JP2018011218A - 伝送品質推定方法および伝送品質推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長分割多重光伝送システムにおいて、新たに設定される波長パスの伝送品質の推定精度を向上させる【解決手段】目的パスの伝送品質を推定する伝送品質推定方法は、隣接ノード間に設定される各パスの伝送品質を表すパス伝送品質値を第１の記憶部に格納し、ノード装置の伝送品質を表すノード伝送品質値を第２の記憶部に格納し、第１の記憶部に格納されているパス伝送品質値と第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値に基づいて目的パスの伝送品質を推定し、推定した目的パスの伝送品質に基づいてノード伝送品質値を計算し、計算したノード伝送品質値を用いて第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値を更新する。【選択図】図１２

Description

本発明は、波長分割多重光伝送システムにおいて伝送品質を推定する方法および装置に係わる。

波長分割多重光伝送システムにおいて新たな波長パスの設定が要求されたときは、ネットワーク管理システムは、要求された波長パスの伝送品質を推定する。そして、要求された波長パスの推定伝送品質が所定の閾値よりも良好であれば、ネットワーク管理システムは、要求された波長パスの設定を実行する。

例えば、ネットワーク管理システムは、ノード装置および伝送路の伝送品質を表す伝送品質情報を格納するデータベースを有する。この場合、ネットワーク管理システムは、要求された波長パスの経路に対応する伝送品質情報をデータベースから読み出し、その波長パスの伝送品質を計算する。ここで、ノード装置および伝送路の伝送品質は、例えば、ノード装置および光ファイバのベンダから提供される仕様情報に基づいて決定される。ただし、実際のノード装置および光ファイバの伝送品質は、ばらつきを有する。このため、波長パスの伝送品質の推定および伝送可否の判定の際にはマージンを設ける必要がある。

なお、関連技術として、エンドエンドで選択可能な全てのルートに対して伝送路の品質を反映したＯＳＮＲ指標値を計算し、最適な伝送品質のルートに波長パスを設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−８２０８６号公報

しかし、波長パスの伝送品質の推定および伝送可否の判定のためのマージンを適切に見積もることは容易ではない。そして、マージンが小さすぎると、伝送可能と判定された波長パスにおいて、所望の伝送品質が得られないことがある。反対に、マージンが大きすぎると、過剰な設備（例えば、光伝送路上に設置される再生中継器など）を設けることとなり、余分なコストがかかってしまう。

本発明の１つの側面に係わる目的は、波長分割多重光伝送システムにおいて、新たに設定される波長パスの伝送品質の推定精度を向上させることである。

本発明の１つの態様の伝送品質推定方法は、目的パスの伝送品質を推定する処理において、隣接ノード間に設定される各パスの伝送品質を表すパス伝送品質値を第１の記憶部に格納し、ノード装置の伝送品質を表すノード伝送品質値を第２の記憶部に格納し、前記第１の記憶部に格納されているパス伝送品質値と前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値に基づいて前記目的パスの伝送品質を推定し、前記推定した目的パスの伝送品質に基づいて前記ノード伝送品質値を計算し、前記計算したノード伝送品質値を用いて、前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値を更新する。

上述の態様によれば、波長分割多重光伝送システムにおいて、新たに設定される波長パスの伝送品質の推定精度が向上する。

光伝送システムの一例を示す図である。 ノード装置の一例を示す図である。 波長パスの構成の一例を示す図である。 波長パスの伝送品質を推定する方法の一例を示すフローチャートである。 ノード装置内の伝送品質を測定する測定系の一例を示す図である。 隣接ノード間の伝送品質の測定の一例を示す図である。 伝送品質データベースの一例を示す図である。 伝送品質データベースに新たな波長パスに対応するデータが追加された状態を示す図である。 伝送品質推定装置の一例を示す図である。 伝送品質データベースの一例を示す図である。 ノード内ＯＳＮＲを計算する方法の一例を示す図である。 伝送品質推定方法の一例を示すフローチャートである。 伝送品質データベースに新たな波長パスに対応するデータが追加された状態を示す図である。 伝送品質推定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

本発明の実施形態に係わる伝送品質推定方法では、先に設定されている波長パスの伝送品質が予め測定される。そして、その測定値を利用して新たな波長パスの伝送品質が推定される。例えば、ノードＡ、Ｂ間に波長パス＃１が設定されており、ノードＢ、Ｃ間に波長パス＃２が設定されているものとする。ここで、各波長パス＃１、＃２の伝送品質が測定されている。そして、ノードＡからノードＢを経由してノードＣへ至る新たな波長パス＃３が要求されたときは、伝送品質推定装置は、波長パス＃１の伝送品質および波長パス＃２の伝送品質に基づいて、波長パス＃３の伝送品質を推定する。この結果、推定した伝送品質が所定の閾値よりも良好であれば、ネットワーク制御装置は、波長パス＃３を設定する。

図１は、本発明の実施形態に係わる光伝送システムの一例を示す。図１に示す例では、ノードＡとノードＢとの間、ノードＢとノードＣとの間、ノードＣとノードＤとの間は、それぞれ光ファイバリンクで接続されている。

光伝送システムは、ノード間で波長分割多重光信号（以下、ＷＤＭ信号）を伝送する。よって、各ノードには、ＷＤＭ伝送装置が設けられる。ＷＤＭ伝送装置は、例えば、光分岐挿入装置（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）により実現される。

図２は、ノード装置の一例を示す。ノード装置（この例では、ＲＯＡＤＭ）１０は、光分岐器１１Ｗ、１１Ｅ、波長選択スイッチ１２Ｗ、１２Ｅ、波長選択スイッチ１３、光アンプ１４、マルチキャストスイッチ１５、受信器１６、送信器１７、マルチキャストスイッチ１８、光アンプ１９、光カプラ２０、ノード制御部２１を備える。

光分岐器１１Ｗは、ＷＥＳＴ方路回線を介して受信するＷＤＭ信号を波長選択スイッチ１２Ｅ、波長選択スイッチ１３、波長選択スイッチ１２Ｗへ導く。光分岐器１１Ｅは、ＥＡＳＴ方路回線を介して受信するＷＤＭ信号を波長選択スイッチ１２Ｗ、波長選択スイッチ１３、波長選択スイッチ１２Ｅへ導く。波長選択スイッチ１２Ｗは、光分岐器１１Ｅ、光カプラ２０、光分岐器１１Ｗから導かれてくる光信号から指定された波長の光信号を選択する。波長選択スイッチ１２Ｅは、光分岐器１１Ｗ、光カプラ２０、光分岐器１１Ｅから導かれてくる光信号から指定された波長の光信号を選択する。

各波長選択スイッチ１３は、光分岐器１１Ｗ、１１Ｅから導かれてくるＷＤＭ信号から指定された波長の光信号を選択する。光アンプ１４は、波長選択スイッチ１３により選択された光信号を増幅する。マルチキャストスイッチ１５は、光アンプ１４により増幅された光信号を指定されたクライアントに対応する受信器１６へ導く。各受信器１６は、受信した光信号を復調してデータを再生する。

各送信器１７は、クライアントデータを伝送する光信号を生成する。マルチキャストスイッチ１８は、送信器１７から出力される光信号を宛先に対応する方路へ導く。光アンプ１９は、マルチキャストスイッチ１８から出力される光信号を増幅する。光カプラ２０は、光アンプ１９により増幅された光信号を波長選択スイッチ１２Ｅ、１２Ｗへ導く。

ノード制御部２１は、ネットワーク制御装置１から与えられる指示に応じて、ノード装置１０の動作を制御する。例えば、ネットワーク制御装置１から受信する指示に応じて、ノード装置１０は、受信ＷＤＭ信号から所望の波長の光信号を分岐してクライアントへ導くことができる。また、ノード装置１０は、クライアントデータをＷＤＭ信号に挿入することもできる。さらに、ノード装置１０は、ある方路回線を介して受信するＷＤＭ信号中の所望の波長の光信号を、分岐することなく他の方路回線へ導くこともできる。即ち、ノード装置１０は、波長毎に「ドロップ」「アド」「スルー」を行うことができる。

ネットワーク制御装置１は、各ノードに接続されている。そして、ネットワーク制御装置１は、各ノード装置１０に対して、波長パスの設定、削除、変更を指示する。伝送品質推定装置２は、ネットワーク制御装置１が新たな波長パスを設定するときに、その新たな波長パスの伝送品質を推定する。そして、その波長パスの伝送品質の推定値が所定の閾値よりも良好であれば、ネットワーク制御装置１は、その波長パスを設定する。一方、伝送品質の推定値が所定の閾値よりも悪いときは、ネットワーク制御装置１は、他の経路をサーチする。

伝送品質推定装置２は、波長パスの伝送品質を推定する際に、その波長パスが設定される経路上の各スパンの伝送品質およびノード装置の伝送品質を使用する。よって、伝送品質推定装置２の動作を記載する前に、波長パスを構成するスパンおよびノード装置について説明する。

図３は、波長パスの構成の一例を示す。ここでは、ノードＢに収容される送信器１７からノードＣに収容される受信器１６へ光信号を伝送する波長パスが設定されている。この場合、この波長パスは、以下の３つのセクションに分割することができる。
（１）Ｔｘ／Ａｄｄセクション
（２）スパンセクション
（３）Ｄｒｏｐ／Ｒｘセクション

Ｔｘ／Ａｄｄセクションは、ノードＢにおいてＷＤＭ信号に挿入される光信号が通過する経路に相当する。すなわち、Ｔｘ／Ａｄｄセクションは、送信器１７、マルチキャストスイッチ１８、光アンプ１９、光カプラ２０を含む。スパンセクションは、ノードＢにおいて挿入される光信号がＷＤＭ信号中に多重化されてノードＣまで伝送される経路に相当する。すなわち、波長選択スイッチ１２、ノードＢ、Ｃ間の光ファイバリンク、光分岐器１１を含む。Ｄｒｏｐ／Ｒｘセクションは、ノードＣにおいてＷＤＭ信号から分岐される光信号が通過する経路に相当する。すなわち、波長選択スイッチ１３、光アンプ１４、マルチキャストスイッチ１５、受信器１６を含む。

よって、図３に示す実施例では、波長パスのＯＳＮＲを表すＰＯＳＮＲ_B-Cは、（１）式で表される。

ＳＯＳＮＲ_B-Cは、ノードＢ、Ｃ間のスパンのＯＳＮＲを表す。ＯＳＮＲ_TAは、ノードＢ内のＴｘ／ＡｄｄセクションのＯＳＮＲを表す。ＯＳＮＲ_RDは、ノードＣ内のＲｘ／ＤｒｏｐセクションのＯＳＮＲを表す。

Ｔｘ／ＡｄｄセクションおよびＲｘ／ＤｒｏｐセクションのＯＳＮＲを（２）式で表すものとする。

そうすると、ノードＢ、Ｃ間のスパンＯＳＮＲ（即ち、ＳＯＳＮＲ_B-C）は、（３）式で表される。

ＯＳＮＲ_adtrは、ノード装置内のＯＳＮＲに相当する。なお、以下の記載において、ノード装置内のＯＳＮＲを「ノード内ＯＳＮＲ」または「ノード伝送品質値」と呼ぶことがある。また、隣接ノード間のスパン（即ち、１つのスパンセクション）のＯＳＮＲを「スパンＯＳＮＲ」と呼ぶことがある。さらに、波長パス（即ち、送信器から受信器まで）のＯＳＮＲを「パスＯＳＮＲ」と呼ぶことがある。

図４は、波長パスの伝送品質を推定する方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば、新たな波長パスの設定が要求されたときに実行される。

Ｓ１において、伝送品質推定装置２は、ノード内ＯＳＮＲ（即ち、ＯＳＮＲ_adtr）を計算する。ここで、ＯＳＮＲは、ビット誤り率に基づいて、（４）式で計算することができる。ＢＥＲは、ビット誤り率を表す。Ｒｓは、信号のボーレートを表す。Ｂｎは、雑音帯域幅を表す。なお、ビットレートは100Gbpsであり、偏波多重ＱＰＳＫ変調光信号が伝送されるものとする。

したがって、伝送品質推定装置２は、ノード装置内での誤り率の測定値を取得する。ノード装置内での誤り率は、例えば、１つのノード装置内で図５に示す測定系を使用して測定される。この場合、送信器１７から出力される光信号は、光カプラ２０および波長選択スイッチ１３を経由して受信器１６に導かれる。そして、受信器１６においてビット誤り率が測定される。伝送品質推定装置２は、ビット誤り率の測定値を（４）式に与えることにより、ノード内ＯＳＮＲを表すＯＳＮＲ_adtrを計算する。

Ｓ２において、ネットワーク制御装置１は、各隣接ノード間に設定される波長パスのビット誤り率を測定する。図６に示す例では、ノードＡ、Ｂ間に波長パス１および波長パス２が設定され、ノードＢ、Ｃ間に波長パス３および波長パス４が設定され、ノードＣ、Ｄ間に波長パス５および波長パス６が設定されている。そして、各波長パスを介して光信号を伝送し、受信側ノードにおいてそれぞれビット誤り率が測定される。測定結果は、ネットワーク制御装置１により収集され、伝送品質推定装置２に与えられる。

Ｓ３において、伝送品質推定装置２は、各波長パスにおいて測定されたビット誤り率に基づいて、対応する波長パスのＯＳＮＲをそれぞれ計算する。このとき、（４）式を利用して、ビット誤り率がＯＳＮＲに変換される。更に、伝送品質推定装置２は、（３）式を利用して、各スパンのＯＳＮＲ（即ち、ＳＯＳＮＲ）を計算する。ＯＳＮＲ_adtrは、Ｓ１で計算されている。そして、このようにして計算される各スパンのＯＳＮＲ値は、伝送品質推定装置２の伝送品質データベースに記録される。

図７は、伝送品質データベースの一例を示す。この例では、図６に示すように、ノードＡ、Ｂ間に波長パス１および波長パス２が設定され、ノードＢ、Ｃ間に波長パス３および波長パス４が設定され、ノードＣ、Ｄ間に波長パス５および波長パス６が設定されたものとする。各波長パス１〜６の波長は、それぞれλ１、λ５、λ２、λ６、λ３、λ７である。

「パスのビット誤り率」は、各波長パスについて測定されたビット誤り率を表す。「パスのＯＳＮＲ」は、（４）式を利用してビット誤り率から計算される。「スパンのＯＳＮＲ」は、（３）式を利用して、Ｓ１で計算されるノード内ＯＳＮＲ_adtrおよび「パスのＯＳＮＲ」から計算される。

なお、波長パスの伝送品質（または、スパンの伝送品質）は、伝送される光信号の波長に依存する。図７に示す例では、ノードＡ、Ｂ間において、波長λ１と比較して波長λ５のＯＳＮＲの方が少しだけ良好である。これに対して、ノード内の伝送品質は、実質的に光信号の波長に依存しないものとする。

Ｓ４において、伝送品質推定装置２は、新たな波長パスについての品質推定リクエストを待ち受ける。なお、新たな波長パスを設定するデマンドは、ネットワーク制御装置１に与えられる。この場合、ネットワーク制御装置１は、そのデマンドに応じて品質推定リクエストを生成して伝送品質推定装置２に送る。品質推定リクエストは、波長パスの始点ノード、終点ノード、経路、波長などを指定する。

この実施例では、伝送品質推定装置２は、以下の品質推定リクエストを受信するものとする。
始点：ノードＡ
終点：ノードＤ
経路：Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
波長：λ４
なお、以下の記載では、品質推定リクエストに応じて伝送品質を推定する波長パスを「目的パス」と呼ぶことがある。

Ｓ５において、伝送品質推定装置２は、目的パスが設定される経路上の各スパンについて、目的パスの波長におけるＯＳＮＲを計算する。すなわち、図７に示す伝送品質データベースに記録されているＯＳＮＲに基づいて、波長λ４におけるスパンＯＳＮＲを計算する。たとえば、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲは、線形補間を用いて（５）式で推定される。

ＥＳＯＳＮＲ_A-B(λ4)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲの推定値を表す。ＳＯＳＮＲ_A-B(λ1)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ１におけるスパンＯＳＮＲの計算値を表す。ＳＯＳＮＲ_A-B(λ5)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ５におけるスパンＯＳＮＲの計算値を表す。なお、ＳＯＳＮＲ_A-B(λ1)およびＳＯＳＮＲ_A-B(λ5)は、伝送品質データベースに記録されている。

同様の方法で、伝送品質推定装置２は、ノードＢ、Ｃ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲ（ＥＳＯＳＮＲ_B-C(λ4)）、及びノードＣ、Ｄ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲ（ＥＳＯＳＮＲ_C-D(λ4)）を推定する。

Ｓ６において、伝送品質推定装置２は、（６）式を用いて、目的パスのＯＳＮＲを推定する。この実施例では、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パス７のパスＯＳＮＲが推定される。

ＥＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)は、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パスのＯＳＮＲを表す。

さらに、伝送品質推定装置２は、（７）式を用いて、目的パスのＯＳＮＲからビット誤り率を計算する。この例では、ビットレートは100Gbpsであり、偏波多重ＱＰＳＫ変調光信号が伝送されるものとする。

ＥＰＢＥＲ_A-D(λ4)は、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パスの推定ビット誤り率を表す。Ｒｓは、信号のボーレートを表す。Ｂｎは、雑音帯域幅を表す。

Ｓ７において、伝送品質推定装置２は、Ｓ６で推定した伝送品質と所定の閾値とを比較する。この実施例では、（７）式で計算された推定ビット誤り率と要求ビット誤り率とが比較される。そして、推定ビット誤り率が要求ビット誤り率よりも低ければ、伝送品質推定装置２は、目的パスを設定可能と判定する。一方、推定ビット誤り率が要求ビット誤り率よりも高ければ、伝送品質推定装置２は、目的パスを設定できないと判定する。この判定結果は、伝送品質推定装置２からネットワーク制御装置１へ通知される。

ネットワーク制御装置１は、「設定可能」を表す判定結果を伝送品質推定装置２から受け取ると、光ネットワーク上に目的パスを設定する。このとき、ネットワーク制御装置１から各ノードに必要な指示が与えられる。さらに、ネットワーク制御装置１は、設定した目的パスのビット誤り率を測定して伝送品質推定装置２に通知する。

Ｓ８において、伝送品質推定装置２は、図８に示すように、目的パスのビット誤り率の測定値を伝送品質データベースに記録する。図８では、目的パスは「パス７」で表記されている。また、伝送品質推定装置２は、（８）式を用いて、目的パスのビット誤り率の測定値から目的パスのＯＳＮＲを計算する。

ＥＰＢＥＲ_A-D(λ4)は、ノードＡ、Ｄ間に設定された目的パスのビット誤り率の測定値を表す。ＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)は、目的パスのビット誤り率の測定値から計算される、目的パスのＯＳＮＲを表す。そして、伝送品質推定装置２は、目的パスのＯＳＮＲ（すなわち、ＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)）を伝送品質データベースに記録する。

さらに、伝送品質推定装置２は、目的パスが設定される経路上の各スパンについて、目的パスの波長におけるスパンＯＳＮＲを計算する。ここで、各スパンのＯＳＮＲは、Ｓ５において計算されている。ただし、Ｓ５においては、他の波長パスにおいて得られているＯＳＮＲから目的パスの各スパンのＯＳＮＲが推定される。すなわち、Ｓ５で計算されるＯＳＮＲは誤差を含んでいる。よって、伝送品質推定装置２は、目的パスのビット誤り率の測定値に基づいて、目的パスの波長における各スパンのＯＳＮＲを計算する。

一例としては、まず、他の波長パスから推定される目的パスのＯＳＮＲと目的パスのビット誤り率の測定値に基づいて計算される目的パスのＯＳＮＲとの誤差が計算される。そして、各スパンについて、Ｓ５で得られたスパンＯＳＮＲの推定値がその誤差で補正される。例えば、ノードＡ、Ｂ間での目的パスの波長におけるスパンＯＳＮＲは、（９）式を用いて計算される。

ＳＯＳＮＲ_A-B(λ4)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲを表す。係数αは、目的パス全体のＯＳＮＲ値に対してノードＡ、Ｂ間のＯＳＮＲ値が占める割合を表す。

同様の方法で、ノードＢ、Ｃ間のスパンおよびノードＣ、Ｄ間のスパンについてもそれぞれＯＳＮＲが計算される。ただし、係数αは、光ファイバリンクの特性および長さ等に基づいて、スパン毎にシミュレーション等により決定される。各スパンのＯＳＮＲは、それぞれ図８に示すように伝送品質データベースに記録される。

このように、先に設定されている波長パスの伝送品質に基づいて新たな波長パスの伝送品質を推定する方法においては、ノード内ＯＳＮＲおよび各スパンのＯＳＮＲが使用される。ここで、この実施例では、ＯＳＮＲは、ビット誤り率の測定値から計算される。すなわち、各隣接ノード間の波長パスのビット誤り率およびノード装置内のビット誤り率を測定することにより、所望の経路上に設定される波長パスの伝送品質を推定することができる。

ところが、多くのケースにおいて、ノード装置内のビット誤り率は非常に小さく、このビット誤り率の測定結果のばらつきは大きい。そして、ばらつきの大きいビット誤り率の測定結果に基づいて目的パスの伝送品質（ここでは、ＯＳＮＲ）を推定すると、その推定誤差が大きくなってしまう。この結果、波長パスの伝送品質の推定精度が低下することがある。なお、ビット誤り率の測定時間を長くすれば、ビット誤り率のばらつきは小さくなる。しかし、運用中のネットワークにおいて長い時間に渡ってビット誤り率を測定することは現実的ではない。

そこで、本発明の実施形態に係わる伝送品質推定装置は、先に設定されている波長パスの伝送品質に基づいて新たな波長パスの伝送品質を推定する手順において、推定精度を向上させる機能を備える。

＜推定精度の改善＞
図９は、本発明の実施形態に係わる伝送品質推定装置の一例を示す。伝送品質推定装置２は、図９に示すように、推定計算部１１、判定部１２、更新部１３、伝送品質データベース１４、ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５を備える。なお、伝送品質推定装置２は、図９に示していない他の機能を備えていてもよい。例えば、伝送品質推定装置２は、ネットワーク制御装置１との間でデータを送信および受信する通信インタフェースを備える。

推定計算部１１は、ネットワーク制御装置１から品質推定リクエストを受信すると、そのリクエストにおいて指定される目的パスの伝送品質を推定する。このとき、推定計算部１１は、伝送品質データベース１４およびノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５を参照して目的パスの伝送品質を推定する。

判定部１２は、推定計算部１１により推定される目的パスの伝送品質に基づいて、その目的パスを設定できるか否かを判定する。すなわち、目的パスの伝送品質の推定値が要求品質よりも良好であれば、判定部１２は、目的パスを設定できると判定する。一方、目的パスの伝送品質の推定値が要求品質よりも悪ければ、判定部１２は、目的パスを設定できないと判定する。そして、この判定結果は、ネットワーク制御装置１に通知される。更新部１３は、推定計算部１１による計算結果に基づいて、ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５に格納されているノード内ＯＳＮＲ値を更新する。

伝送品質データベース１４は、図１０に示すように、各波長パスについて品質情報を格納する。「パスＩＤ」は、各波長パスを識別する。「波長」は、波長パスのキャリア波長を表す。「パスのビット誤り率」は、波長パスのビット誤り率の測定値を表す。なお、波長パスのビット誤り率は、エンド−エンドで測定される。すなわち、波長パスのビット誤り率は、あるノードに収容される送信器と他のノードに収容される受信器との間で測定される。「パスのＯＳＮＲ」は、「パスのビット誤り率」に基づいて計算されるＯＳＮＲ値を表す。「１スパン−パスＯＳＮＲ」は、１スパン分の波長パスのＯＳＮＲを表す。すなわち、１スパン−パスＯＳＮＲは、１つのＴｘ／Ａｄｄセクション、１つのスパンセクション、１つのＲｘ／Ｄｒｏｐセクションから構成される波長パスのＯＳＮＲ値を表す。したがって、隣接ノード間に設定される波長パスにおいては、図１０に示すように、「１スパン−パスＯＳＮＲ」は「パスＯＳＮＲ」と同じである。

ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５は、ノード内ＯＳＮＲの推定値（ＯＳＮＲ_adtr）を格納する。ノード内ＯＳＮＲは、図３に示すＴｘ／ＡｄｄセクションおよびＲｘ／Ｄｒｏｐセクションの伝送品質を表す。なお、図４に示す実施例では、ノード内ＯＳＮＲは、図５に示す測定系で測定されたビット誤り率から計算される。これに対して、図９に示す伝送品質推定装置は、新たな波長パスが設定される毎に、ノード内ＯＳＮＲを計算および更新する。

図１１は、ノード内ＯＳＮＲを計算する方法の一例を示す。この例では、ノードＡ、Ｂ間に波長パス＃１が設定され、ノードＢ、Ｃ間に波長パス＃２が設定され、ノードＣ、Ｄ間に波長パス＃３が設定されている。すなわち、各パス＃１〜＃３は、隣接ノード間に設定されている。この場合、各パス＃１〜＃３のＯＳＮＲは、（１０）式で表される。例えば、パス＃１のＯＳＮＲは、スパン＃１のＯＳＮＲおよびノード内ＯＳＮＲにより表される。

波長パス＃４は、ノードＡ、Ｃ間に設定される。ここで、パス＃４は、スパン＃１およびスパン＃２を含む。よって、パス＃４のＯＳＮＲは、（１１）式で表される。即ち、パス＃４のＯＳＮＲは、スパン＃１のＯＳＮＲ、スパン＃２のＯＳＮＲ、およびノード内ＯＳＮＲにより表される。

従って、ノード内ＯＳＮＲの推定値（ＯＳＮＲ_adtr）は、（１２）式で計算される。

パス＃１およびパス＃２は、それぞれ隣接ノード間に設定されているので、パス＃１のＯＳＮＲおよびパス＃２のＯＳＮＲは、それぞれ（４）式を利用して、ビット誤り率の測定値から計算される。よって、パス＃４のビット誤り率の測定値からパス＃４のＯＳＮＲを計算すれば、パス＃４に対応するノード内ＯＳＮＲの推定値を得ることができる。

波長パス＃５は、ノードＡ、Ｄ間に設定される。ここで、パス＃５は、スパン＃１、スパン＃２、スパン＃３を含む。よって、パス＃５のＯＳＮＲは、（１３）式で表される。すなわち、パス＃５のＯＳＮＲは、スパン＃１のＯＳＮＲ、スパン＃２のＯＳＮＲ、スパン＃３のＯＳＮＲ、およびノード内ＯＳＮＲにより表される。

従って、ノード内ＯＳＮＲの推定値（ＯＳＮＲ_adtr）は、（１４）式で計算される。

パス＃１〜＃３は、それぞれ隣接ノード間に設定されるので、パス＃１〜＃３のＯＳＮＲは、それぞれ（４）式を利用して、ビット誤り率の測定値から計算される。よって、パス＃５のビット誤り率の測定値からパス＃５のＯＳＮＲを計算すれば、パス＃５に対応するノード内ＯＳＮＲの推定値を得ることができる。

ただし、パス＃５は３個のスパンを含むので、（１４）式において、パス＃１〜＃３のＯＳＮＲ^-1の総和は、３セット分のノード内ＯＳＮＲ^-1を含む。すなわち、パス＃１〜＃３のＯＳＮＲ^-1からパス＃５のＯＳＮＲ^-1を引き算すると、２セット分のノード内ＯＳＮＲ^-1が残ることになる。よって、（１４）式の右辺の分子は「２」である。

このように、図９に示す伝送品質推定装置２においては、波長パスのビット誤り率に基づいてノード内ＯＳＮＲが計算される。ここで、図５に示す測定系で測定されるノード装置内のビット誤り率と同様に、波長パスのビット誤り率の測定値もばらつきを有する。ただし、ノード装置内のビット誤り率と比較して、波長パスのビット誤り率は大きい。このため、同じ測定時間で測定した場合、ノード装置内のビット誤り率と比較して、波長パスのビット誤り率の精度は高いと考えられる。加えて、後で詳しく説明するが、図９に示す伝送品質推定装置２においては、新たな波長パスの伝送品質を推定する毎に、過去に計算したノード内ＯＳＮＲおよび新たな波長パスに対して計算されるノード内ＯＳＮＲが平均化される。このため、ビット誤り率のばらつきの影響はさらに抑制される。この結果、更新されたノード内ＯＳＮＲを利用して波長パスの伝送品質を推定すれば、推定精度が改善する。

図１２は、本発明の実施形態の伝送品質推定方法の一例を示すフローチャートである。この実施例では、図１に示すノードＡ〜Ｄを含む光伝送システムが構築されているものとする。また、この光伝送システムは、ノード間でＷＤＭ信号を伝送することができる。すなわち、各ノードには、ＲＯＡＤＭ等のＷＤＭ伝送装置が設けられている。

Ｓ１１〜Ｓ１３は、伝送品質推定装置２が品質推定リクエストを受け付ける前に実行される。なお、Ｓ１１〜Ｓ１２は、図４に示すＳ１〜Ｓ２と実質的に同じである。

Ｓ１１において、推定計算部１１は、ノード内ＯＳＮＲ（即ち、ＯＳＮＲ_adtr）を計算する。すなわち、任意のノード装置において、図５に示す測定系を利用して、ビット誤り率が測定される。この測定結果は、伝送品質推定装置２に与えられる。そうすると、推定計算部１１は、（４）式を利用して、ノード装置内のビット誤り率の測定値からノード内ＯＳＮＲを計算する。そして、この計算結果は、ノード内ＯＳＮＲの初期値としてノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５に記録される。

Ｓ１２において、ネットワーク制御装置１は、各隣接ノード間に設定される波長パスのビット誤り率を測定する。例えば、図６に示すように、ノードＡ、Ｂ間に波長パス１および波長パス２が設定され、ノードＢ、Ｃ間に波長パス３および波長パス４が設定され、ノードＣ、Ｄ間に波長パス５および波長パス６が設定されている。そして、各波長パスを介して光信号を伝送し、受信側ノードにおいてそれぞれビット誤り率が測定される。測定結果は、ネットワーク制御装置１により収集され、伝送品質推定装置２に与えられる。伝送品質推定装置２において、各波長パスのビット過り率の測定値は、図１０に示す伝送品質データベース１４に記録される。

Ｓ１３において、推定計算部１１は、（４）式を利用して、各波長パスのビット誤り率からそれぞれＯＳＮＲを計算する。このＯＳＮＲは、波長パスのＯＳＮＲ（以下、「パスＯＳＮＲ」と呼ぶことがある）に相当する。また、推定計算部１１は、各スパンの１スパン−パスＯＳＮＲを計算する。ここで、「１スパン−パスＯＳＮＲ」は、波長パスを構成する１つのスパンに対応するパスＯＳＮＲを表す。よって、波長パスが隣接ノード間に設定されるときは、「１スパン−パスＯＳＮＲ」はパスＯＳＮＲと同じである。すなわち、この実施例では、（４）式を利用して各波長パスのビット誤り率をＯＳＮＲに変換することにより、各スパンの１スパン−パスＯＳＮＲが得られる。そして、各波長パスのＯＳＮＲおよび各スパンの１スパン−パスＯＳＮＲは、図１０に示す伝送品質データベース１４に記録される。

図１０に示す例では、波長パス１〜６について品質情報が記録されている。例えば、波長パス１は、ノードＡ、Ｂ間に設定され、その波長はλ１である。波長パス１について測定されたビット誤り率は、7.21E-10である。パスＯＳＮＲおよび１スパン−パスＯＳＮＲは、ビット誤り率の測定値から計算される。ただし、波長パス１は、隣接ノード間に設定されるので、パスＯＳＮＲおよび１スパン−パスＯＳＮＲは互いに同じである。

Ｓ１４において、伝送品質推定装置２は、新たな波長パスについての品質推定リクエストを待ち受ける。なお、新たな波長パスを設定するデマンドは、ネットワーク制御装置１に与えられる。この場合、ネットワーク制御装置１は、そのデマンドに応じて品質推定リクエストを生成して伝送品質推定装置２に送る。品質推定リクエストは、波長パスの始点ノード、終点ノード、経路、波長を指定する。

この実施例では、伝送品質推定装置２は以下の品質推定リクエストを受信するものとする。
始点：ノードＡ
終点：ノードＤ
経路：Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
波長：λ４
なお、以下の記載では、品質推定リクエストに応じて伝送品質を推定する波長パスを「目的パス」と呼ぶことがある。また、伝送品質を推定する波長パスの波長を「目的波長」と呼ぶことがある。

Ｓ１５において、推定計算部１１は、目的パスが設定される経路上の各スパンについて目的波長における１スパン−パスＯＳＮＲを計算する。すなわち、図１０に示す伝送品質データベース１４に記録されている１スパン−パスＯＳＮＲに基づいて、波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲを計算する。例えば、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲは、線形補間を用いて（１５）式で推定される。なお、目的パスが設定される経路上の各スパンを「目的スパン」と呼ぶことがある。

ＥＰＯＳＮＲ_A-B(λ4)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲの推定値を表す。ＰＯＳＮＲ_A-B(λ1)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ１における１スパン−パスＯＳＮＲを表す。ＰＯＳＮＲ_A-B(λ5)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ５における１スパン−パスＯＳＮＲを表す。ＰＯＳＮＲ_A-B(λ1)およびＰＯＳＮＲ_A-B(λ5)は、伝送品質データベース１４に記録されている。

同様の方法で、品質計算部１１は、ノードＢ、Ｃ間での波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲ（ＥＰＯＳＮＲ_B-C(λ4)）、及びノードＣ、Ｄ間での波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲ（ＥＰＯＳＮＲ_C-D(λ4)）を推定する。

Ｓ１６において、推定計算部１１は、目的パスが設定される経路上の各スパンについて目的波長におけるスパンＯＳＮＲを計算する。スパンＯＳＮＲは、１スパン−パスＯＳＮＲおよびノード内ＯＳＮＲに基づいて計算される。具体的には、スパンＯＳＮＲは、１スパン−パスＯＳＮＲからノード内ＯＳＮＲの影響を除去することにより得られる。たとえば、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲは（１６）式で計算される。

ＳＯＳＮＲ_A-B(λ4)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲの推定値を表す。また、ＯＳＮＲ_adtrは、ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５に格納されているノード内ＯＳＮＲ値を表す。ここで、最初の波長パスの品質推定においては、ノード内ＯＳＮＲ値として、Ｓ１１で計算されるノード内ＯＳＮＲ初期値が使用される。ところが、ノード内ＯＳＮＲ値は、新たな波長パスが設定される毎に、Ｓ２１において更新される。したがって、２番目以降の波長パスの品質推定においては、ノード内ＯＳＮＲ値として、直前に設定された波長パスのビット誤り率に基づいて更新されたノード内ＯＳＮＲ値が使用される。

同様の方法で、品質計算部１１は、ノードＢ、Ｃ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲ（ＳＯＳＮＲ_B-C(λ4)）、およびノードＣ、Ｄ間での波長λ４におけるスパンＯＳＮＲ（ＳＯＳＮＲ_C-D(λ4)）を推定する。

Ｓ１７において、推定計算部１１は、（１７）式を用いて、目的パスのＯＳＮＲを推定する。この実施例では、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パス７のパスＯＳＮＲが推定される。

ＥＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)は、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パスのＯＳＮＲの推定値を表す。なお、最初の波長パスの品質推定においては、ノード内ＯＳＮＲ値として、Ｓ１１で計算されるノード内ＯＳＮＲ初期値が使用される。一方、２番目以降の波長パスの品質推定においては、ノード内ＯＳＮＲ値として、直前に設定された波長パスのビット誤り率に基づいて更新されたノード内ＯＳＮＲ値が使用される。

さらに、推定計算部１１は、（１８）式を用いて、目的パスのＯＳＮＲからビット誤り率を計算する。この例では、ビットレートは100Gbpsであり、偏波多重ＱＰＳＫ変調光信号が伝送されるものとする。

ＥＰＢＥＲ_A-D(λ4)は、ノードＡの送信器１７からノードＤの受信器１６へ光信号を伝送する波長パスの推定ビット誤り率を表す。Ｒｓは、信号のボーレートを表す。Ｂｎは、雑音帯域幅を表す。

Ｓ１８において、判定部１２は、Ｓ１７で推定された伝送品質と所定の閾値とを比較する。この実施例では、（１８）式で計算された推定ビット誤り率と要求ビット誤り率とが比較される。要求ビット誤り率は、例えば、ユーザまたはネットワーク管理者により指定される。そして、推定ビット誤り率が要求ビット誤り率よりも低ければ、判定部１２は、目的パスを設定可能と判定する。一方、推定ビット誤り率が要求ビット誤り率よりも高ければ、判定部１２は、目的パスを設定できないと判定する。この判定結果は、伝送品質推定装置２からネットワーク制御装置１へ通知される。

ネットワーク制御装置１は、「設定可能」を表す判定結果を伝送品質推定装置２から受け取ると、光ネットワーク上に目的パスを設定する。また、ネットワーク制御装置１は、設定した目的パスのビット誤り率を測定して伝送品質推定装置２に通知する。

Ｓ１９において、推定計算部１１は、目的パスのビット誤り率の測定値を伝送品質データベース１４に記録する。図１３に示す例では、目的パスのビット誤り率は1.78E-08である。なお、図１３では、目的パスは「パス７」で表記されている。

また、推定計算部１１は、（１９）式を用いて、目的パスのビット誤り率の測定値から目的パスのＯＳＮＲを計算する。

ＭＰＢＥＲ_A-D(λ4)は、ノードＡ、Ｄ間に設定された目的パスのビット誤り率の測定値を表す。ＭＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)は、目的パスのビット誤り率の測定値から計算される、目的パスのＯＳＮＲを表す。そして、推定計算部１１は、目的パスのＯＳＮＲ（すなわち、ＭＰＯＳＮＲ_A-D(λ4)）を伝送品質データベース１４に記録する。

Ｓ２０において、推定計算部１１は、Ｓ１５で得られる目的波長における各スパンの１スパン−パスＯＳＮＲ、およびＳ１９で得られる目的パスのＯＳＮＲに基づいて、目的パスに対応するノード内ＯＳＮＲを計算する。具体的には、（２０）式により新たなノード内ＯＳＮＲが計算される。

ＥＯＳＮＲ_adtrは、新たに設定された波長パスのＯＳＮＲを用いて推定されるノード内ＯＳＮＲを表す。

Ｓ２１において、更新部１３は、ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５に格納されているノード内ＯＳＮＲ値を、Ｓ２０で得られた新たなノード内ＯＳＮＲ値を用いて更新する。一例としては、更新部１３は、（２１）式でノード内ＯＳＮＲ値を更新する。

ＯＳＮＲ_{adtr_old}は、ノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５に格納されているノード内ＯＳＮＲ値を表す。ＯＳＮＲ_{adtr_new}は、更新部１３により更新された後のノード内ＯＳＮＲ値を表す。γは、平均化係数を表す。係数γは、ゼロよりも大きく、１よりも小さい実数である。なお、係数γが大きすぎると、最も新しく設定された波長パスにおけるビット誤り率の測定値の影響が強くなってしまう。したがって、係数γは、ゼロに近い値であることが好ましい。

Ｓ２２において、推定計算部１１は、目的パスの経路上の各スパンについて１スパン−パスＯＳＮＲを計算する。具体的には、推定計算部１１は、新たに設定した波長パスの伝送品質の測定値と、この波長パスの伝送品質の推定値との差分を計算する。目的パスの伝送品質の測定値は、Ｓ１９において（１９）式で計算されている。目的パスの伝送品質の推定値は、Ｓ１７において（１７）式で計算されている。そして、推定計算部１１は、Ｓ１６において（１６）式で計算されている目的スパンのスパンＯＳＮＲ値と、Ｓ２１において（２１）式で計算される新たなノード内ＯＳＮＲ値との和を、上記差分で補正することにより、１スパン−パスＯＳＮＲを計算する。例えば、ノードＡ、Ｂ間の１スパン−パスＯＳＮＲは、（２２）式で計算される。

ＰＯＳＮＲ_A-B(λ4)は、ノードＡ、Ｂ間での波長λ４における１スパン−パスＯＳＮＲを表す。係数αは、目的パス全体のＯＳＮＲ値に対してノードＡ、Ｂ間のＯＳＮＲ値が占める割合を表す。ｘは、目的パスの中のスパンセクション部分の伝送品質の測定値に相当する。ｙは、目的パスの中のスパンセクション部分の伝送品質の推定値に相当する。したがって、ｘ−ｙは、測定値と推定値に差分を表す。

ノードＢ、Ｃ間のスパンおよびノードＣ、Ｄ間のスパンについてもそれぞれ１スパン−パスＯＳＮＲが計算される。ただし、係数αは、光ファイバリンクの特性および長さ等に基づいて、スパン毎にシミュレーション等により決定される。そして、各スパンの１スパン−パスＯＳＮＲ値は、図１３に示すように、それぞれ伝送品質データベース１４に追加される。

この後、伝送品質推定装置２のプロセスはＳ１４に戻る。すなわち、伝送品質推定装置２は、次の品質推定リクエストを待ち受ける。そして、次の品質推定リクエストが与えられると、伝送品質推定装置２は、最新の伝送品質データベース１４および更新されたノード内ＯＳＮＲ値を用いて、新たな波長パスの伝送品質を推定する。

このように、本発明の実施形態の伝送品質推定方法においては、ノード装置内の伝送品質を表すノード内ＯＳＮＲは、新たな波長パスが設定される毎に更新される。このとき、過去に設定された波長パスを利用して計算されたノード内ＯＳＮＲ値および新たに設定された波長パスを利用して計算されるノード内ＯＳＮＲを平均化することで、最新のノード内ＯＳＮＲ値が得られる。したがって、設定される波長パスの数が増えるにつれて、ノード内ＯＳＮＲ値の精度が向上してゆき、波長パスの伝送品質の推定精度も向上してゆく。

＜ハードウェア構成＞
図１４は、伝送品質推定装置２のハードウェア構成の一例を示す図である。伝送品質推定装置２は、例えば、図１４に示すコンピュータシステム１００により実現される。コンピュータシステム１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、入出力装置１０４、通信インタフェース１０５、読み取り装置１０６を備える。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、記憶装置１０３、入出力装置１０４、通信インタフェース１０５、読み取り装置１０６は、例えば、バス１０７に接続される。

ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２を利用して、図１２に示すフローチャートの処理を記述したプログラムを実行する。これにより、上述した伝送品質推定方法が実現される。すなわち、ＣＰＵ１０１は、図９に示す推定計算部１１、判定部１２、更新部１３の機能を提供することができる。メモリ１０２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んで構成される。記憶装置１０３は、例えばハードディスク装置であり、上述のプログラムを格納する。なお、記憶装置１０３は、フラッシュメモリ等の半導体メモリであってもよい。また、記憶装置１０３は、外部記憶装置であってもよい。図９に示す伝送品質データベース１４およびノード内ＯＳＮＲ値記憶部１５は、メモリ１０２または記憶装置１０３を利用して構成される。

入出力装置１０４は、ユーザにより操作されるキーボード、マウス、タッチパネル等に相当する。伝送品質の測定結果は、ユーザにより、入出力装置１０４を介してＣＰＵ１０１に与えられるようにしてもよい。また、入出力装置１０４は、ＣＰＵ１０１による処理結果を出力する。

通信インタフェース１０５は、ＣＰＵ１０１の指示に従ってネットワークを介してデータを送信および受信することができる。すなわち、通信インタフェース１０５は、ネットワーク制御装置１との間でデータを送信および受信することができる。また、通信インタフェース１０５は、ネットワーク上に存在するサーバ１１１にアクセスできる。読み取り装置１０６は、ＣＰＵ１０１の指示に従って着脱可能記録媒体１１２にアクセスする。着脱可能記録媒体１１２は、例えば、半導体デバイス（ＵＳＢメモリなど）、磁気的作用により情報が入出力される媒体（磁気ディスク等）、光学的作用により情報が入出力される媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）などにより実現される。

実施形態のプログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータシステム１００に与えられる。
（１）記憶装置１０３に予めインストールされている。
（２）着脱可能記録媒体１１２により提供される。
（３）サーバ１１１から提供される。

１ ネットワーク制御装置
２ 伝送品質推定装置
１１ 推定計算部
１２ 判定部
１３ 更新部
１４ 伝送品質データベース
１５ ノード内ＯＳＮＲ値記憶部

Claims (4)

1. 目的パスの伝送品質を推定する伝送品質推定方法であって、
   隣接ノード間に設定される各パスの伝送品質を表すパス伝送品質値を第１の記憶部に格納し、
   ノード装置の伝送品質を表すノード伝送品質値を第２の記憶部に格納し、
   前記第１の記憶部に格納されているパス伝送品質値と前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値に基づいて前記目的パスの伝送品質を推定し、
   前記推定した目的パスの伝送品質に基づいて前記ノード伝送品質値を計算し、
   前記計算したノード伝送品質値を用いて、前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値を更新する、
   ことを特徴とする伝送品質推定方法。
2. 前記目的パスに対応するノード伝送品質値にγ（γは、ゼロよりも大きく１よりも小さい実数）を乗算した結果を、前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値に１−γを乗算した結果に加算することにより、前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値を更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝送品質推定方法。
3. 前記目的パスの伝送品質の推定値と前記目的パスの伝送品質の測定値との差分に基づいて、各目的スパンについて計算される目的波長パス伝送品質値を補正し、
   補正された各目的波長パス伝送品質値を前記第１の記憶部に格納する
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝送品質推定方法。
4. 目的パスの伝送品質を推定する伝送品質推定装置であって、
   隣接ノード間に設定される各パスの伝送品質を表すパス伝送品質値を格納する第１の記憶部と、
   ノード装置の伝送品質を表すノード伝送品質値を格納する第２の記憶部と、
   前記第１の記憶部に格納されているパス伝送品質値と前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値に基づいて前記目的パスの伝送品質を推定し、推定した目的パスの伝送品質に基づいて前記ノード伝送品質値を計算する推定計算部と、
   前記推定計算部により計算されたノード伝送品質値を用いて、前記第２の記憶部に格納されているノード伝送品質値を更新する更新部と、
   を備える伝送品質推定装置。

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