JP4691053B2 - Sonet管理及び制御チャネルの改良 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に同期光ネットワークにおけるデータの伝送に関し、特に、特定の非定義オーバヘッド・データ・バイト(さもなければ定義されたデータ・フレームにおける)利用度を向上させる方法に関する。
SONET(同期光ネットワーク)通信標準は、光電気通信データ伝送のための信号の組を定義している。SONET標準は、ネットワークを介して管理データを搬送するために、異なる容量をそれぞれが有するいくつかのデータ通信チャネル(DCC)を備えている。このことは、最低データ搬送容量を有するベース・レベル信号を定義し、バイト・インタリーブ多重化手法を用いて、より大きなデータ搬送容量を備えた、より高いレベルの信号を生成することによって達成される。SONET標準では、ベース・レベル信号は一般に、同期伝送信号レベル-1(STS-1)として表す。より高いレベルの信号は、このベース・レベル信号の整数の倍数であり、一般にSTS-N信号として表す。SONET標準によって定義されるバイト・インタリーブ多重化手法は、より高いレベルの伝送信号を形成するために互いにインタリーブされたN個のSTS-1信号から各STS-N信号が構成されることを規定する。
各STS-1フレームは2つの主領域に分けられる。前述には、伝送オーバヘッド領域、及びペイロード・データの伝送のための同期ペイロード・エンベロープ(SPE)領域が含まれる。SONET標準によって定義される伝送オーバヘッド領域は、管理トラフィックを伝送するためのメッセージ・チャネルを構成するのに用いられるいくつかのデータ通信チャネル(DCC)バイトを含んでいる。例えば、セクションDCCチャネル・バイトをセクション終端機器の運用、管理及び保守に用いることが可能である。同様に、ラインDCCバイトを用いて、ライン終端機器の制御、監視及び管理のためのメッセージ・チャネルを構成する。
特に、既存のSONET DCCチャネルは、ネット中心の、非常にセキュアな、統合ネットワークによって必要とされる管理トラフィックの量を伝送するには不十分である。定義された既存のSONETデータ通信チャネル(DCC)の容量は単に不十分である。例えば、セクションDCCの容量は192Kbpsしかない。同様に、ラインDCCの容量は576Kbpsしかない。DCCに対する代替策は、SONETペイロードを備える、SPE領域における管理トラフィックを伝送することである。しかし、これによって、ペイロード帯域幅が奪われ、エンドユ―ザ・データ・スループットが減少する。ネットワーク中心になってきていることによって、エンド・ユーザ・データのスループットの増加に対する需要が増大しているという重大な欠点が存在している。
本発明は、ペイロード容量を利用することなく、管理トラフィックの増加に対して更なる帯域幅を供給するやり方で既存のSONET伝送オーバヘッド・バイトを用いる方法に関する。本発明は、特定の場合において定義されていないオーバヘッド・バイトを利用することによってこの結果を実現する。
SONETベースのシステムでは、同期伝送信号(STS)の組が定義される。STS-1と表すベース信号レベルでは、各フレームが2つの主領域に分割される。前述には、伝送オーバヘッド領域、及びデータの伝送のための同期ペイロード・エンベロープ(SPE)領域が含まれる。伝送オーバヘッド領域は、セクション・オーバヘッド領域及びライン・オーバヘッド領域に分けられる。特に、セクション・オーバヘッド領域及びライン・オーバヘッド領域におけるバイトの多くは、STS-n信号のフレーム内の最初のSTS-1についてのみ定義されている。よって、前述のバイトを選択的に用いて、ネットワーク管理に、かつ、他の目的に用いることが可能な更なる伝送チャネルを構成することが可能である。この点で、上記方法は、SONET通信標準によって定義されていない少なくとも1バイトを伝送オーバヘッド領域から選択する工程を含み得る。この定義されていない1つ又は複数のバイトを用いれば、定義されていない少なくとも1つのバイトから構成される少なくとも1つのデータ・チャネルを用いてネットワーク内の複数のノード間でデータを通信することが可能である。特に、この目的で、定義されていないバイトを、セクション・オーバヘッド領域又はライン・オ―バヘッド領域から選択することが可能である。
方法は、伝送オーバヘッド領域から1つ又は複数のバイトを動的に選択して、動的に構成可能なデータ・チャネルを構成する工程も含み得る。例えば、動的な選択は、1つ又は複数のチャネル特性を動的に修正する工程を含み得る。前述の特性は、伝送オーバヘッド領域内のチャネルを構成するのに用いられる1つ又は複数のチャネル・バイト箇所を含み得る。動的に修正されるチャネル特性は、データ・チャネルの帯域幅も含み得る。例えば、より多くの、又はより少ない非定義バイトを、必要に応じて、データ・チャネルに用いることが可能である。チャネルは、ネットワーク運用の過程で前述のトラフィック・チャネルに対する必要性が生じるにつれ、動的に構成し、動的に構成解除することも可能である。
非定義バイトから構成されるデータ・チャネル・データによって通信されるデータは、単一のデータ・タイプから排他的に構成されるように選択することが可能である。例えば、データ・タイプは、ネットワーク管理データ、又はネットワーク制御及びシグナリングのデータであり得る。効果的には、1つ又は複数のデータ・チャネルを、本発明を用いて構成することが可能である。更に、上記方法は、データ・チャネルのうちの第1のデータ・チャネル上で、第1の定義セキュリティ・レベルを有するデータを通信する工程、及びデータ・チャネルのうちの少なくとも第2のデータ・チャネル上で、第2の定義セキュリティ・レベルを有するデータを通信する工程を含み得る。第1の定義セキュリティ・レベル及び第2の定義セキュリティ・レベルは互いに異なり得る。例えば、1つのセキュリティ・レベルは、クラシファイド・セキュリティ・レベルであり、第2の規定セキュリティ・レベルはシークレット・レベルであり、第3の規定セキュリティ・レベルはトップ・シークレット・レベルであり得る。この点で、前述のように構成される1つ又は複数の上記データ・チャネルを暗号化することが効果的でもあり得る。例えば、各チャネルを別個に暗号化して、複数のセキュリティ・レベルの異なる暗号化要件を満たすことが可能である。
上記方法は、上記1つ又は複数のデータ・チャネルの量又は容量に対する変更が必要な時点を識別するようネットワークのステータスを監視する工程も含み得る。例えば、監視する工程に応じて、上記1つ又は複数のデータ・チャネルの量又は容量を自動的に修正することが可能である。
SONETベースのシステムでは、同期伝送信号(STS)の組が定義される。ベース伝送レートはSTS-1と表す。より速いレートの信号は、ベース伝送レートの整数倍で定義される。
SONET仕様によって定義された、種々のより高いレベルの信号、及びその対応するレートを図1に表す。
次に図2を参照すれば、STS-1フレーム200の形式を理解するのに有用な図を示す。各STS-1フレームは2つの主領域に分けられる。前述は、伝送オーバヘッド領域202及び同期ペイロード・エンベロープ(SPE)領域204を含む。伝送オーバヘッド領域は、セクション・オーバヘッド領域206及びライン・オ―バヘッド領域208に分けられる。SONET仕様によって現在定義されているように、伝送オーバヘッド領域は、ネットワーク管理機能に利用される。例えば、前述は、監視、制御やその他の管理ニーズを含み得る。図3は、伝送オーバヘッド領域202の更に詳細な図(セクション・オーバヘッド領域206にもライン・オーバヘッド領域208にも含まれる個々のバイトの指定を含む)を示す。
伝送オーバヘッド領域202の目的をより深く理解するために、図4を参照することが有用である。図4では、SONETにおいて定義されているいくつかのオーバヘッド情報層が存在している。セクション・レベル・オーバヘッド層408は、セクション・レベルにおいて隣接終端機器間で通信するのに用いる。例えば、このオーバヘッド層を、監視、制御及び管理のデータの通信に用いることが可能である。STS-1フレームのセクション・オーバヘッド領域206は、セクション・レベルにおける終端機器間の前述のデータ通信に用いられる。例えば、図4では、セクション・レベル情報をセクション終端装置404とパス終端装置402との間で用いる。セクション・レベル・オーバヘッド層408も、隣接する再生中継器間で用いることが可能である。
ライン・レベル・オーバヘッド層406は、ライン・レベルにおいて隣接終端機器間で通信するのに用いる。例えば、このオーバヘッド層を監視、制御及び管理のデータの通信に用いることが可能である。STS-1フレーム200のライン・オーバヘッド領域208は、ライン・レベルにおける終端機器間の前述のライン・レベル・オーバヘッド層の通信に用いられる。例えば、図4では、ライン・レベル・オーバヘッド層406を、ライン終端装置406とパス終端装置402との間でネットワーク管理情報を通信するのに用いることが可能である。
次に図5を参照すれば、STS-Nフレーム構造を理解するのに有用な図を示す。SONET階層における、より高いデータ・レート・レベルの場合、STS-1フレームは、STS-Nフレーム500を生成するようバイト・インタリーブされる。STS-Nフレーム500は、8行、及び90×N列から成る。STS-Nフレームでは、伝送オーバヘッド領域202を備える列を、STS-Nフレームと整列させる。光通信伝送のSONET標準に関する更なる詳細は、その標準全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、Alliance for Telecom Industry Solutions (ATIS)によって策定された技術仕様に記載されている。
特に、セクション・オーバヘッド領域206及びライン・オーバヘッド領域208に含まれるバイトの多くは、STS-n信号のフレーム内の最初のSTS-1についてのみ定義されている。より具体的には、いくつかのSTS-1フレームを併せて多重化することによってSTS-Nフレームを構成する場合、STSーNフレーム形式内の最初のSTS-1について定義された伝送オーバヘッド・バイトの多くは、フレーム内の第3、第4、…及び第Nの位置における後続STS-1についても定義されていない。この概念は、図6、図7及び図8を参照して最もうまく理解される。
図6は、セクション・オーバヘッド領域206及びライン・オーバヘッド領域208に含まれる特定の伝送オーバヘッド・バイトを識別するテーブルである。図6から分かり得るように、特定のSTS-Nフレーム内のSTS-1の2番目乃至STS-1のN番目について定義されていないいくつかの前述のバイトが存在している。STS-1の49番目乃至STS-1のN番目についても定義されていないいくつかのバイトも存在している。前述のバイトは、既存のSONET標準によって定義されていないので、固有の目的で潜在的に用いることが可能である。例えば、定義されていないバイトを選択的に用いて、ネットワーク管理に、かつ他の目的に、更なる伝送チャネルを構成することが可能である。
次に図7を参照すれば、STS-3フレームの伝送オーバヘッド部分を表す行列を示す。フレーム内で、選択されたバイトは、図6に関して前述したように、定義されていない。同様に、図8は、フレームの位置番号4、5及び6においてSTS-1フレームの伝送オーバヘッドを含むSTSーNフレームの伝送オーバヘッド領域の一部分を表す行列である。やはり、前述の位置においてSTS-1フレームについて定義されていないいくつかのバイトが存在している。
本発明は、STS-1フレームの伝送オーバヘッド部分において定義されていない前述のバイトを利用する。この点で、上記方法は、STS-Nフレームの少なくとも1つのSTS-1についてSONET通信標準によって定義されていない少なくとも1バイトを伝送オーバヘッド領域から選択する工程を含み得る。この定義されていない1つ又は複数のバイトを用いれば、定義されていない少なくとも1つのバイトから構成される少なくとも1つのデータ・チャネルを用いてネットワーク内の複数のノード402、404、406間でデータを通信することが可能である。特に、この目的で、定義されていないバイトを、セクション・オーバヘッド領域206又はライン・オ―バヘッド領域208から選択することが可能である。
次に図9を参照すれば、前述の処理を理解するのに有用な流れ図を示す。上記処理は、工程902において、チャネル要件の識別によって始まり得る。チャネルの要件は、データ・レート、暗号化要件や何れかの他の適切なパラメータを含み得る。要件は、データ伝送の必要性に応じて自動的に判定することが可能であるか、又は、ユーザによって規定することが可能である。何れの場合にも、チャネル要件が識別されると、処理は工程904に続き得る。
工程904では、定義されていない1つ又は複数のバイトを、STS-1フレームの伝送オーバヘッド領域において識別することが可能である。例えば、定義されていないバイトは、図6乃至図9に列挙されたものから選択することが可能である。利用可能な非定義バイトが判定されると、データ・チャネルを、工程906において、データ伝送に用いる対象のバイトを規定することによって定義することが可能である。工程908では、処理は、チャネルを暗号化することとする旨をチャネル要件が規定しているかを判定するよう確かめることによって続き得る。肯定の場合、処理は工程910に続き得る。工程910では、チャネルのデータ暗号化処理を選択することが可能である。例えば、2つ以上のチャネルを用いる場合、定義された1つのチャネルはクラシファイド・セキュリティ・レベルを有し得るものであり、定義された第2のチャネルはシークレット・セキュリティ・レベルであり得る。各チャネルを別個に暗号化して、複数のセキュリティ・レベルの異なる暗号化要件を満たすことが可能である。
何れかの必要な暗号化鍵もこの工程で求めることが可能である。チャネルが前述のように完全に定義されると、チャネル定義及び何れかの関連した暗号情報を工程912で、データ・チャネルを利用するライン終端機器、セクション終端機器又はパス終端機器に通信することが可能である。ノード全てが存在を通知され、パラメータが、新たなデータ・チャネルと関連付けられると、処理は工程914に続き得る。工程914では、データ通信が、ネットワーク・ノード間でチャネルを用いて始まり得る。定義されたチャネルを介したデータ通信が、図4に表すパス終端装置、ライン終端装置及びセクション終端装置の間で行われ得ることを当業者は分かるであろう。更に、定義されたチャネルを介した通信は、ネットワーク運用センタ・サーバ・ノードと、SONET定義ネットワーク上の1つ又は複数のノードとの間で行われ得る。定義された通信チャネルは、制御、監視、管理、シグナリングやその他の通信ニーズをはじめとする、SONETネットワークの運用に関連した何れかの適切なデータ伝送目的で用いることが可能である。
定義されたデータ・チャネルを用いた通信が開始されると、工程916で、定義されたデータ・チャネルのステータスを監視することが望ましいものであり得る。この監視処理は、工程918で、チャネルの帯域幅利用度の評価を含み得る。その後、工程920で、定義されたチャネルによって供給される利用可能なトラフィック容量を超えた場合、処理は、チャネル特性を自動的に修正する工程を含み得る。同様に、工程922では、チャネル容量が常に、十分活用されていない旨を評価工程918の結果が示す場合、チャネル特性をやはり修正することが可能である。前述のチャネル特性は、伝送オーバヘッド領域202内のチャネルを構成するのに用いられる1つ又は複数のチャネル・バイトの場所、及びデータ・チャネルの帯域幅を含み得る。例えば、より多くの、又はより少ない非定義バイトを、必要に応じて、データ・チャネルに用いることが可能である。
上記方法が、伝送オーバヘッド領域202からの1つ又は複数のバイトを動的に選択して、動的に構成可能なデータ・チャネルを構成する工程を含み得ることが前述の記載から分かるであろう。例えば、動的な選択は、1つ又は複数のチャネル特性を動的に修正する工程を含み得る。チャネルは、ネットワーク運用の過程で前述のトラフィック・チャネルに対する必要性が生じるにつれ、動的に構成し、動的に構成解除することも可能である。よって、工程924では、処理は、特定のデータ・チャネルがなお必要であるか否かを判定し得る。この情報は一般に、ユーザ入力に基づいて判定することが可能である。しかし、チャネルが、長期間未使用の場合、そのことは、チャネルがもう必要ない旨を自動的に示す役目も担い得る。いずれの場合にも、チャネルは、工程924で、もう必要ないと判定された場合、工程926で、構成解除することが可能である。
非定義バイトから構成されるデータ・チャネル・データを介して通信されるデータは、排他的に単一のデータ・タイプから成るように選択することが可能である。例えば、かつ、限定なしで、データ・タイプは、ネットワーク管理データ、又はネットワーク制御及びシグナリングのデータであり得る。効果的には、1つ又は複数のデータ・チャネルを、本発明を用いて構成することが可能である。
定義されたデータ・チャネルのうちの最初のデータ・チャネル上で第1の定義セキュリティ・レベルを有するデータを通信し、定義されたデータ・チャネルのうちの少なくとも第2のデータ・チャネル上で第2の定義セキュリティ・レベルを有するデータを通信するのに用いることが可能であることが分かるであろう。第1の定義セキュリティ・レベル及び第2の定義セキュリティ・レベルは互いに異なり得る。例えば、1つのセキュリティ・レベルは、クラシファイド・セキュリティ・レベルであり得るものであり、第2の定義セキュリティ・レベルはシークレット・レベルであり得るものであり、第3の定義セキュリティ・レベルはトップ・シークレット・レベルであり得る。種々のセキュリティ・レベルを、適宜、種々の程度に暗号化することが可能である。
次に図10を参照すれば、SONETベースのネットワークにおいて本発明の概念を実施する1つの考えられる配置を示す構成図を示す。図10では、チャネルの定義及び要件の選択は、チャネル計画ツール1002により、ユーザによって供給することが可能である。チャネル計画ツール1002は、プログラム可能なコンピュータ上で実行するソフトウェア・アプリケーションであり得る。チャネル計画ツールは、ネットワーク管理サーバ1004と通信することが可能である。複数のネットワーク管理アプリケーションをネットワーク管理サーバ1004上でインストールし、実行することが可能である。例えば、これらは、構成管理ソフトウェア・アプリケーション1008、障害管理ソフトウェア・アプリケーション1010、性能管理アプリケーション1012及びセキュリティ管理アプリケーション1014を含み得る。前述のネットワーク管理アプリケーションの例は、分散ネットワーク・アーキテクチャをサポートするネットボス(NetBoss)EMエレメント管理システム(EMS)を含む。これは、広い範囲のネットワーク・トポロジ及びネットワーク管理プロトコルをサポートするうえでの柔軟性を有しており、ネットワークをモデリングし、リアルタイムでその構成部分を監視する機能を提供する。
目標ネットワーク・エレメント1006は、SONETネットワークの何れかのエレメントであり得る。例えば、目標ネットワーク・エレメント1006は、パス終端エレメント402、セクション終端エレメント404、又はライン終端エレメント406であり得る。セクション終端エレメント404の例は、再生中継器を含み得る。ライン終端エレメント406の例は、アッド/ドロップ多重化装置又はディジタル・クロスコネクト・システムを含み得る。通常、目標ネットワーク・エレメント1006は、SONET光キャリア信号を受信し、その光信号を中間周波数(IF)に変換する。この点で、目標ネットワーク・エレメント1006は、SONET IFサブシステム1016、及びSONET信号を復号化するSONETチップセットも含み得る。効果的には、SONETチップセットは、本明細書記載の非定義オーバヘッド・バイトへのアクセスを備える第3世代のチップセットであり得る。第3世代のSONETチップセットは、種々のメーカから市場で入力可能である。特定のSONETチップセットは、本明細書記載の更なるデータ・チャネルを定義するのに十分な柔軟性を備え得る。あるいは、目標ネットワーク・エレメント1006は任意的には、別個のチャネライザ1020を含み得る。チャネライザは、伝送オーバヘッド領域202からの、選択されたバイトを組み立てて、本明細書記載の何れかのチャネルを定義するようネットワーク管理サーバからの制御信号に応じるマイクロプロセッサ又はASICデバイスであり得る。
前述の通り、1つ又は複数のチャネルを、STS-1フレームの伝送オーバヘッド領域からの非定義バイトを用いて構成することができる。これらは、図10において、CH1乃至CH6として表す。効果的には、本発明を用いて構成される更なるチャネルは、伝送されるデータの特性によって分割することが可能である。よって、CH1は、クラシファイドでないネットワーク管理データに用いることが可能であり、CH2は、クラシファイドでないネットワーク制御及びシグナリング・データに用いることが可能であり、CH3は、シークレット・レベルのネットワーク管理データに用いることが可能であり、CH4は、シークレット・レベルのネットワーク制御及びシグナリング・データに用いることが可能であり、CH5は、トップ・シークレット・レベルのネットワーク管理データに用いることが可能であり、CH6は、トップ・シークレット・レベルのネットワーク制御及びシグナリング・データに用いることが可能である。図10では、暗号プロセッサ1022-3乃至1022-6が、CH3乃至CH6上に、セキュアなデータへの、認可されていないアクセスを阻止するために備えられている。
SONET階層を理解するのに有用なテーブルである。 STS-1フレーム形式を理解するのに有用な図である。 SONETフレームの伝送オーバヘッド部分の構造を理解するのに有用な図である。 SONETベースのネットワークに存在する種々のオーバヘッド層を理解するのに有用な図である。 STS-Nフレーム形式を理解するのに有用な図である。 SONETフレームの伝送オーバヘッド部分における非定義オーバヘッド・バイトを識別するテーブルである。 定義されていない、STS-3フレーム内のバイトを識別するのに有用な図である。 定義されていない、STS-Nフレーム内のバイトを識別するのに有用な図である。 本発明を理解するのに有用な流れ図である。 図9の流れ図を理解するのに有用な構成図である。
符号の説明
200 STS-1フレーム
202 伝送オーバヘッド
204 SPE
206 セクション・オーバヘッド
208 ライン・オーバヘッド
402 パス終端装置
404 セクション終端装置
406 ライン終端装置
408 セクション
410 ライン
412 パス
500 STS-nフレーム
1002 チャネル計画ツ―ル
1004 ネットワーク管理サーバ
1006 目標ネットワーク・エレメント
1008 構成管理
1010 障害管理
1012 性能管理
1014 セキュリティ管理
1016 SONET IF
1018 SONET 3Gチップセット
1020 チャネライザ
1022-3 暗号プロセッサ
1022-4 暗号プロセッサ
1022-5 暗号プロセッサ
1022-6 暗号プロセッサ

Claims (4)

  1. 同期伝送信号(STS)の組を定義するSONET通信標準によって動作するネットワークを管理する方法であって、前記ネットワークは複数のノードを含み、各STSは、セクション・オーバヘッド領域及びライン・オーバヘッド領域を有する伝送オーバヘッド領域と、データの伝送のための同期ペイロード・エンベロープ(SPE)領域とを含む2つの主領域に分けられており、
    前記伝送オーバヘッド領域から、STS−nフレームの少なくとも1つのSTS−1について前記SONET通信標準によって定義されていない少なくとも2つのバイトを選択する工程と、
    定義されていない少なくとも2つのバイトのうちの第1のバイトから構成される第1のデータ・チャネルを使用して前記ネットワーク内の前記複数のノード間で第1のデータを専ら通信する工程であって、前記第1のデータは、定義された第1のセキュリティ・レベルの暗号化要件を満たす第1のデータ暗号化処理を使用して暗号化される工程と、
    前記定義されていない少なくとも2つのバイトのうちの第2のバイトから構成される第2のデータ・チャネルを使用して前記ネットワーク内の前記複数のノード間で第2のデータを専ら通信する工程であって、前記第2のデータは、前記定義された第1のセキュリティ・レベルとは別の、定義された第2のセキュリティ・レベルの暗号化要件を満たす第2のデータ暗号化処理を使用して暗号化される工程と、
    前記第1のデータ・チャネル若しくは前記第2のデータ・チャネルによって供給される利用可能なトラフィック容量を超えているか、又はチャネル容量が十分活用されていないかを判定する工程と、
    前記利用可能なトラフィック容量を超えているか、又はチャネル容量が十分活用されていないと判定された場合、前記第1のデータ・チャネル又は前記第2のデータ・チャネルのチャネル特性を自動的に修正するよう自動修正動作を行う工程と、
    を含み、
    前記チャネル特性は、前記伝送オーバヘッド領域内の前記第1のデータ・チャネル又は前記第2のデータ・チャネルを形成するために使用される少なくとも1つのバイトの位置、及び前記第1のデータ・チャネル又は前記第2のデータ・チャネルを含むバイトの数の少なくとも一方を含み、
    前記第1のデータ・チャネル及び前記第2のデータ・チャネルの少なくとも一方は、動的に形成され、動的に分解される方法。
  2. 請求項1記載の方法であって、前記第1のデータ・チャネル上及び前記第2のデータ・チャネル上で、前記複数のノードのうちの少なくとも第1のノードと第2のノードとの間で通信する工程を更に備え、前記第1のデータ及び前記第2のデータそれぞれは専ら、(1)ネットワーク管理データ並びに(2)ネットワーク制御及びシグナリング・データから成る群から選択される単一のタイプのデータである方法。
  3. 請求項1記載の方法であって、前記セクション・オーバヘッド領域から前記少なくとも2つのバイトのうちの1バイトを選択する工程を更に備える方法。
  4. 請求項1記載の方法であって、前記ライン・オーバヘッド領域から前記少なくとも2つのバイトのうちの1バイトを選択する工程を更に備える方法。
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