(57)【要約】【課題】予備系へ切り替える際の正常導通までの所要時間を短縮化可能な通信装置を得ること。【解決手段】本発明は、ＯＮＵ２（ＯＮＵ２11，…，２N2）と暗号化通信を行うＯＬＴ１０（ＯＬＴ１０1，…，１０N）および予備系ＯＬＴ２０と、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０を制御する制御部３０とを備えた局側装置１であって、制御部３０は、ＯＮＵ２が接続先をＯＬＴ１０から予備系ＯＬＴ２０に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、ＯＬＴ１０が起動するとＯＬＴ１０へ緊急暗号鍵を通知し、予備系ＯＬＴ２０が起動すると予備系ＯＬＴ２０へ緊急暗号鍵を各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０へ通知する情報管理部３０Ａを備え、ＯＬＴ１０は、制御部３０から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認したＯＮＵ２に対して緊急暗号鍵を通知する情報管理部１０Ａを備えている。【選択図】図１
2014075661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置と、当該現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置であって、
前記制御部は、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記現用系親局装置は、
前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備える、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記現用系親局装置を複数備え、
同じ識別番号の伝送路を介してそれぞれ異なる現用系親局装置に接続されている各子局装置へ通知する緊急暗号鍵を共通の緊急暗号鍵とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記緊急暗号鍵として、現用系親局装置と子局装置の間で予め共有化されており、かつ通信を開始した後の最初の暗号化処理で使用する暗号鍵である事前共有鍵を利用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記事前共有鍵は、現用系親局装置と子局装置の組み合わせごと異なる暗号鍵であり、
前記制御部の情報管理部は、接続先を予備系親局装置へ切り替える子局装置の発生を検出すると、当該子局装置の元の接続先の現用系親局装置に対応する事前共有鍵を予備系親局装置に対して通知する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記事前共有鍵は、現用系親局装置と子局装置の組み合わせごと異なる暗号鍵であり、
前記予備系親局装置は、
各現用系親局装置と子局装置の全ての組み合わせそれぞれの事前共有鍵を前記制御部から取得して管理する情報管理部、
を備え、
前記制御部の情報管理部は、接続先を予備系親局装置へ切り替える子局装置の発生を検出すると、当該子局装置の元の接続先の現用系親局装置を予備系親局装置の情報管理部に対して通知する、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記現用系親局装置の情報管理部は、子局装置との通信を開始後、当該子局装置との通信で使用する暗号鍵を所定のタイミングで再生成して当該子局装置へ通知し、その後、再生成した暗号鍵の使用を開始する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項７】
暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置と、当該予備系親局装置が通信を開始した後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに当該現用系親局装置および当該予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置、と通信を行う子局装置であって、
接続している現用系親局装置を介して、自身に割り当てられた緊急暗号鍵を前記制御部から取得する情報管理部、
を備え、
接続先を前記予備系親局装置へ切り替えた後の暗号化処理および復号処理では前記緊急暗号鍵を使用する、
ことを特徴とする子局装置。
【請求項８】
子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御装置であって、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると、当該現用系親局装置に対し、前記緊急暗号鍵を、接続を承認した子局装置に対して通知すべき情報、かつ当該子局装置が接続先を予備系親局装置に切り替えた後に当該子局装置が使用する暗号鍵として通知し、前記予備系親局装置が起動すると、当該予備系親局装置に対し、前記緊急暗号鍵を、子局装置との通信における暗号化処理で使用する暗号鍵として通知する情報管理部、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項９】
子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御装置であって、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理する情報管理部と、
現用系親局装置から通信状態に関する情報を収集し、当該現用系親局装置配下の子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があるかどうか判別する切替判定部と、
を備え、
子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があると前記切替判定部が判断した場合、前記情報管理部は、接続先を切り替える必要がある子局装置の元の接続先の現用系親局装置に対応する緊急暗号鍵を予備系親局装置へ通知する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御装置であって、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部と、
各現用系親局装置から通信状態に関する情報を収集し、当該現用系親局装置配下の子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があるかどうか判別する切替判定部と、
を備え、
子局装置の接続先を予備系親局装置に切り替える必要があると前記切替判定部が判断した場合、前記情報管理部は、接続先を切り替える必要がある子局装置の元の接続先の現用系親局装置を予備系親局装置へ通知する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
前記緊急暗号鍵として、現用系親局装置と子局装置の間で予め共有化されており、かつ通信を開始した後の最初の暗号化処理で使用する暗号鍵である事前共有鍵を利用する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
現用系親局装置および予備系親局装置と、当該現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置と、
前記現用系親局装置または予備系親局装置と暗号化通信を行う子局装置と、
を備え、
前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記現用系親局装置は、
前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、
を備え、
前記子局装置は、
前記緊急暗号鍵を保持しておき、接続先を前記予備系親局装置へ切り替えた後の暗号化処理および復号処理では前記緊急暗号鍵を使用する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
現用系親局装置および予備系親局装置と、当該現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置と、
前記現用系親局装置または予備系親局装置と暗号化通信を行う子局装置と、
を備えた通信システムにおける通信制御方法であって、
前記制御部が、前記現用系親局装置が起動すると、当該現用系親局装置に対し、前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵へ通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する暗号鍵通知ステップと、
前記現用系親局装置が、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する緊急暗号鍵通知ステップと、
前記子局装置が、接続先を前記予備系親局装置へ切り替える接続先切替ステップと、
接続先を切り替えた前記子局装置と前記予備系親局装置が、前記緊急暗号鍵を使用した暗号化通信を開始する通信開始ステップと、
を含むことを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予備系の通信装置を含む複数の通信装置により構成され、かつ各通信装置は対向装置との間で暗号化通信を行う通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＰＯＮ（Passive  Optical  Network）システムにおいて、局側の通信装置（ＯＬＴ：Optical  Line  Terminal）と加入者側の各通信装置（ＯＮＵ：Optical  Network  Unit）が各種情報を暗号化して送受信するようにしてセキュリティ性を高め、なおかつ予備系のＯＬＴを備えるようにしてシステムの信頼性も高めるようにすることが検討されている（例えば特許文献１参照）。下記の非特許文献１や非特許文献２には、ＰＯＮシステムに適用される制御手順などが規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６６７５８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３（ＴＭ）−２００８  ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ  Ｐａｒｔ３：Ｃａｒｒｉｅｒ  ｓｅｎｓｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＣＳＭＡ／ＣＤ）  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｐ．１９０４（ＴＭ）／Ｄ２．４  Ｄｒａｆｔ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｉｎ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＳＩＥＰＯＮ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
暗号化通信を行っている通信システムにおいては、一般的に、障害発生等に伴って運用系から予備系へと切り替える場合、暗号化処理／復号処理で使用しているセキュリティ情報（すなわち暗号鍵）を更新するために、認証による暗号鍵の更新が行われる。そのため、暗号鍵の更新処理中は通信が中断され、切り替え後の正常導通までの時間が長くなる問題がある。
【０００６】
特許文献１に記載されたシステムにおいては、一世代前に使用されていた暗号鍵を使用することで、切替後の鍵更新のための認証処理を不要としている。しかしながら、特許文献１の発明では、暗号鍵をＯＮＵ側で発行する構成を想定しており、暗号鍵をＯＬＴが発行するシステムに適用する場合には、切替判断後、切替処理後に使用する暗号鍵を現用系ＯＬＴから予備系ＯＬＴへ通知するための時間が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予備系へ切り替える際の正常導通までの所要時間を短縮化可能な通信装置、子局装置、制御装置、通信システムおよび通信制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、子局装置と暗号化通信を行う現用系親局装置および予備系親局装置と、当該現用系親局装置および予備系親局装置を制御する制御部とを備えた通信装置であって、前記制御部は、前記子局装置が接続先を前記現用系親局装置から前記予備系親局装置に切り替えた後の暗号化処理で使用する暗号鍵である緊急暗号鍵を管理するとともに、前記現用系親局装置が起動すると当該現用系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知し、前記予備系親局装置が起動すると当該予備系親局装置へ前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、を備え、前記現用系親局装置は、前記制御部から通知された緊急暗号鍵を保持するとともに、自身への接続を承認した子局装置に対して前記緊急暗号鍵を通知する情報管理部、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、秘匿性を確保しつつ短時間で予備系への切替処理を完了し、通信を再開可能な通信システムを実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＯＬＴの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＯＬＴが保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図４】図４は、ＯＮＵの構成例を示す図である。
【図５】図５は、制御部の構成例を示す図である。
【図６】図６は、制御部が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図７】図７は、集線部の構成例を示す図である。
【図８】図８は、ＯＬＴおよびＯＮＵの起動手順を示す図である。
【図９】図９は、ＯＮＵの認証手順の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＯＮＵが保持している鍵管理テーブルの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ＯＬＴが保持している鍵管理テーブルの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、予備系ＯＬＴへの切替シーケンスの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１の各ＯＬＴ、予備系ＯＬＴおよび各ＯＮＵが保持している暗号鍵の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２の制御部が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２のＯＬＴおよび予備系ＯＬＴが保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２のＯＮＵが保持している鍵管理テーブルの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２のＯＬＴおよび予備系ＯＬＴが保持している鍵管理テーブルの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２のＯＮＵの接続先を予備系ＯＬＴへ切り替える場合のシーケンスの一例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２の各ＯＬＴ、予備系ＯＬＴおよび各ＯＮＵが保持している暗号鍵の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３の制御部が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３のＯＬＴおよび予備系ＯＬＴが保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【図２２】図２２は、実施の形態３のＯＮＵの接続先を予備系ＯＬＴへ切り替える場合のシーケンスの一例を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３の各ＯＬＴ、予備系ＯＬＴおよび各ＯＮＵが保持している暗号鍵の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる通信装置、子局装置、制御装置、通信システムおよび通信制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態では、通信システムがＰＯＮシステムの場合について説明する。なお、通信システムをＰＯＮシステムに限定するものではない。予備系の通信装置を含む複数の通信装置により構成され、かつ通信装置同士がデータを暗号化して送受信する通信システムであれば本発明を適用可能である。本実施の形態の通信システムは、局側装置１、複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２11，２12，２21，２22，…，２N1，２N2）、および光スイッチ３を含んで構成されている。各ＯＮＵ２は同じ構成とする。図１では、ＰＯＮシステムのＮ：１冗長構成を示している。Ｎ：１冗長構成とは、Ｎ系統（Ｎは１以上の整数）の現用系（現用系の通信装置、本実施の形態ではＯＬＴ）に対して一つの予備系を準備し、障害時またはオペレータ指示時に、Ｎ系統の現用系の一つから、予備系へ運用を切り替える構成である。
【００１３】
局側装置１は、現用系の親局装置１０（ＯＬＴ１０1，１０2，…，１０N）と、予備系の親局装置２０（予備系ＯＬＴ２０）と、制御部３０と、集線部４０とを備えている。図１では現用系を複数としているが単数の構成でもよい。
【００１４】
ＯＬＴ１０n（n=1,2,…,N）は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部１０Ａを備えている。また、光ファイバ４nおよび光カプラ５n，６nを介して、子局装置であるＯＮＵ２n1，２n2を収容する。なお、図１では１台のＯＬＴ１０に２台のＯＮＵ２が収容された構成としているが、各ＯＬＴ１０に収容されるＯＮＵ２は１台でもよいし３台以上としてもよい。ＯＬＴ１０とＯＮＵ２は、データを暗号化して送受信する。
【００１５】
予備系ＯＬＴ２０は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部２０Ａを備えている。また、光スイッチ３を介して、各ＯＬＴ１０とその配下の各ＯＮＵ２との間に配設されている光カプラ５（光カプラ５1，５2，…，５N）に接続されている。光スイッチ３は１：Ｎスイッチであり、複数の光カプラ５のうちの１つと予備系ＯＬＴ２０を接続可能な構成となっている。予備系ＯＬＴ２０は、ＯＬＴ１０とその配下のＯＮＵ２との間で通信障害が発生した場合、このＯＬＴ１０に代わってＯＮＵ２と通信する。例えば、ＯＬＴ１０1とＯＮＵ２11，２12との間で通信障害が発生した場合、予備系ＯＬＴ２０は、ＯＮＵ２11，２12との通信を開始する。なお、詳細については後述するが、予備系ＯＬＴ２０と現用系の各ＯＬＴ１０は同じ構成となっており、同じ機能を有している。よって、予備系ＯＬＴ２０とＯＮＵ２の通信においても暗号化を行う。
【００１６】
制御部３０は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部３０Ａを備えている。また、局側装置１内の各部（ＯＬＴ１０，予備系ＯＬＴ２０，集線部４０）および光スイッチ３を制御する。例えば、ＯＬＴ１０とその配下のＯＮＵ２との間において通信障害が発生したことを検出した場合には、このＯＬＴ１０に代わって予備系ＯＬＴ２０がＯＮＵ２と通信するよう、ＯＬＴ１０、予備系ＯＬＴ２０、集線部４０および光スイッチ３を制御する。
【００１７】
集線部４０は、図示を省略している上位装置から受け取った下り方向の信号（下り信号）を各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０に振り分けるとともに、各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０から受け取った上り方向の信号（上り信号）を上位装置へ出力する。
【００１８】
ＯＮＵ２は、予備系への運用切り替えに関する情報を管理する情報管理部２Ａを備えている。また、各種情報通信機器を接続可能となっており、接続されている機器宛の下り信号をＯＬＴ１０または予備系ＯＬＴ２０から受信した場合にはこれを宛先の機器へ転送し、接続されている機器から上り信号を受信した場合にはこれを局側装置１のＯＬＴ１０または予備系ＯＬＴ２０へ転送する。
【００１９】
光スイッチ３は、予備系ＯＬＴ２０に接続されるとともに光カプラ５1〜５Nのそれぞれと光ファイバ経由で接続されており、局側装置１の制御部３０からの指示に従い、予備系ＯＬＴ２０を光カプラ５1〜５Nのうちの１つとを接続する。
【００２０】
つづいて、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０の構成と基本動作について説明する。なお、ＯＬＴ１０と予備系ＯＬＴ２０は同一構成となっている。
【００２１】
図２は、ＯＬＴ（ＯＬＴ１０，予備系ＯＬＴ２０）の構成例を示す図である。ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０は、図１に示した情報管理部１０Ａまたは２０ＡであるＯＬＴ管理部１０１、上り帯域制御部１０２、多重部１０３、暗号化部１０４、鍵管理部１０５、電気／光変換部１０６、ＷＤＭ部１０７、光／電気変換部１０８、復号化部１０９、分離部１１０および障害検出部１１１を備えている。
【００２２】
ＯＬＴ管理部１０１は、配下の各ＯＮＵ２に関する各種情報を管理するとともに、各ＯＮＵ２との間の通信で使用する暗号鍵を生成する。上り帯域制御部１０２は、自身に接続されている各ＯＮＵ２に対して上り帯域を割り当てる。多重部１０３は、集線部４０から受け取った下りデータとＯＮＵ２へ送信する制御情報を多重化（時分割多重）する。暗号化部１０４は、多重部１０３から出力された下りデータを鍵管理部１０５で管理されている暗号鍵を使用して暗号化する。鍵管理部１０５は、暗号化部１０４における暗号化処理および復号化部１０９における復号処理で使用する暗号鍵を管理する。電気／光変換部１０６は、暗号化部１０４から出力された信号である下り方向の電気信号を光信号に変換する。ＷＤＭ部１０７は、電気／光変換部１０６から出力された下り方向の光信号をＯＮＵ２に向けて送信するとともに、ＯＮＵ２から送信された上り方向の光信号を受信する。光／電気変換部１０８は、ＷＤＭ部１０７がＯＮＵ２から受信した上り方向の光信号を電気信号に変換する。復号化部１０９は、光／電気変換部１０８から出力された信号である暗号化された状態の電気信号を鍵管理部１０５で管理されている暗号鍵を使用して復号する。分離部１１０は、ＰＯＮ時分割多重制御のためのメッセージフレームであるＭＰＣＰ（Multi  Point  Control  Protocol）メッセージ、ＯＡＭ（Operation  Administration  and  Maintenance）などの管理メッセージ、認証メッセージなどを復号化部１０９の出力信号から分離する。障害検出部１１１は、復号化部１０９で復号される前の信号（復号化部１０９への入力信号）および復号結果（復号化部１０９からの出力信号）に基づいて、ＯＮＵ２との間で通信障害が発生しているか否かを判別する。
【００２３】
ＯＬＴ管理部１０１が管理している情報の一例を図３に示す。なお、図３には、図１に示したＯＬＴ１０1〜１０Nおよび予備系ＯＬＴ２０それぞれのＯＬＴ管理部１０１が管理している情報である情報管理テーブルを示している。ＯＬＴ＃１〜＃ＮはＯＬＴ１０1〜１０Nに対応する。図３に示したように、情報管理テーブルでは、各ＯＬＴに接続されているＯＮＵ２の関連情報として、ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、ＯＮＵ  ＭＡＣアドレス、サービス情報（最大帯域）、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面を管理する。図３には４つの情報管理テーブルを示しているが、図１に示した各ＯＬＴは、これらの情報管理テーブルのうちの１つを管理する。図３に示した情報管理テーブルのうち、ＯＬＴ＃１内情報管理テーブルはＯＬＴ１０1内で管理されているテーブル、ＯＬＴ＃２内情報管理テーブルはＯＬＴ１０2内で管理されているテーブル、ＯＬＴ＃Ｎ内情報管理テーブルはＯＬＴ１０N内で管理されているテーブル、予備系ＯＬＴ内情報管理テーブルは予備系ＯＬＴ２０内で管理されているテーブルである。
【００２４】
ＰＯＮロジカルリンクＩＤは、ＯＬＴと配下の各ＯＮＵとの間で確立している論理リンクの識別情報である。ＯＬＴは、論理リンクを新たに張る場合、例えば、ＰＯＮロジカルリンクＩＤの値として、その時点で割り当て済みでない値の中の最小値を割り当てる。ＯＮＵ  ＭＡＣアドレスは、ＯＬＴ配下の各ＯＮＵのＭＡＣアドレスである。サービス情報は、対応するＯＮＵに対して割り当て可能な最大帯域の情報であり、ＯＮＵに対して帯域を割り当てる際に参照される。緊急暗号鍵は、通信障害発生などに伴いＯＬＴ１０を予備系ＯＬＴ２０へ切り替える処理が発生した場合に使用する暗号鍵（暗号化処理／復号処理で使用する暗号鍵）である。緊急暗号鍵面は、緊急暗号鍵が格納されている場所を示す情報である。予備系ＯＬＴ２０が使用されていない状態（全ての現用系のＯＬＴ１０が配下のＯＮＵ２と正常に通信している状態）の場合、予備系ＯＬＴ２０に対応している情報管理テーブルのＯＮＵ  ＭＡＣアドレスおよびサービス情報は情報が登録されていない状態（図３では“−”と表現している）となる。本実施の形態では、緊急暗号鍵は、ＯＬＴとＯＮＵの組み合わせによらず、ＯＮＵに割り当てられているＰＯＮロジカルリンクＩＤに応じた値としている（ＰＯＮロジカルリンクＩＤが同じ論理リンクに対応している各緊急暗号鍵を同じ暗号鍵としている）。これにより、予備系ＯＬＴ２０が管理する緊急用暗号鍵の情報量が増大してしまうのを防止できる。なお、情報管理テーブルの構成は図３に示したものに限定されない。
【００２５】
図４は、ＯＮＵ２の構成例を示す図である。ＯＮＵ２は、ＷＤＭ部２０１、光／電気変換部２０２、復号化部２０３、鍵管理部２０４、分離部２０５、上り通信制御部２０６、暗号化部２０７、電気／光変換部２０８、障害検出部２０９および図１に示した情報管理部２ＡであるＯＮＵ管理部２１０を備えている。
【００２６】
ＷＤＭ部２０１は、ＯＬＴから送信された下り方向の光信号を受信するとともに、電気／光変換部２０８から出力された信号である上り方向の光信号をＯＬＴへ送信する。光／電気変換部２０２は、ＷＤＭ部２０１がＯＬＴから受信した下り方向の光信号を電気信号に変換する。復号化部２０３は、光／電気変換部２０２から出力された信号である暗号化された状態の電気信号を鍵管理部２０４で管理されている暗号鍵を使用して復号する。鍵管理部２０４は、暗号化部２０７における暗号化処理および復号化部２０３における復号処理で使用する暗号鍵を管理する。分離部２０５は、ＭＰＣＰメッセージ、ＯＡＭなどの管理メッセージ、認証メッセージなどを復号化部２０３の出力信号から分離する。上り通信制御部２０６は、ＯＬＴとの間で通信制御用の各種メッセージを送受信するとともに、接続されている機器から受信した上り信号をＯＬＴへ送信する。暗号化部２０７は、上り通信制御部２０６から出力された上りデータを鍵管理部２０４で管理されている暗号鍵を使用して暗号化する。電気／光変換部２０８は、暗号化部２０７から出力された信号である上り方向の電気信号を光信号に変換する。障害検出部２０９は、復号化部２０３で復号される前の信号（復号化部２０３への入力信号）および復号結果（復号化部２０３からの出力信号）に基づいて、ＯＬＴとの間で通信障害が発生しているか否かを判別する。ＯＮＵ管理部２１０は、自装置の情報やＯＬＴへの接続処理などにおいてＯＬＴから取得した情報を管理する。
【００２７】
図５は、制御部３０の構成例を示す図である。制御部３０は、情報通信終端部３０１、図１に示した情報管理部３０Ａである局側装置管理部３０２、切替判定部３０３および切替制御部３０４を備えている。
【００２８】
情報通信終端部３０１は、局側装置１が備えている各ＯＬＴ（ＯＬＴ１０，予備系ＯＬＴ２０）のＯＬＴ管理部１０１（図２参照）との情報通信を終端する。局側装置管理部３０２は、局側装置１が備えている各ＯＬＴ１０および各ＯＬＴ１０に接続されているＯＮＵの情報を管理する。切替判定部３０３は、現用系のＯＬＴ１０を予備系ＯＬＴ２０に切り替える必要があるかどうかを判定する。切替制御部３０４は、切替判定部３０３で予備系ＯＬＴ２０への切り替えが必要と判断された場合に、切り替え対象のＯＬＴ１０、予備系ＯＬＴ２０、集線部４０および光スイッチ３を制御して切り替え処理を実施させる。
【００２９】
局側装置管理部３０２が管理している情報である情報管理テーブルの一例を図６に示す。図６に示したように、局側装置管理部３０２が管理している情報管理テーブルでは、現用系のＯＬＴ１０およびＯＬＴ１０に接続されているＯＮＵ２の関連情報としてＯＬＴナンバー、ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、ＯＮＵ  ＭＡＣアドレス、サービス情報（最大帯域）、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面を管理する。
【００３０】
ＯＬＴナンバーは、ＯＬＴ１０の識別情報であり、図６に示した例では、ＯＬＴ１０1のナンバーを１、ＯＬＴ１０2のナンバーを２、ＯＬＴ１０NのナンバーをＮとしている。ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、ＯＮＵ  ＭＡＣアドレス、サービス情報（最大帯域）、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面は、ＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１が管理している情報管理テーブル（図３参照）の各情報と同じ情報である。すなわち、局側装置管理部３０２は、各ＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１で管理されている情報と同じ情報を管理している。また、局側装置管理部３０２で管理している各情報と各ＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１が管理している各情報は同期が取れている。
【００３１】
図７は、集線部４０の構成例を示す図である。集線部４０は、集線機能管理部４０１、複数のポート４０２（ポート４０２1，４０２2，…，４０２N）、予備系ポート４０３、ポート振り分け部４０４および上位装置インタフェース４０５を備えている。
【００３２】
集線機能管理部４０１は、ＯＬＴポート接続情報、データフレーム振り分け情報などの情報を管理するとともに、ポート振り分け部４０４を制御する。ポート４０２にはＯＬＴ１０が接続され、ＯＬＴ１０へデータフレームを出力するとともにＯＬＴ１０からのデータフレームが入力される。予備系ポート４０３には予備系ＯＬＴ２０が接続され、予備系ＯＬＴ２０へデータフレームを出力するとともに予備系ＯＬＴ２０からのデータフレームが入力される。ポート振り分け部４０４は、上位装置インタフェース４０５経由で上位装置から受け取ったデータフレーム（下りデータフレーム）を各ポート（ポート４０２1〜４０２N，予備系ポート４０３）へ振り分けるとともに、各ポートから入力されたデータフレーム（上りデータフレーム）を上位装置インタフェース４０５経由で上位装置へ出力する。上位装置インタフェース４０５は上位装置との接続インタフェースである。
【００３３】
つづいて、本実施の形態の通信システムの動作について説明する。はじめに、局側装置１の起動動作について説明する。局側装置１においては制御部３０がまず起動する。次に、現用系の各ＯＬＴ１０、予備系ＯＬＴ２０および集線部４０が起動する。既に説明したように、制御部３０の局側装置管理部３０２は、図６に示した情報管理テーブルを保持している。この情報管理テーブル内の情報は、不揮発性メモリなどに保存されている。制御部３０の局側装置管理部３０２は、各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が起動すると、情報通信終端部３０１を経由して、各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１へ情報管理テーブル（図６）の情報を通知する。この通知を受けた各ＯＬＴ管理部１０１では、通知された情報の中から必要な情報を抽出し、図３に示した情報管理テーブルを生成して管理する。具体的には、各ＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１は、自ＯＬＴを示しているＯＬＴナンバーに対応する各情報（ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、ＯＮＵ  ＭＡＣアドレス、サービス情報（最大帯域）、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面）を抽出し、情報管理テーブルに登録する。予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１は、ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面の全ての組み合わせを抽出し、情報管理テーブルに登録する。なお、本実施の形態では各ＯＬＴ１０に２台のＯＮＵ２が接続されており、ＰＯＮロジカルリンクＩＤが１または２となっている場合を想定しているが、例えば、ＯＬＴナンバーがＮのＯＬＴ１０にＯＮＵ２が３台接続され、各ＯＮＵ２との間の論理リンクのＰＯＮロジカルリンクＩＤが１〜３の場合、予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１は、ＰＯＮロジカルリンクＩＤが３の論理リンクで使用する緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面も抽出して情報管理テーブルに登録する。
【００３４】
次に、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２の間の起動動作である接続確立動作について説明する。本実施の形態においては、上記の非特許文献１（ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３−２００８）で規定されているＰＯＮの起動処理に従うものとする。その手順を図８に示す。
【００３５】
接続確立動作では、まず、ＯＬＴ１０において、上り帯域制御部１０２が、起動可能なＯＮＵ２を発見するために、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを生成する。データフレームと時分割多重する多重部１０３および暗号化部１０４は、この時点では暗号化対象のデータフレームが存在していないため、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを通過させる。このメッセージは電気／光変換部１０６で光信号へ変換され、ＷＤＭ部１０７にて上り光信号と多重され、光ファイバへ出力される（ステップＳ１１）。
【００３６】
次に、ＯＮＵ２において、ＷＤＭ部２０１は、上り光信号と多重された光信号から下り光信号（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを含んでいる信号）を分離して光／電気変換部２０２へ出力する。光／電気変換部２０２は、ＷＤＭ部２０１から入力された下り光信号を電気信号に変換する。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを送信する際にはＯＬＴ１０が暗号化処理を実施していないので、復号化部２０３は、光／電気変換部２０２から入力された信号をそのまま、分離部２０５へ出力する。分離部２０５は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを抽出し、上り通信制御部２０６へ出力する。上り通信制御部２０６は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを解析し、指示されたタイミングでＲｅｇｉｓｔｅｒ  ＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＯＬＴ１０へ返信する。この時点では、暗号化を行わないこととし、暗号化部２０７は、上り通信制御部２０６から入力された信号（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を通過させる。このメッセージは電気／光変換部２０８で光信号に変換され、ＷＤＭ部２０１にて下り光信号と多重され、光ファイバへ出力される（ステップＳ１２）。
【００３７】
次に、ＯＬＴ１０において、ＷＤＭ部１０７は、下り信号と多重された光信号から上り光信号（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを含んでいる信号）を分離して光／電気変換部１０８へ出力する。光／電気変換部１０８は、ＷＤＭ部１０７から入力された上り光信号を電気信号に変換する。この信号は暗号化されていないため、復号化部１０９を通過して分離部１１０へ入力される。分離部１１０は、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを抽出し、上り帯域制御部１０２へ出力する。上り帯域制御部１０２は、登録メッセージであるＲｅｇｉｓｔｅｒメッセージを生成し、ＯＮＵ２へ送信する（ステップＳ１３）。さらに、Ｇａｔｅメッセージを生成してＯＮＵ２へ送信する（ステップＳ１４）。ＲｅｇｉｓｔｅｒメッセージおよびＧａｔｅメッセージを送信する動作は上述したステップＳ１１でＤｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージを送信する動作と同様であるため、詳細説明は省略する。
【００３８】
次に、ＯＮＵ２において、上り通信制御部２０６は、ＲｅｇｉｓｔｅｒメッセージおよびＧａｔｅメッセージを受信すると、Ｇａｔｅメッセージ指示されたタイミングでＲｅｇｉｓｔｅｒ  ＡｃｋメッセージをＯＬＴ１０へ返送する（ステップＳ１５）。なお、ＲｅｇｉｓｔｅｒメッセージおよびＧａｔｅメッセージを受信する際の詳細動作は、上述したＤｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇａｔｅメッセージの受信動作と同様である。Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ａｃｋメッセージを返送する際の詳細動作は、上述したＲｅｇｉｓｔｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージの返送動作と同様である。
【００３９】
最後に、ＯＬＴ１０において、上り帯域制御部１０２が、ＯＮＵ２から返送されたＲｅｇｉｓｔｅｒ  Ａｃｋメッセージを受信すると、接続確立手順が完了となり、ＰＯＮ接続が確立する。このとき、上り帯域制御部１０２は、ＯＬＴ管理部１０１に対して、ＰＯＮ接続確立とＯＮＵを管理するためのロジカルリンクＩＤとを通知する。なお、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  Ａｃｋメッセージを受信する際の詳細動作は、上述したＲｅｇｉｓｔｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージの受信動作と同様である。
【００４０】
図８に示した接続確立手順が完了すると、次に、ロジカルリンクＩＤの通知を受けたＯＬＴ管理部１０１が、接続されたＯＮＵ２の認証処理を開始する。認証処理は、システムに依存するが、本実施の形態では、文献ＩＥＥＥ８０２．１Ｘの記載内容に基づき、ＯＮＵ２のＭＡＣアドレスを確認するのみの簡易な認証とする。この認証処理の手順を図９に示す。
【００４１】
図９に示した認証手順では、まず、ＯＬＴ１０において、ＯＬＴ管理部１０１がＥＡＰ−ＲｅｑｕｅｓｔＩＤメッセージを生成し、ＰＯＮ接続確立したＯＮＵ２へ送信する（ステップＳ２１）。次に、ＯＮＵ２において、上り通信制御部２０６がＥＡＰ−ＲｅｑｕｅｓｔＩＤメッセージを受信し、ＥＡＰ−ＲｅｓｐｏｎｓｅＩＤメッセージを返信する（ステップＳ２２）。次に、ＯＬＴ１において、ＯＬＴ管理部１０１は、ＥＡＰ−ＲｅｓｐｏｎｓｅＩＤメッセージを受信し、このメッセージ記載されているＯＮＵ２のＭＡＣアドレスと、保持している情報管理テーブル（図３参照）のＯＮＵ  ＭＡＣアドレスとを比較し、一致した場合、認証成功とし、ＥＡＰ−ＳｕｃｃｅｓｓメッセージをＯＮＵへ送信する（ステップＳ２３）。なお、図９に示した各メッセージの送受信動作は、図８に示した接続確立動作における各種メッセージの送受信動作と同様である。ただし、ＯＬＴ１０において、ＯＬＴ管理部１０１は、生成したＥＡＰ−ＲｅｑｕｅｓｔＩＤメッセージおよびＥＡＰ−Ｓｕｃｃｅｓｓメッセージを多重部１０３へ出力する。分離部１１０は、ＯＮＵ２から送信されたＥＡＰ−ＲｅｓｐｏｎｓｅＩＤメッセージを抽出すると、ＯＬＴ管理部１０１へ出力する。図８および図９に示した接続確立手順および認証手順は一例であり、ＯＮＵ２の接続と認証ができるのであれば他の手順としても構わない。
【００４２】
ＯＬＴ１０は、ＥＡＰ−Ｓｕｃｃｅｓｓメッセージを送信した後、下りデータフレームに対する暗号化を開始する。また、ＯＮＵ２は、ＥＡＰ−Ｓｕｃｃｅｓｓメッセージを受信した後、上りデータフレームに対する暗号化を開始する。このように、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２は認証処理が完了すると、暗号化処理を開始する。認証処理が完了した直後の暗号化処理では、予めＯＬＴ１０とＯＮＵ２の間で共有している事前共有鍵を使用する。事前共有鍵は、例えば、認証成功時にＯＬＴ１０からＯＮＵ２へ送信されるＥＡＰ−ＳｕｃｃｅｓｓメッセージにてＯＬＴ１０からＯＮＵ２へ通知する。その他の方法で事前共有鍵をＯＬＴ１０およびＯＮＵ２に設定するようにしてもよい。本実施の形態における暗号化は、文献ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥ規定の暗号化に従うものとする。
【００４３】
また、使用する暗号鍵は定期的または不定期に新しいものに交換し、高い秘匿性を維持することが望ましい。そのため、本実施の形態の通信システムでは、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２が再認証処理を実施することにより、双方で保持している暗号鍵を新しい暗号鍵に交換する。再認証処理のシーケンスは図９に示した認証シーケンスと同様であるが、再認証シーケンスでは、ＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１が新しい暗号鍵を生成し、ＯＮＵ２へＥＡＰ−Ｓｕｃｃｅｓｓメッセージを使用して通知する。新しい暗号鍵を共有したＯＬＴ１０のＯＬＴ管理部１０１およびＯＮＵ２のＯＮＵ管理部２１０は、それぞれ、ＯＬＴ１０の鍵管理部１０５およびＯＮＵ２の鍵管理部２０４へ新しい暗号鍵を通知し、鍵管理部１０５および２０４は、管理している暗号鍵を更新する。
【００４４】
ここで、鍵管理部１０５および２０４における暗号鍵の管理用法を説明する。例えば、ＯＮＵ２の鍵管理部２０４は、図１０に示した構成の鍵管理テーブルを保持し、鍵管理テーブルに登録されている暗号鍵の１つを使用して、暗号化部２０７および復号化部２０３が、暗号化処理および復号処理を行う。なお、複数の暗号鍵の中の１つについては、接続先を予備系ＯＬＴ２０に切り替えた場合に使用する緊急暗号鍵として扱い、ＯＬＴ１０との通信では使用しない。本実施の形態では、鍵面３を緊急暗号鍵面としている。緊急暗号鍵以外の暗号鍵のうち、どの鍵面に登録されている暗号鍵を使用するかは、ＯＬＴ１０との間で適宜決定・変更する。使用する暗号鍵を変更する際にどの鍵面のものに変更するかはＯＬＴ１０側で決定しても良いしＯＮＵ２側で決定してもよい。また、自ＯＮＵ２がＯＬＴ１０との間で再認証処理を行い新しい暗号鍵の通知を受けた場合、鍵管理部２０４は、その時点で使用中の暗号鍵および緊急暗号鍵以外の暗号鍵を、通知された新しい暗号鍵に更新する。一方、ＯＬＴ１０の鍵管理部１０５は、図１１に示した構成の鍵管理テーブルを保持している。図示したように、鍵管理部１０５では、接続されているＯＮＵ２ごとに暗号鍵を管理する。本実施の形態では、ＯＬＴ１０に２台のＯＮＵ２が接続されているので、鍵テーブルには２台分の暗号鍵が登録されている。ＯＬＴ１０1が保持している鍵テーブルの場合、ＯＮＵ＃１はＯＮＵ２11に対応し、ＯＮＵ＃２はＯＮＵ２12に対応する。なお、予備系ＯＬＴ２０の鍵管理部１０５が保持している鍵管理テーブルの構成も同様である。暗号鍵を更新する際には、使用中の暗号鍵および緊急暗号鍵以外の暗号鍵を新しい暗号鍵に交換する。
【００４５】
ＯＬＴ１０は、図８に示した接続確立動作を実行してＯＮＵ２を接続し、さらに、図９に示した認証シーケンスを実行してＯＮＵ２の認証が完了（成功）すると、このＯＮＵ２との間で緊急暗号鍵を共有化するための処理を行う。具体的には、ＯＬＴ１０が、保持している緊急暗号鍵をＯＮＵ２へ通知する。ＯＬＴ１０は、例えば、図９に示した認証シーケンスが完了した後に、事前共有鍵により暗号化を行った所定のメッセージを使用して緊急暗号鍵を通知する。認証成功をＯＮＵ２へ通知するための、上述したＥＡＰ−Ｓｕｃｃｅｓｓメッセージを利用して緊急暗号鍵を通知してもよい。認証に成功してから緊急暗号鍵を通知する構成とすることにより、緊急暗号鍵を不必要にＯＮＵ２へ通知してしまう（認証に失敗したＯＮＵ２へ通知してしまう）ことを防止できる。通知する緊急暗号鍵は、通知先のＯＮＵ２が使用する緊急暗号鍵である。例えば、ＯＬＴ１０1が図１１の鍵管理テーブルを保持しており、ＯＮＵ２12の接続確立および認証が完了したとすると、ＯＬＴ１０1は緊急用暗号鍵として「ＢＢＢ」をＯＮＵ２12へ通知する。
【００４６】
つづいて、ＯＮＵ２の接続先を現用系のＯＬＴ１０から予備系ＯＬＴ２０に切り替える場合の制御シーケンスについて説明する。図１２は、予備系ＯＬＴ２０へ切り替える制御シーケンスの一例を示す図である。本実施の形態では、上記非特許文献（ＩＥＥＥ  Ｐ.１９０４．１）で規定されている切替制御シーケンスを使用するが、他のシーケンスを使用しても構わない。
【００４７】
ここでは、一例として、現用のＯＬＴ１０1とその配下のＯＮＵ２11および２12の間で通信障害が発生し、予備系ＯＬＴ２０へ切り替える場合の動作を説明する。
【００４８】
現用系のＯＬＴ１０1において、障害検出部１１１は、ＯＮＵ２11との間の伝送路（論理リンク）における通信障害発生（例えば、ＦＣＳエラーの発生）の有無およびＯＮＵ２12との間の伝送路における通信障害発生の有無を監視しており、障害発生を検出すると、その旨をＯＬＴ管理部１０１へ通知する。なお、障害発生の検出は、他の方法で行ってもよい。例えば、光信号の受信レベルに基づいて障害発生検出を行ってもよい。その他、障害発生を検出できるのであればどのような方法を用いてもよい。障害発生の通知を受けたＯＬＴ管理部１０１は、制御部３０にエラー発生状況を通知する。エラー発生状況の通知では、例えば、障害が発生した伝送路のロジカルリンクＩＤを通知する（ステップＳ３１）。制御部３０においては、ＯＬＴ管理部１０１からの通知が情報通信終端部３０１を介して切替判定部３０３に入力される。切替判定部３０３は、現用系のＯＬＴ１０1とその配下の全てのＯＮＵ２との間の伝送路で通信障害が発生していることを検出した場合、ＯＬＴ１０1を介した通信に問題がある（ＯＬＴ１０1の故障、ＯＬＴ１０1に接続されている光ファイバの故障、など）と判断し、現用系のＯＬＴ１０1から予備系ＯＬＴ２０へ切り替えることに決定する。そして、その旨を切替制御部３０４へ通知する。
【００４９】
なお、ここでは、ＯＬＴ１０1の障害検出部１１１が障害発生（上り方向の通信障害発生）を検出した場合の例を説明したが、下り方向のみで通信障害が発生する可能性もある。そのため、ＯＮＵ２11または２12の障害検出部２０９は、障害発生（下り方向の通信障害発生）を検出した場合、通信障害発生をＯＮＵ管理部２１０経由でＯＬＴ１０1へ通知し、この通知を受けたＯＬＴ１０1では、ＯＬＴ管理部１０１が制御部３０にエラー発生状況を通知する。
【００５０】
上記通知（予備系ＯＬＴ２０へ切り替え決定通知）を受けた切替制御部３０４は、予備系ＯＬＴ２０に対し、切り替え元のＯＬＴ1の設定情報として、ＰＯＮロジカルリンクＩＤ、ＯＮＵ  ＭＡＣアドレスおよびサービス情報（最大帯域）を情報通信終端部３０１経由で通知する（ステップＳ３２）。通知する情報は、局側装置管理部３０２が保持している情報管理テーブル（図６参照）に登録されている情報である。予備系ＯＬＴ２０への切り替えが発生した場合、切り替え直後には緊急暗号鍵を使用して通信を行うことになっているが、予備系ＯＬＴ２０は、起動時に緊急暗号鍵を取得済みであるため、緊急暗号鍵および緊急暗号鍵面については通知不要である。
【００５１】
切替制御部３０４は、また、ＯＬＴ1に対して切替開始を通知する（ステップＳ３３）。切替開始の通知を受けたＯＬＴ1においては、ＯＬＴ管理部１０１が、切替準備通知メッセージ（上記非特許文献２のＳｅｃｔｉｏｎ  ９．３．７．２に記載されている）を生成してＯＮＵ２へ送信する（ステップＳ３４）。具体的には、ＯＬＴ管理部１０１は、生成した切替準備通知メッセージを多重部１０３へ出力し、多重部１０３は、ＯＬＴ管理部１０１から受け取った切替準備通知メッセージを下りデータフレームと時分割多重して暗号化部１０４へ出力する。暗号化部１０４は、多重部１０３からの入力があると、使用する暗号鍵を鍵管理部２０４に問い合わせ、暗号化に使用する暗号鍵を入手し、下りデータフレームの暗号化を行う。暗号化後の信号は電気／光変換部１０６へ出力され、光信号に変換された後、ＷＤＭ部１０７からＯＮＵ２へ伝送される。なお、ＯＬＴ1は、配下の全てのＯＮＵ２（ＯＮＵ２11および２12）に対して切替準備通知メッセージを送信する。この切替準備通知メッセージ送信は、全ＯＮＵへ一括送信できるブロードキャスト（同報）用のロジカルリンクＩＤを使用して、配下のＯＮＵに対して送信してもよい。
【００５２】
ＯＬＴ1配下の各ＯＮＵ２においては、ＷＤＭ部２０１が、上りと下りの光信号が多重化されている光信号から下り光信号を分離して光／電気変換部２０２へ出力する。光／電気変換部２０２は、ＷＤＭ部２０１から入力された下り光信号を電気信号に変換して復号化部２０３へ出力する。復号化部２０３は、光／電気変換部２０２からの入力があると、使用する暗号鍵を鍵管理部２０４に問い合わせ、復号化に使用する暗号鍵を入手して、下りデータフレームを復号する。分離部２０５は、復号化部２０３での復号により得られた下りデータフレームおよびこれと時分割多重されたフレーム群の中から、切替準備通知メッセージを抽出し、上り通信制御部２０６およびＯＮＵ管理部２１０へ出力する。
【００５３】
ＯＮＵ管理部２１０は、切替準備通知メッセージを受け取ると、Ｈｏｌｄ  Ｏｖｅｒ状態に遷移する。ここで、Ｈｏｌｄ  Ｏｖｅｒ状態とは、Ｔｉｍｅ  Ｓｔａｍｐ  Ｄｒｉｆｔ警報が発生しても、接続断としない状態である。また、ＰＯＮにおいては、ＯＬＴとＯＮＵが同期するため、Ｇａｔｅメッセージを用いて、ＯＬＴからＯＮＵへ時刻情報（Ｔｉｍｅ  Ｓｔａｍｐ）を伝達しているが、ＯＮＵに伝達された時刻とＯＮＵで想定していた時刻とのずれが大きくなった状態をＴｉｍｅ  Ｓｔａｍｐ  Ｄｒｉｆｔという。現用系のＯＬＴ１０1から予備系ＯＬＴ２０へ切り替わった場合、切り替えの前後において、ＯＬＴ（ＯＬＴ１０1または予備系ＯＬＴ２０）と各ＯＮＵ２との間の接続光ファイバ長が変化することにより、時刻が変化する。しかし、Ｈｏｌｄ  Ｏｖｅｒ状態に遷移することにより、時刻変化に伴いＴｉｍｅ  Ｓｔａｍｐ  Ｄｒｉｆｔ警報が発生したとしても、接続断とはならない。ＯＮＵ管理部２１０は、また、鍵管理部２０４に対して緊急暗号鍵の使用を指示する。これ以降、鍵管理部２０４は、暗号化処理および復号処理において使用する暗号鍵を緊急暗号鍵に設定する。
【００５４】
ＯＬＴ１０1およびその配下のＯＮＵ２11，２12で切替準備が完了すると、制御部３０の切替制御部３０４は、ＯＬＴ１０1、予備系ＯＬＴ２０、光スイッチ３および集線部４０に対して、切替実行を指示する。
【００５５】
具体的には、切替制御部３０４は、光スイッチ３に対しては、ＯＬＴ１０1配下のＯＮＵ２11および２12と予備系ＯＬＴ２０を接続するように指示する。
【００５６】
また、切替制御部３０４は、予備系ＯＬＴ２０に対しては、予備系ＯＬＴ２０で保持している情報管理テーブルに設定されている全てのＯＮＵ２（ＯＬＴ１０1に接続されていたＯＮＵ２11および２12）に対して、１ＯＮＵずつ、Ｇａｔｅメッセージを送信するよう指示する（ステップＳ３５）。これにより、予備系ＯＬＴ２０とＯＮＵ２11および２12の時刻を同期させる。このとき、予備系ＯＬＴ２０は、緊急暗号鍵（緊急用暗号鍵面）を使用して暗号化を行う。ＯＮＵ２11および２12も緊急暗号鍵（緊急用暗号鍵面）を使用して復号を行う。全ての配下のＯＮＵ（ＯＮＵ２11および２12）からの上りフレームを正常に受信できた場合、予備系ＯＬＴ２０の上り帯域制御部１０２は、切替処理完了と判断し、切替完了通知メッセージを配下の全ＯＮＵ２に対して送信する（ステップＳ３６）。切替完了通知メッセージを受信した各ＯＮＵ２は、Ｈｏｌｄ  Ｏｖｅｒ状態を解除して切替完了となる。また、上り帯域制御部１０２は切替完了をＯＬＴ管理部１０１へ通知し、ＯＬＴ管理部１０１は、切替完了を制御部３０へ通知する（ステップＳ３７）。制御部３０では、予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１からの切替完了通知が、情報通信終端部３０１を介して局側装置管理部３０２に通知され、切替完了となる。
【００５７】
また、切替制御部３０４は、ＯＬＴ１０1に対しては、ＯＮＵ２11，２12との通信動作を停止するよう指示する。
【００５８】
また、切替制御部３０４は、集線部４０に対しては、使用ポートを、ポート４０２1から予備系ポート４０３へ変更するよう指示する。具体的には、情報通信終端部３０１および集線部４０の集線機能管理部４０１経由でポート振り分け部４０４に指示を行い、それまでポート４０２1へ振り分けていた信号を予備ポート４０３へ振り分けるようにさせる。
【００５９】
なお、切替制御部３０４から各部（ＯＬＴ１０1、予備系ＯＬＴ２０、光スイッチ３および集線部４０）への切替実行指示は、同時並列的に行うのが望ましい。
【００６０】
切替完了後、予備系ＯＬＴ２０および配下の各ＯＮＵ２は、秘匿性確保のために、所定のタイミングで、使用する暗号鍵を緊急暗号鍵から他の暗号鍵（通常鍵）に変更する。また、通常鍵は、上述した再認証処理（ＯＬＴ１０がＯＮＵ２を再認証して暗号鍵を更新する処理と同様の処理）を適宜実施して更新する。
【００６１】
図１３は、本実施の形態の局側装置１内の各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が保持している暗号鍵、および各ＯＮＵ２が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図１３に示したように、現用系のＯＬＴ１０は、配下の各ＯＮＵ２との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）を保持している。予備系ＯＬＴ２０は、論理リンクごとの緊急暗号鍵（緊急鍵）を保持している。また、ＯＮＵ２は、現用系のＯＬＴ１０との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）および接続先が予備系ＯＬＴ２０に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵（緊急鍵）を保持している。
【００６２】
このように、本実施の形態の通信システムにおいて、各ＯＮＵ２は自身に予め割り当てられている緊急暗号鍵をＯＬＴ１０経由で取得して保持している。また、予備系ＯＬＴ２０は、システム内の各ＯＮＵ２に割り当てられている緊急用暗号鍵を保持している。そして、通信障害発生などに伴い伝送路を予備系に切り替えた場合、伝送路が切り替えられたＯＮＵ２は、保持していた緊急用暗号鍵を使用してデータの暗号化および復号を行い、予備系ＯＬＴ２０は、伝送路切り替えの対象とされたＯＮＵ２に割り当てられている緊急暗号鍵を使用してデータの暗号化および復号を行う。これにより、予備系に切り替える際に予備系ＯＬＴ２０とＯＮＵ２との間で暗号鍵を交換する必要がなくなるので、秘匿性を確保しつつ短時間で予備系への切り替えを完了することができ、通信復旧までの所要時間を短縮化できる。
【００６３】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の通信システムについて説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００６４】
本実施の形態の通信システムの全体構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。局側装置１が備えているＯＬＴ１０、予備系ＯＬＴ２０、制御部３０および集線部４０の構成、ＯＮＵ２の構成も実施の形態１と同様である（図２，図４，図５，図７参照）。ただし、制御部３０の局側装置管理部３０２が保持している情報管理テーブル（制御部内情報管理テーブル）の構成（情報管理テーブルの構成データ）と、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１が保持している情報管理テーブル（ＯＬＴ内情報管理テーブル）の構成（情報管理テーブルの構成データ）は実施の形態１と異なる。
【００６５】
図１４は、実施の形態２の制御部３０の局側装置管理部３０２が保持している情報管理テーブルの一例を示す図、図１５は、実施の形態２のＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。
【００６６】
図１４および図１５に示したように、本実施の形態では、実施の形態１で使用した緊急暗号鍵に代えて事前共有鍵を情報管理テーブルに登録しておく。事前共有鍵は、実施の形態１において説明したように、図９に示した認証処理が完了した後のデータフレームの送信（受信）時に使用する暗号鍵である。本実施の形態の予備系ＯＬＴ２０とＯＮＵ２は、ＯＮＵ２の接続先を現用系のＯＬＴ１０から予備系ＯＬＴ２０へ切り替えた直後の通信において、事前共有鍵を使用してデータフレームの暗号化および復号を行う。なお、本実施の形態のＯＮＵ２は図１６に示した構成の鍵管理テーブルを鍵管理部２０４で保持しており、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０は図１７に示した構成の鍵管理テーブルを鍵管理部１０５で保持している。緊急用鍵の鍵面には事前共有鍵を登録する。ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が情報管理テーブルを生成する動作は実施の形態１と同様である。すなわち、局側装置１の起動動作において、制御部３０からＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０に対し、制御部内情報管理テーブルに登録されている各情報を通知し、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０は、通知された情報の中から必要な情報を抽出して情報管理テーブルを生成する。
【００６７】
ＯＮＵ２の接続先を予備系ＯＬＴ２０へ切り替える場合の本実施の形態の動作と実施の形態１の動作（図１２参照）の違いについて説明する。図１８は、実施の形態２のＯＮＵ２の接続先をＯＬＴ１０から予備系ＯＬＴ２０へ切り替える場合の制御シーケンスの一例を示す図である。図１２に示した実施の形態１の制御シーケンスのステップＳ３２をステップＳ４１に置き換えたものとなっている。
【００６８】
図１８に示したステップＳ４１においては、制御部３０の切替判定部３０３が、局側装置管理部３０２で保持している情報管理テーブル（図１４に示した制御部内情報管理テーブル）に登録されている事前共有鍵のうち、障害が発生したＯＬＴ１０に対応する事前共有鍵を予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１へ通知する。通知する事前共有鍵は複数の場合もありうる。予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１は、通知された事前共有鍵を鍵管理部１０５で保持している鍵管理テーブル（図１７参照）の緊急用鍵面（緊急用鍵の鍵面）に対応するエリアに設定する。ステップＳ４１以外の部分について実施の形態１と同様である。
【００６９】
図１９は、実施の形態２の局側装置１内の各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が保持している暗号鍵、および各ＯＮＵ２が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図１９に示したように、現用系のＯＬＴ１０は、配下の各ＯＮＵ２との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）を保持している。また、ＯＮＵ２は、現用系のＯＬＴ１０との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）および接続先が予備系ＯＬＴ２０に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵（緊急鍵）を保持している。なお、上述したように、事前共有鍵を緊急暗号鍵として使用する。予備系ＯＬＴ２０は、予備系への切り替えが発生する前の状態においては、緊急暗号鍵（緊急鍵）を保持していない。その代わり、制御部３０が、予備系への切り替え発生後に使用する緊急暗号鍵を管理しており、切り替え発生時には、通信障害が発生したＯＬＴ１０に対応する緊急暗号鍵を予備系ＯＬＴ２０へ通知する。
【００７０】
このように、本実施の形態の通信システムにおいては、予備系ＯＬＴ２０への切り替えが発生した場合に使用する緊急暗号鍵として、ＯＬＴ１０によるＯＮＵ２の認証処理が終了した直後の通信（データフレームの暗号化／復号）で使用する事前共有鍵を使用することとした。これにより、緊急暗号鍵を予め決定して予備系ＯＬＴ２０に設定しておく必要が無くなる。また、ＯＮＵ２で管理する暗号鍵を少なくすることができる。
【００７１】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の通信システムについて説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態１，２と異なる部分について説明する。
【００７２】
本実施の形態の通信システムの全体構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。局側装置１が備えているＯＬＴ１０、予備系ＯＬＴ２０、制御部３０および集線部４０の構成、ＯＮＵ２の構成も実施の形態１と同様である（図２，図４，図５，図７参照）。
【００７３】
実施の形態２と同様、本実施の形態でも事前共有鍵を緊急暗号鍵として使用する。ただし、ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１が保持している情報管理テーブル（ＯＬＴ内情報管理テーブル）の構成（情報管理テーブルの構成データ）は実施の形態２と異なる。
【００７４】
図２０は、実施の形態３の制御部３０の局側装置管理部３０２が保持している情報管理テーブルの一例を示す図、図２１は、実施の形態３のＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１が保持している情報管理テーブルの一例を示す図である。図２０に示した制御部内情報管理テーブルは実施の形態２（図１４参照）と同様である。また、図２１に示したように、ＯＬＴ１０が保持している情報管理テーブルと予備系ＯＬＴ２０が保持している情報管理テーブルの構成は異なる。予備系ＯＬＴ２０が保持している情報管理テーブルの構成は制御部３０が保持している情報管理テーブル（図２０）と同様の構成となっている。すなわち、予備系ＯＬＴ２０は、局側装置１（各ＯＬＴ１０）に接続されている全てのＯＮＵ２の緊急暗号鍵（事前共有鍵）を保持している。一方、ＯＬＴ１０が保持している情報管理テーブルは緊急暗号鍵に関連する情報（緊急暗号鍵，緊急暗号鍵面）を含んでいない。ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が情報管理テーブルを生成する動作は実施の形態１，２と同様である。
【００７５】
ＯＮＵ２の接続先を予備系ＯＬＴ２０へ切り替える場合の本実施の形態の動作と実施の形態２の動作（図１８参照）の違いについて説明する。図２２は、実施の形態３のＯＮＵ２の接続先をＯＬＴ１０から予備系ＯＬＴ２０へ切り替える場合の制御シーケンスの一例を示す図である。図１８に示した実施の形態２の制御シーケンスのステップＳ４１をステップＳ５１に置き換えたものとなっている。
【００７６】
図２２に示したステップＳ５１においては、制御部３０の切替判定部３０３が、切り替え対象のＯＬＴ１０（障害が発生したＯＬＴ１０）を予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１へ通知する。予備系ＯＬＴ２０のＯＬＴ管理部１０１は、通知されたＯＬＴ１０に対応する緊急暗号鍵（事前共有鍵）を鍵管理部１０５で保持している鍵管理テーブル（図１７参照）の緊急用鍵面に対応するエリアに設定する。ステップＳ５１以外の部分について実施の形態２と同様である。
【００７７】
図２３は、実施の形態３の局側装置１内の各ＯＬＴ１０および予備系ＯＬＴ２０が保持している暗号鍵、および各ＯＮＵ２が保持している暗号鍵の一例を示す図である。図２３に示したように、現用系のＯＬＴ１０は、配下の各ＯＮＵ２との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）を保持している。また、ＯＮＵ２は、現用系のＯＬＴ１０との通信で使用する暗号鍵（運用鍵）および接続先が予備系ＯＬＴ２０に切り替わった直後の通信で使用する緊急暗号鍵（緊急鍵）を保持している。予備系ＯＬＴ２０は、図２１に示した情報管理テーブルである緊急鍵管理テーブルを保持している。なお、予備系への切り替えが発生する前の状態においては、予備系ＯＬＴ２０の鍵管理テーブルに緊急暗号鍵が登録されていない。
【００７８】
このように、本実施の形態の通信システムにおいては、実施の形態２と同様に、予備系ＯＬＴ２０への切り替えが発生した場合に使用する緊急暗号鍵として、ＯＬＴ１０によるＯＮＵ２の認証処理が終了した直後の通信（データフレームの暗号化／復号）で使用する事前共有鍵を使用することとした。これにより、緊急暗号鍵を予め決定して予備系ＯＬＴ２０に設定しておく必要が無くなる。また、ＯＮＵ２で管理する暗号鍵を少なくすることができる。また、予備系ＯＬＴ２０は、全てのＯＮＵ２の緊急暗号鍵（事前共有鍵）を保持しているので、予備系への切り替えが発生した場合、制御部３０は切り替え対象のＯＬＴ１０を予備系ＯＬＴ２０へ通知するだけでよい。よって、実施の形態２と比較して、切り替え発生時に制御部３０から予備系ＯＬＴ２０へ通知する情報量を少なくすることができる。
【００７９】
各実施の形態では、上位の（局側の）通信装置と下位の（加入者側の）通信装置がＰＯＮを構成する場合の制御手順について説明したが、ＰＯＮ以外のシステムにも適用可能である。すなわち、現用系の通信装置とその対向装置が通信を開始する前に、少なくとも、現用系の通信装置の対向装置に緊急暗号鍵を設定しておき、予備系の通信装置は、この対向装置の接続先が自身に切り替わる前に、何らかの方法で、対向装置に設定済みの緊急暗号鍵を入手できればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明は、情報を暗号化して送受信する通信装置により構成され、かつ冗長構成の通信システムを実現する場合に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１  局側装置、２11，２12，２21，２22，２N1，２N2  ＯＮＵ、３  光スイッチ、４1，４2，４N  光ファイバ、５1，５2，５N，６1，６2，６N  光カプラ、１０1，１０2，１０N  ＯＬＴ、２０  予備系ＯＬＴ、３０  制御部、４０  集線部、２Ａ，１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ  情報管理部、１０１  ＯＬＴ管理部、１０２  上り帯域制御部、１０３  多重部、１０４，２０７  暗号化部、１０５，２０４  鍵管理部、１０６，２０８  電気／光変換部、１０７，２０１  ＷＤＭ部、１０８，２０２  光／電気変換部、１０９，２０３  復号化部、１１０，２０５  分離部、１１１，２０９  障害検出部、３０１  情報通信終端部、３０２  局側装置管理部、３０３  切替判定部、３０４  切替制御部、４０１  集線機能管理部、４０２1，４０２2，４０２N  ポート、４０３  予備系ポート、４０４  ポート振り分け部、４０５  上位装置インタフェース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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