JP7843365B2 - 光通信方法、および光通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信方法、および光通信装置の技術に関する。

通信システムにおいては、悪意のあるユーザからの攻撃を避けるために、接続される装置に対して開通時に認証を行うことが求められる。認証を含む開通シーケンスが規定されている通信システムの一つとしてＳＥＢＡ（SDN-Enabled Broadband Access）がある。

Takahiro Suzuki, "Zero touch provisioning compliant with authentications of IEEE PON packages A and B for SDN-enabled broadband access", Vol. 13, No. 11/November 2021/Journal of Optical Communications and Networking. ＡＰＮを支えるPhotonic Gatewayと光アクセス技術, NTT技術ジャーナル 2021.2https://www.rd.ntt/research/JN202102_10379.html

ＳＥＢＡはＰＯＮ（Passive Optical Network）を対象とした開通シーケンスであるため、End-to-Endで光パスを張るＡＰＮ（All Photonics Network：非特許文献２参照）にそのまま適用することはできないという課題がある。具体的には、ＳＥＢＡは認証結果に基づき主信号の導通可否を決めるだけであり、新たに接続した端末に対する波長割当や光パス開通を行うことができない。

上記事情に鑑み、本発明は、新規で接続した端末の認証を行うとともに、端末に対する波長割当および光パスの開通を可能とする技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、光通信装置の光通信方法であって、端末を認証する認証ステップと、前記端末と、前記端末が接続する接続先端末との間で使用する通信方式を設定する方式設定ステップと、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する波長を設定する波長設定ステップと、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する光パスを設定する経路設定ステップと、を備えた光通信方法である。

本発明の一態様は、端末を認証する認証部と、前記端末と、前記端末が接続する接続先端末との間で使用する通信方式を設定する方式設定部と、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する波長を設定する波長設定部と、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する光パスを設定する経路設定部と、を備えた光通信装置である。

本発明により、新規で接続した端末の認証を行うとともに、端末に対する波長割当および光パスの開通を可能とする技術を提供できる。

光通信システムの構成を示すブロック図である。 ネットワーク装置の変形例を示す図である。 ネットワークコントローラが管理する各端末の状態遷移図である。 光通信システムの処理の流れを示す開通シーケンス図である。 光通信装置の処理の流れを示すフローチャートである。 開通シーケンスにおいて測定するタイミングを示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態における光通信システム１の構成を示すブロック図である。光通信システム１は、光通信装置１０００、および複数（図では２つ）の端末３００を備える。端末３００はユーザが使用する端末であり、光通信装置１０００に接続し、接続先の端末（以下、「接続先端末」ともいう）と光通信を行う。図１の例では、説明を簡単にするために、一例として２つの端末３００まで接続可能な光通信装置を用いるが、これに限るものではない。

光通信装置１０００は、ネットワークコントローラ１００およびネットワーク装置２００で構成される。ネットワークコントローラ１００は、ネットワーク装置２００を制御する。ネットワークコントローラ１００とネットワーク装置２００は、同じ筐体に設けられていてもよい。ネットワーク装置２００は、端末３００と接続し、ネットワークコントローラ１００の制御により、端末３００と接続先端末との間で光パスを開通させる。光パスの開通は、端末３００からの要求か、上位装置からの指示で行われる。上位装置とは、例えばオペレータがネットワークコントローラを管理制御するためのオペレーションシステムである。

具体的に、ネットワーク装置２００は、複数（図では２つ）の合分波器２３０、および光振分部２１０で構成される。合分波器２３０は、光信号を合波・分波する光デバイスで、例えば波長フィルタであるが、光カプラを用いてもよい。合分波器２３０は、端末３００を光振分部２１０または後述する制御用ＴＲｘ１２０と接続する。

光振分部２１０は、ポート２２０、２２１を備え、ポート２２０から入力した端末３００の主信号を、接続先端末に対応するポート２２１に振り分ける。逆に、光振分部２１０は、ポート２２１から入力した接続先端末の主信号を、端末３００に対応するポート２２０に振り分ける。光振分部２１０は、光振分部２１０は、例えば光スイッチであるが、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable optical add-drop multiplexer）を構成するデバイスであってもよい。

ネットワークコントローラ１００は、制御部１１０、および複数（図では２つ）の制御用ＴＲｘ１２０で構成される。制御用ＴＲｘ１２０は、端末３００と制御部１１０と接続する。制御用ＴＲｘ１２０は、制御信号の送受信を行う。制御用ＴＲｘ１２０は、例えばＡＭＣＣ（Auxiliary Management and Control Channel）対応トランシーバである。この場合、制御用ＴＲｘ１２０は、ＡＭＣＣを用いて、主信号に重畳して、制御信号を送受信する。なお、制御用ＴＲｘ１２０は、主信号とは異なる信号を用いる制御用光トランシーバを用いても良い。

制御部１１０は、光振分部２１０と制御用ＴＲｘ１２０と接続する。制御部１１０は、認証部１１１、登録部１１２、方式設定部１１３、波長設定部１１４、および経路設定部１１５を備える。認証部１１１は、端末３００を認証する。登録部１１２は、端末３００の装置情報を登録する。装置情報とは例えば端末３００が使用可能な通信方式（ボーレートや変調方式、誤り訂正方式等のケイパビリティ）である。また、装置情報は、端末３００に接続されている光振分部２１０のポート情報である。光振分部２１０のポート情報の取得方法は、例えば制御用ＴＲｘ１２０と光振分部２１０のポート情報の関係テーブルを事前に保有しておき、端末３００が接続する制御用ＴＲｘ１２０に基づく方法があるが、これに限定しない。

方式設定部１１３は、端末３００と、端末３００が接続する接続先端末との間で使用する通信方式を設定する。波長設定部１１４は、端末３００と、接続先端末との間で使用する波長を設定する。経路設定部１１５は、端末３００と、接続先端末との間で使用する光パスを設定する。

制御部１１０は、上述した設定の他に、端末３００に対する制御(光パワーや誤り訂正方式、送受信レート等の設定)や光振分部２００に対する制御(主信号の開通や接続先変更)を行う。

なお、上記通信方式の設定、波長の設定、および光パスの設定の設定順は順不同である。また、端末３００に対して波長または通信方式を設定できない場合、端末３００への当該設定はスキップしてもよい。波長または通信方式を設定できない場合として、例えば単波長対応だったり、単一の通信方式のみに対応している場合がある。

端末３００と接続先端末との間で波長・通信方式の少なくとも一方が揃えられない場合、または設定可能な光パスが存在しない場合（例えば、設定可能な波長・通信方式が存在しない場合）、ネットワーク装置２００で閉塞したままとして、光パスの開通を中止する。なお、端末３００と接続先端末との間の光パス中で波長変換を行っても良く、この場合は波長変換されることを考慮して設定可能な波長が存在すれば、波長は揃えられるとものとする。制御部１１０は、光パスの開通が設定不一致により中止されたことを上位装置に通知してもよい。

図２は、ネットワーク装置２００の変形例を示す図である。図１に示した構成との違いは、合分波器２３０を光振分部２１０の後段に備えた点と、初期接続用ポート２２２を備えた点である。合分波器２３０を光振分部２１０の後段に備えた場合、認証前の端末３００の主信号が上位のネットワークに届かないよう、端末３００が接続を開始した際には、まず初期接続用ポート２２２に接続させる。端末３００を初期接続用ポート２２２に接続させ、認証等を行った後に、ポート２２１に接続させる。図２に示す変形例の場合における光振分部２１０のポート情報の取得方法は、例えば光振分部２１０のポート２２０において測定される受光パワーの変動に基づく方法があるが、これに限定されない。本実施形態では、図２に示した構成にも適用可能である。

図３は、ネットワークコントローラ１００が管理する各端末３００の状態遷移図である。端末３００の状態には、初期状態、スタンバイ（未認証）、スタンバイ（認証済）、開通状態がある。初期状態は、ネットワークコントローラ１００が端末３００の接続を検出していない状態である。端末３００の接続を検出していない状態とは、端末３００が未接続か、端末３００が接続しているが未検出の状態である。

スタンバイ（未認証）とは、端末３００に対する認証が完了していない状態である。このスタンバイ（未認証）では、制御部１１０は、パス設定を行うことができない。スタンバイ（認証済）とは、認証部１１１により認証され、登録部１１２により端末３００の登録が完了しているが、通信が行われていない状態である。換言すると、パス開通の指示・要求を待つ状態、端末スリープ等によりパス設定済みだが通信が出来ない状態である。開通状態とは、端末３００と接続先端末との間で通信が可能な状態である。

各状態は、イベントに応じて遷移する。イベントには、イベントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇがある。イベントＡは、初期状態からスタンバイ（未認証）に遷移させるイベントである。イベントＡには、端末３００の接続検出の完了がある。イベントＢは、スタンバイ（未認証）からスタンバイ（認証済）に遷移させるイベントである。イベントＢには、端末３００の認証、および端末３００の登録の完了がある。イベントＣは、スタンバイ（認証済）から開通状態に遷移させるイベントである。イベントＣには、光パスの開通完了、端末３００がスリープ状態から通常状態への復帰、上位装置からの指示、接続先端末による再接続、または再認証がある。なお、上位装置からの指示は、例えば、ＡＰＮの故障が回復した場合などに行われる。

イベントＤは、開通状態、スタンバイ（未認証）、およびスタンバイ（認証済）から、初期状態に遷移させるイベントである。イベントＤには、端末３００の故障や交換、または登録部１１２により登録された端末３００の情報の削除がある。

イベントＥは、スタンバイ（認証済）からスタンバイ（未認証）に遷移させるイベントである。イベントＥには、認証情報の削除がある。例えば、端末３００の認証情報の期限が到来（認証切れ）し、無効となった場合に認証情報が削除される。

イベントＦは、開通状態からスタンバイ（認証済）に遷移させるイベントである。イベントＦには、端末３００が通常状態からスリープ状態への遷移、上位装置からの指示、接続先端末が接続断または認証切れ、または光パスの解放がある。なお、上位装置からの指示は、例えば、ＡＰＮを構成する光ファイバの断線ないしはＡＰＮが故障した場合などに行われる。

イベントＧは、開通状態からスタンバイ（未認証）に遷移させるイベントである。イベントＦには、認証情報削除、または端末３００と接続先端末との一定時間通信無しがある。

図４は、光通信システム１の処理の流れを示す開通シーケンス図である。端末３００は、ネットワーク装置２００を介してネットワークコントローラ１００に接続する（ステップＳ１０１）。端末３００とネットワークコントローラ１００の認証部１１１との間で、端末３００の認証処理を行う（ステップＳ１０２）。ここでは、認証が成功したものとする。

次いで、端末３００とネットワークコントローラ１００の登録部１１２との間で、端末３００の装置情報の取得や（ステップＳ１０３）、光振分部２１０のポート情報の取得が行われる（ステップＳ１０４）。ネットワークコントローラ１００は、通信方式、波長、および経路を設定する（ステップＳ１０５）。これにより、波長と通信方式が端末３００に設定され（ステップＳ１０６）、ネットワーク装置２００の光振分部２１０に対して光パスが設定される（ステップＳ１０７）。

図５は、光通信装置１０００の処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、端末３００の光パスが開通するまでの処理の流れを示す。この処理の契機は、端末３００が光通信装置１０００へ接続することであるが、この接続をネットワーク装置２００またはネットワークコントローラ１００が検出することを契機としてもよい。また、ネットワーク装置２００またはネットワークコントローラ１００が新たに接続可能な端末を能動的に探索し、探索されたことを契機としてもよい。能動的な探索方法として、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）のDiscoveryのような方法を用いてもよい。

まず、開通シーケンスでは、まず接続された端末に対する認証が行われる。ネットワークコントローラ１００は、端末３００から認証用情報を取得する（ステップＳ２０１）。認証用情報とは例えば端末３００に付与されるＩＤ（Identification）／ＰＷ（Pass Word）やＭＡＣ（Media Access Control）アドレス情報、またはこれらの情報に基づき暗号化された情報である。

次に、ネットワークコントローラ１００は、取得した認証用情報に基づき認証可否を判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、取得したＩＤ／ＰＷまたはＭＡＣアドレス情報が認証許可対象としてネットワーク内のデータベースに登録されているかを確認する。認証方法として、例えばＲＡＤＩＵＳ（Remote Authentication Dial In User Service）サーバを用いたＲＡＤＩＵＳ認証を用いてもよいが、これに限定されない。なお、上記の端末３００の認証に加えて、ユーザ認証を併用しても良い。この場合、ユーザ認証においては端末とは独立した認証用情報（例えばユーザのＩＤ／ＰＷ）が用いられる。

ネットワークコントローラ１００は、認証可否を判定した結果、認証が成功したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。認証が失した場合には（ステップＳ２０３）、ネットワークコントローラ１００は処理を終了する。すなわち、ネットワークコントローラ１００は、開通させずに閉塞したままとする。

認証が成功した場合には（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、端末３００の認証に係る処理を終了し、装置情報の登録に関する処理に進む。ネットワークコントローラ１００は、端末３００から装置情報を取得し、保存する（ステップＳ２０４）。ネットワークコントローラ１００は、当該端末３００に接続されている光振分部２１０のポート情報を取得し、保存する（ステップＳ２０５）。これにより、装置情報の登録に関する処理が終了する。なお、ステップＳ２０４とステップＳ２０５は順不同である。

装置情報の登録が終了すると、光パスの開通に関する処理が行われる。なお、装置情報の登録が完了後に直ちに光パスを開通する必要はなく、上位装置からの指示、または端末３００からの要求がない限り行わなくてよい。

ネットワークコントローラ１００は、上位装置からの指示、または端末３００からの要求にもとづき、接続先の端末情報を取得する（ステップＳ２０６）。ネットワークコントローラ１００は、端末３００と接続先端末との間で使用する光パス・波長を探索し、当該接続用に払い出す（ステップＳ２０７）。ネットワークコントローラ１００は、端末３００と接続先端末との間で接続するために使用する通信方式を探索する（ステップＳ２０８）。その後、端末３００に対して波長および通信方式を設定するとともに（ステップＳ２０９）、光振分部２１０に対して主信号用の光パスを設定する（ステップＳ２１０）。

上記フローチャートに示される通信方式、波長、光パスの探索順は順不同である。また、探索後の通信方式、波長、光パスの設定順も順不同である。

次に、通信遅延に関して説明する。端末３００と接続先端末との開通処理において、端末３００とネットワークコントローラ１００との通信における遅延時間（伝搬距離）を測定することが考えられる。以下、端末３００と、ネットワークコントローラ１００との間での遅延測定方法について、図６を用いて説明する。図６は、開通シーケンスにおいて測定するタイミングを示す図である。

測定するタイミングは２つ（Ｔ１、Ｔ２）あるので、それぞれについて説明する。なお、図６において、Ｔ１、Ｔ２を、それぞれステップＳ１０３、１０１と離して記載しているが、これはわかりやすくするためであり、Ｔ１、Ｔ２は、それぞれＳ１０３、１０１と同じタイミングである。

まずＴ１について、ネットワークコントローラ１００は、装置情報取得の一部として、ネットワークコントローラ１００から端末３００に対してプローブ信号の送受信を行う。そして、ネットワークコントローラ１００は、プローブ信号の送信から受信までに要するＲＴＴ（Round Trip Time）を測定し、測定された時間を遅延時間とする。

次にＴ２について、ネットワークコントローラ１００は、端末３００の接続時に遅延時間を測定しても良い。例えば、ネットワークコントローラ１００は、ＰＯＮのDiscoveryを用いて端末３００の接続を検出する場合、付随するRanging処理により測定された時間を、遅延時間としてもよい。端末３００の接続の検出をネットワーク装置２００が行う場合、ネットワーク装置２００が遅延時間を測定しても良い。

以上説明した実施形態では、端末３００が接続した際に、認証し、波長を設定し、通信方式も設定して光パスを開通するので、新規接続ユーザの認証とともに、新規接続ユーザに対する波長割当および光パスの開通を可能とすることができる。

認証部１１１、登録部１１２、方式設定部１１３、波長設定部１１４、および経路設定部１１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーとメモリーとを用いて構成されてもよい。この場合、認証部１１１、登録部１１２、方式設定部１１３、波長設定部１１４、および経路設定部１１５は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、認証部１１１、登録部１１２、方式設定部１１３、波長設定部１１４、および経路設定部１１５として機能する。なお、認証部１１１、登録部１１２、方式設定部１１３、波長設定部１１４、および経路設定部１１５の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、端末に対する波長割当および光パスの開通を行うシステムに適用可能である。

１ 光通信システム、１００ ネットワークコントローラ、１１０ 制御部、１１１ 認証部、１１２ 登録部、１１３ 方式設定部、１１４ 波長設定部、１１５ 経路設定部、２００ ネットワーク装置、２１０ 光振分部、２２０、２２１ ポート、２２２ 初期接続用ポート、２３０ 合分波器、３００ 端末、１０００ 光通信装置

Claims (6)

1. 光通信装置の光通信方法であって、
   前記光通信装置が接続されるネットワーク装置に端末が接続された場合に、前記端末を認証する認証ステップと、
   前記認証ステップで前記端末の認証が成功した場合に、前記端末と、前記端末が接続する接続先端末との間で使用する通信方式を設定する方式設定ステップと、
   前記認証ステップで前記端末の認証が成功した場合に、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する波長を設定する波長設定ステップと、
   前記認証ステップで前記端末の認証が成功した場合に、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する光パスを設定する経路設定ステップと、
   を備えた光通信方法。
2. 前記端末が使用可能な通信方式を取得する通信方式取得ステップを備え、
   前記方式設定ステップは、前記通信方式取得ステップにより取得された通信方式にもとづいて通信方式を設定する請求項１に記載の光通信方法。
3. 前記通信方式取得ステップにおいて、前記光通信装置と前記端末との通信における遅延時間を測定する請求項２に記載の光通信方法。
4. 前記端末の接続を検出するステップにおいて、前記光通信装置と前記端末との通信における遅延時間を測定するステップを備えた請求項１に記載の光通信方法。
5. 前記認証ステップにおいて、前記端末のユーザをさらに認証する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光通信方法。
6. 光通信装置であって、
   前記光通信装置が接続されるネットワーク装置に端末が接続された場合に、前記端末を認証する認証部と、
   前記認証部が前記端末の認証に成功した場合に、前記端末と、前記端末が接続する接続先端末との間で使用する通信方式を設定する方式設定部と、
   前記認証部が前記端末の認証に成功した場合に、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する波長を設定する波長設定部と、
   前記認証部が前記端末の認証に成功した場合に、前記端末と、前記接続先端末との間で使用する光パスを設定する経路設定部と、
   を備えた光通信装置。