装置の制御装置であって、
    　前記物理回線の回線異常を検知した場合であっても、この検出から予め定められたホールドオーバー期間中は、ディスカバリー処理前の状態である非登録状態に直接移行せず、前記物理回線上の論理リンクの設定情報を維持して下り信号の受信を行うとともに、上り信号の送信を抑制するホールドオーバー状態に移行するとともに、
    　受信した信号に含まれるタイムスタンプと自装置で計測しているローカルタイムとの差異が予め定められた値より大きい場合に生成するタイムスタンプ・ドリフト・エラーを監視し、前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーが発生した場合には、前記非登録状態に移行して前記局側光回線終端装置の前記ディスカバリー処理による登録待ちを行う一方、前記ホールドオーバー期間中は前記タイムスタンプ・ドリフト・エラーの発生を抑制することを特徴とする制御装置。
  20. 　前記局側光回線終端装置から前記ホールドオーバー状態への移行メッセージを受信した場合には、前記回線異常の検出前であっても前記ホールドオーバー状態へ移行することを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
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