(57)【要約】【課題】  フレーム長が増加する暗号化方式を採用する場合でも、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行えるようにする。【解決手段】  本発明は、ＰＯＮシステムの局側装置１に関する。この局側装置１は、所定の下りフレームにタイムスタンプを書き込む書込部１１０と、暗号化が必要な下りフレームにフレーム長が増加する暗号化を行う暗号化部１０６と、次の（ｂ）の第２フレームに対する暗号化に伴う次の（ａ）の第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行う遅延制御部１０５と、を備える。  （ａ）第１フレーム：タイムスタンプを書き込む下りフレーム  （ｂ）第２フレーム：第１フレームの１つ前の下りフレーム【選択図】      図６
2013123098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムスタンプが必要な下りフレームに前記タイムスタンプを書き込む書込部と、
暗号化が必要な前記下りフレームにフレーム長が増加する暗号化を行う暗号化部と、
次の（ｂ）の第２フレームに対する暗号化に伴う次の（ａ）の第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行う遅延制御部と、
を備えていることを特徴とするＰＯＮシステムの局側装置。
（ａ）第１フレーム：タイムスタンプを書き込む下りフレーム
（ｂ）第２フレーム：第１フレームの１つ前の下りフレーム
【請求項２】
前記書込部は、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものであり、
前記遅延制御部の前記処理は、前記第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、前記暗号化部に入力する前の前記第１フレームの直前のフレーム間ギャップに付加した状態で、前記第１フレームに対する前記タイムスタンプの書き込みを前記書込部に行わせる処理である請求項１に記載のＰＯＮシステムの局側装置。
【請求項３】
前記書込部は、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものであり、
前記遅延制御部の前記処理は、前記第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、前記暗号化部に入力する前の前記第２フレームに付加した状態で、前記第１フレームに対する前記タイムスタンプの書き込みを前記書込部に行わせる処理である請求項１に記載のＰＯＮシステムの局側装置。
【請求項４】
前記書込部は、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものであり、
前記遅延制御部の前記処理は、前記第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分に相当する時間増分値に基づいて、前記書込部が前記第１フレームに書き込む前記タイムスタンプの値を補正する処理である請求項１に記載のＰＯＮシステムの局側装置。
【請求項５】
前記遅延制御部は、前記暗号化部の出力側において前記第１フレームに前記タイムスタンプを書き込む前記書込部よりなる請求項１に記載のＰＯＮシステムの局側装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の局側装置と、
前記局側装置と受動光分岐ノードを介して接続された宅側装置と、
を備えていることを特徴とするＰＯＮシステム。
【請求項７】
ＰＯＮシステムの局側装置が宅側装置に送信する下りフレームの送信方法であって、
前記局側装置が、タイムスタンプが必要な前記下りフレームにタイムスタンプを書き込むステップと、
暗号化が必要な前記下りフレームにフレーム長が増加する暗号化を行うステップと、
次の（ｂ）の第２フレームに対する暗号化に伴う次の（ａ）の第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行うステップと、
を実行することを特徴とする下りフレームの送信方法。
（ａ）第１フレーム：タイムスタンプを書き込む下りフレーム
（ｂ）第２フレーム：第１フレームの１つ前の下りフレーム 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側装置と光ファイバ網で結ばれるＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムの局側装置と、この局側装置を含むＰＯＮシステムと、その局側装置が行う下りフレームの送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、Ｐ２ＭＰ(Point to Multi Point)形態での光分岐を無電力で行う光通信システムであり、局側装置と、これに接続された光ファイバから受動光分岐ノードを介して複数の光ファイバに分岐した一芯の光ファイバ網と、分岐した光ファイバの終端にそれぞれ接続された宅側装置とを備えている（例えば、特許文献１及び２参照）。
かかるＰＯＮシステムでは、各宅側装置が送信する上り光信号の衝突を回避するため、局側装置が宅側装置の上り送信を時分割多重方式で管理する。
【０００３】
このため、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈの標準規格では、局側装置が、自装置のローカルクロックをカウントしてＰＯＮカウンタ（時刻）を生成し、下りの伝送クロックをローカルクロックに同期させることが規定されている。
また、同標準規格では、局側装置が、宅側装置に送信するＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）フレーム等の制御フレームに、その制御フレームの送信時点におけるＰＯＮカウンタの値を「タイムスタンプ」として記すことが規定されている。
【０００４】
更に、同標準規格では、宅側装置は、ローカルクロックを下り光信号のクロックに同期させて、自装置のＰＯＮカウンタ（時刻）を生成するとともに、タイムスタンプを含む制御フレームを受信したときは、局側装置が記したタイムスタンプ値で自装置のＰＯＮカウンタを更新して、局側装置の時刻に合わせることになっている。
また、この場合、宅側装置は、自身のＰＯＮカウンタが局側装置から指示された範囲のときに上り送信を行い、このときの伝送クロックをローカルクロックに同期させる。
【０００５】
一方、局側装置が送信する下り光信号は、所定のフレーム間ギャップで宅側装置に放送形式で伝送され、各宅側装置は自分宛の下り光信号のみを受信処理する。
このため、ＰＯＮシステムでは、主としてユーザデータの秘匿性を確保するため、局側装置が暗号化機能を備えている。この場合、宅側装置ごとに異なる暗号鍵を用いて局側装置が下りフレームを暗号化し、特定の宅側装置に宛てた下りフレームをそれ以外の宅側装置が解読できないようにするのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６４７４９号公報（図４）
【特許文献２】特開２００４−２８９７８０号公報（図３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ＰＯＮシステムの暗号化方式はＩＥＥＥ８０２．１ａｅで標準化されているが、この標準規格では、イーサネット（「イーサネット」は登録商標である。）フレームのユーザデータの前後に、暗号化タグなどの付加情報が追加される（図４参照）。従って、暗号化フレームは、平文フレームよりもフレーム長が増加する。
この場合、局側装置が送信する下りフレームには、例えば暗号鍵の配付用の制御フレームのような、暗号化されないものも含まれるので、フレーム長が増加しない平文フレームとフレーム長が増加した暗号化フレームが、下りフレームに混在することになる。
【０００８】
ところが、従来の局側装置では、暗号化後の下りフレームを改ざんできないことを主な理由として、タイムスタンプの書き込みを暗号化の前に行うのが通常であった。
このため、タイムスタンプを書き込む下りフレーム（以下、「第１フレーム」という。）の１つ前の下りフレーム（以下、「第２フレーム」という。）が暗号化フレーム又は平文フレームのいずれであるかにより、タイムスタンプの書き込みから下りフレームの送信までの第１フレームの遅延時間（以下、「送信遅延」という。）が大きく異なっていた。
【０００９】
すなわち、従来の局側装置では、第１フレームの１つ前に送信する第２フレームが暗号化フレームである場合には、第２フレームが平文フレームである場合に比べて、暗号化に伴うフレーム長の増加分だけ第１フレームの送信遅延が増加し、これにより、宅側装置に通知するタイムスタンプの値が不正確になって、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行えないことがあった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、フレーム長が増加する暗号化方式を採用する場合でも、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）  本発明の局側装置は、所定の下りフレームにタイムスタンプを書き込む書込部と、暗号化が必要な前記下りフレームにフレーム長が増加する暗号化を行う暗号化部と、次の（ｂ）の第２フレームに対する暗号化に伴う次の（ａ）の第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行う遅延制御部と、を備えていることを特徴とする。
（ａ）第１フレーム：タイムスタンプを書き込む下りフレーム
（ｂ）第２フレーム：第１フレームの１つ前の下りフレーム
【００１２】
本発明の局側装置によれば、遅延制御部が、第２フレームに対する暗号化に伴う第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行うので、第２フレームを暗号化する場合でも、第１フレームのタイムスタンプの正確性を維持することができる。
このため、フレーム長が増加する暗号化方式を採用する場合でも、宅側装置に正確なタイムスタンプを通知でき、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行うことができる。
【００１３】
なお、本明細書において、「タイプスタンプを書き込む」とは、所定の下りフレーム（例えば、下りのＭＰＣＰフレーム）に予め定められたフィールドに、局側装置が管理する時刻でのタイムスタンプを記すことにより、当該下りフレームに時刻情報を設定または挿入する処理のことをいう。従って、「タイムスタンプを書き込む書込部」は、例えば、「タイムスタンプを設定する設定部」、或いは「タイムスタンプを挿入する挿入部」などに言い換えることもできる。
【００１４】
（２）  本発明の局側装置において、前記書込部が、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものである場合には、前記遅延制御部の前記処理として、例えば、前記第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、前記暗号化部に入力する前の前記第１フレームの直前のフレーム間ギャップに付加した状態で、前記第１フレームに対する前記タイムスタンプの書き込みを前記書込部に行わせる処理を採用することができる。
【００１５】
この場合、第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、暗号化部に入力する前の第１フレームの直前のフレーム間ギャップに付加した状態で、第１フレームに対するタイムスタンプの書き込みが行われるので、第２フレームを暗号化する場合の第１フレームの送信遅延が、第２フレームを暗号化しない場合の第１フレームの送信遅延と同じになる。
このため、第２フレームの暗号化の有無によって第１フレームの送信遅延が大きく変動することがなくなり、宅側装置に通知するタイムスタンプが正確になる。
【００１６】
（３）  また、本発明の局側装置において、前記書込部が、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものである場合には、前記遅延制御部の前記処理として、前記第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、前記暗号化部に入力する前の前記第２フレームに付加した状態で、前記第１フレームに対する前記タイムスタンプの書き込みを前記書込部に行わせる処理を採用することもできる。
【００１７】
この場合、第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分を、暗号化部に入力する前の第２フレームに付加した状態で、第１フレームに対するタイムスタンプの書き込みが行われるので、第２フレームを暗号化する場合の第１フレームの送信遅延が、第２フレームを暗号化しない場合の第１フレームの送信遅延と同じになる。
このため、第２フレームの暗号化の有無によって第１フレームの送信遅延が大きく変動することがなくなり、宅側装置に通知するタイムスタンプが正確になる。
【００１８】
（４）  更に、本発明の局側装置において、前記書込部が、前記暗号化部に入力する前の前記下りフレームに前記タイムスタンプの書き込みを行うものである場合には、前記遅延制御部の前記処理として、前記第２フレームを暗号化に伴うフレーム長の増分に相当する時間増分値に基づいて、前記書込部が前記第１フレームに書き込む前記タイムスタンプの値を補正する処理を採用することにしてもよい。
【００１９】
この場合、第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増分に相当する時間増分値に基づいて、第１フレームに書き込むタイムスタンプの値が補正されるので、第２フレームを暗号化する場合の第１フレームの送信遅延が、第２フレームを暗号化しない場合の第１フレームの送信遅延と同じになるように補正することができる。
このため、第２フレームの暗号化の有無によって第１フレームの送信遅延が大きく変動することがなくなり、宅側装置に通知するタイムスタンプが正確になる。
【００２０】
（５）  本発明の局側装置において、前記遅延制御部は、前記暗号化部の出力側において前記第１フレームに前記タイムスタンプを書き込む前記書込部より構成することもできる。
この場合、書込部が暗号化部の出力側において第１フレームにタイムスタンプを書き込むので、そのタイムスタンプの書き込み後に第１フレームのフレーム長が増加することがない。このため、第１フレームの送信遅延が変動しなくなり、宅側装置に通知するタイムスタンプが正確になる。
【００２１】
（６）  本発明のＰＯＮシステムは、上述の（１）〜（５）に記載した本発明の局側装置と、前記局側装置と受動光分岐ノードを介して接続された宅側装置と、を備えていることを特徴とする。
従って、本発明のＰＯＮシステムは、上述の（１）〜（５）に記載した本発明の局側装置と同様の作用効果を奏する。
【００２２】
（７）  本発明方法は、本発明の局側装置が宅側装置に送信する下りフレームの送信方法であって、前記局側装置が、タイムスタンプが必要な前記下りフレームにタイムスタンプを書き込むステップと、暗号化が必要な前記下りフレームにフレーム長が増加する暗号化を行うステップと、前記（ｂ）の第２フレームに対する暗号化に伴う前記（ａ）の第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行うステップと、を実行することを特徴とする。
【００２３】
本発明方法によれば、局側装置が、第２フレームに対する暗号化に伴う第１フレームの送信遅延の変動をなくす、或いは、その変動を所定範囲内に抑制する処理を行うので、第２フレームを暗号化する場合でも、第１フレームのタイムスタンプの正確性を維持することができる。
このため、フレーム長が増加する暗号化方式を採用する場合でも、宅側装置に正確なタイムスタンプを通知でき、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の通り、本発明によれば、フレーム長が増加する暗号化方式を採用しても、宅側装置に正確なタイムスタンプを通知できるので、局側装置と宅側装置の時刻同期を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの概略構成図である。
【図２】局側装置と宅側装置との時刻同期の方法を示すタイムチャートである。
【図３】局側装置の送信遅延の揺らぎを示すタイムチャートである。
【図４】暗号化フレームのフレームフォーマットを示す図である。
【図５】暗号化による送信遅延の増加を示す説明図である。
【図６】第１実施形態の局側装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図７】第１実施形態における送信遅延の調整方法を示す説明図である。
【図８】第１実施形態における送信遅延の調整方法の変形例を示す説明図である。
【図９】第２実施形態の局側装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】第２実施形態における送信遅延の調整方法を示す説明図である。
【図１１】第３実施形態の局側装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】第３実施形態におけるタイムスタンプの書込例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
〔ＰＯＮシステムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの概略構成図である。
図１において、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１は、上位ネットワークとＰＯＮシステムとの中継ノードであり、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）２，２…に対する集約局として電話局等に設置される。各宅側装置２，２…はそれぞれ、ＰＯＮシステムの加入者宅に設置される。
【００２７】
局側装置１のＰＯＮ側の伝送路である一芯の光ファイバ３（幹線）は、受動光分岐ノードとしての光カプラ４を介して複数の光ファイバ（支線）５に分岐している。このように分岐した光ファイバ網の各光ファイバ５，５…の終端に、それぞれ宅側装置２，２…が接続されている。局側装置１は上位ネットワーク６と接続され、宅側装置２はそれぞれのユーザネットワーク７と接続されている。
【００２８】
なお、図１では４個の宅側装置２が図示されているが、１つの光カプラ４から例えば３２分岐して３２個の宅側装置２を接続することが可能である。また、図１では、光カプラ４を１個だけ使用しているが、光カプラ４を縦列に複数段設けることにより、さらに多数の宅側装置２を局側装置１と接続することもできる。
【００２９】
図１において、各宅側装置２から局側装置１への上り方向には波長λ１でデータが送信され、局側装置１から宅側装置２への下り方向には波長λ２でデータが送信される。
本実施形態では、例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準規格（IEEE 802.3av）に則ったＰＯＮシステムを想定している。この場合、上り方向及び下り方向の波長λ１及びλ２は、例えば、以下の範囲の値に設定することができる。
【００３０】
１２６０ｎｍ≦λ１≦１２８０ｎｍ
１５７５ｎｍ≦λ２≦１５８０ｎｍ
また、本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１ａｅの標準規格に則った暗号化方式で、局側装置１が下りフレームを暗号化する場合を想定している。後述の通り、かかる暗号化方式では、暗号化タグなどの付加情報の追加によってフレーム長が増加する。
【００３１】
局側装置１は、光トランシーバ（図６のＰＯＮ送信部１０７とＰＯＮ受信部１２１に相当）を備える。この光トランシーバは、各宅側装置２に対して時分割多重された下り光信号ＵＯを光ファイバ３に送出する。
この下り光信号ＤＯは、光カプラ４で分岐され、宅側装置２に設けられた光トランシーバ（図示せず）の受光素子によって電気信号に変換される。宅側装置２は、自身宛の下り光信号ＤＯに含まれる受信フレームのみを処理し、それ以外の受信フレームは破棄する。
【００３２】
また、局側装置１の光トランシーバは、各宅側装置２の光トランシーバが光りファイバ５に送出した上り光信号ＵＯを受信する。
局側装置１は、各宅側装置２からの上り光信号ＵＯが光カプラ４で合波されて１本の光ファイバ３に伝送される際に、それらが衝突しないように送信タイミングを時分割で多重制御する。このため、図１に示すように、各宅側装置２が送出する上り光信号ＵＯは、それぞれガードタイムを挟んで時間軸上に配列されたものとなる。
【００３３】
〔時刻同期の方法と局側装置の送信遅延〕
図２は、局側装置１と宅側装置２との時刻同期の方法を示すタイムチャートである。また、図３は、局側装置１の送信遅延の揺らぎを示すタイムチャートである。
なお、本実施形態では、局側装置１がＭＰＣＰフレームに記す「タイムスタンプ」の値は、複数の下りフレームがシリアルに入力される暗号化部１０６（図６参照）に、ＭＰＣＰフレームの先頭が到達する時点の時刻値としている。
【００３４】
また、局側装置１におけるＭＰＣＰフレームの「送信時点」は、ＭＰＣＰフレームの先頭がＰＯＮ回線（光ファイバ３）に到達する時点とする。
従って、本実施形態において、局側装置１の内部で生じるＭＰＣＰフレームの「送信遅延」は、タイムスタンプが書き込まれたＭＰＣＰフレームの先頭が、暗号化部１０６とＰＯＮ送信部１０７（図６参照）を通過するのに要する時間ということになる。
【００３５】
図２に示すように、局側装置１は、宅側装置２に送信するＭＰＣＰフレームに所定のタイムスタンプ値ｔ０，ｔ１を書き込む。
具体的には、局側装置１は、時刻ｔ０に暗号化部１０６に入力するＭＰＣＰフレームのタイムスタンプ値をｔ０とする。このＭＰＣＰフレームを受信した宅側装置２は、自身のＰＯＮカウンタをｔ０に更新して、局側装置１との時刻同期を行う。ここで、図２の「Ｔｒ」は、タイムスタンプ値がｔ０のＭＰＣＰフレームが宅側装置２に到達するまでに生じる伝送遅延である。
【００３６】
上記の時刻同期は、宅側装置２がＭＰＣＰフレームを受信する度に行われ、宅側装置２は、別のタイムスタンプ値ｔ１が記されたＭＰＣＰフレームを受信すると、自身のＰＯＮカウンタをそのタイムスタンプ値ｔ１に更新する。
従って、この時のＭＰＣＰフレームの伝送遅延をＴｒ’とすると、宅側装置２が局側装置１と正確に時刻を同期させるためには、各々のＭＰＣＰフレームついての伝送遅延Ｔｒ，Ｔｒ’のずれが所定範囲内でほぼ等しくなっている必要がある。
【００３７】
しかし、例えば図３に示すように、タイムスタンプ値がｔ１のＭＰＣＰフレームの送信遅延Δｔ１が、タイムスタンプ値がｔ０のＭＰＣＰフレームの送信遅延Δｔ０よりも大幅に増加すると、それらのＭＰＣＰフレームの伝送遅延Ｔ，Ｔ’の差が所定範囲を超えてしまい、宅側装置２の時刻同期が不正確になる。
このようにＭＰＣＰフレームの送信遅延Δｔ０，Δｔ１が揺らぐ原因の１つとして、ＭＰＣＰフレームの１つ前に送信する下りフレームの暗号化の有無がある。以下、この点について説明する。
【００３８】
〔暗号化に伴う送信遅延の変動〕
図４は、暗号化フレームのフレームフォーマットを示す図であり、図５は、暗号化による送信遅延の増加を示す説明図である。
図４に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１ａｅの暗号化方式では、イーサネットフレームのユーザデータを暗号化したセキュアデータの前後に、「ＳｅｃＴＡＧ」（MAC Security tag）と「ＩＣＶ」（Integrity Check Value ）が付加されることになっている。
【００３９】
このうち、ＳｅｃＴＡＧは、イーサネットフレームのタイプ、パケット番号、暗号化フレームが属するチャンネル情報などが格納され、ＩＣＶには、改ざんされていないことを保証するための値などが格納される。
また、ＳｅｃＴＡＧのデータ長は８又は１６バイトであり、ＩＣＶのデータ長は８〜１６バイトの範囲と規定されている。もっとも、宅側装置２との暗号化方式が確定しておれば、これらのデータ長は一定値に、またはフレームタイプなどのフレーム情報を基に、確定することができる。
【００４０】
このように、ＩＥＥＥ８０２．１ａｅの暗号化方式では、上記のタグ情報や価値情報が付加されるので、暗号化フレームは、付加されるデータ長の分だけ、暗号化前の平文フレームよりもフレーム長が増加する。
一方、図５に示すように、従来の局側装置１では、暗号化後のフレームを改変できないことから、タイムスタンプを書き込む下りフレーム（例えば、ＭＰＣＰフレーム）を暗号化する場合でも、暗号化前の平文フレームＸ〜Ｙにタイムスタンプを書き込む。
【００４１】
図５において、ｔｘ〜ｔｚ（ｔｘ＜ｔｙ＜ｔｚ）は、送信予定の平文フレームＸ〜Ｚに記すタイムスタンプ値であり、「ＩＦＧ」（1nterframe Gap）は、平文フレームＸ〜Ｚの間に介在させる所定長のアイドルデータよりなるフレーム間ギャップである。
また、平文フレームＸ，Ｚは、タイムスタンプが書き込まれるが暗号化されないフレームであり、平文フレームＹは、タイムスタンプの書き込みと暗号化の双方が行われるフレームである。タイムスタンプの付与後に暗号化されない平文フレームＸ，Ｚとしては、例えば、宅側装置２に暗号鍵を配付するＭＰＣＰフレームがある。
【００４２】
図５に示す３つの下りフレームＸ〜Ｚのうち、最初の平文フレームＸは、暗号化されずフレーム長が増加しないので、２番目の暗号化フレームＹ’の先頭がタイムスタンプ値ｔｙからそれほど大きく遅延することはない。
これに対して、２番目の平文フレームＹは、暗号化によってＳｅｃＴＡＧやＩＣＶの分だけフレーム長が増加するので、３番目の平文フレームＺの先頭は、２番目の平文フレームＹの暗号化によるフレーム長の増加に応じた遅延量Δｔだけ、暗号化前に書き込まれるタイムスタンプ値ｔｚから大幅に遅延することになる。
【００４３】
すなわち、タイムスタンプを書き込む下りフレーム（例えば、ＭＰＣＰフレーム）を「第１フレーム」とし、その１つ前の下りフレームを「第２フレーム」とすると、第２フレームを暗号化する場合の第１フレームの送信遅延は、第２フレームを暗号化しない場合の送信遅延に比べて、第２フレームの暗号化に伴うフレーム長の増加分だけ遅延する。
そして、上記のように、第２フレームの暗号化の有無によって第１フレームの送信遅延が大きく揺らぐと、宅側装置２との時刻同期も正確に行えなくなる。
【００４４】
そこで、本発明では、第１フレームの１つ前の第２フレームに対する暗号化の有無に拘わらず、第１フレームの送信遅延を変動させないように処理することにより、フレーム長が増加する暗号化方式を採用する場合でも、宅側装置２に正確なタイムスタンプ値を通知できるようにした。
以下、本発明に係る局側装置１の具体的な実施態様を、第１実施形態〜第３実施形態ごとに説明する。
【００４５】
〔第１実施形態〕
（局側装置の内部構成）
図６は、第１実施形態の局側装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
図６に示すように、第１実施形態の局側装置１は、下りフレームを処理する機能部として、フレーム受信部１０１、ユーザフレームバッファ１０２、フレーム取出部１０３、下りバッファ１０４、ＩＦＧ制御部１０５、暗号化部１０６、ＰＯＮ送信部１０７及び下りスケジューラ１０８を備えている。
【００４６】
また、本実施形態の局側装置１は、上りフレームを処理する機能部として、ＰＯＮ受信部１２１、フレーム振分部１２２、ユーザフレームバッファ１２３、フレーム取出部１２４、フレーム送信部１２５及び上りスケジューラ１２６を備えている。
更に、本実施形態の局側装置１は、ＭＰＣＰフレームやＯＡＭフレームなどの制御フレームを処理する機能部として、制御フレーム解読部１２７、制御フレーム生成部１２８及び制御フレームバッファ１２９を備えている。
【００４７】
図６において、上位ネットワーク６（図１参照）からの下りのユーザフレームは、フレーム受信部１０１により受信される。フレーム受信部１０１は、受信したユーザレームをいったんバッファ１０２にバッファリングさせる。
フレーム取出部１０３は、下りスケジューラ１０８が指示するタイミングに従って、バッファ１０２又はバッファ１２９からユーザフレーム又は制御フレームを取り出し、取り出した下りフレームを後段の下りバッファ１０４にバッファリングさせる。
【００４８】
ＩＦＧ制御部１０５は、下りバッファ１０４に蓄積された下りフレームを取り出し、フレーム間ギャップを所定量に調整して、後段の暗号化部１０６に入力する。
タイムスタンプ生成部１０９は、自装置のローカルクロック（図示せず）をカウントしてＰＯＮカウンタ（時刻）を生成し、生成したＰＯＮカウンタの値をタイムスタンプ書込部１１０に出力する。
【００４９】
タイムスタンプ書込部１１０は、ＩＦＧ制御部１０５で処理される下りフレームがＭＰＣＰフレームである場合に、所定の送信タイミング（本実施形態では、暗号化部１０６への入力時点）に対応するＰＯＮカウンタの値を暗号化前のＭＰＣＰフレームに記す。
暗号化部１０６は、ＩＦＧ制御部１０５から入力された下りフレームのうち、ユーザフレームなどの暗号化が必要な所定の下りフレームの暗号化を行い、暗号化後の下りフレームをＰＯＮ送信部１０７に送る。
【００５０】
ＰＯＮ送信部１０７は、暗号化部１０６から入力された下りフレーム（電気信号）を下り光信号ＤＯに変換し、変換した下り光信号ＤＯをＰＯＮ回線の光ファイバ３（図１参照）に送出する。
【００５１】
一方、ＰＯＮ回線の光ファイバ３からの上り光信号ＵＯは、ＰＯＮ受信部１２１により受信される。ＰＯＮ受信部１２１は、受信した上り光信号ＵＯを電気信号よりなる上りフレームに変換し、変換した上りフレームをフレーム振分部１２２に送る。
フレーム振分部１２２は、上りフレームのヘッダ部分のデータ内容に基づいて、上りフレームがユーザフレームであるか、或いは、宅側装置２とのメディアアクセス制御等のための制御フレームであるかを判定する。
【００５２】
上記制御フレームとしては、例えば、ＰＯＮ特有のＭＰＣＰフレームや、機器の保守管理のためのＯＡＭ（Operations, Administration and Maintenance）フレーム等がある。
例えば、宅側装置２の上り送信データの送出開始時刻と送出許可量を局側装置１が指示するための制御フレームである「グラント」や、宅側装置２が上り送信データの蓄積量に関する値を局側装置１に通知するための制御フレームである「レポート」は、ＭＰＣＰフレームの一種である。
【００５３】
フレーム振分部１２２は、上りフレームがユーザフレームの場合は、そのフレームをバッファ１２３に送り、上りフレームが制御フレームの場合は、そのフレームを制御フレーム解読部１２７に送る。
フレーム取出部１２４は、バッファ１２３に蓄積されたユーザフレームを取り出し、取り出したユーザフレームをフレーム送信部１２５に送る。フレーム送信部１２５は、フレーム取出部１２４から入力された上りのユーザフレームを、ヘッダ情報の変更等の所定処理を行ってから、上位ネットワーク６（図１参照）に送出する。
【００５４】
制御フレーム解読部１２７は、フレーム振分部１２２から入力された制御フレームに従って所定の通信制御を行う。例えば、制御フレーム解読部１２７は、制御フレームが宅側装置２からの「レポート」の場合、そのレポートを制御フレーム生成部１２８に送る。
制御フレーム生成部１２８は、レポートに記された帯域要求に基づいて、所定の帯域割当アルゴリズムを実行し、制御情報としての「グラント」を生成する。また、制御フレーム生成部１２８は、生成したグラントを下りのバッファ１２９にいったん蓄積させ、そのグラントの送信タイミングを下りスケジューラ１０８に指示する。
【００５５】
制御フレーム解読部１２７は、制御フレームが上りフレームがＯＡＭフレームである場合も、そのフレームを制御フレーム生成部１２８に送る。
制御フレーム生成部１２８は、受信したＯＡＭフレームの内容に則った所定の処理（例えば、障害通知、ループバック試験及びリンク監視等）を行うための、下りのＯＡＭフレームを生成する。また、制御フレーム生成部１２８は、生成した下りのＯＡＭフレームを下りのバッファ１２９にいったん蓄積させ、そのＯＡＭフレームの送信タイミングを下りスケジューラ１０８に指示する。
【００５６】
（送信遅延の調整方法）
図７は、第１実施形態における送信遅延の調整方法を示す説明図である。
なお、ここでは、下りフレームのＩＦＧの通常値を２０バイトと仮定し、下りフレームの暗号化の際に付加されるフレーム長の増分を２４バイトと仮定する。
この場合のＩＦＧ制御部１０５は、次の処理ａ１）〜ａ７）を実行することにより、下りバッファ１０４から入力される平文フレームＸ〜Ｚの送信遅延を調整する。
【００５７】
ａ１）  下りバッファ１０４から取り出す平文フレームＸ〜Ｚが、タイムスタンプを書き込む「第１フレーム」（例えば、ＭＰＣＰフレーム）であるか否かを判定する。図７の例では、平文フレームＸ〜Ｙはすべて第１フレームである。
ａ２）  ａ１）の判定の結果、平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームでない場合は、以後の処理を行わず、第１フレームの直前のＩＦＧを通常値（＝２０バイト）に設定する。
【００５８】
ａ３）  ａ１）の判定の結果、平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームである場合は、更に、第１フレームの１つ前の下りフレームである「第２フレーム」が、暗号化部１０６において暗号化されるフレームであるか否かを判定する。
ａ４）  ａ３）の判定の結果、第２フレームが暗号化されないフレームである場合は、第１フレームの直前のＩＦＧを通常値（＝２０バイト）に設定する。図７の例では、平文フレームＸと平文フレームＹの間のＩＦＧがこれに該当する。
【００５９】
ａ５）  ａ３）の判定の結果、第２フレームが暗号化されるフレームである場合は、第１フレームの直前のＩＦＧを、通常値（＝２０バイト）に第２フレームの暗号化によるフレーム長の増分（＝２４バイト）を加えた値（＝４４バイト）に設定する。図７の例では、平文フレームＹと平文フレームＺの間のＩＦＧがこれに該当する。
ａ６）  平文フレームＸ〜Ｙの先頭が暗号化部１０６に入力される時点のＰＯＮカウンタ値ｔｘ〜ｔｚを、平文フレームＸ〜Ｚのタイムスタンプ値として、タイムスタンプ書込部１１０にタイムスタンプを書き込ませる。
【００６０】
ａ７）  タイムスタンプ値ｔｘ〜ｔｚが記された平文フレームＸ〜Ｚを暗号化部１０６に入力する。
なお、図７の例において、平文フレームＹはタイムスタンプを書き込まないユーザフレームであってもよく、また、平文フレームＺを暗号化することにしてもよい。
【００６１】
（局側装置の効果）
上記の通り、第１実施形態の局側装置１によれば、ＩＦＧ制御部１０５が、暗号化に伴うフレーム長の増分（＝２４バイト）を、暗号化部１０６に入力する前の平文フレームＺ（第１フレーム）の直前のＩＦＧに付加し、この状態で、平文フレームＺ（第１フレーム）に対するタイムスタンプ（＝ｔｚ）の書き込みをタイムスタンプ書込部１１０に行わせてから、その平文フレームＺ（第１フレーム）を暗号化部１０６に入力する。
【００６２】
この場合、平文フレームＺ（第１フレーム）のタイムスタンプ値ｔｚは、その１つ前の平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化によるフレーム長の増加を予め見越した値となるので、暗号化部１０６から出力される平文フレームＺ（第１フレーム）の先頭が、暗号化部１０６への入力前に書き込まれたタイムスタンプ値ｔｚから大幅に遅延することがない。
【００６３】
すなわち、平文フレームＺ（第１フレーム）の送信遅延が、その１つ前の平文フレームＹ（第２フレーム）が暗号化によって変動しないように処理される。
このため、フレーム長が増加する暗号化方式を局側装置１が採用する場合でも、宅側装置２に正確なタイムスタンプを通知することができ、局側装置１と宅側装置２の時刻同期を正確に行うことができる。
【００６４】
（送信遅延の調整方法の変形例）
図８は、第１実施形態における送信遅延の調整方法の変形例を示す説明図である。
この場合のＩＦＧ制御部１０５は、次の処理ｂ１）〜ｂ７）を実行することにより、下りバッファ１０４から入力される平文フレームＸ〜Ｚの送信遅延を調整する。
【００６５】
ｂ１）  下りバッファ１０４から取り出す平文フレームＸ〜Ｚが、タイムスタンプが書き込まれる「第１フレーム」（例えば、ＭＰＣＰフレーム）であるか否かを判定する。図８の例においても、平文フレームＸ〜Ｙはすべて第１フレームである。
ｂ２）  ｂ１）の判定の結果、平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームでない場合は、以後の処理を行わず、第１フレームの直前のＩＦＧを通常値（＝２０バイト）に設定する。
【００６６】
ｂ３）  ｂ１）の判定の結果、下りフレームＸ〜Ｙが第１フレームである場合は、更に、第１フレームの１つ前の下りフレームである「第２フレーム」が、暗号化部１０６において暗号化されるフレームであるか否かを判定する。
ｂ４）  ｂ３）の判定の結果、第２フレームが暗号化されないフレームである場合は、この第２フレームのペイロードに対するパディングを行わない。図８の例では、平文フレームＸがこれに該当する。
【００６７】
ｂ５）  ｂ３）の判定の結果、第２フレームが暗号化されるフレームである場合は、この第２フレームのペイロードに、第２フレームの暗号化によるフレーム長の増分（＝２４バイト）に相当するダミーデータをパディングする。図８の例では、平文フレームＹがこれに該当する。
ｂ６）  平文フレームＸ〜Ｙの先頭が暗号化部１０６に入力される時点のＰＯＮカウンタ値ｔｘ〜ｔｚを、平文フレームＸ〜Ｚのタイムスタンプ値として、タイムスタンプ書込部１１０にタイムスタンプを書き込ませる。
【００６８】
ｂ７）  タイムスタンプ値ｔｘ〜ｔｚが記された平文フレームＸ〜Ｚを暗号化部１０６に入力する。この場合、ダミーデータをパディングした平文フレームＹについては、暗号化部１０６への入力前に、付加されたダミーデータを除去してから暗号化部１０６に入力する。
なお、図８の例においても、平文フレームＹはタイムスタンプを書き込まないユーザフレームであってもよいし、平文フレームＺを暗号化することにしてもよい。
【００６９】
（局側装置の効果）
上記の通り、第１実施形態の変形例の局側装置１によれば、ＩＦＧ制御部１０５が、暗号化に伴うフレーム長の増分（＝２４バイト）を、暗号化部１０６に入力する前の平文フレームＹ（第２フレーム）に付加し、この状態で、平文フレームＺ（第１フレーム）に対するタイムスタンプ（＝ｔｚ）の書き込みをタイムスタンプ書込部１１０に行わせてから、その平文フレームＺ（第１フレーム）を暗号化部１０６に入力する。
【００７０】
従って、この変形例の場合も、平文フレームＺ（第１フレーム）のタイムスタンプ値ｔｚは、その１つ前の平文フレームＹ（第１フレーム）の暗号化によるフレーム長の増加を予め見越した値となるので、暗号化部１０６から出力される平文フレームＺ（第１フレーム）の先頭が、暗号化部１０６への入力前に書き込まれたタイムスタンプ値ｔｚから大幅に遅延することがない。
【００７１】
すなわち、平文フレームＺ（第１フレーム）の送信遅延が、その１つ前の平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化によって変動しないように処理される。
このため、フレーム長が増加する暗号化方式を局側装置１が採用する場合でも、宅側装置２に正確なタイムスタンプを通知することができ、局側装置１と宅側装置２の時刻同期を正確に行うことができる。
【００７２】
〔第２実施形態〕
（局側装置の内部構成）
図９は、第２実施形態の局側装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
第２実施形態に係る局側装置１（図９）が、第１実施形態に係る局側装置１（図６）と異なる点は、タイムスタンプ生成部１０９とタイムスタンプ書込部１１０の間に、タイムスタンプの値を調整するタイムスタンプ調整部１１１を設けた点にある。
【００７３】
本実施形態のＩＦＧ制御部１０５は、暗号化部１０６で暗号化される下りフレームを下りバッファ１０４から取り出すと、その到着を示すフラグ情報である暗号化フラグを、タイムスタンプ調整部１１１に通知する。
タイムスタンプ調整部１１１は、上記暗号化フラグを取得した場合には、後述するタイムスタンプ値の調整処理を行い、調整後の値をタイムスタンプ書込部１１０に通知する。
【００７４】
タイムスタンプ書込部１１０は、ＩＦＧ制御部１０５で処理される下りフレームがＭＰＣＰフレームである場合に、タイムスタンプ調整部１１１で調整後のタイムスタンプ値を用いて、暗号化前のＭＰＣＰフレームにタイムスタンプを記す。
【００７５】
（送信遅延の調整方法）
図１０は、第２実施形態における送信遅延の調整方法を示す説明図である。
この場合のＩＦＧ制御部１０５は、次の処理ｃ１）〜ｃ７）を実行することにより、下りバッファ１０４から入力される平文フレームＸ〜Ｚの送信遅延を調整する。
【００７６】
ｃ１）  下りバッファ１０４から取り出す平文フレームＸ〜Ｚが、タイムスタンプを書き込む「第１フレーム」（例えば、ＭＰＣＰフレーム）であるか否かを判定する。図１０の例においても、平文フレームＸ〜Ｙはすべて第１フレームである。
ｃ２）  ｂ１）の判定の結果、平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームでない場合は、以後の処理を行わず、第１フレームの直前のＩＦＧを通常値（＝２０バイト）に設定する。
【００７７】
ｃ３）  ｂ１）の判定の結果、平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームである場合は、平文フレームＸ〜Ｙの先頭が暗号化部１０６に入力される時点のＰＯＮカウンタ値ｔｘ〜ｔｚを、平文フレームＸ〜Ｚの仮のタイムスタンプ値として記憶する。
ｃ４）  平文フレームＸ〜Ｙが第１フレームである場合は、更に、第１フレームの１つ前の下りフレームである「第２フレーム」が、暗号化部１０６において暗号化されるフレームであるか否かを判定する。
【００７８】
ｃ５）  ｃ４）の判定の結果、第２フレームが暗号化されないフレームである場合（図１０の平文フレームＸ）は、暗号化フラグをタイムスタンプ調整部１１１に通知しない。
この場合、タイムスタンプ調整部１１１は、記憶した第１フレーム（図１０の平文フレームＹ）のタイムスタンプ値ｔｙを調整済みのタイムスタンプ値とする。
ｃ６）  ｃ４）の判定の結果、第２フレームが暗号化されるフレームである場合は、暗号化フラグをタイムスタンプ調整部１１１に通知する。
【００７９】
この場合、タイムスタンプ調整部１１１は、第２フレーム（図１０の平文フレームＹ）の暗号化によるフレーム長の増分（＝２４バイト）に相当する時間増分値Ｔを、記憶した第１フレーム（図１０の平文フレームＺ）のタイムスタンプ値ｔｘに加算した値を、調整後のタイムスタンプ値とする。
【００８０】
ｃ７）  調整後のタイムスタンプ値ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ＋Ｔが記された平文フレームＸ〜Ｚを暗号化部１０６に入力する。
なお、図１０の例においても、平文フレームＹはタイムスタンプを書き込まないユーザフレームであってもよいし、平文フレームＺを暗号化することにしてもよい。
【００８１】
（局側装置の効果）
上記の通り、第２実施形態に係る局側装置１によれば、ＩＦＧ制御部１０５が、平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化に伴うフレーム長の増分（＝２４バイト）に相当する時間増分値Ｔに基づいて、タイムスタンプ書込部１１０が平文フレームＺ（第１フレーム）に書き込むタイムスタンプ値を補正し、その補正後の平文フレームＺ（第１フレーム）を暗号化部１０６に入力する。
【００８２】
従って、第２実施形態においても、平文フレームＺ（第１フレーム）のタイムスタンプ値ｔｚ＋Ｔは、その１つ前の平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化によるフレーム長の増加を予め見越した値となるので、暗号化部１０６から出力される平文フレームＺ（第１フレーム）の先頭が、暗号化部１０６への入力前に書き込まれたタイムスタンプ値ｔｚ＋Ｔから大幅に遅延することがない。
【００８３】
すなわち、平文フレームＺ（第１フレーム）の送信遅延が、その１つ前の平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化によって変動しないように処理される。
このため、フレーム長が増加する暗号化方式を局側装置１が採用する場合でも、宅側装置２に正確なタイムスタンプを通知することができ、局側装置１と宅側装置２の時刻同期を正確に行うことができる。
【００８４】
〔第３実施形態〕
（局側装置の内部構成）
図１１は、第３実施形態の局側装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
第３実施形態の局側装置１（図１１）が、第１実施形態の局側装置１（図６）と異なる点は、タイムスタンプ書込部１１０が、暗号化部１０６の出力側において下りフレームにタイムスタンプを書き込む点にある。
【００８５】
本実施形態の局側装置１では、ＩＦＧ制御部１０５は、下りバッファ１０４から取り出されるすべての下りフレームに通常値（＝２０バイト）のＩＦＧを設定する機能のみを有し、第１及び第２実施形態のような送信遅延の調整を行わない。
その代わりに、上記タイムスタンプ書込部１１０が、暗号化部１０６の出力側において所定の下りフレームにタイムスタンプを書き込むことにより、第１フレームの送信遅延の変動をなくす処理を行う制御部を兼ねている。
【００８６】
（タイムスタンプの書込例）
図１２は、タイムスタンプ書込部１１０によるタイムスタンプの書込例を示す説明図である。
なお、本実施形態の局側装置１では、タイムスタンプを書き込む下りフレーム（例えば、ＭＰＣＰフレーム）については、暗号化部１０６において暗号化されず、それ以外の例えばユーザフレームが暗号化される場合を想定している。また、図１２の例では、平文フレームＸ，ＺがＭＰＣＰフレームであり、平文フレームＹがユーザフレームである。
【００８７】
本実施形態のタイムスタンプ書込部１１０は、暗号化部１０６から出力される下りフレームＸ〜Ｚのうち、暗号化されていない平文フレームＸ，Ｚに、所定値ｔｘ，ｔｚのタイムスタンプを書き込み、暗号化フレームＹ’にはタイムスタンプを書き込まない。
なお、この場合のタイムスタンプ値ｔｘ，ｔｙは、平文フレームＸ，Ｚが暗号化部１０６から出力される時点のＰＯＮカウンタ値である。
【００８８】
（局側装置の効果）
上記の通り、第３実施形態の局側装置１によれば、タイムスタンプ書込部１１０が、暗号化部１０６の出力側において平文フレームＺ（第１フレーム）にタイムスタンプを書き込むので、その前の平文フレームＹ（第２フレーム）の暗号化如何が、タイムスタンプが記された平文フレームＺ（第１フレーム）の送信時点を遅延させる原因にならない。
このため、平文フレーム（第１フレーム）の送信遅延が変動することがなく、宅側装置に通知するタイムスタンプが正確になるので、局側装置１と宅側装置２の時刻同期を正確に行うことができる。
【００８９】
〔その他の変形例〕
本発明の権利範囲は、上述の実施形態（変形例を含む。）ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な範囲内のすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態（変形例を含む。）では、第２フレームのフレーム長の増加に伴う第１フレームの送信遅延の変動なくす場合を説明したが、必ずしもその変動を完全になくす必要はなく、規格上で許容される所定の時間範囲内に抑制することにしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１      局側装置
２      宅側装置
１０５    ＩＦＧ制御部（遅延制御部）
１０６    暗号化部
１０７    ＰＯＮ送信部
１０９    タイムスタンプ生成部
１１０    タイムスタンプ書込部
１１１    タイムスタンプ調整部 
【図１】
2013123098.tif 000003
【図２】
2013123098.tif 000004
【図３】
2013123098.tif 000005
【図４】
2013123098.tif 000006
【図５】
2013123098.tif 000007
【図６】
2013123098.tif 000008
【図７】
2013123098.tif 000009
【図８】
2013123098.tif 000010
【図９】
2013123098.tif 000011
【図１０】
2013123098.tif 000012
【図１１】
2013123098.tif 000013
【図１２】
2013123098.tif 000014