JP2014036386A

JP2014036386A - 通信システム、宅側制御部、局側制御部および通信制御方法

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Publication number: JP2014036386A
Application number: JP2012177560A
Authority: JP
Inventors: Shingo Shiba; 晋吾芝
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2014-02-24

Abstract

【課題】局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供する。
【解決手段】通信システムは、宅側装置と、宅側装置通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える。光回線ユニットは、暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を宅側装置へ送信し、宅側装置は、光回線ユニットから受信した暗号化された通信信号を、暗号化キーに対応する復号化キーを用いて復号し、光回線ユニットおよび宅側装置は、運用系の光回線ユニットおよび待機系の光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。
【選択図】図７

Description

本発明は、通信システム、宅側制御部、局側制御部および通信制御方法に関し、特に、冗長構成およびセキュリティ機能を有する通信システム、この通信システムにおける宅側制御部、局側制御部および通信制御方法に関する。

近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）およびＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。

ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）の１つの方式が開示されている。すなわち、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol））およびＯＡＭ（Operations Administration and Maintenance）プロトコルとが規定されている。局側装置と宅側装置との間でＭＰＣＰフレームをやりとりすることによって、宅側装置の加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規宅側装置の登録方法、帯域割り当て要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。

なお、１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮの次世代の技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０Ｇ−ＥＰＯＮすなわち通信速度が１０ギガビット／秒相当のＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。

また、ＰＯＮでは、局側装置から送信される光信号は基本的に配下の全ＯＮＵに到達することから、ユーザデータ等を保護するための暗号化機能が必要となる。また、ＯＮＵから送信される光信号についても、成りすまし防止、および反射光の傍受による通信内容の暴露を防止するために暗号化機能が必要となる。このような暗号化機能の一例として、たとえば、ＩＥＥＥＳｔｄ８０２．１ＡＥ（登録商標）−２００６（非特許文献２）には、ＳＡＫ（Secure Association Key）等を用いてユーザデータを暗号化する技術が開示されている。

ところで、一般的にビジネス向けのネットワークサービスでは、高品質サービスを提供するためにシステムの二重化（冗長化）が必須である。また、音声／映像配信サービスでも二重化システムを用いることにより信頼性の高いシステムを提供することができる。二重化システムでは、装置、部品およびネットワークの各々が必要に応じて運用系および待機系を有する冗長構成がとられる。運用しているシステムの一部に障害が発生した場合には、運用系から待機系への冗長切り替えを行なうことにより、障害によるシステム停止時間をできるだけ短くすることが可能となる。

また、障害が顕在化していなくても、特性の劣化傾向および部品の寿命等を勘案して、モジュールを予防的に交換する場合がある。システムがモジュールについて冗長構成を有していれば、このような保守作業によるシステム停止時間をできるだけ短くすることが可能となる。

IEEE Std 802.3ah（登録商標）-2004 IEEE Std 802.1AE（登録商標）-2006

局側装置が、局側装置と光信号を送受信するための複数の光回線ユニットを備えている通信システムにおいて、運用系の光回線ユニットから待機系の光回線ユニットへの冗長切り替えを行なう場合を考える。この場合、たとえば、運用系の光回線ユニットと通信していた局側装置は、待機系の光回線ユニットと所定の手順に従って新たに通信することにより、暗号化および復号化に用いられるキー等の暗号化情報を待機系の光回線ユニットと共有する必要がある。このため、冗長切り替えによるＰＯＮシステムの通信停止時間が長くなってしまう。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することが可能な通信システム、宅側制御部、局側制御部および通信制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係わる通信システムは、宅側装置と、上記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムであって、上記光回線ユニットは、暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を上記宅側装置へ送信し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットから受信した暗号化された上記通信信号を、上記暗号化キーに対応する復号化キーを用いて復号し、上記光回線ユニットおよび上記宅側装置は、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび上記復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後で宅側装置は通信信号を継続して復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

好ましくは、待機系の上記光回線ユニットは、運用系の上記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第１の切り替え用暗号化キーを予め取得し、運用系の上記光回線ユニットは、待機系の上記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第２の切り替え用暗号化キーを予め取得し、上記宅側装置は、上記第１の切り替え用暗号化キーおよび上記第２の切り替え用暗号化キーにそれぞれ対応する上記復号化キーを予め取得する。

このような構成により、運用系の光回線ユニットから待機系の光回線ユニットへの冗長切り替え、および待機系の光回線ユニットから運用系の光回線ユニットへの冗長切り替えの際にそれぞれ異なるキーを使用することができるため、セキュリティ性をより向上させることができる。

好ましくは、上記光回線ユニットおよび上記宅側装置は、それぞれ保護通信識別番号と上記暗号化キーおよび上記復号化キーとを対応づけ、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えが行なわれると、切り替え先の上記光回線ユニットは、上記切り替え用暗号化キーに対応する上記保護通信識別番号を含む上記通信信号を上記宅側装置へ送信し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットから受信した上記通信信号に含まれる上記保護通信識別番号を抽出し、抽出した上記保護通信識別番号に対応する上記復号化キーである上記切り替え用復号化キーを上記通信信号の復号に用いる。

このような構成により、光回線ユニットが冗長切り替えの発生を宅側装置に通知したり、あるいは、宅側装置が運用系の光回線ユニットおよび待機系の光回線ユニット間の冗長切り替えを検知したりすることなく、宅側装置において適切なタイミングで切り替え用復号化キーへの変更を行ない、冗長切り替えの前後で通信信号を継続して復号することができる。

好ましくは、上記光回線ユニットは、自己の識別情報および上記通信信号の送信先の上記宅側装置の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記暗号化キーを用いて上記通信信号を暗号化し、上記宅側装置は、上記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記復号化キーを用いて上記通信信号を復号し、上記宅側装置は、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記チャネル情報を予め取得する。

このような構成により、キーに加えてチャネル情報を暗号化に用いる場合でも、宅側装置は冗長切り替え前後で通信信号を継続して復号することができるため、通信システムにおける通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。たとえば、宅側装置は、切り替え先の光回線ユニットの識別情報を、拡張ＯＡＭを用いて切り替え元の光回線ユニットから通知されることにより、上記チャネル情報を予め取得することができる。

好ましくは、上記光回線ユニットは、自己の識別情報および上記通信信号の送信先の上記宅側装置の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記暗号化キーを用いて上記通信信号を暗号化し、上記宅側装置は、上記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記復号化キーを用いて上記通信信号を復号し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットからの制御信号に含まれる送信元の識別情報を監視し、上記識別情報が変化した場合、変化後の上記識別情報に基づいて上記チャネル情報を更新する。

このような構成により、切り替え元の光回線ユニットから宅側装置に対して切り替え先の光回線ユニットの識別情報を通知することなく、宅側装置は、冗長切り替え後に使用すべきチャネル情報を取得することができる。また、通信信号がチャネル情報を含まない場合でも、冗長切り替え後に新たなチャネル情報を用いて暗号化および復号化を行なうことが可能となるため、チャネル情報に起因する通信停止を防ぐことができる。

好ましくは、上記宅側装置は、上記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記復号化キーを用いて上記通信信号を復号し、上記通信信号は、上記チャネル情報を含む場合と含まない場合とがあり、上記光回線ユニットは、上記切り替えが行なわれるタイミングに従い、上記チャネル情報を含まない上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態および上記チャネル情報を含む上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態間の遷移を実行し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットから受信する上記通信信号の、上記チャネル情報を含まない状態および上記チャネル情報を含む状態間の遷移を、上記切り替えの発生として検知する。

このような構成により、冗長切り替えの発生を光回線ユニットから宅側装置へ簡易な処理で確実に通知することができる。

より好ましくは、上記宅側装置は、上記光回線ユニットから受信する上記通信信号が上記チャネル情報を含まない状態から上記チャネル情報を含む状態へ遷移したことで上記切り替えの発生を検知した場合、上記切り替えの発生を検知する前に用いていた上記チャネル情報の代わりに、上記通信信号に含まれる上記チャネル情報を用いて上記通信信号を復号する。

このような構成により、冗長切り替えに伴って宅側装置においてチャネル情報を新たに作成することなく、冗長切り替え後に使用すべきチャネル情報を簡易な処理で取得することができる。

より好ましくは、上記光回線ユニットは、上記チャネル情報を含まない上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態から上記チャネル情報を含む上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態への遷移が実行された後、上記チャネル情報を含まない上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態への遷移を実行する。

このように、通信信号におけるチャネル情報の有無の切り替えによって宅側装置に対して冗長切り替えを通知した後、チャネル情報を含まない通信信号の送信に切り替える構成により、冗長切り替え後の通信において、使用帯域および処理時間を低減することができる。

より好ましくは、上記光回線ユニットは、上記チャネル情報を含まない上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態および上記チャネル情報を含む上記通信信号が上記宅側装置へ送信される状態間の遷移を実行する際、上記宅側装置へ送信すべきデータが無い場合には、ダミーデータを含む上記通信信号を上記宅側装置へ送信する。

このような構成により、通信サービスの利用状況等に関わらず、通信信号におけるチャネル情報の有無の切り替えによって宅側装置に対して確実に冗長切り替えを通知することができる。

より好ましくは、上記光回線ユニットは、上記ダミーデータを含む上記通信信号をブロードキャストする。

このように、ダミーデータを含む通信信号をブロードキャストする構成により、１つの通信信号で光回線ユニットの配下の全宅側装置に対して冗長切り替えを通知することができるため、通信システムにおける使用帯域および処理時間を低減することができる。

好ましくは、上記宅側装置は、上記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記復号化キーを用いて上記通信信号を復号し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットからの上記通信信号に含まれる上記チャネル情報を監視し、上記チャネル情報の変化を上記切り替えの発生として検知する。

このような構成により、通信信号の送信元アドレスの変化等を別途監視することなく、簡易な処理で光回線ユニットの冗長切り替えを検知し、合わせてチャネル情報を更新することができるため、効率的な処理を行なうことができる。

好ましくは、上記宅側装置は、時刻情報に従って動作し、上記光回線ユニットからの制御信号に含まれる時刻情報に基づいて自己の時刻情報を調整し、上記宅側装置は、上記光回線ユニットからの時刻情報と自己の時刻情報との差に基づいて、上記切り替えの発生を検知する。

このような構成により、通信信号にチャネル情報が含まれない場合でも、簡易な処理で光回線ユニットの冗長切り替えを検知することができる。

好ましくは、上記宅側装置は、上記光回線ユニットからの上記通信信号の途絶、または上記光回線ユニットからの制御信号に含まれる送信元の識別情報の変化を、上記切り替えの発生として検知する。

この発明のある局面に係わる宅側制御部は、冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、上記光回線ユニットから受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得するための復号化キー取得部とを備える。

またこの発明の別の局面に係わる宅側制御部は、冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、上記光回線ユニットから受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる上記復号化キーである通常用復号化キー、および上記切り替えの後に用いるべき上記復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶するための記憶部とを備える。

このような構成により、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得することができるため、冗長切り替え前後で宅側装置は通信信号を継続して復号することができる。これにより、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

この発明のある局面に係わる局側制御部は、宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、上記宅側装置へ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得するための暗号化キー取得部とを備える。

またこの発明の別の局面に係わる局側制御部は、宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、上記宅側装置へ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる上記暗号化キーである通常用暗号化キー、および上記切り替えの後に用いるべき上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶するための記憶部とを備える。

この発明のある局面に係わる通信制御方法は、宅側装置と、上記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムにおける通信制御方法であって、上記光回線ユニットおよび上記宅側装置が、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび上記暗号化キーに対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得するステップと、上記切り替えの後、上記光回線ユニットが、取得した上記切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を上記宅側装置へ送信するステップと、上記切り替えの後、上記宅側装置が、上記光回線ユニットから受信した暗号化された上記通信信号を、取得した上記切り替え用復号化キーを用いて復号するステップとを含む。

ここまで、下りの暗号化について述べてきたが、同様のことが、上りの暗号化にも適用できる。すなわち、この発明のある局面に係わる通信システムは、宅側装置と、上記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムであって、上記宅側装置は、暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を上記光回線ユニットへ送信し、上記光回線ユニットは、上記宅側装置から受信した暗号化された上記通信信号を、上記暗号化キーに対応する復号化キーを用いて復号し、上記宅側装置および上記光回線ユニットは、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび上記復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後で光回線ユニットは通信信号を継続して復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

好ましくは、待機系の上記光回線ユニットは、運用系の上記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第１の切り替え用復号化キーを予め取得し、運用系の上記光回線ユニットは、待機系の上記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第２の切り替え用復号化キーを予め取得し、上記宅側装置は、上記第１の切り替え用復号化キーおよび上記第２の切り替え用復号化キーにそれぞれ対応する上記暗号化キーを予め取得する。

好ましくは、上記光回線ユニットおよび上記宅側装置は、それぞれ保護通信識別番号と上記復号化キーおよび上記暗号化キーとを対応づけ、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えが行なわれると、宅側装置は、上記切り替え用暗号化キーに対応する上記保護通信識別番号を含む上記通信信号を切り替え先の上記光回線ユニットへ送信し、切り替え先の上記光回線ユニットは、上記宅側装置から受信した上記通信信号に含まれる上記保護通信識別番号を抽出し、抽出した上記保護通信識別番号に対応する上記復号化キーである上記切り替え用復号化キーを上記通信信号の復号に用いる。

このような構成により、運用系の光回線ユニットおよび待機系の光回線ユニット間の冗長切り替え後に新しいキーの合意処理を行なう必要がなくなり、冗長切り替えの前後で通信信号を継続して復号することができる。

好ましくは、上記宅側装置は、自己の識別情報および上記通信信号の送信先の上記光回線ユニットの識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記暗号化キーを用いて上記通信信号を暗号化し、上記光回線ユニットは、上記通信信号を暗号化した上記宅側装置の識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに上記復号化キーを用いて上記通信信号を復号し、上記光回線ユニットは、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記チャネル情報を予め取得する。

このような構成により、キーに加えてチャネル情報を暗号化に用いる場合でも、光回線ユニットは冗長切り替え前後で通信信号を継続して復号することができるため、通信システムにおける通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。たとえば、切り替え先の光回線ユニットは、切り替え元の光回線ユニットから光回線ユニットの識別情報を引き継ぐことで上記チャネル情報を予め取得することができる。あるいは、冗長切り替え前に、切り替え元の光回線ユニットが、切り替え先の光回線ユニットの識別情報を、拡張ＯＡＭ等を用いて宅側装置に通知することで、宅側装置が切り替えの後に用いるべき上記チャネル情報を予め取得する構成としてもよい。

この発明のある局面に係わる局側制御部は、宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、上記宅側装置から受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得するための復号化キー取得部とを備える。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後で光回線ユニットは通信信号を中断することなく復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

またこの発明の別の局面に係わる局側制御部は、宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、上記宅側装置から受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる上記復号化キーである通常用復号化キー、および上記切り替えの後に用いるべき上記復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶するための記憶部とを備える。

このような構成により、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得することができるため、冗長切り替え前後で光回線ユニットは通信信号を中断することなく復号することができる。これにより、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

この発明のある局面に係わる宅側制御部は、冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、上記光回線ユニットへ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得するための暗号化キー取得部とを備える。

またこの発明の別の局面に係わる宅側制御部は、冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、上記光回線ユニットへ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる上記暗号化キーである通常用暗号化キー、および上記切り替えの後に用いるべき上記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶するための記憶部とを備える。

この発明のある局面に係わる通信制御方法は、宅側装置と、上記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムにおける通信制御方法であって、上記宅側装置および上記光回線ユニットが、運用系の上記光回線ユニットおよび待機系の上記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび上記暗号化キーに対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得するステップと、上記切り替えの後、上記宅側装置が、取得した上記切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を上記光回線ユニットへ送信するステップと、上記切り替えの後、上記光回線ユニットが、上記宅側装置から受信した暗号化された上記通信信号を、取得した上記切り替え用復号化キーを用いて復号するステップとを含む。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後で光回線ユニットは通信信号を中断することなく復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、通信信号のパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。したがって、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。宅側装置は、後述するように、たとえば、ＬｏＳ（Loss of Signal）、タイムスタンプドリフト、受信したＰＯＮ制御フレームの送信元アドレスの変化、受信した下り暗号化フレームのＳＣＩの変化、受信した下り暗号化フレームの保護通信識別番号の切り替え用の番号への変化、受信した下り暗号化フレームのロングタグからショートタグへの変化、あるいは受信した下り暗号化フレームのショートタグからロングタグへの変化、等を検出することにより、上記切り替えを検知することができ、検知したタイミングに従い、上記切り替え用暗号化キーの使用を開始することができる。

本発明によれば、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＯＮＵの構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部および暗号部の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵにおける下りデータフレームの構成の一例を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順の他の例を示すフローチャートである。本発明の第４の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第５の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＯＮＵの構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報の他の例を示す図である。本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報の他の例を示す図である。

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。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。

図１を参照して、ＰＯＮシステム３０１は、局側装置１０１と、光ファイバであるＮ本のＰＯＮ回線１〜Ｎ（２０３−１〜２０３−Ｎ）と、Ｎ個の光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎと、複数の宅側装置（ＯＮＵ）２０２とを備える。局側装置１０１は、光回線ユニット（以下、ＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）とも称する）１〜Ｎ＋１（１２−１〜１２−Ｎ＋１）と、集線部１３と、光スイッチ１４と、局側装置１０１の全体的な制御を行なう全体制御部１１とを含む。ここで、Ｎは１以上の整数である。また、宅側装置から上位ネットワーク（以下「アップリンク」とも称する。）への方向を上り方向と称し、アップリンクから宅側装置への方向を下り方向と称する。

ここでは、ＰＯＮシステム３０１において、各ＰＯＮ回線は１０ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮである１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応しており、アップリンクは１０ギガビット／秒の通信速度を実現するイーサネット（登録商標）に対応すると仮定して説明する。また、ＭＰＣＰフレームによってＯＮＵの登録、離脱、ＯＮＵへの帯域割り当て、ＯＮＵからの帯域要求が行なわれると仮定して説明する。

局側装置１０１は、１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応するＰＯＮ回線を複数回線収容する。１本のＰＯＮ回線には１または複数のＯＮＵが接続される。局側装置１０１は、これらのＰＯＮ回線からのデータを１または複数の通信回線を有するアップリンクに多重する。また、局側装置１０１は、アップリンクからのデータを振り分けて各ＰＯＮ回線における各ＯＮＵへ送信する。また、局側装置１０１は、ＰＯＮ回線の上り帯域および下り帯域を各ＯＮＵに割り当てる。たとえば、各ＯＮＵから局側装置１０１への上り光信号はバースト信号であり、局側装置１０１から各ＯＮＵへの下り光信号は連続的な信号である。ＰＯＮシステム３０１では、各ＯＮＵから局側装置１０１への光信号が時分割多重される。

具体的には、局側装置１０１は、Ｎ本のＰＯＮ回線１〜Ｎに接続され、このＮ本のＰＯＮ回線を終端する。ＯＳＵは、局側装置１０１の構成単位であり、たとえば１つの集積回路で実現され、ＰＯＮ回線の終端を行なう。各ＯＳＵは、ＰＯＮ回線に対応して設けられ、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵとフレームを送受信する。ＰＯＮ回線１〜Ｎは、光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎにそれぞれ接続されており、これらの光カプラを介して各ＯＮＵ２０２に接続されている。

局側装置１０１は、たとえば、Ｎ：１の冗長構成を有している。すなわち、Ｎ＋１個のＯＳＵのうち、ＯＳＵ１〜Ｎが運用系（現用）ＯＳＵであり、ＯＳＵＮ＋１が待機系（予備）ＯＳＵである。なお、局側装置１０１は、２個以上の待機系ＯＳＵを含む構成であってもよい。

全体制御部１１は、ＯＮＵ２０２とフレームを送受信すべきＯＳＵ１２を、運用系のＯＳＵ１２および待機系のＯＳＵ１２間で切り替える切り替え制御を行なう。

光スイッチ１４は、全体制御部１１からの指示に従い、Ｎ＋１個のＯＳＵ１〜Ｎ＋１（１２−１〜１２−Ｎ＋１）と、Ｎ本のＰＯＮ回線１〜Ｎ（３−１〜３−Ｎ）との間の通信経路を切り替える。

集線部１３は、複数のＯＳＵ経由で各ＯＮＵから受信した上りフレームをアップリンクへ送信する。具体的には、集線部１３は、ＯＳＵ１〜Ｎ（１２−１〜１２−Ｎ＋１）からの上りフレームを多重してアップリンクに送信するとともに、アップリンクから受信した下りフレームを適切なＯＳＵに振り分ける処理を行なう。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。

図２を参照して、ＯＳＵ１２は、暗号部３０と、集線ＩＦ（Interface）部３１と、制御ＩＦ部３２と、受信処理部３３と、送信処理部３４と、ＰＯＮ送受信部３５と、ＰＯＮ制御部３６と、上りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３７と、下りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３８とを含む。

局側装置１０１では、ＯＳＵ１２における各ユニットが動作するためのクロックが生成され、ＯＳＵ１２は、このクロックのタイミングに従って時刻情報すなわちタイムスタンプを生成し、タイムスタンプに従ってフレームを送受信する。また、ＯＳＵ１２は、タイムスタンプを制御フレームに含めて配下の各ＯＮＵ２０２へ送信する。ＯＮＵ２０２は、タイムスタンプに従って動作し、ＯＳＵ１２からの制御フレームに含まれるタイムスタンプに基づいて自己のタイムスタンプを調整する。

ＰＯＮ送受信部３５は、ＰＯＮ線路の親局側起点として、ＰＯＮ回線である１本の光ファイバと光スイッチ１４を介して接続される。ＰＯＮ送受信部３５は、この光ファイバを介して各ＯＮＵと双方向通信が行なえるように、特定の波長、たとえば１３１０ｎｍ帯の上り光信号を受信し、電気信号に変換して受信処理部３３に出力するとともに、送信処理部３４から受けた電気信号を別波長の下り光信号に変換して送信する。たとえば、ＰＯＮ送受信部３５は、送信処理部３４から受けた１０Ｇｂｐｓの電気信号を１５７０ｎｍ帯の下り光信号に変換して送信する。

受信処理部３３は、ＰＯＮ送受信部３５から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じてＰＯＮ制御部３６またはＦＩＦＯ３７にフレームを振り分ける。具体的には、データフレームをＦＩＦＯ３７に出力し、制御フレームをＰＯＮ制御部３６に出力する。

また、受信処理部３３は、どのロジカルリンクからフレームをいつ受信するかを示すグラント情報を送信処理部３４から受けて、バースト受信を支援するための制御信号をＰＯＮ送受信部３５へ出力してもよい。また、受信処理部３３は、このグラント情報を受けて、当該グラント情報に示されていない受信フレームをフィルタリングする、すなわち廃棄するようにしてもよい。

集線ＩＦ部３１は、ＦＩＦＯ３７から受けた上りフレームを集線部１３へ出力する。集線ＩＦ部３１は、ＰＯＮ制御部３６から制御フレームを受けた場合には、ＦＩＦＯ３７からのフレーム列の合間において、当該制御フレームをＦＩＦＯ３７からのフレームよりも優先して集線部１３へ出力する。

また、集線ＩＦ部３１は、集線部１３からフレームを受けると、当該フレームが通常のデータフレームである場合にはＦＩＦＯ３８に出力し、当該フレームが制御フレームである場合にはＰＯＮ制御部３６へ出力する。

暗号部３０は、ＦＩＦＯ３８から受けたデータフレームを暗号化する。また、暗号部３０は、暗号化後のデータフレームおよびＰＯＮ制御部３６から受けた制御フレームを送信処理部３４へ出力する。

送信処理部３４は、暗号部３０から出力されるデータフレームおよび制御フレームを、優先順位に従って受け取り、ＰＯＮ送受信部３５に出力する。

ＰＯＮ制御部３６は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭなど、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する局側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されている各ＯＮＵとＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、ＯＮＵの登録、離脱および帯域割り当てを含めた上りアクセス制御、下りアクセス制御、ならびにＯＮＵへのスリープ指示を含めたＯＮＵの運用管理などを行なう。

たとえば、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線における上り帯域の割り当て要求に基づいて、ＰＯＮ回線における上り帯域を各ＯＮＵ２０２に割り当てる。具体的には、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線における帯域の割り当て要求を示すレポートフレームに基づいて、ＰＯＮ回線における帯域をＯＮＵ２０２に割り当てる、すなわちグラントを記したゲートフレームをＯＮＵ２０２へ送信する。ＰＯＮ制御部３６は、ゲートフレームを用いて、ＯＮＵ２０２に対して、上りフレームの送信開始タイミングおよび送信可能データ長を通知する。

制御ＩＦ部３２は、全体制御部１１からの指示に基づいて、集線ＩＦ部３１、受信処理部３３、送信処理部３４、およびＰＯＮ制御部３６への設定を行ない、これら各ユニットの状態を全体制御部１１に通知する。また、これら各ユニットに異常が発生した場合は、全体制御部１１からの指示に依らず、異常が発生したユニットの状態を全体制御部１１に通知する。全体制御部１１は、たとえばこれらの情報に基づいて、ＯＳＵ１２の冗長切り替えを行なう。ＰＯＮ送受信部３５についての設定および状態通知は、受信処理部３３を経由して行なわれる。また、暗号部３０についての設定および状態通知は、ＰＯＮ制御部３６を経由して行なわれる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＮＵの構成を示す図である。

図３を参照して、ＯＮＵ２０２は、復号部２０と、ＰＯＮポート２１と、光受信処理部２２と、バッファメモリ２３と、送信処理部２４と、ＵＮＩ（User Network Interface）ポート２５と、受信処理部２６と、バッファメモリ２７と、光送信処理部２８と、制御部２９とを備える。

光受信処理部２２は、局側装置１０１から送信される下り光信号をＰＯＮポート２１経由で受信して電気信号に変換し、当該電気信号からフレームを再構成して出力する。

復号部２０は、光受信処理部２２から受けたデータフレームを復号する。また、復号部２０は、フレームの種別に応じて制御部２９または送信処理部２４にフレームを振り分ける。具体的には、復号部２０は、復号したデータフレームをバッファメモリ２３経由で送信処理部２４に出力し、光受信処理部２２から受けた制御フレームを制御部２９に出力する。

送信処理部２４は、復号部２０から受けたデータフレームをＵＮＩポート２５経由で図示しないパーソナルコンピュータ等のユーザ端末へ送信する。

受信処理部２６は、ＵＮＩポート２５経由でユーザ端末から受信したデータフレームをバッファメモリ２７経由で光送信処理部２８へ出力する。

制御部２９は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭ等、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する宅側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されている局側装置１０１とＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、アクセス制御等の各種制御を行なう。制御部２９は、各種制御情報を含む制御フレームを生成し、バッファメモリ２７経由で光送信処理部２８へ出力する。

光送信処理部２８は、受信処理部２６から受けたデータフレームおよび制御部２９から受けた制御フレームを光信号に変換し、ＰＯＮポート２１経由で局側装置１０１へ送信する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部および暗号部の構成を示す図である。

図４を参照して、ＰＯＮ制御部３６は、フレーム作成部７１と、キー更新部（暗号化キー取得部）７２と、ＳＣＩ作成部７３と、切り替え処理部７４とを含む。暗号部３０は、フレーム種別識別部６１と、記憶部６２と、暗号器（暗号化部および通信信号構成部）６３と、マルチプレクサ６４と、キー選択部６５と、ＳＣＩ選択部６６とを含む。

ＰＯＮ制御部３６および暗号部３０における一部または全部のユニットは、局側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＳＵ１２におけるＰＯＮ制御部３６および暗号部３０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部６２は、ＰＯＮ制御部３６に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて暗号部３０およびＰＯＮ制御部３６に含まれてもよい。

暗号部３０において、記憶部６２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる暗号化キーである通常用暗号化キー、および当該冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶する。より詳細には、記憶部６２は、キー管理用テーブル７０およびＳＣＩ（Secure Channel Identifier）等の暗号化情報をたとえばロジカルリンク識別子（ＬＬＩＤ）ごとに記憶する。

ＰＯＮ制御部３６において、キー更新部７２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得する。キー更新部７２は、自己のＯＳＵ１２の配下の各ＯＮＵ２０２との暗号化通信に必要な暗号化キーをたとえばＬＬＩＤごとに取得し、取得した暗号化キーを記憶部６２に保存する。なお、１つのＯＮＵ２０２が１つのＬＬＩＤに対応する場合に限らず、１つのＯＮＵ２０２が複数のＬＬＩＤに対応する場合もある。

より詳細には、キー更新部７２は、保護通信識別番号（Secure Association Number）とＳＡＫ等の暗号化キーとの対応関係を示すキー管理用テーブル（キー管理情報）７０をＬＬＩＤごとに作成し、記憶部６２に保存する。

ここで、保護通信識別番号は、たとえば非特許文献２におけるアソシエーション番号（ＡＮ：Association Number）である。アソシエーション番号は、２ビットのデータであり、１つのＬＬＩＤに対して４通りのキーに対応した保護通信を登録することが可能である。

ＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０および１を通常時に使用するキーの保護通信識別番号とし、アソシエーション番号２を運用系のＯＳＵ１２から待機系のＯＳＵ１２への冗長切り替え時に使用するキーに対応した保護通信識別番号とし、アソシエーション番号３を待機系のＯＳＵ１２から運用系のＯＳＵ１２への冗長切り替え時に使用するキーに対応した保護通信識別番号とする。

なお、アソシエーション番号２および３の切り替え用キーは、異なるキーである場合に限らず、同じキーであってもよい。

また、キーがユニキャスト用のキーである場合に限らず、ブロードキャスト用のキーおよびマルチキャスト用のキーである場合にも、本発明を適用することが可能である。

また、キーは、ＰＳＫ（Pre-shared Key）等の固定化されたキーである構成に限らず、定期的に更新されてもよいし、使用後たとえば冗長切り替え後に更新されてもよい。この場合、キーが予測困難となるため、セキュリティ性を向上させることができる。

ＳＣＩ作成部７３は、自己のＯＳＵ１２の識別情報およびフレームの送信先のＯＮＵ２０２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部７３は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure Channel Identifier）を作成する。

ＳＣＩは、システム識別子（System Identifier）およびポート番号（Port Number）から構成される。具体的には、システム識別子は、フレームの暗号元の世界に２つとないＭＡＣ（Medium Access Control）アドレスであり、ポート番号はシステム内で重複しない番号たとえばＬＬＩＤである。ＳＣＩ作成部７３は、ＳＣＩをＬＬＩＤごとに作成し、記憶部６２に保存する。

なお、ＰＯＮシステム３０１は、チャネル情報としてＳＣＩを用いる構成に限らず、たとえばＭＡＣアドレスおよびＬＬＩＤを用いて何らかのエンコード処理を行なったデータをチャネル情報として用いる構成であってもよい。

フレーム作成部７１は、ゲートフレーム等のＭＰＣＰフレーム、ＯＡＭフレーム、および拡張ＭＡＣフレーム等の制御フレームを作成して出力する。

暗号部３０において、フレーム種別識別部６１は、ＦＩＦＯ３８およびフレーム作成部７１から受けたフレームにおけるタイプフィールドの内容を確認し、暗号化すべきフレームを判別する。具体的には、たとえば、フレーム種別識別部６１は、データフレームを暗号器６３へ出力し、制御フレームをマルチプレクサ６４へ出力する。

暗号器６３は、フレーム種別識別部６１から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、暗号化キーおよびＳＣＩを用いて暗号化する。

マルチプレクサ６４は、暗号器６３によって暗号化されたデータフレームおよびフレーム種別識別部６１から受けた制御フレームを多重化して送信処理部３４へ出力する。

ＰＯＮ制御部３６において、切り替え処理部７４は、たとえばＯＳＵ冗長切り替えのタイミングおよび自己のＯＳＵ１２が切り替え元であるか切り替え先であるか等を示す切り替え制御情報を制御ＩＦ部３２経由で全体制御部１１から取得する。また、切り替え元のＯＳＵ１２において、切り替え制御情報は、さらに、切り替え先のＯＳＵ１２のＭＡＣアドレスを含む。そして、切り替え処理部７４は、切り替え制御情報をキー選択部６５、ＳＣＩ選択部６６、暗号器６３およびフレーム作成部７１へ出力する。

切り替え元のＯＳＵ１２におけるフレーム作成部７１は、切り替え処理部７４から受けた切り替え制御情報の示すＭＡＣアドレスを通知するための、自己のＯＳＵ１２と通信中のＯＮＵ２０２を宛先とする制御フレームを生成してフレーム種別識別部６１へ出力する。この制御フレームは、たとえば拡張ＯＡＭフレームである。

切り替え先のＯＳＵ１２におけるキー選択部６５は、切り替え処理部７４から受けた切り替え制御情報に基づいて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応する暗号化キーをキー管理用テーブル７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該暗号化キーを暗号器６３へ出力する。

ＳＣＩ選択部６６は、切り替え処理部７４から受けた切り替え制御情報に基づいて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応するＳＣＩをキー管理用テーブル７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを暗号器６３へ出力する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵにおける下りデータフレームの構成の一例を示す図である。

図５を参照して、下りデータフレームは、たとえば、送信先アドレス（ＤＡ）が挿入されるフィールドと、送信元アドレス（ＳＡ）が挿入されるフィールドと、セキュリティタグが挿入されるフィールドと、ユーザデータを暗号化した暗号化データが挿入されるフィールドと、ＩＣＶ（Integrity Check Value）が挿入されるフィールドとを含む。セキュリティタグは、たとえばアソシエーション番号（ＡＮ）、パケット番号（ＰＮ）およびＳＣＩを含む。

再び図４を参照して、暗号器６３は、キー選択部６５またはＳＣＩ選択部６６から受けたアソシエーション番号およびＳＣＩ選択部６６から受けたＳＣＩ等をセキュリティタグに設定するとともに、セキュリティタグにおけるパケット番号を設定する。また、暗号器６３は、フレーム種別識別部６１から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、キー選択部６５から受けた暗号化キーおよびＳＣＩ選択部６６から受けたＳＣＩを用いて暗号化する。

また、暗号器６３は、ＳＣＩをデータフレームに含める動作、およびＳＣＩをデータフレームに含めない動作を選択可能である。

より詳細には、再び図５を参照して、暗号器６３は、アソシエーション番号（ＡＮ）およびパケット番号（ＰＮ）等に加えてＳＣＩを含むロングタグをセキュリティタグとして送信する動作、およびＳＣＩを含まないショートタグをセキュリティタグとして送信する動作を行なうことが可能である。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。

図６を参照して、復号部２０は、復号器（復号化部）５１と、記憶部５２と、ＳＣＩ選択部５３と、キー選択部５４と、アソシエーション番号抽出部（保護通信識別番号抽出部）５５と、フレーム種別識別部５７とを含む。制御部２９は、キー更新部（復号化キー取得部）８１と、ＳＣＩ作成部（チャネル情報更新部）８２と、切り替え処理部（切り替え検知部）８３と、ＭＡＣアドレス更新部８４と、制御フレーム処理部８５とを含む。

制御部２９および復号部２０における一部または全部のユニットは、宅側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部５２は、制御部２９に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて制御部２９および復号部２０に含まれてもよい。

復号部２０において、記憶部５２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる復号化キーである通常用復号化キー、および冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶する。たとえば、記憶部５２は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キー、および待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キーを記憶する。より詳細には、記憶部５２は、キー管理用テーブル６０、ポート番号および切り替え先ＭＡＣアドレス等の暗号化情報を記憶する。

制御部２９において、キー更新部８１は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得する。キー更新部８１は、ＯＳＵ１２との暗号化通信に必要な復号化キーを取得し、取得した復号化キーを記憶部５２に保存する。

ＳＣＩ作成部８２は、自己のＯＮＵ２０２の識別情報およびフレームの暗号元のＯＳＵ１２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部８２は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure Channel Identifier）を作成し、記憶部５２に保存する。この場合、前述のように、自己のＯＮＵ２０２の識別情報はＬＬＩＤであり、フレームの暗号元のＯＳＵ１２の識別情報はＭＡＣアドレスである。

キー更新部８１およびＳＣＩ作成部８２は、保護通信識別番号とＳＡＫ等の復号化キーとＳＣＩとの対応関係を示すキー管理用テーブル（キー管理情報）６０を作成し、記憶部５２に保存する。たとえば、キー管理用テーブル６０には、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いるＳＣＩ、および当該冗長切り替えの後に用いるべきＳＣＩが登録される。

復号部２０において、フレーム種別識別部５７は、光受信処理部２２から受けたフレームにおけるタイプフィールドの内容を確認し、復号すべきフレームを判別する。具体的には、たとえば、フレーム種別識別部５７は、データフレームを復号器５１へ出力し、制御フレームを制御部２９へ出力する。

復号器５１は、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、復号化キーおよびＳＣＩを用いて復号し、バッファメモリ２３へ出力する。

より詳細には、復号器５１は、キー選択部５４によってキー管理用テーブル６０を参照することにより、アソシエーション番号抽出部５５によって抽出された保護通信識別番号に対応する復号化キーを取得し、取得した復号化キーをデータフレームの復号に用いる。

より詳細には、アソシエーション番号抽出部５５は、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるアソシエーション番号を抽出し、抽出したアソシエーション番号をＳＣＩ選択部５３およびキー選択部５４へ出力する。また、アソシエーション番号抽出部５５は、データフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号の変更を検知し、検知結果を切り替え処理部８３に通知する。

キー選択部５４は、アソシエーション番号抽出部５５から受けたアソシエーション番号に対応する復号化キーをキー管理用テーブル６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該復号化キーを復号器５１へ出力する。

ＳＣＩ選択部５３は、アソシエーション番号抽出部５５から受けたアソシエーション番号に対応するＳＣＩをキー管理用テーブル６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを復号器５１へ出力する。

復号器５１は、キー選択部５４から受けた復号化キーおよびＳＣＩ選択部５３から受けたＳＣＩを用いて、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを復号し、バッファメモリ２３へ出力する。

制御部２９において、制御フレーム処理部８５は、フレーム種別識別部５７から受けた制御フレームの解析を行ない、解析結果に基づいてアクセス制御等の各種制御を行なう。

ＭＡＣアドレス更新部８４は、自己のＯＮＵ２０２と通信中のＯＳＵ１２から、切り替え先のＯＳＵ１２のＭＡＣアドレスの通知を制御フレーム処理部８５経由で受けると、記憶部５２におけるＭＡＣアドレスを、通知されたＭＡＣアドレスに書き換える。

切り替え処理部８３は、種々の方法でＯＳＵ冗長切り替えを検知する。たとえば、切り替え処理部８３は、制御フレーム処理部８５または光受信処理部２２から受けた情報に基づいて、ＯＳＵ冗長切り替えを検知する。

具体的には、光受信処理部２２は、ＬｏＳ（Loss of Signal）、すなわちＯＮＵ２０２が局側装置１０１から送信される下り光信号を所定時間以上検出できない場合、その旨を切り替え処理部８３に通知する。切り替え処理部８３は、この通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。すなわち、切り替え処理部８３は、局側装置１０１からの下り光信号の途絶を、冗長切り替えの発生として検知する。

また、切り替え処理部８３は、ＯＳＵ１２からのタイムスタンプと自己のＯＮＵ２０２のタイムスタンプとの差に基づいて、冗長切り替えの発生を検知する。

より詳細には、制御フレーム処理部８５は、ＯＳＵ１２から受信するＭＰＣＰフレームのタイムスタンプ値を監視し、当該タイムスタンプ値と自己のＯＮＵ２０２のタイムスタンプ値との差が所定の閾値を超えた場合、タイムスタンプドリフトが発生したとして切り替え処理部８３に通知する。切り替え処理部８３は、タイムスタンプドリフトが発生した旨の通知を制御フレーム処理部８５から受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

また、ＯＳＵ１２が送信する下りフレームの送信元アドレスフィールドには、送信するＭＡＣ装置すなわちＯＳＵ１２のＭＡＣアドレスが格納される。異なるＭＡＣ装置が同一のＭＡＣアドレスを使用することはできないため、送信元アドレスフィールドの値は、ＯＳＵ冗長切り替えの前後で変わる。

そこで、切り替え処理部８３は、局側装置１０１からのフレームの送信元アドレスの変化を、ＯＳＵ冗長切り替えの発生として検知する。

より詳細には、切り替え処理部８３は、ＰＯＮ制御フレームの送信元アドレスが変化した旨の通知を制御フレーム処理部８５から受けた場合、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

これにより、ＬｏＳを検出できない場合でも、また、冗長切り替えの前後でフレームのタイムスタンプのずれが小さい場合でも、切り替え処理部８３は、ＯＳＵ冗長切り替えの発生を検知することができる。

切り替え処理部８３は、ＯＳＵ冗長切り替えの検知結果およびアソシエーション番号抽出部５５の検知結果に基づいて、データフレームの復号において切り替え用復号化キーを用いるか否かを判断する。具体的には、たとえば、切り替え処理部８３は、ＯＳＵ冗長切り替えを検知していない状態において、ＯＳＵ１２から受信するデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が、ＯＳＵ冗長切り替えに対応する２または３に変わった場合、異常状態であると判定する。

なお、ＯＮＵ２０２は、冗長切り替えを検知できない場合でも、データフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号の変更を検知することにより、冗長切り替え後に用いるべき復号化キーへの変更を行なうことができる。このため、ＯＮＵ２０２は、切り替え処理部８３および冗長切り替えを検知するための構成を有していなくてもよい。

［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける冗長切り替え処理について図面を用いて説明する。以下、ＰＯＮシステム３０１において、ＯＳＵ１２が用いる暗号化キーとＯＮＵ２０２が用いる復号化キーとが共通のキーである場合について説明する。

図７は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図７を参照して、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう（ステップＳ１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく。

具体的には、たとえば、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、上記通信中に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるキー等の暗号化情報の共有化処理を行なうことにより、切り替え用キーを取得する。たとえば、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ（登録商標）−２０１０に従った手順でキー等の暗号化情報を取得する。そして、運用系ＯＳＵは、上記通信中に、当該切り替え用キーを待機系ＯＳＵに通知する（ステップＳ２およびＳ３）。あるいは、たとえば、ＯＮＵ２０２および各ＯＳＵ１２の起動前に、通信事業者等が切り替え用キーを予め登録してもよい。

次に、運用系ＯＳＵは、切り替え先の待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する（ステップＳ４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知された待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレス、および自己のＬＬＩＤに基づいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ５）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ６）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ７）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ８）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ９）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、待機系ＯＳＵは、ステップＳ８で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ１０）。

また、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１１）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号に変わったことを検知する（ステップＳ１２）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーおよび切り替え用ＳＣＩを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ１３）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、ＯＮＵ２０２は、切り替え用ＳＣＩを通常用ＳＣＩとして引き続き使用する（ステップＳ１４）。

このように、ＰＯＮシステム３０１では、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。また、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべきチャネル情報たとえばＳＣＩを予め取得する。

また、たとえば、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、それぞれ保護通信識別番号たとえばアソシエーション番号と暗号化キーおよび復号化キーとを対応づける。

そして、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えが行なわれると、切り替え先のＯＳＵ１２は、切り替え用暗号化キーに対応する保護通信識別番号を含むデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する。

ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信したデータフレームに含まれる保護通信識別番号を抽出し、抽出した保護通信識別番号に対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをデータフレームの復号に用いる。

図８は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図８を参照して、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう（ステップＳ２１）。

次に、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく（ステップＳ２２およびＳ２３）。

具体的には、たとえば、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、上記通信中に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるキー等の暗号化情報の共有化処理を行なうことにより、切り替え用キーを取得する。たとえば、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ（登録商標）−２０１０に従った手順でキー等の暗号化情報を取得する。そして、待機系ＯＳＵは、上記通信中に、当該切り替え用キーを運用系ＯＳＵに通知する（ステップＳ２２およびＳ２３）。あるいは、たとえば、ＯＮＵ２０２および各ＯＳＵ１２の起動前に、通信事業者等が切り替え用キーを予め登録してもよい。

次に、待機系ＯＳＵは、切り替え先の運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する（ステップＳ２４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知された運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレス、および自己のＬＬＩＤに基づいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２５）。

次に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２６）、待機系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ等を含む切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知する。なお、待機系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２７）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２８）。

次に、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、運用系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号３に設定する。また、運用系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ２９）。

次に、運用系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、運用系ＯＳＵは、ステップＳ２８で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ３０）。

また、運用系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ３１）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号に変わったことを検知する（ステップＳ３２）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーおよび切り替え用ＳＣＩを用いて、運用系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ３３）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、ＯＮＵ２０２は、切り替え用ＳＣＩを通常用ＳＣＩとして引き続き使用する（ステップＳ３４）。

図７および図８で説明したように、ＰＯＮシステム３０１では、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キーを予め取得する。運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キーを予め取得する。そして、ＯＮＵ２０２は、これら両方の切り替え用暗号化キーにそれぞれ対応する復号化キーを予め取得する。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。

図９を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

また、ここでは、ＯＮＵ２０２のポート番号すなわちＬＬＩＤはｉであり、運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスはｃであり、待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスはｄである。

まず、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｆを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、運用系ＯＳＵは、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、運用系ＯＳＵは、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、運用系ＯＳＵは、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２３１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号２の切り替え用キーａをそれぞれキー管理用テーブル６０および７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図７において説明した内容と同様である（ステップＳ２３２およびＳ２３３）。

次に、運用系ＯＳＵは、切り替え先の待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスｄを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する。ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知されたＭＡＣアドレスｄを登録する（ステップＳ２３４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知された待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスｄ、および自己のＬＬＩＤｉに基づいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩｇを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩｇをアソシエーション番号２に対応づけてキー管理用テーブル６０に登録する（ステップＳ２３５）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２３６）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤｉ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２３７）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤｉ、および自己のＭＡＣアドレスｄに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｇを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｇを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２３８）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーａ、および作成したＳＣＩｇを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ２３９）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号２に変わったことを検知する。そして、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーａおよび切り替え用ＳＣＩｇを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。

図１０を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

また、ここでは、ＯＮＵ２０２のポート番号すなわちＬＬＩＤはｉであり、運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスはｅであり、待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスはｄである。

まず、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｇを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、待機系ＯＳＵは、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、待機系ＯＳＵは、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２５１）。

次に、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号３の切り替え用キーｂをそれぞれキー管理用テーブル６０および７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図８において説明した内容と同様である（ステップＳ２５２およびＳ２５３）。

次に、待機系ＯＳＵは、切り替え先の運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスｅを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する。ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知されたＭＡＣアドレスｅを登録する（ステップＳ２５４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知された運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスｅ、および自己のＬＬＩＤｉに基づいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩｈを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩｈをアソシエーション番号３に対応づけてキー管理用テーブル６０に登録する（ステップＳ２５５）。

次に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２５６）、待機系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤｉ等を含む切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知する。なお、待機系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２５７）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤｉ、および自己のＭＡＣアドレスｅに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｈを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｈを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２５８）。

次に、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーｂ、および作成したＳＣＩｈを用いてデータフレームを暗号化する。また、運用系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号３に設定する。また、運用系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、運用系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ２５９）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号３に変わったことを検知する。そして、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーｂおよび切り替え用ＳＣＩｈを用いて、運用系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する。

ところで、運用系のＯＳＵから待機系のＯＳＵへの冗長切り替えを行なう場合、たとえば、運用系のＯＳＵと通信していたＯＮＵは、待機系のＯＳＵと所定の手順に従って新たに通信することにより、暗号化および復号化に用いられるキー等の暗号化情報を待機系のＯＳＵと共有する必要がある。このため、冗長切り替えによるＰＯＮシステムの通信停止時間が長くなってしまう。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る宅側制御部では、制御部２９におけるキー更新部８１は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得する。また、本発明の第１の実施の形態に係る局側制御部では、ＰＯＮ制御部３６におけるキー更新部７２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得する。

すなわち、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２が、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。そして、当該冗長切り替えの後、ＯＳＵ１２が、取得した切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号たとえばフレームをＯＮＵ２０２へ送信する。そして、ＯＮＵ２０２が、ＯＳＵ１２から受信した暗号化されたフレームを、取得した切り替え用復号化キーを用いて復号する。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後でＯＮＵ２０２はフレームを継続して復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、フレームのパケット番号等の情報を切り替え元のＯＳＵおよび切り替え先のＯＳＵ間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係る通信システム、宅側制御部および局側制御部では、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キーを予め取得する。運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キーを予め取得する。そして、ＯＮＵ２０２は、これら両方の切り替え用暗号化キーにそれぞれ対応する復号化キーを予め取得する。

このような構成により、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え、および待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えの際にそれぞれ異なるキーを使用することができるため、セキュリティ性をより向上させることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、それぞれ保護通信識別番号と暗号化キーおよび復号化キーとを対応づける。運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えが行なわれると、切り替え先のＯＳＵ１２は、切り替え用暗号化キーに対応する保護通信識別番号を含むフレームをＯＮＵ２０２へ送信する。そして、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信したフレームに含まれる保護通信識別番号を抽出し、抽出した保護通信識別番号に対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをフレームの復号に用いる。

このような構成により、ＯＳＵ１２が冗長切り替えの発生をＯＮＵ２０２に通知したり、あるいは、ＯＮＵ２０２が運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えを検知したりすることなく、ＯＮＵ２０２において適切なタイミングで切り替え用復号化キーへの変更を行ない、冗長切り替えの前後でフレームを継続して復号することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべきチャネル情報たとえばＳＣＩを予め取得する。

このような構成により、キーに加えてＳＣＩを暗号化に用いる場合でも、ＯＮＵ２０２は冗長切り替え前後でフレームを継続して復号することができるため、通信システムにおける通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からの時刻情報と自己の時刻情報との差に基づいて、冗長切り替えの発生を検知する。

このような構成により、フレームにＳＣＩが含まれない場合でも、簡易な処理でＯＳＵ１２の冗長切り替えを検知することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からのフレームの途絶、またはＯＳＵ１２からのフレームに含まれる暗号元の識別情報の変化を、冗長切り替えの発生として検知する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る宅側制御部では、記憶部５２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる復号化キーである通常用復号化キー、および冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶する。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側制御部では、記憶部６２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる暗号化キーである通常用暗号化キー、および当該冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶する。

このような構成により、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得することができるため、冗長切り替え前後でＯＮＵ２０２はフレームを継続して復号することができる。これにより、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係る宅側制御部および局側制御部では、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

次に、本発明の他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。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてフレームの送信元の情報を用いた冗長切り替えの検知およびＳＣＩの更新処理を行なうＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からの制御フレームに含まれる送信元の識別情報たとえばＭＡＣアドレスを監視し、当該識別情報が変化した場合、変化後の識別情報に基づいてチャネル情報たとえばＳＣＩを更新する。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。

図１１を参照して、記憶部５２は、本発明の第１の実施の形態に係る記憶部と比べて、キー管理用テーブル６０において、ＳＣＩの記憶領域がアソシエーション番号０〜３で共通となる点で異なる。

制御フレーム処理部８５は、たとえば制御フレームの送信元ＭＡＣアドレスを監視し、送信元ＭＡＣアドレスが変化した場合、その旨をＳＣＩ作成部８２および切り替え処理部８３に通知し、また、当該送信元ＭＡＣアドレスをＭＡＣアドレス更新部８４に通知する。

ＭＡＣアドレス更新部８４は、制御フレーム処理部８５から送信元ＭＡＣアドレスの通知を受けると、記憶部５２におけるＭＡＣアドレスを、通知されたＭＡＣアドレスに書き換える。

ＳＣＩ作成部８２は、制御フレーム処理部８５によるＯＳＵ１２からの制御フレームに含まれる送信元ＭＡＣアドレスの監視の結果、当該ＭＡＣアドレスが変化した場合、変化後のＭＡＣアドレスに基づいてＳＣＩを更新する。

より詳細には、ＳＣＩ作成部８２は、制御フレーム処理部８５からの上記通知を受けて、記憶部５２におけるＭＡＣアドレスが更新されると、更新後のＭＡＣアドレスおよび自己のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤに基づいて新たなＳＣＩを作成し、キー管理用テーブル６０におけるＳＣＩを、新たに作成したＳＣＩに書き換える。

切り替え処理部８３は、制御フレーム処理部８５からの上記通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図１２を参照して、ステップＳ７１〜Ｓ７３およびＳ７６〜Ｓ７７の動作は、図７に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３およびＳ６〜Ｓ７の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知された切り替え情報等を用いて制御フレームを生成し、ＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ７８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから制御フレームを受信して、局側装置１０１から送信される制御フレームの送信元アドレスが運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスから待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスに変わったことを検知する（ステップＳ７９）。

次に、ＯＮＵ２０２は、検知した待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレス、および自己のＬＬＩＤに基づいて、ＳＣＩを新たに作成し、自己の記憶部に登録する。すなわち、この例では、ＳＣＩを更新すればよいことから、ＯＮＵ２０２の記憶部において、切り替え用ＳＣＩの保存領域を確保する必要がなくなる（ステップＳ８０）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ８１）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ８２）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、待機系ＯＳＵは、ステップＳ８１で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ８３）。

また、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ８４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キー、および更新したＳＣＩを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ８５）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ８６）。

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図１３を参照して、ステップＳ９１〜Ｓ９３およびＳ９６〜Ｓ９７の動作は、図８に示すフローチャートのステップＳ２１〜Ｓ２３およびＳ２６〜Ｓ２７の動作と同様であるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知された切り替え情報等を用いて制御フレームを生成し、ＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ９８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから制御フレームを受信して、局側装置１０１から送信される制御フレームの送信元アドレスが待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスから運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスに変わったことを検知する（ステップＳ９９）。

次に、ＯＮＵ２０２は、検知した運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレス、および自己のＬＬＩＤに基づいて、ＳＣＩを新たに作成し、自己の記憶部に登録する。すなわち、この例では、ＳＣＩを更新すればよいことから、ＯＮＵ２０２の記憶部において、切り替え用ＳＣＩの保存領域を確保する必要がなくなる（ステップＳ１００）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ１０１）。

次に、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、運用系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号３に設定する。また、運用系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ１０２）。

次に、運用系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、運用系ＯＳＵは、ステップＳ１０１で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ１０３）。

また、運用系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１０４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キー、および更新したＳＣＩを用いて、運用系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ１０５）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ１０６）。

このように、本発明の第２の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からの制御信号たとえば制御フレームに含まれる送信元の識別情報たとえばＭＡＣアドレスを監視し、当該識別情報が変化した場合、変化後の識別情報に基づいてチャネル情報たとえばＳＣＩを更新する。

このような構成により、切り替え元のＯＳＵ１２からＯＮＵ２０２に対して切り替え先のＯＳＵ１２のＭＡＣアドレス等を通知することなく、ＯＮＵ２０２は、冗長切り替え後に使用すべきＳＣＩを取得することができる。また、データフレームのセキュリティタグがＳＣＩを含まない場合でも、冗長切り替え後に新たなＳＣＩを用いて暗号化および復号化を行なうことが可能となるため、ＳＣＩに起因する通信停止を防ぐことができる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてＯＮＵがセキュリティタグの種別の切り替えを検知するＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムでは、ＯＳＵ１２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えが行なわれるタイミングに従い、ＳＣＩを含まないデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態およびＳＣＩを含むデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態間の遷移を実行する。

ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信するデータフレームの、ＳＣＩを含まない状態およびＳＣＩを含む状態間の遷移を、冗長切り替えの発生として検知する。

また、たとえば、ＯＳＵ１２は、ＳＣＩを含まないデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態からＳＣＩを含むデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態への遷移が実行された後、ＳＣＩを含まないデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態への遷移を実行する。

また、ＯＳＵ１２は、ＳＣＩを含まないデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態およびＳＣＩを含むデータフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態間の遷移を実行する際、ＯＮＵ２０２へ送信すべきデータが無い場合には、ダミーデータを含むデータフレームを当該ＯＮＵ２０２へ送信する。この場合、たとえば、ＯＳＵ１２は、ダミーデータを含むデータフレームをブロードキャストしてもよい。

なお、上記のＯＳＵ１２の各動作は、暗号部３０における暗号器６３によって行なわれる。

図１４は、本発明の第３の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。

図１４を参照して、復号部２０は、本発明の第１の実施の形態に係る復号部と比べて、さらに、タグ変更検知部５８を含む。

制御部２９および復号部２０における一部または全部のユニットは、宅側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部６２は、制御部２９に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて制御部２９および復号部２０に含まれてもよい。

切り替え処理部８３は、ＯＳＵ１２から受信するデータフレームの、チャネル情報たとえばＳＣＩを含まない状態およびチャネル情報を含む状態間の遷移を、冗長切り替えの発生として検知する。

より詳細には、タグ変更検知部５８は、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームのセキュリティタグを監視し、ロングタグおよびショートタグ間の切り替えを検知する。また、タグ変更検知部５８は、ロングタグおよびショートタグ間の切り替えを検知した場合、その旨を切り替え処理部８３に通知する。

切り替え処理部８３は、タグ変更検知部５８からの上記通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

復号器５１は、ＯＳＵ１２から受信するデータフレームがＳＣＩを含まない状態からＳＣＩを含む状態へ遷移したことで切り替え処理部８３によって冗長切り替えの発生が検知された場合、当該冗長切り替えの発生が検知される前に用いていたＳＣＩの代わりに、データフレームに含まれるＳＣＩを用いてデータフレームを復号する。

より詳細には、タグ変更検知部５８は、ショートタグからロングタグへの切り替えを検知した場合、当該ロングタグをＳＣＩ作成部８２へ出力する。

ＳＣＩ作成部８２は、タグ変更検知部５８からロングタグを受けて、キー管理用テーブル６０におけるＳＣＩを、当該ロングタグに含まれるＳＣＩに書き換える。

図１５は、本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図１５を参照して、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。ここで、データフレームのセキュリティタグは、たとえばショートタグである（ステップＳ１１１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく（ステップＳ１１２およびＳ１１３）。

次に、運用系ＯＳＵは、切り替え先の待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する（ステップＳ１１４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知された待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレス、および自己のＬＬＩＤに基づいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ１１５）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが予定されると、運用系ＯＳＵは、セキュリティタグをショートタグからロングタグに切り替える、すなわち、セキュリティタグとしてロングタグを含むデータフレームを作成する（ステップＳ１１６）。

次に、運用系ＯＳＵは、ロングタグを含むデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１１７）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグがショートタグからロングタグに変わったことを検知する。これにより、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えの発生を検知する（ステップＳ１１８）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ１１９）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ１２０）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ１２１）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのセキュリティタグをショートタグとし、当該セキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ１２２）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、待機系ＯＳＵは、ステップＳ１２１で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ１２３）。

次に、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１２４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号に変わったことを検知する（ステップＳ１２５）。

次に、ＯＮＵ２０２は、冗長切り替えを予め検知していることから、当該アソシエーション番号の変更は正常であると判断し、予め登録しておいた切り替え用キーおよび切り替え用ＳＣＩを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ１２６）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、ＯＮＵ２０２は、切り替え用ＳＣＩを通常用ＳＣＩとして引き続き使用する（ステップＳ１２７）。

なお、運用系ＯＳＵは、通常時において、セキュリティタグとしてロングタグを含むデータフレームを送信している場合には、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが予定されると、セキュリティタグをロングタグからショートタグに切り替える構成であってもよい。この場合、ＯＮＵ２０２は、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグがロングタグからショートタグに変わったことを検知し、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えの発生を検知する。

図１６は、本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順の他の例を示すフローチャートである。

ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信するデータフレームがＳＣＩを含まない状態からＳＣＩを含む状態へ遷移したことで冗長切り替えの発生を検知した場合、当該冗長切り替えの発生を検知する前に用いていたＳＣＩの代わりに、当該データフレームに含まれるＳＣＩを用いてデータフレームを復号する。

具体的には、図１６を参照して、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。ここで、データフレームのセキュリティタグは、たとえばショートタグである（ステップＳ１３１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく（ステップＳ１３２およびＳ１３３）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップ１３４）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ１３５）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ１３６）。

次に、運用系ＯＳＵは、セキュリティタグとしてロングタグを含むデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１３７）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグがショートタグからロングタグに変わったことを検知する。これにより、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えの発生を検知する（ステップＳ１３８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームのロングタグからＳＣＩを抽出し、新たなＳＣＩとして自己の記憶部に登録する。すなわち、この例では、ＳＣＩを更新すればよいことから、ＯＮＵ２０２の記憶部において、切り替え用ＳＣＩの保存領域を確保する必要がなくなる。なお、ロングタグにおいてＬＬＩＤの情報が含まれていない場合または誤っている場合でも、ロングタグにおけるＭＡＣアドレスの情報が正しければ、ＯＮＵ２０２は、保持している自己のＬＬＩＤからＳＣＩを更新することが可能である（ステップＳ１３９）。

次に、待機系ＯＳＵは、セキュリティタグをロングタグからショートタグに切り替える（ステップＳ１４０）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのショートタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ１４１）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、待機系ＯＳＵは、ステップＳ１３６で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ１４２）。

次に、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１４３）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号に変わったことを検知する（ステップＳ１４４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、冗長切り替えを予め検知していることから、当該アソシエーション番号の変更は正常であると判断し、予め登録しておいた切り替え用キー、および更新したＳＣＩを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ１４５）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ１４６）。

このように、本発明の第３の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２は、冗長切り替えが行なわれるタイミングに従い、チャネル情報を含まない通信信号たとえばＳＣＩを含まないフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態およびＳＣＩを含むフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態間の遷移を実行する。そして、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信するフレームの、ＳＣＩを含まない状態およびＳＣＩを含む状態間の遷移を、冗長切り替えの発生として検知する。

このような構成により、冗長切り替えの発生をＯＳＵ１２からＯＮＵ２０２へ簡易な処理で確実に通知することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２から受信するフレームがＳＣＩを含まない状態からＳＣＩを含む状態へ遷移したことで冗長切り替えの発生を検知した場合、当該冗長切り替えの発生を検知する前に用いていたＳＣＩの代わりに、当該フレームに含まれるＳＣＩを用いてフレームを復号する。

このような構成により、冗長切り替えに伴ってＯＮＵ２０２においてＳＣＩを新たに作成することなく、冗長切り替え後に使用すべきＳＣＩを簡易な処理で取得することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２は、ＳＣＩを含まないフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態からＳＣＩを含むフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態への遷移が実行された後、ＳＣＩを含まないフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態への遷移を実行する。

このように、データフレームにおけるＳＣＩの有無の切り替えによってＯＮＵ２０２に対して冗長切り替えを通知した後、ＳＣＩを含まないデータフレームの送信に切り替える構成により、冗長切り替え後の通信において、使用帯域および処理時間を低減することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２は、ＳＣＩを含まないフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態およびＳＣＩを含むフレームがＯＮＵ２０２へ送信される状態間の遷移を実行する際、ＯＮＵ２０２へ送信すべきデータが無い場合には、ダミーデータを含むフレームを当該ＯＮＵ２０２へ送信する。

このような構成により、通信サービスの利用状況等に関わらず、データフレームにおけるＳＣＩの有無の切り替えによってＯＮＵ２０２に対して確実に冗長切り替えを通知することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２は、ダミーデータを含むフレームをブロードキャストする。

このように、ダミーデータを含むデータフレームをブロードキャストする構成により、１つのフレームでＯＳＵ１２の配下の全ＯＮＵ２０２に対して冗長切り替えを通知することができるため、通信システムにおける使用帯域および処理時間を低減することができる。

＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてＯＮＵがＳＣＩの変化を検知するＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

図１７は、本発明の第４の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。

図１７を参照して、復号部２０は、本発明の第１の実施の形態に係る復号部と比べて、さらに、ＳＣＩ抽出部５６を含む。

切り替え処理部８３は、ＯＳＵ１２からのデータフレームに含まれるチャネル情報を監視し、当該チャネル情報の変化を、冗長切り替えの発生として検知する。

より詳細には、ＳＣＩ抽出部５６は、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるＳＣＩを抽出し、抽出したＳＣＩが前回抽出したＳＣＩと異なる場合、その旨を切り替え処理部８３に通知するとともに、記憶部５２におけるＳＣＩを、新たに抽出したＳＣＩに書き換える。

切り替え処理部８３は、ＳＣＩ抽出部５６からの上記通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

図１８は、本発明の第４の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図１８を参照して、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。ここで、データフレームのセキュリティタグは、たとえばロングタグである（ステップＳ１５１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく（ステップＳ１５２およびＳ１５３）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ１５４）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ１５５）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＬＬＩＤ、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ１５６）。

次に、運用系ＯＳＵは、セキュリティタグとしてロングタグを含むデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１５７）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームのロングタグからＳＣＩを抽出し、セキュリティタグにおけるＳＣＩが変わったことを検知する。これにより、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えの発生を検知する（ステップＳ１５８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、変更を検知したＳＣＩを新たなＳＣＩとして自己の記憶部に登録する。すなわち、この例では、ＳＣＩを更新すればよいことから、ＯＮＵ２０２の記憶部において、切り替え用ＳＣＩの保存領域を確保する必要がなくなる（ステップＳ１５９）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、待機系ＯＳＵは、データフレームのロングタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、待機系ＯＳＵは、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ１６０）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、待機系ＯＳＵは、ステップＳ１５６で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ１６１）。

次に、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームをＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ１６２）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵからデータフレームを受信して、局側装置１０１から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号に変わったことを検知する（ステップＳ１６３）。

次に、ＯＮＵ２０２は、冗長切り替えを予め検知していることから、当該アソシエーション番号の変更は正常であると判断し、予め登録しておいた切り替え用キー、および更新したＳＣＩを用いて、待機系ＯＳＵから受信したデータフレームを復号する（ステップＳ１６４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ１６６）。

このように、本発明の第４の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からの制御信号たとえば制御フレームに含まれるチャネル情報たとえばＳＣＩを監視し、チャネル情報の変化を冗長切り替えの発生として検知する。

このような構成により、フレームの送信元アドレスの変化等を別途監視することなく、簡易な処理でＯＳＵ１２の冗長切り替えを検知し、合わせてＳＣＩを更新することができるため、効率的な処理を行なうことができる。

なお、本発明の第１〜第４の実施の形態では、ＯＳＵ１２が用いる暗号化キーとＯＮＵ２０２が用いる復号化キーとが共通のキーであるＰＯＮシステムについて説明した。しかしながら、ＰＯＮシステム３０１は、ＯＳＵ１２において用いられる暗号化キーに対応する復号化キーをＯＮＵ２０２が用いる構成であればよく、たとえばＯＳＵ１２が用いる暗号化キーとＯＮＵ２０２が用いる復号化キーとが異なっていてもよい。

＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、第１〜第４の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べて上り方向の暗号化に対処するＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１〜第４の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

図１９は、本発明の第５の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。

図１９を参照して、ＯＳＵ１２は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵと比べて、さらに、復号部４０を含む。なお、ＯＳＵ１２は、暗号部３０を備えない構成であってもよい。

受信処理部３３は、ＰＯＮ送受信部３５から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じてＰＯＮ制御部３６または復号部４０にフレームを振り分ける。具体的には、データフレームを復号部４０に出力し、制御フレームをＰＯＮ制御部３６へ出力する。

復号部４０は、受信処理部３３から受けたデータフレームを復号し、ＦＩＦＯ３７へ出力する。

図２０は、本発明の第５の実施の形態に係るＯＮＵの構成を示す図である。

図２０を参照して、ＯＮＵ２０２は、本発明の第１の実施の形態に係るＯＮＵと比べて、さらに、暗号部３９を含む。なお、ＯＮＵ２０２は、復号部２０を備えない構成であってもよい。

受信処理部２６は、ＵＮＩポート２５経由でユーザ端末から受信したデータフレームをバッファメモリ２７経由で暗号部３９へ出力する。

暗号部３９は、受信処理部２６から受けたデータフレームを暗号化し、光送信処理部２８へ出力する。

光送信処理部２８は、暗号部３９から受けたデータフレームおよび制御部２９から受けた制御フレームを光信号に変換し、ＰＯＮポート２１経由で局側装置１０１へ送信する。

図２１は、本発明の第５の実施の形態に係るＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部および復号部の構成を示す図である。

図２１を参照して、復号部４０は、復号器（復号化部）１５１と、記憶部１６２と、ＳＣＩ選択部１５３と、キー選択部１５４と、アソシエーション番号抽出部（保護通信識別番号抽出部）１５５とを含む。ＰＯＮ制御部３６は、キー更新部（復号化キー取得部）１８１と、ＳＣＩ作成部（チャネル情報更新部）１８２と、切り替え処理部（切り替え検知部）１８３とを含む。

ＰＯＮ制御部３６および復号部４０における一部または全部のユニットは、局側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＳＵ１２におけるＰＯＮ制御部３６および復号部４０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部１６２は、ＰＯＮ制御部３６に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて復号部４０およびＰＯＮ制御部３６に含まれてもよい。

復号部４０において、記憶部１６２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる復号化キーである通常用復号化キー、および当該冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶する。より詳細には、記憶部１６２は、キー管理用テーブル１７０、ＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスおよびＳＣＩ（Secure Channel Identifier）等の暗号化情報をたとえばロジカルリンク識別子（ＬＬＩＤ）ごとに記憶する。

ＰＯＮ制御部３６において、キー更新部１８１は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得する。キー更新部１８１は、自己のＯＳＵ１２の配下の各ＯＮＵ２０２との暗号化通信に必要な復号化キーをたとえばＬＬＩＤごとに取得し、取得した復号化キーを記憶部１６２に保存する。なお、１つのＯＮＵ２０２が１つのＬＬＩＤに対応する場合に限らず、１つのＯＮＵ２０２が複数のＬＬＩＤに対応する場合もある。

より詳細には、キー更新部１８１は、保護通信識別番号（Secure Association Number）とＳＡＫ等の復号化キーとの対応関係を示すキー管理用テーブル（キー管理情報）１７０をＬＬＩＤごとに作成し、記憶部１６２に保存する。

ＳＣＩ作成部１８２は、自己のＯＳＵ１２の識別情報およびフレームの暗号元のＯＮＵ２０２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部１８２は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure Channel Identifier）を作成する。

ＳＣＩは、システム識別子（System Identifier）およびポート番号（Port Number）から構成される。具体的には、システム識別子は、フレームの暗号元の世界に２つとないＭＡＣ（Medium Access Control）アドレスであり、ポート番号はシステム内で重複しない番号である。ＳＣＩ作成部１８２は、ＳＣＩをポート番号ごとに作成し、記憶部１６２に保存する。

なお、ＰＯＮシステム３０１は、チャネル情報としてＳＣＩを用いる構成に限らず、たとえばＭＡＣアドレスおよびポート番号を用いて何らかのエンコード処理を行なったデータをチャネル情報として用いる構成であってもよい。

切り替え処理部１８３は、たとえばＯＳＵ冗長切り替えのタイミングおよび自己のＯＳＵ１２が切り替え元であるか切り替え先であるか等を示す切り替え制御情報を制御ＩＦ部３２経由で全体制御部１１から取得する。また、切り替え元のＯＳＵ１２において、切り替え制御情報は、さらに、切り替え先のＯＳＵ１２のポート番号を含む。そして、切り替え処理部１８３は、当該ポート番号を記憶部１６２に保存する。

切り替え元のＯＳＵ１２におけるフレーム作成部７１は、切り替え処理部１８３から受けた切り替え制御情報の示すポート番号を通知するための、自己のＯＳＵ１２と通信中のＯＮＵ２０２を宛先とする制御フレームを生成してフレーム種別識別部６１へ出力する。この制御フレームは、たとえば拡張ＯＡＭフレームである。

切り替え処理部１８３は、切り替え制御情報およびアソシエーション番号抽出部１５５の検知結果に基づいて、データフレームの復号において切り替え用復号化キーを用いるか否かを判断する。具体的には、たとえば、切り替え処理部１８３は、切り替え制御情報を全体制御部１１から取得していない状態において、ＯＮＵ２０２から受信するデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が、ＯＳＵ冗長切り替えに対応する２または３に変わった場合、異常状態であると判定する。

復号器１５１は、受信処理部３３から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、復号化キーおよびＳＣＩを用いて復号し、ＦＩＦＯ３７へ出力する。

より詳細には、復号器１５１は、キー選択部１５４によってキー管理用テーブル１７０を参照することにより、アソシエーション番号抽出部１５５によって抽出された保護通信識別番号に対応する復号化キーを取得し、取得した復号化キーをデータフレームの復号に用いる。

より詳細には、アソシエーション番号抽出部１５５は、受信処理部３３から受けたデータフレームに含まれるアソシエーション番号を抽出し、抽出したアソシエーション番号をＳＣＩ選択部１５３およびキー選択部１５４へ出力する。また、アソシエーション番号抽出部１５５は、データフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号の変更を検知し、検知結果を切り替え処理部１８３に通知する。

キー選択部１５４は、アソシエーション番号抽出部１５５から受けたアソシエーション番号に対応する復号化キーをキー管理用テーブル１７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該復号化キーを復号器１５１へ出力する。

ＳＣＩ選択部１５３は、アソシエーション番号抽出部１５５から受けたアソシエーション番号に対応するＳＣＩをキー管理用テーブル１７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを復号器１５１へ出力する。

復号器１５１は、キー選択部１５４から受けた復号化キーおよびＳＣＩ選択部１５３から受けたＳＣＩを用いて、受信処理部３３から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを復号し、ＦＩＦＯ３７へ出力する。

図２２は、本発明の第５の実施の形態に係るＯＮＵにおける制御部および復号部の構成を示す図である。

図２２を参照して、制御部２９は、ポート番号更新部１７１と、キー更新部（暗号化キー取得部）１７２と、ＳＣＩ作成部１７３と、切り替え処理部１７４と、制御フレーム処理部１７５とを含む。暗号部３９は、記憶部１５２と、暗号器（暗号化部）１６３と、キー選択部１６５と、ＳＣＩ選択部１６６とを含む。

制御部２９および暗号部３９における一部または全部のユニットは、宅側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＮＵ２０２における制御部２９および暗号部３９以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部１５２は、制御部２９に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて制御部２９および暗号部３９に含まれてもよい。

暗号部３９において、記憶部１５２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いる暗号化キーである通常用暗号化キー、および冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶する。たとえば、記憶部１５２は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キー、および待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの切り替えの後に用いるべき切り替え用暗号化キーを記憶する。より詳細には、記憶部１５２は、キー管理用テーブル１６０、および切り替え先ポート番号等の暗号化情報を記憶する。

制御部２９において、キー更新部１７２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得する。キー更新部１７２は、ＯＳＵ１２との暗号化通信に必要な暗号化キーを取得し、取得した暗号化キーを記憶部１５２に保存する。

ＳＣＩ作成部１７３は、自己のＯＮＵ２０２の識別情報およびフレームの送信先のＯＳＵ１２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部１７３は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure Channel Identifier）を作成し、記憶部１５２に保存する。この場合、自己のＯＮＵ２０２の識別情報はＭＡＣアドレスであり、フレームの送信先のＯＳＵ１２の識別情報はポート番号である。

キー更新部１７２およびＳＣＩ作成部１７３は、保護通信識別番号とＳＡＫ等の暗号化キーとＳＣＩとの対応関係を示すキー管理用テーブル（キー管理情報）１６０を作成し、記憶部１５２に保存する。たとえば、キー管理用テーブル１６０には、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替えの前に用いるＳＣＩ、および当該冗長切り替えの後に用いるべきＳＣＩが登録される。

暗号部３９において、暗号器１６３は、受信処理部２６から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、暗号化キーおよびＳＣＩを用いて暗号化し、光送信処理部２８へ出力する。

制御部２９において、制御フレーム処理部１７５は、光受信処理部２２から受けた制御フレームの解析を行ない、解析結果に基づいてアクセス制御等の各種制御を行なう。

ポート番号更新部１７１は、自己のＯＮＵ２０２と通信中のＯＳＵ１２から、切り替え先のＯＳＵ１２のポート番号の通知を制御フレーム処理部１７５経由で受けると、記憶部１５２におけるポート番号を、通知されたポート番号に書き換える。

ＳＣＩ作成部１７３は、記憶部１５２におけるポート番号が更新されると、ＳＣＩを新たに作成し、切り替え用ＳＣＩとして記憶部１５２に登録する。

制御フレーム処理部１７５は、たとえば制御フレームの送信元ＭＡＣアドレスを監視し、送信元ＭＡＣアドレスが変化した場合、その旨を切り替え処理部１７４に通知する。

切り替え処理部１７４は、制御フレーム処理部１７５からの上記通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。切り替え処理部１７４は、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断すると、その旨をキー選択部１６５、ＳＣＩ選択部１６６および暗号器１６３に通知する。

キー選択部１６５は、切り替え処理部１７４からの上記通知を受けて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応する暗号化キーをキー管理用テーブル１６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該暗号化キーを暗号器１６３へ出力する。

ＳＣＩ選択部１６６は、切り替え処理部１７４からの上記通知を受けて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応するＳＣＩをキー管理用テーブル１６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを暗号器１６３へ出力する。

なお、切り替え処理部１７４は、種々の方法でＯＳＵ冗長切り替えを検知してもよい。たとえば、切り替え処理部１７４は、制御フレーム処理部１７５または光受信処理部２２から受けた情報に基づいて、ＯＳＵ冗長切り替えを検知する。

具体的には、光受信処理部２２は、ＬｏＳ（Loss of Signal）、すなわちＯＮＵ２０２が局側装置１０１から送信される下り光信号を所定時間以上検出できない場合、その旨を切り替え処理部１７４に通知する。切り替え処理部１７４は、この通知を受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。すなわち、切り替え処理部１７４は、局側装置１０１からの下り光信号の途絶を、冗長切り替えの発生として検知する。

また、切り替え処理部１７４は、ＯＳＵ１２からのタイムスタンプと自己のＯＮＵ２０２のタイムスタンプとの差に基づいて、冗長切り替えの発生を検知する。

より詳細には、制御フレーム処理部１７５は、ＯＳＵ１２から受信するＭＰＣＰフレームのタイムスタンプ値を監視し、当該タイムスタンプ値と自己のＯＮＵ２０２のタイムスタンプ値との差が所定の閾値を超えた場合、タイムスタンプドリフトが発生したとして切り替え処理部１７４に通知する。切り替え処理部１７４は、タイムスタンプドリフトが発生した旨の通知を制御フレーム処理部１７５から受けて、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

そこで、切り替え処理部１７４は、局側装置１０１からのフレームの送信元アドレスの変化を、ＯＳＵ冗長切り替えの発生として検知する。

より詳細には、切り替え処理部１７４は、ＰＯＮ制御フレームの送信元アドレスが変化した旨の通知を制御フレーム処理部１７５から受けた場合、ＯＳＵ冗長切り替えが発生したと判断する。

これにより、ＬｏＳを検出できない場合でも、また、冗長切り替えの前後でフレームのタイムスタンプのずれが小さい場合でも、切り替え処理部１７４は、ＯＳＵ冗長切り替えの発生を検知することができる。

なお、上り方向の暗号化および復号化の機能を追加した本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいても、下り方向の暗号化および復号化に関する本発明の第１〜第４の実施の形態で説明したような、ＯＳＵ冗長切り替えの検知動作、ＳＣＩの更新動作およびアソシエーション番号の変更動作等を適用することが可能である。

［動作］
次に、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける冗長切り替え処理について図面を用いて説明する。以下、ＰＯＮシステム３０１において、ＯＳＵ１２が用いる復号化キーとＯＮＵ２０２が用いる暗号化キーとが共通のキーである場合について説明する。

図２３は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図２３を参照して、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう（ステップＳ４０１）。

具体的には、たとえば、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、上記通信中に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるキー等の暗号化情報の共有化処理を行なうことにより、切り替え用キーを取得する。たとえば、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ（登録商標）−２０１０に従った手順でキー等の暗号化情報を取得する。そして、運用系ＯＳＵは、上記通信中に、当該切り替え用キーを待機系ＯＳＵに通知する（ステップＳ４０２およびＳ４０３）。あるいは、たとえば、ＯＮＵ２０２および各ＯＳＵ１２の起動前に、通信事業者等が切り替え用キーを予め登録してもよい。

次に、運用系ＯＳＵは、切り替え先の待機系ＯＳＵのポート番号を、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する（ステップＳ４０４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知された待機系ＯＳＵのポート番号、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ４０５）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ４０６）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレス等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ４０７）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知された切り替え情報等を用いて制御フレームを生成し、ＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ４０８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから制御フレームを受信して、局側装置１０１から送信される制御フレームの送信元アドレスが運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスから待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスに変わったことを検知する（ステップＳ４０９）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレス、および自己のポート番号に基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における復号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ４１１）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーおよび切り替え用ＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ４１２）。

次に、ＯＮＵ２０２は、暗号化したデータフレームを待機系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ４１３）。

また、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、ＯＮＵ２０２は、ステップＳ４０５で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ４１４）。

次に、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する（ステップＳ４１５）。

次に、待機系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ４１６）。

このように、ＰＯＮシステム３０１では、ＯＮＵ２０２およびＯＳＵ１２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。また、ＯＳＵ１２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべきチャネル情報たとえばＳＣＩを予め取得する。

また、たとえば、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、それぞれ保護通信識別番号たとえばアソシエーション番号と復号化キーおよび暗号化キーとを対応づける。

そして、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えが行なわれると、ＯＮＵ２０２は、切り替え用暗号化キーに対応する保護通信識別番号を含むデータフレームを切り替え先のＯＳＵ１２へ送信する。

切り替え先のＯＳＵ１２は、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームに含まれる保護通信識別番号を抽出し、抽出した保護通信識別番号に対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをデータフレームの復号に用いる。

図２４は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図２４を参照して、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、通常用キーを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう（ステップＳ４２１）。

次に、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーを取得して各々の記憶部に予め登録しておく。

具体的には、たとえば、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、上記通信中に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるキー等の暗号化情報の共有化処理を行なうことにより、切り替え用キーを取得する。たとえば、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ（登録商標）−２０１０に従った手順でキー等の暗号化情報を取得する。そして、待機系ＯＳＵは、上記通信中に、当該切り替え用キーを運用系ＯＳＵに通知する（ステップＳ４２２およびＳ４２３）。あるいは、たとえば、ＯＮＵ２０２および各ＯＳＵ１２の起動前に、通信事業者等が切り替え用キーを予め登録してもよい。

次に、待機系ＯＳＵは、切り替え先の運用系ＯＳＵのポート番号を、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する（ステップＳ４２４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知された運用系ＯＳＵのポート番号、および自己のＭＡＣアドレスに基づいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ４２５）。

次に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ４２６）、待機系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレス等を含む切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知する。なお、待機系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ４２７）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知された切り替え情報等を用いて制御フレームを生成し、ＯＮＵ２０２へ送信する（ステップＳ４２８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから制御フレームを受信して、局側装置１０１から送信される制御フレームの送信元アドレスが待機系ＯＳＵのＭＡＣアドレスから運用系ＯＳＵのＭＡＣアドレスに変わったことを検知する（ステップＳ４２９）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレス、および自己のポート番号に基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における復号化に使用するＳＣＩを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩを自己の記憶部に登録する（ステップＳ４３１）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーおよび切り替え用ＳＣＩを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく（ステップＳ４３２）。

次に、ＯＮＵ２０２は、暗号化したデータフレームを運用系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ４３３）。

また、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する。また、ＯＮＵ２０２は、ステップＳ４２５で作成したＳＣＩを引き続き使用する（ステップＳ４３４）。

次に、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キー、および作成したＳＣＩを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する（ステップＳ４３５）。

次に、運用系ＯＳＵは、パケット番号が所定のしきい値を超えた等の理由で切り替え用キーから新たなキーに変える際には、新たなキーに対応するアソシエーション番号として通常用の０または１を使用する（ステップＳ４３６）。

図２３および図２４で説明したように、ＰＯＮシステム３０１では、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キーを予め取得する。運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キーを予め取得する。そして、ＯＮＵ２０２は、これら両方の切り替え用復号化キーにそれぞれ対応する暗号化キーを予め取得する。

なお、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵのポート番号が共通である場合には、ＯＳＵ１２からＯＮＵ２０２へのポート番号の通知、およびＯＮＵ２０２による切り替え用ＳＣＩの作成および登録は不要である。

図２５は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。

図２５を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

また、ここでは、ＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスはｐであり、運用系ＯＳＵのポート番号はｍであり、待機系ＯＳＵのポート番号はｎである。

まず、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｆを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、ＯＮＵ２０２は、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、ＯＮＵ２０２は、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２６１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号２の切り替え用キーａをそれぞれキー管理用テーブル１６０および１７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図２３において説明した内容と同様である（ステップＳ２６２およびＳ２６３）。

次に、運用系ＯＳＵは、切り替え先の待機系ＯＳＵのポート番号ｎを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する。ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知されたポート番号ｎを登録する（ステップＳ２６４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、運用系ＯＳＵから通知された待機系ＯＳＵのポート番号ｎ、および自己のＭＡＣアドレスｐに基づいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩｇを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩｇをアソシエーション番号２に対応づけてキー管理用テーブル１６０に登録する（ステップＳ２６５）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２６６）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２６７）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ、および自己のポート番号ｎに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｇを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｇを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２６８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーａおよびＳＣＩｇを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームを待機系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ２６９）。

次に、待機系ＯＳＵは、ＯＮＵ２０２からデータフレームを受信して、ＯＮＵ２０２から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号２に変わったことを検知する。そして、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーａ、および作成した切り替え用ＳＣＩｇを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する。

図２６は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報を示す図である。

図２６を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

また、ここでは、ＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスはｐであり、運用系ＯＳＵのポート番号はｑであり、待機系ＯＳＵのポート番号はｎである。

まず、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｇを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、ＯＮＵ２０２は、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、ＯＮＵ２０２は、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２７１）。

次に、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号３の切り替え用キーｂをそれぞれキー管理用テーブル１６０および１７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図２４において説明した内容と同様である（ステップＳ２７２およびＳ２７３）。

次に、待機系ＯＳＵは、切り替え先の運用系ＯＳＵのポート番号ｑを、たとえば拡張ＯＡＭメッセージに含めてＯＮＵ２０２に通知する。ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知されたポート番号ｑを登録する（ステップＳ２７４）。

次に、ＯＮＵ２０２は、待機系ＯＳＵから通知された運用系ＯＳＵのポート番号ｑ、および自己のＭＡＣアドレスｐに基づいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用のＳＣＩｈを作成する。そして、ＯＮＵ２０２は、作成した切り替え用ＳＣＩｈをアソシエーション番号３に対応づけてキー管理用テーブル１６０に登録する（ステップＳ２７５）。

次に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２７６）、待機系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ等を含む切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知する。なお、待機系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２７７）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ、および自己のポート番号ｑに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｈを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｈを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２７８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーｂおよびＳＣＩｈを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号３に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、運用系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームを運用系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ２７９）。

次に、運用系ＯＳＵは、ＯＮＵ２０２からデータフレームを受信して、ＯＮＵ２０２から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号３に変わったことを検知する。そして、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーｂ、および作成した切り替え用ＳＣＩｈを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する。

図２７は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報の他の例を示す図である。図２７は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵのポート番号が共通である場合を示している。

図２７を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

また、ここでは、ＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスはｐであり、運用系ＯＳＵのポート番号はｍであり、待機系ＯＳＵのポート番号はｍである。

まず、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｆを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、ＯＮＵ２０２は、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、ＯＮＵ２０２は、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２８１）。

次に、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号２の切り替え用キーａをそれぞれキー管理用テーブル１６０および１７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図２３において説明した内容と同様である（ステップＳ２８２およびＳ２８３）。

次に、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２８６）、運用系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ等を含む切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知する。なお、運用系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を待機系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２８７）。

次に、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ、および自己のポート番号ｍに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｆを作成する。そして、待機系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｆを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２８８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーａ、およびＳＣＩｆを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号２に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、待機系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームを待機系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ２８９）。

次に、待機系ＯＳＵは、ＯＮＵ２０２からデータフレームを受信して、ＯＮＵ２０２から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号２に変わったことを検知する。そして、待機系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーａ、および作成した切り替え用ＳＣＩｆを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する。

図２８は、本発明の第５の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおいて、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えを行なう際に用いられる切り替え情報および暗号化情報の他の例を示す図である。図２８は、待機系ＯＳＵおよび運用系ＯＳＵのポート番号が共通である場合を示している。

図２８を参照して、このＰＯＮシステム３０１では、たとえば、アソシエーション番号０およびアソシエーション番号１の通常用キーとしてそれぞれキーｘおよびキーｙが使用され、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーａが使用され、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え時に使用する切り替え用キーとしてキーｂが使用される。

まず、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え前において、ＯＮＵ２０２および待機系ＯＳＵは、通常用キーｘおよびｙ、ならびにＳＣＩｆを用いたデータフレームの暗号化および復号化を行ない、通信を行なう。より詳細には、ＯＮＵ２０２は、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーの切り替えを行ない、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を変更する。具体的には、ＯＮＵ２０２は、たとえばアソシエーション番号０の通常用キーｘを使用している状態において、パケット番号が所定値に達すると、通常用キーｙの使用を開始する。そして、ＯＮＵ２０２は、セキュリティタグにおけるパケット番号を１にリセットし、かつアソシエーション番号を０から１に変更する（ステップＳ２９１）。

次に、ＯＮＵ２０２および運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替え後に用いるべき切り替え用キーとしてアソシエーション番号３の切り替え用キーｂをそれぞれキー管理用テーブル１６０および１７０に登録しておく。具体的な取得方法は、図２４において説明した内容と同様である（ステップＳ２９２およびＳ２９３）。

次に、待機系ＯＳＵから運用系ＯＳＵへの冗長切り替えが発生すると（ステップＳ２９６）、待機系ＯＳＵは、自己と通信中のＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ等を含む切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知する。なお、待機系ＯＳＵは、冗長切り替え発生前に上記切り替え情報を運用系ＯＳＵに通知してもよい（ステップＳ２９７）。

次に、運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから通知されたＯＮＵ２０２のＭＡＣアドレスｐ、および自己のポート番号ｍに基づいて、当該ＯＮＵ２０２との通信における暗号化に使用するＳＣＩｆを作成する。そして、運用系ＯＳＵは、作成したＳＣＩｆを自己の記憶部に登録する（ステップＳ２９８）。

次に、ＯＮＵ２０２は、予め登録しておいた切り替え用キーｂ、およびＳＣＩｆを用いてデータフレームを暗号化する。また、ＯＮＵ２０２は、データフレームのセキュリティタグにおいて、アソシエーション番号を切り替え用のアソシエーション番号３に設定する。また、ＯＮＵ２０２は、通常用キーから切り替え用キーへの切り替わりに伴い、セキュリティタグにおけるパケット番号を１から開始し、インクリメントしていく。そして、運用系ＯＳＵは、暗号化したデータフレームを運用系ＯＳＵへ送信する（ステップＳ２９９）。

次に、運用系ＯＳＵは、ＯＮＵ２０２からデータフレームを受信して、ＯＮＵ２０２から送信されるデータフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号が切り替え用のアソシエーション番号３に変わったことを検知する。そして、運用系ＯＳＵは、予め登録しておいた切り替え用キーｂ、および作成した切り替え用ＳＣＩｆを用いて、ＯＮＵ２０２から受信したデータフレームを復号する。

これに対して、本発明の第５の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ２０２およびＯＳＵ１２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。すなわち、本発明の第５の実施の形態に係る宅側制御部では、制御部２９におけるキー更新部１７２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得する。また、本発明の第５の実施の形態に係る局側制御部では、ＰＯＮ制御部３６におけるキー更新部１８１は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得する。

すなわち、ＯＮＵ２０２およびＯＳＵ１２が、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび暗号化キーに対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する。そして、当該冗長切り替えの後、ＯＮＵ２０２が、取得した切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号たとえばフレームをＯＳＵ１２へ送信する。そして、ＯＳＵ１２が、ＯＮＵ２０２から受信した暗号化されたフレームを、取得した切り替え用復号化キーを用いて復号する。

このように、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得する構成により、冗長切り替え前後でＯＳＵ１２はフレームを継続して復号することができるため、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、フレームのパケット番号等の情報を切り替え元のＯＳＵ１２および切り替え先のＯＳＵ１２間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。

したがって、本発明の第５の実施の形態に係る通信システム、宅側制御部および局側制御部では、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

また、本発明の第５の実施の形態に係る通信システムでは、待機系ＯＳＵは、運用系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キーを予め取得する。運用系ＯＳＵは、待機系ＯＳＵから自己への切り替えの後に用いるべき切り替え用復号化キーを予め取得する。そして、ＯＮＵ２０２は、これら両方の切り替え用復号化キーにそれぞれ対応する暗号化キーを予め取得する。

また、本発明の第５の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２およびＯＮＵ２０２は、それぞれ保護通信識別番号たとえばアソシエーション番号と復号化キーおよび暗号化キーとを対応づける。運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えが行なわれると、ＯＮＵ２０２は、切り替え用暗号化キーに対応する保護通信識別番号を含むフレームを切り替え先のＯＳＵ１２へ送信する。そして、切り替え先のＯＳＵ１２は、ＯＮＵ２０２から受信したフレームに含まれる保護通信識別番号を抽出し、抽出した保護通信識別番号に対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをフレームの復号に用いる。

このような構成により、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切り替え後に新しいキーの合意処理を行なう必要がなくなり、冗長切り替えの前後でフレームを継続して復号することができる。

また、本発明の第５の実施の形態に係る通信システムでは、ＯＳＵ１２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの後に用いるべきチャネル情報たとえばＳＣＩを予め取得する。

このような構成により、キーに加えてＳＣＩを暗号化に用いる場合でも、光回線ユニットは冗長切り替え前後でフレームを継続して復号することができるため、通信システムにおける通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

また、本発明の第５の実施の形態に係る宅側制御部では、記憶部１５２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの前に用いる暗号化キーである通常用暗号化キー、および切り替えの後に用いるべき暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶する。

また、本発明の第５の実施の形態に係る局側制御部では、記憶部１６２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の切り替えの前に用いる復号化キーである通常用復号化キー、および切り替えの後に用いるべき復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶する。

このような構成により、冗長切り替え後に用いるべきキーを冗長切り替え前に予め取得することができるため、冗長切り替え前後で光回線ユニットはフレームを中断することなく復号することができる。これにより、冗長切り替えに伴う通信停止時間を短縮することができ、安定かつ高い通信品質を提供することができる。

また、冗長切り替えの前後でキーを変更することができるため、フレームのパケット番号等の情報を切り替え元の光回線ユニットおよび切り替え先の光回線ユニット間で引き継ぐ必要がなくなることから、冗長切り替え前後で安定した通信を実現し、かつ簡易な冗長切り替え処理を実現することができる。また、冗長切り替え前後で異なるキーを使用する場合、セキュリティ性を向上させることができる。

したがって、本発明の第５の実施の形態に係る宅側制御部および局側制御部では、局側装置および宅側装置間のセキュリティ機能を実現するとともに、局側装置における冗長切り替えに対して、局側装置および宅側装置間の通信停止時間の増大を抑制し、信頼性の高い通信システムを提供することができる。

その他の構成および動作は第１〜第４の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

なお、本発明の第５の実施の形態では、ＯＳＵ１２が用いる復号化キーとＯＮＵ２０２が用いる暗号化キーとが共通のキーであるＰＯＮシステムについて説明した。しかしながら、ＰＯＮシステム３０１は、ＯＮＵ２０２において用いられる暗号化キーに対応する復号化キーをＯＳＵ１２が用いる構成であればよく、たとえばＯＳＵ１２が用いる復号化キーとＯＮＵ２０２が用いる暗号化キーとが異なっていてもよい。

上記実施の形態は、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、上記説明ではなく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。

１１全体制御部
１２，１２−１〜１２−Ｎ＋１光回線ユニット（ＯＳＵ）
１３集線部
１４光スイッチ
２０，４０復号部
２１ＰＯＮポート
２２光受信処理部
２３バッファメモリ
２４送信処理部
２５ＵＮＩポート
２６受信処理部
２７バッファメモリ
２８光送信処理部
２９制御部
３０，３９暗号部
３１集線ＩＦ部
３２制御ＩＦ部
３３受信処理部
３４送信処理部
３５ＰＯＮ送受信部
３６ＰＯＮ制御部
３７，３８ＦＩＦＯ
５１，１５１復号器（復号化部）
５２記憶部
５３，１５３ＳＣＩ選択部
５４，１５４キー選択部
５５，１５５アソシエーション番号抽出部（保護通信識別番号抽出部）
５６ＳＣＩ抽出部
５７フレーム種別識別部
５８タグ変更検知部
６１フレーム種別識別部
６２記憶部
６３，１６３暗号器（暗号化部および通信信号構成部）
６４マルチプレクサ
６５，１６５キー選択部
６６，１６６ＳＣＩ選択部
７１，１７１フレーム作成部
７２，１７２キー更新部（暗号化キー取得部）
７３，１７３ＳＣＩ作成部
７４，１７４切り替え処理部
８１，１８１キー更新部（復号化キー取得部）
８２，１８２ＳＣＩ作成部（チャネル情報更新部）
８３，１８３切り替え処理部（切り替え検知部）
８４，１８４ＭＡＣアドレス更新部
８５，１７５制御フレーム処理部
１０１局側装置（ＯＬＴ）
２０２宅側装置（ＯＮＵ）
２０３−１〜２０３−ＮＰＯＮ回線
２０４−１〜２０４−Ｎ光カプラ
３０１ＰＯＮシステム

Claims

宅側装置と、前記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムであって、
前記光回線ユニットは、暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を前記宅側装置へ送信し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットから受信した暗号化された前記通信信号を、前記暗号化キーに対応する復号化キーを用いて復号し、
前記光回線ユニットおよび前記宅側装置は、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび前記復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する、通信システム。
待機系の前記光回線ユニットは、運用系の前記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第１の切り替え用暗号化キーを予め取得し、
運用系の前記光回線ユニットは、待機系の前記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第２の切り替え用暗号化キーを予め取得し、
前記宅側装置は、前記第１の切り替え用暗号化キーおよび前記第２の切り替え用暗号化キーにそれぞれ対応する前記復号化キーを予め取得する、請求項１に記載の通信システム。
前記光回線ユニットおよび前記宅側装置は、それぞれ保護通信識別番号と前記暗号化キーおよび前記復号化キーとを対応づけ、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えが行なわれると、切り替え先の前記光回線ユニットは、前記切り替え用暗号化キーに対応する前記保護通信識別番号を含む前記通信信号を前記宅側装置へ送信し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットから受信した前記通信信号に含まれる前記保護通信識別番号を抽出し、抽出した前記保護通信識別番号に対応する前記復号化キーである前記切り替え用復号化キーを前記通信信号の復号に用いる、請求項１または請求項２に記載の通信システム。
前記光回線ユニットは、自己の識別情報および前記通信信号の送信先の前記宅側装置の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記暗号化キーを用いて前記通信信号を暗号化し、
前記宅側装置は、前記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記復号化キーを用いて前記通信信号を復号し、
前記宅側装置は、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記チャネル情報を予め取得する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
前記光回線ユニットは、自己の識別情報および前記通信信号の送信先の前記宅側装置の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記暗号化キーを用いて前記通信信号を暗号化し、
前記宅側装置は、前記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記復号化キーを用いて前記通信信号を復号し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットからの制御信号に含まれる送信元の識別情報を監視し、前記識別情報が変化した場合、変化後の前記識別情報に基づいて前記チャネル情報を更新する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信システム。
前記宅側装置は、前記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記復号化キーを用いて前記通信信号を復号し、
前記通信信号は、前記チャネル情報を含む場合と含まない場合とがあり、
前記光回線ユニットは、前記切り替えが行なわれるタイミングに従い、前記チャネル情報を含まない前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態および前記チャネル情報を含む前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態間の遷移を実行し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットから受信する前記通信信号の、前記チャネル情報を含まない状態および前記チャネル情報を含む状態間の遷移を、前記切り替えの発生として検知する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
前記宅側装置は、前記光回線ユニットから受信する前記通信信号が前記チャネル情報を含まない状態から前記チャネル情報を含む状態へ遷移したことで前記切り替えの発生を検知した場合、前記切り替えの発生を検知する前に用いていた前記チャネル情報の代わりに、前記通信信号に含まれる前記チャネル情報を用いて前記通信信号を復号する、請求項６に記載の通信システム。
前記光回線ユニットは、前記チャネル情報を含まない前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態から前記チャネル情報を含む前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態への遷移が実行された後、前記チャネル情報を含まない前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態への遷移を実行する、請求項６または請求項７に記載の通信システム。
前記光回線ユニットは、前記チャネル情報を含まない前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態および前記チャネル情報を含む前記通信信号が前記宅側装置へ送信される状態間の遷移を実行する際、前記宅側装置へ送信すべきデータが無い場合には、ダミーデータを含む前記通信信号を前記宅側装置へ送信する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の通信システム。
前記光回線ユニットは、前記ダミーデータを含む前記通信信号をブロードキャストする、請求項９に記載の通信システム。
前記宅側装置は、前記通信信号を暗号化した前記光回線ユニットの識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記復号化キーを用いて前記通信信号を復号し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットからの前記通信信号に含まれる前記チャネル情報を監視し、前記チャネル情報の変化を前記切り替えの発生として検知する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の通信システム。
前記宅側装置は、時刻情報に従って動作し、前記光回線ユニットからの制御信号に含まれる時刻情報に基づいて自己の時刻情報を調整し、
前記宅側装置は、前記光回線ユニットからの時刻情報と自己の時刻情報との差に基づいて、前記切り替えの発生を検知する、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の通信システム。
前記宅側装置は、前記光回線ユニットからの前記通信信号の途絶、または前記光回線ユニットからの制御信号に含まれる送信元の識別情報の変化を、前記切り替えの発生として検知する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の通信システム。
冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、
前記光回線ユニットから受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得するための復号化キー取得部とを備える、宅側制御部。
冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、
前記光回線ユニットから受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる前記復号化キーである通常用復号化キー、および前記切り替えの後に用いるべき前記復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶するための記憶部とを備える、宅側制御部。
宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、
前記宅側装置へ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得するための暗号化キー取得部とを備える、局側制御部。
宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、
前記宅側装置へ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる前記暗号化キーである通常用暗号化キー、および前記切り替えの後に用いるべき前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶するための記憶部とを備える、局側制御部。
宅側装置と、前記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムにおける通信制御方法であって、
前記光回線ユニットおよび前記宅側装置が、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび前記暗号化キーに対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得するステップと、
前記切り替えの後、前記光回線ユニットが、取得した前記切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を前記宅側装置へ送信するステップと、
前記切り替えの後、前記宅側装置が、前記光回線ユニットから受信した暗号化された前記通信信号を、取得した前記切り替え用復号化キーを用いて復号するステップとを含む、通信制御方法。
宅側装置と、前記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムであって、
前記宅側装置は、暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を前記光回線ユニットへ送信し、
前記光回線ユニットは、前記宅側装置から受信した暗号化された前記通信信号を、前記暗号化キーに対応する復号化キーを用いて復号し、
前記宅側装置および前記光回線ユニットは、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび前記復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得する、通信システム。
待機系の前記光回線ユニットは、運用系の前記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第１の切り替え用復号化キーを予め取得し、
運用系の前記光回線ユニットは、待機系の前記光回線ユニットから自己への切り替えの後に用いるべき第２の切り替え用復号化キーを予め取得し、
前記宅側装置は、前記第１の切り替え用復号化キーおよび前記第２の切り替え用復号化キーにそれぞれ対応する前記暗号化キーを予め取得する、請求項１９に記載の通信システム。
前記光回線ユニットおよび前記宅側装置は、それぞれ保護通信識別番号と前記復号化キーおよび前記暗号化キーとを対応づけ、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えが行なわれると、宅側装置は、前記切り替え用暗号化キーに対応する前記保護通信識別番号を含む前記通信信号を切り替え先の前記光回線ユニットへ送信し、
切り替え先の前記光回線ユニットは、前記宅側装置から受信した前記通信信号に含まれる前記保護通信識別番号を抽出し、抽出した前記保護通信識別番号に対応する前記復号化キーである前記切り替え用復号化キーを前記通信信号の復号に用いる、請求項１９または請求項２０に記載の通信システム。
前記宅側装置は、自己の識別情報および前記通信信号の送信先の前記光回線ユニットの識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記暗号化キーを用いて前記通信信号を暗号化し、
前記光回線ユニットは、前記通信信号を暗号化した前記宅側装置の識別情報および自己の識別情報に基づくチャネル情報、ならびに前記復号化キーを用いて前記通信信号を復号し、
前記光回線ユニットは、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記チャネル情報を予め取得する、請求項１９から請求項２１のいずれか１項に記載の通信システム。
宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、
前記宅側装置から受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記復号化キーである切り替え用復号化キーを予め取得するための復号化キー取得部とを備える、局側制御部。
宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニット、において用いられる局側制御部であって、
前記宅側装置から受信した暗号化された通信信号を、復号化キーを用いて復号するための復号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる前記復号化キーである通常用復号化キー、および前記切り替えの後に用いるべき前記復号化キーである切り替え用復号化キーを記憶するための記憶部とを備える、局側制御部。
冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、
前記光回線ユニットへ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを予め取得するための暗号化キー取得部とを備える、宅側制御部。
冗長化された光回線ユニットと通信するための宅側装置において用いられる宅側制御部であって、
前記光回線ユニットへ送信すべき通信信号を、暗号化キーを用いて暗号化するための暗号化部と、
運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの前に用いる前記暗号化キーである通常用暗号化キー、および前記切り替えの後に用いるべき前記暗号化キーである切り替え用暗号化キーを記憶するための記憶部とを備える、宅側制御部。
宅側装置と、前記宅側装置と通信するための冗長化された光回線ユニットとを備える通信システムにおける通信制御方法であって、
前記宅側装置および前記光回線ユニットが、運用系の前記光回線ユニットおよび待機系の前記光回線ユニット間の切り替えの後に用いるべき、暗号化キーである切り替え用暗号化キーおよび前記暗号化キーに対応する復号化キーである切り替え用復号化キーをそれぞれ予め取得するステップと、
前記切り替えの後、前記宅側装置が、取得した前記切り替え用暗号化キーを用いて暗号化した通信信号を前記光回線ユニットへ送信するステップと、
前記切り替えの後、前記光回線ユニットが、前記宅側装置から受信した暗号化された前記通信信号を、取得した前記切り替え用復号化キーを用いて復号するステップとを含む、通信制御方法。