JP4888630B2 - 通信システムおよびその監視制御方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1実施形態によるPlug&Play方式の量子暗号鍵配布システムの構成を示すブロック図である。本実施形態による量子暗号鍵配布システムでは、送信器(Alice)10と受信器(Bob)20とが光ファイバ伝送路30を介して接続されている。
送信器10の量子ユニットは、位相変調器101および偏光ビームスプリッタ(PBS)102から構成されるPBSループと可変光減衰器103とを有する。位相変調器101は、位相制御部104から供給される位相制御信号に従って、通過する光パルス列に対して位相変調を行う。位相変調の深さは、ここでは基底(+/×)を示す乱数および鍵の素データを示す乱数(0/1)の4通りの組み合わせにそれぞれ対応する4通りの深さ(0、π/2、π、3π/2)となる。位相制御信号は変調の深さに対応した電圧であり、光パルスが位相変調器101を通過するタイミングで位相変調器101に印加され、当該光パルスの位相変調が行われる。位相制御部104は、光受信器105により受信した同期クロックに従って位相制御信号を位相変調器101へ印加するが、後述するように、その印加タイミングと印加電圧は制御部107により制御される。
本実施形態における受信器20の量子ユニットは、光サーキュレータ203、光カプラ204、位相変調器205、PBS206および光検出器APD0、APD1を有する。光カプラ204とPBS206の間には長いパスと短いパスが並列に設けられている。位相変調器205は長いパスに設けられ、位相制御部210からの位相制御信号により位相変調の深さ(基底)と駆動タイミングとが制御される。光検出器APD0およびAPD1はアバランシェ・フォトダイオード(APD)であり、位相制御部210からの制御信号によりガイガーモード(Gated Geiger Mode)で駆動される(非特許文献5を参照)。
基準クロック源201から供給されるクロック信号に従ってレーザ源202から出射した光パルスPは、光サーキュレータ203により光カプラ204へ導かれ、光カプラ204により2分割される。分割された一方の光パルスP1は短いパスを通って直接PBS206へ送られ、分割された他方の光パルスP2は長いパスに設けられた位相変調器205を通してPBS206へ送られる。これら光パルスP1およびP2はPBS206で合波され、ダブルパルスとして波長合分波器207および光伝送路30を通して送信器10へ送信される。
(2)変調・検出位相ずれ:光子パルスを変調、検出するクロック位相のずれ
(3)盗聴者(Eve)の存在:盗聴行為による暗号鍵生成速度の劣化
(4)光源・受光器障害:光子パルスを生成、検出するデバイスの障害。
既に述べたように、量子暗号鍵配布システムにおいては、送信側と受信側との間で情報ビットのフレーム同期が取れていること、すなわちビット対応の正しい認識が成立していることが前提である。しかしながら、現実問題として、温度変動による光伝送路の伸縮や受信器内での電気回路の遅延変動などによってビット位置の同期が外れる可能性がある。
図3は、量子暗号鍵配布システムにおける装置間および装置内の伝搬遅延によりビット番号がずれる様子を示した模式図である。上述したように、データおよび基底のビット番号はメモリのアドレスにより管理される。
装置間アドレス差分GDおよび/または装置内アドレス差分GIが温度変化等の原因で変動すると、QBERは次のように変動する。なお、簡単の為にAliceから送信したビットは全てBobに誤り無く届くと仮定する。
図4は、装置間アドレス差分GDと装置内アドレス差分GIとが共に正しい場合のビット対応を示す模式図である。QBERの計算では、Alice及びBobにおいて施した変調の基底(Basis)が一致するビットに関してデータの一致率を計算する。図4に示す様に、基底の一致しないビットに関しては誤り率に影響せず、基底の一致したビットではAlice側のデータAとBob側のデータBとは一致するので、QBERは0%となる。
図5は、装置間アドレス差分GDが正しくない場合のビット対応を示す模式図である。この場合には、基底照合の際に比較するビットが異なるので相関の無い乱数をずらして比較することとなり、QBERは約50%となる。しかしながら、QBERを計算する際のビット量によって、フレーム同期ずれが計算範囲の途中で生じたり計算結果そのもののばらつき等も生じたりする。したがって、これらも考慮してQBER計算結果が30%〜60%程度の範囲内であれば、GDが正しくない場合のフレーム同期ずれが生じていると判断できる。このGD不正フレーム同期ずれを判定する基準として、装置間フレーム同期ずれ閾値Qbitを30%〜60%の範囲内に設定する。
図6(A)は装置内アドレス差分GIが正しくない場合のビット対応を示す模式図であり、(B)はこの場合のQBERの推定範囲を説明するための図である。この場合には、図6(A)に示すように、Bob内部で変調のための基底情報アドレスと検出信号の書き込みアドレスとがずれている。したがって、QBER計算は上記(a)、(b)の様に単純ではなく、図6(B)の様な場合分けで考える必要がある。
以下、本実施例におけるフレーム同期処理について詳細に説明する。
図7は、送信器および受信器の間で行われるフレーム同期処理の第1例の過程を示すシーケンス図である。まず、受信器(Bob)10の制御部211は装置内アドレス差分GIの概算値としてGI’を仮設定する。そしてメモリ213のアドレスl,mに対応するタイミングで光子を検出した場合(以下、「lビット目」という。)、制御部211は、当該アドレスの検出データ(0/1)と、当該アドレスに対応するメモリ214のアドレス(k)の周りの所定範囲(l−GI’)〜(l−GI’+gi)に格納された基底と、を送信器10へ送信する。ここで、giは装置内アドレス差分GIの調整範囲を示す。
図8は本発明によるフレーム同期処理の第2例を示すフローチャートである。この例では、GDおよびGIを総当たり的に変化させ、QBERがフレーム同期処理用閾値Qbitを下回る時のGDおよびGIをもってフレーム同期を終了する。
図9は本発明によるフレーム同期処理の第3例を示すフローチャートである。この例では、上述したようにGDが正しくない場合の誤り率QBERが50%、GIのみ正しくない場合のQBERが25%になることを利用し、GDを先に決定し、その後でGIを決定する。
図1に示すような往復型の量子暗号鍵配布システムは、PMD(Polarization Mode Dispersion)やPDL(Polarization Dependent Loss)といった伝送路における偏波方向依存の擾乱を抑制すると共に、光子パルスに載せられた位相情報を読み取るために必要な光学干渉計を効率良く組織できる、という利点を有する。
非特許文献2および3に記載されている盗聴者Eveの情報量は、Incoherent Attack(Individual Attack)と呼ばれる盗聴法に基づいている。この盗聴法によれば、Eveは1度に1個の光子にだけ自分の持っている量子プローブをエンタングルさせる(絡ませる)ことによって光子パルスに載せられた乱数情報をある程度盗み、Alice/Bob間で基底照合のための通信が行われるまで当該量子プローブを保持する。基底公開後に適切な観測を行うことにより盗聴者は最大限の情報を得ることができる。
光子パルスを生成するレーザ源および光子パルスを検出する受光器の障害によってもQBERは劣化する。レーザ光源のエネルギー変換効率が劣化すると、出力光強度が劣化し、それによって光子受信器に到達する光強度も劣化し、受信器での光子カウント数が減少する。一方、受信器でのノイズ量は入射光強度に依らず一定であるために、結果として暗号鍵のSN比が劣化する。この劣化は即ちQBERの劣化に対応する。
本発明の第1実施例によれば、量子暗号鍵配布において暗号鍵の生成を安定して行うことができる。従来の量子暗号鍵配布技術では誤り率(QBER)の劣化は一律に盗聴者の存在を意味していたが、本発明ではQBERの劣化に応じて障害内容を切り分けることができるために、適切な復旧処理を施すことができ、環境変化や通信エラー等に起因する誤り率の劣化を盗聴行為の存在と誤認識することが無くなる。従って、従来であれば鍵生成を中断していたところが、暗号鍵の生成を再開することができるので暗号鍵生成の長時間に渡る安定動作を実現できる。
(2)光源・受光器障害:光子パルスを生成、検出するデバイスの障害。
既に述べたように、光子検出器APD0、APD1は、単一光子を受光するためにゲートモードで使用されるが、一般的に、APDにゲート電圧を印加し始めた直後に光子が入射するようにタイミング調整するとAPD内部で最も雪崩増倍が起こりやすくなることが知られている。光子入射のタイミングとAPDへのゲート電圧印加タイミングとがずれると、その分、雪崩増倍が減少し、出力電流も減少して光子カウント数が低下する。光子カウント数の低下は生鍵生成速度の劣化を意味する。
レーザ光源202や光子受信器APDに不具合が生じた場合ももちろん生鍵生成速度は劣化する。第1実施例でも記載したように、レーザ光源のエネルギー変換効率、光子受信器APDの光電変換効率の劣化やバイアス電圧の低下などによって光子カウント数は低下する。この低下は生鍵生成速度の劣化に対応する。
生鍵生成速度閾値VR-THは、初期設定時の速度にばらつきを考慮して決定される。たとえば、生鍵生成速度10000bit/sの場合、統計的に100bit/s(σ=100)程度のばらつきが生じる。したがって、閾値を3σ範囲とすれば、生鍵生成速度閾値VR-THは、10000×0.97=9700bit/sに設定される。
図10に示す監視制御では、鍵生成速度に関する障害検出および復旧機構(ステップS201〜S205)をQBERに関するそれら(ステップS102〜S109)の前段に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の第2実施例によれば、QBER劣化の監視に加えて生鍵生成速度も監視しシステムの障害検出を行うので、第1実施例の効果に加えて、さらに効率的な暗号鍵生成を行うことができる。特に暗号鍵の生成速度の劣化を監視できるので、全体として暗号鍵生成効率をさらに向上させることができる。
図14(A)はフレーム同期ずれが生じた時のQBER測定値の変化と復旧によるQBER改善の様子を表したグラフであり、(B)は変調/検出位相ずれが生じた場合のQBER測定値の変化と復旧によるQBER改善の様子を表したグラフである。
図14(A)に示すように、フレーム同期ずれによるQBER劣化は急激であり、鍵生成が可能な状態(QBER〜5%)から一気に50%近くまで劣化する。本例では、1秒間にQBERが45%程度上昇している。これに対して、図14(B)に示すように、変調/検出位相ずれによるQBER劣化は緩やかであり、本例では、7分間にQBERは5%程度上昇するだけである。
本発明の第3実施例によれば、QBERの変化量を監視することでシステムの障害の種類を検出するので、第1実施例の効果に加えて、安定した信頼性のある障害検出を行うことができる。
20 受信器(Bob)
30 光ファイバ伝送路
101 位相変調器
102 偏光ビームスプリッタ
103 可変光減衰器
104 位相制御部
105 光受信器
106 光送信器
107 制御部
108 光送受信器
109 メモリ
110 波長合分波器
201 クロック源
202 レーザ源
203 光サーキュレータ
204 光カプラ
205 位相変調器
206 偏光ビームスプリッタ
207 波長合分波器
208 光送信器
209 光受信器
210 位相制御部
211 制御部
212 モニタ
213 メモリ
214 メモリ
215 光送受信器
Claims (52)
- 伝送路を介して第1通信器と第2通信器とが通信を行う通信システムの少なくとも1つの監視項目に基づいて前記通信システムを制御する方法において、
各監視項目について、それぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値を設定し、
前記第1通信器と前記第2通信器との間で同期した動作タイミングに従って前記第1通信器から前記伝送路を通して前記第2通信器へ第1データを送信し、前記第2通信器が前記第1データと部分的に同一である第2データを受信し、
前記第1データと前記第2データとに基づいて得られた各監視項目に関する測定値と、当該監視項目に設定された前記複数の障害要因検出用閾値の少なくとも1つと、を比較し、
前記比較結果に従って検出された障害要因に対する復旧処理を実行する、
ことを特徴とする通信システムの監視制御方法。 - 前記通信システムは、前記第1通信器と前記第2通信器との間で動作タイミングを同期させ、かつ、前記第1通信器に保持された第1データを前記第2通信器へ前記動作タイミングに従って送信し、前記第2通信器が前記第1データと部分的に同一である第2データを受信し、前記第1データと前記第2データとの一致する部分を抽出することで前記第1通信器と前記第2通信器との間で共有されるべき共有データを生成することを特徴とする請求項1に記載の監視制御方法。
- 前記監視項目は、前記第1通信器に保持された前記第1データと前記第2通信器に保持された前記第2データとの一部を照合して計算される誤り率であることを特徴とする請求項2に記載の監視制御方法。
- 前記監視項目は、前記第1通信器に保持された前記第1データと前記第2通信器に保持された前記第2データとの一部を照合して計算される誤り率の単位時間当たりの変化量であることを特徴とする請求項2に記載の監視制御方法。
- 前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、前記第1データと前記第2データとの間でビット対応を変更しながら、前記第1通信器に保持された前記第1データと前記第2通信器に保持された前記第2データとの一部を照合して計算される誤り率が最小となるビット対応を探索するフレーム同期処理を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の監視制御方法。
- 前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、前記第1データと前記第2データとの間でビット対応を変更しながら、前記第1通信器に保持された前記第1データと前記第2通信器に保持された前記第2データとの一部を照合して計算される誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回るビット対応を探索するフレーム同期処理を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の監視制御方法。
- 前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、前記第1通信器および前記第2通信器の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索するタイミング補正処理を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項5または6に記載の監視制御方法。
- 前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
前記第1通信器および前記第2通信器の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索するタイミング補正処理と、
前記第1データと前記第2データとの間でビット対応を変更しながら、前記第1通信器に保持された前記第1データと前記第2通信器に保持された前記第2データとの一部を照合して計算される誤り率が最小となるビット対応を探索するフレーム同期処理と、
を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の監視制御方法。 - 前記復旧処理を所定回数連続して実行しても、前記監視項目の測定値が第3障害要因検出用閾値を上回る場合には、前記共有データ生成処理を中断する、ことを特徴とする請求項7ないし8のいずれかに記載の監視制御方法。
- 他の監視項目は、前記第2通信器が受信した前記第2データの単位時間当たりのデータ量(生成速度)であることを特徴とする請求項3に記載の監視制御方法。
- 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、
前記第1通信器および前記第2通信器の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索するタイミング補正処理と、
前記第1データと前記第2データとの間でビット対応を変更しながら、前記誤り率が最小となるビット対応を探索するフレーム同期処理と、
を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項10に記載の監視制御方法。 - 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、
前記第1通信器および前記第2通信器の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索するタイミング補正処理と、
前記第1データと前記第2データとの間でビット対応を変更しながら、前記誤り率が第2障害要因検出用閾値を下回るビット対応を探索するフレーム同期処理と、
を前記復旧処理として実行することを特徴とする請求項10に記載の監視制御方法。 - 前記生成速度の測定値が前記第1障害要因検出用閾値を所定回数連続して下回る場合には前記共有データ生成処理を中断することを特徴とする請求項11または12に記載の監視制御方法。
- 前記共有データ生成処理を中断する時に盗聴の可能性があることを示すアラームをあげることを特徴とする請求項9または13に記載の監視制御方法。
- 伝送路を介して第1通信器と第2通信器とが接続され、前記第1通信器と前記第2通信器との間で同期した動作タイミングに従って前記第1通信器から前記伝送路を通して前記第2通信器へ第1データを送信し、前記第2通信器が前記第1データと部分的に同一である第2データを受信する通信システムにおいて、
前記通信に関する少なくとも1つの監視項目について、それぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値を設定する設定手段と、
前記第1データと前記第2データとに基づいて得られた各監視項目に関する測定値と、当該監視項目に設定された前記複数の障害要因検出用閾値の少なくとも1つと、を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に従って検出された障害要因に対する復旧処理を実行する復旧手段と、
を有することを特徴とする通信システム。 - 前記第1通信器と前記第2通信器との間で動作タイミングを同期させる同期手段と、
前記第1通信器に保持された第1データを前記第2通信器へ前記動作タイミングに従って送信し、前記第2通信器が前記第1データと部分的に同一である第2データを受信し、前記第1データと前記第2データとの一致する部分を抽出することで前記第1通信器と前記第2通信器との間で共有されるべき共有データを生成する制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項15に記載の通信システム。 - 送信器と受信器とが光伝送路を介して接続され、複数の通信チャネルにより通信を行う通信システムにおいて、
前記送信器は、
第1データおよび第2データを格納する第1格納手段と、
前記第1および第2データに従って光信号を変調する第1変調手段と、
変調された光信号を一の通信チャネルを通して前記受信器へ送信する第1通信手段と、
前記受信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための第1送受信手段と、
前記第1変調手段の動作タイミングを制御する第1制御手段と、
を有し、
前記受信器は、
第3データを格納する第2格納手段と、
前記一の通信チャネルを通して前記送信器から光信号を受信する第2通信手段と、
前記受信した光信号を前記第3データに従って変調する第2変調手段と、
前記受信した光信号と前記第2変調手段により変調された光信号とに基づいて第4データを検出する光検出手段と、
前記第4データを格納する第3格納手段と、
前記送信器との間で前記他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための第2送受信手段と、
前記第2変調手段および前記光検出手段の動作タイミングを制御する第2制御手段と、
を有し、
前記送信器および前記受信器の少なくとも一方は、さらに、
前記第1〜第4データに基づいて少なくとも1つの監視項目に関する測定を行い、各監視項目についてそれぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値と比較することで障害要因に対する復旧制御を行う第3制御手段
を有することを特徴とする通信システム。 - 前記受信器には光信号を生成する光源が設けられ、前記光信号が前記送信器へ前記一の通信チャネルを通して送信され、前記送信器の前記第1変調手段により変調されて前記受信器へ前記一の通信チャネルを通して折り返されることを特徴とする請求項17に記載の通信システム。
- 前記送信器には光信号を生成する光源が設けられ、前記光信号が前記第1変調手段により変調され、前記一の通信チャネルを通して前記受信器へ送信され、前記受信器により受信された光信号が前記第2変調手段により変調されることを特徴とする請求項17に記載の通信システム。
- 前記第1制御手段と前記第2制御手段とは基準クロックに従って動作タイミングの同期をとることを特徴とする請求項17ないし19のいずれかに記載の通信システム。
- 前記監視項目は、前記第4データの一部に対応する前記第2データと前記第3データとが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合して計算される誤り率であることを特徴とする請求項17に記載の通信システム。
- 前記監視項目は、前記第4データの一部に対応する前記第2データと前記第3データとが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合して計算される誤り率の単位時間当たりの変化量であることを特徴とする請求項17に記載の通信システム。
- 前記第3制御手段は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項21または22に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項21または22に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項21または22に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第2障害要因検出用閾値を下回る前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項21または22に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、前記監視項目の測定値が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合には、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索することでタイミングを復旧することを特徴とする請求項25または26に記載の通信システム。
- 前記第3制御手段は、前記監視項目の測定値が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合にはタイミング補正処理およびフレーム同期処理を実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項25または26に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、前記監視項目の測定値が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合にはタイミング補正処理およびフレーム同期処理を実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項25または26に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、前記監視項目の測定値が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合にはタイミング補正処理およびフレーム同期処理を実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項25または26に記載の通信システム。 - 前記第3制御手段は、前記監視項目の測定値が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合にはタイミング補正処理およびフレーム同期処理を実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第2障害要因検出用閾値を下回る前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項25または26に記載の通信システム。 - 前記復旧処理を所定回数連続して実行しても、前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値より小さく前記第3障害要因検出用閾値より大きい第4障害要因検出用閾値を上回る場合には、通信異常と判断する、ことを特徴とする請求項26ないし30のいずれかに記載の通信システム。
- 他の監視項目は、前記第4データの単位時間当たりのデータ量(生成速度)であることを特徴とする請求項21に記載の通信システム。
- 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、タイミング補正処理およびフレーム同期処理を前記復旧処理として実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら、前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項33に記載の通信システム。 - 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、タイミング補正処理およびフレーム同期処理を前記復旧処理として実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が第2障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項33に記載の通信システム。 - 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、タイミング補正処理およびフレーム同期処理を前記復旧処理として実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記誤り率が第2障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記誤り率が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項33に記載の通信システム。 - 前記生成速度の測定値が第1障害要因検出用閾値を下回る場合には、タイミング補正処理およびフレーム同期処理を前記復旧処理として実行し、
前記タイミング補正処理は、前記第1制御手段および前記第2制御手段の少なくとも一方の前記動作タイミングを変更しながら前記誤り率が最小となる動作タイミングを探索し、
前記フレーム同期処理は、
前記誤り率が第2障害要因検出用閾値を超えると、
前記第1変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記第2変調手段と前記光検出手段との間のビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第2障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記誤り率が前記第2障害要因検出用閾値以下で第3障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が第3障害要因検出用閾値を下回る前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項33に記載の通信システム。 - 前記生成速度の測定値が前記第1障害要因検出用閾値を所定回数連続して下回る場合には通信異常と判断することを特徴とする請求項34ないし37のいずれかに記載の通信システム。
- 前記通信異常と判断する時に盗聴の可能性があることを示すアラームをあげることを特徴とする請求項32または38に記載の通信システム。
- 前記監視項目が誤り率である場合、前記第1障害要因検出用閾値は30〜60%、前記第2障害要因検出用閾値は15〜30%であることを特徴とする請求項25ないし32のいずれかに記載の通信システム。
- 受信器と光伝送路を介して接続され、複数の通信チャネルにより通信を行う送信器において、
第1データおよび第2データを格納する第1格納手段と、
前記第1および第2データに従って光信号を変調する第1変調手段と、
変調された光信号を一の通信チャネルを通して前記受信器へ送信する第1通信手段と、
前記受信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための第1送受信手段と、
前記受信器との間で前記他の通信チャネルを通してデータ通信を行いながら、前記受信器における変調データおよび受信データと前記第1データおよび前記第2データとに基づいて、少なくとも1つの監視項目に関する測定を行い、各監視項目についてそれぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値と比較することで障害要因に対する復旧制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする送信器。 - 送信器と光伝送路を介して接続され、複数の通信チャネルにより通信を行う受信器において、
第1データを格納する第1格納手段と、
一の通信チャネルを通して前記送信器から光信号を受信する通信手段と、
前記受信した光信号を前記第1データに従って変調する変調手段と、
前記受信した光信号と前記変調手段により変調された光信号とに基づいて第2データを検出する光検出手段と、
前記第2データを格納する第2格納手段と、
前記送信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための送受信手段と、
前記送信器との間で前記他の通信チャネルを通してデータ通信を行いながら、前記送信器における変調データと前記第1データおよび前記第2データとに基づいて、少なくとも1つの監視項目に関する測定を行い、各監視項目についてそれぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値と比較することで障害要因に対する復旧制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする受信器。 - 送信器と受信器とが光伝送路を介して接続され、複数の通信チャネルにより通信を行う方法において、
前記送信器は、
第1データおよび第2データを格納し、
制御可能な動作タイミングに従って前記第1および第2データに従って光信号を変調し、
変調された光信号を一の通信チャネルを通して前記受信器へ送信し、
前記受信器は、
第3データを格納し、
前記一の通信チャネルを通して前記送信器から光信号を受信し、
制御可能な動作タイミングに従って前記受信した光信号を前記第3データに従って変調し、
前記受信した光信号と前記第2変調手段により変調された光信号とに基づいて第4データを検出し、
前記第4データを格納し、
前記送信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行いながら、前記第1〜第4データに基づいて少なくとも1つの監視項目に関する測定を行い、
各監視項目についてそれぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値と比較することで障害要因に対する復旧制御を行う、
ことを特徴とする通信方法。 - 前記監視項目は、前記第4データの一部に対応する前記第2データと前記第3データとが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合して計算される誤り率であることを特徴とする請求項43に記載の通信方法。
- 前記監視項目は、前記第4データの一部に対応する前記第2データと前記第3データとが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合して計算される誤り率の単位時間当たりの変化量であることを特徴とする請求項43に記載の通信方法。
- 前記復旧制御は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記送信器と前記受信器との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記受信器内部でのビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項44または45に記載の通信方法。 - 前記復旧制御は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記送信器と前記受信器との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記受信器内部でのビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量と前記装置内ビットずれ量とを順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量および前記装置内ビットずれ量を確定することでフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項44に記載の通信方法。 - 前記復旧制御は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記送信器と前記受信器との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記受信器内部でのビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が最小となる前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項44または45に記載の通信方法。 - 前記復旧制御は、
前記監視項目の測定値が第1障害要因検出用閾値を超えると、
前記送信器と前記受信器との間のビット対応のずれを示す装置間ビットずれ量と、前記受信器内部でのビット対応のずれを示す装置内ビットずれ量と、をそれぞれ仮設定し、
仮設定された前記装置間ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第1障害要因検出用閾値を下回る前記装置間ビットずれ量を確定し、
前記監視項目の測定値が前記第1障害要因検出用閾値以下で第2障害要因検出用閾値を超える場合には、
仮設定された前記装置内ビットずれ量を順次変更しながら、前記第4データの一部に対応する前記第2データおよび前記第3データが一致するビットに関して前記第4データと前記第1データとを照合し、
前記照合結果により誤り率が前記第2障害要因検出用閾値を下回る前記装置内ビットずれ量を確定し、
前記確定された装置間および装置内ビットずれ量を用いてフレーム同期を復旧する、
ことを特徴とする請求項44に記載の通信方法。 - コンピュータに、伝送路を介して第1通信器と第2通信器とが接続され、前記第1通信器と前記第2通信器との間で同期した動作タイミングに従って前記第1通信器から前記伝送路を通して前記第2通信器へ第1データを送信し、前記第2通信器が前記第1データと部分的に同一である第2データを受信する通信システムの少なくとも1つの監視項目に基づいて前記通信システムを制御させるためのプログラムにおいて、
前記通信に関する少なくとも1つの監視項目について、それぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値を設定するステップと、
前記第1データと前記第2データとに基づいて得られた各監視項目に関する測定値と、当該監視項目に設定された前記複数の障害要因検出用閾値の少なくとも1つと、を比較するステップと、
前記比較結果に従って検出された障害要因に対する復旧処理を実行するステップと、
を有することを特徴とする通信システムの監視制御プログラム。 - コンピュータに、伝送路を介して受信器と通信を行う送信器での少なくとも1つの監視項目に基づいた監視制御を実行させるためのプログラムにおいて、
前記送信器は、
第1データおよび第2データを格納する第1格納手段と、
前記第1および第2データに従って光信号を変調する第1変調手段と、
変調された光信号を一の通信チャネルを通して前記受信器へ送信する第1通信手段と、
前記受信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための第1送受信手段と、を有し、
前記プログラムは、
各監視項目について、それぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値を設定するステップと、
前記受信器との間で前記他の通信チャネルを通してデータ通信を行いながら、前記受信器における変調データおよび受信データと前記第1データおよび前記第2データとに基づいて、少なくとも1つの監視項目に関する測定を行うステップと、
各監視項目の測定値と当該監視項目に設定された前記複数の障害要因検出用閾値の少なくとも1つと、を比較するステップと、
前記比較結果に従って検出された障害要因に対する復旧処理を実行するステップと、
を有することを特徴とする送信器の監視制御プログラム。 - コンピュータに、伝送路を介して送信器と通信を行う受信器での少なくとも1つの監視項目に基づいた監視制御を実行させるためのプログラムにおいて、
前記受信器は、
第1データを格納する第1格納手段と、
一の通信チャネルを通して前記送信器から光信号を受信する通信手段と、
前記受信した光信号を前記第1データに従って変調する変調手段と、
前記受信した光信号と前記変調手段により変調された光信号とに基づいて第2データを検出する光検出手段と、
前記第2データを格納する第2格納手段と、
前記送信器との間で他の通信チャネルを通してデータ通信を行うための送受信手段と、を有し、
前記プログラムは、
各監視項目について、それぞれ異なる種類の障害要因を検出するために用いられる複数の障害要因検出用閾値を設定するステップと、
前記送信器との間で前記他の通信チャネルを通してデータ通信を行いながら、前記送信器から送信される光信号の変調に用いられた変調データと前記第1データおよび前記第2データとに基づいて、少なくとも1つの監視項目に関する測定を行うステップと、
各監視項目の測定値と当該監視項目に設定された前記複数の障害要因検出用閾値の少なくとも1つと、を比較するステップと、
前記比較結果に従って検出された障害要因に対する復旧処理を実行するステップと、
を有することを特徴とする受信器の監視制御プログラム。
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