特許 7548298 監視装置、監視方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】監視装置、監視方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/079 20130101AFI20240903BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H04B10/079 150

H04J14/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022511811

(86)(22)【出願日】2021-03-16

(86)【国際出願番号】 JP2021010514

(87)【国際公開番号】W WO2021200097

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】P 2020059470

(32)【優先日】2020-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／高スループット・高稼働な通信を提供する順応型光ネットワーク技術の研究開発」産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】大田 守彦

【審査官】対馬 英明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１４８２３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０３３２２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０２７７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１３６０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４３４２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００－１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更する可変パラメータ変更手段と、
光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するモニタ情報取得手段と、
前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する推定手段と、
推定された前記ペナルティを用いて前記光通信ネットワークの伝送効率を改善することが可能か否かを判定し、前記伝送効率を改善することが可能と判定された場合に、前記伝送効率が改善されるように、伝送方式を変更するための処理を行う改善処理手段と、
を有する監視装置。

【請求項2】

前記モニタ情報取得手段は、少なくとも、送信側の前記ネットワーク装置から受信側の前記ネットワーク装置に送信された光信号の通信品質を示す前記モニタ情報の第１のパラメータの実測値を取得し、
前記改善処理手段は、
推定された前記ペナルティを用いて、前記伝送方式を第１の伝送方式から前記第１の伝送方式よりも伝送効率が改善された第２の伝送方式に変更したと仮定した場合の、前記受信側のネットワーク装置において必要な前記第１のパラメータの制限値を算出し、
前記第１のパラメータの前記実測値から前記第１のパラメータの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、前記伝送方式を前記第１の伝送方式から前記第２の伝送方式に変更することが可能と判定する、
請求項１に記載の監視装置。

【請求項3】

前記改善処理手段は、
前記伝送方式である変調方式を第１の変調方式から前記第１の変調方式よりも伝送効率が改善された第２の変調方式に変更したと仮定した場合の前記ペナルティを推定することによって、前記受信側のネットワーク装置において必要な前記第１のパラメータの制限値を算出し、
前記第１のパラメータの前記実測値から前記第１のパラメータの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、前記変調方式を前記第１の変調方式から前記第２の変調方式に変更することが可能と判定する、
請求項２に記載の監視装置。

【請求項4】

前記改善処理手段は、
前記伝送方式である誤り訂正方式に関する制限値を、第１の誤り訂正方式に関する制限値から前記第１の誤り訂正方式よりも伝送効率が改善された第２の誤り訂正方式に制限値に変更することによって、前記受信側のネットワーク装置において必要な前記第１のパラメータの制限値を算出し、
前記第１のパラメータの前記実測値から前記第１のパラメータの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、前記誤り訂正方式を前記第１の誤り訂正方式から前記第２の誤り訂正方式に変更することが可能と判定する、
請求項２に記載の監視装置。

【請求項5】

波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更する可変パラメータ変更手段と、
光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するモニタ情報取得手段と、
前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する推定手段と、
を有し、
前記モニタ情報取得手段は、少なくとも、送信側の前記ネットワーク装置から受信側の前記ネットワーク装置に送信された光信号の通信品質を示す前記モニタ情報の第１のパラメータの実測値を取得し、
前記可変パラメータ変更手段は、前記第１のパラメータが通信エラーとならない制限値を下回らない程度に、可変パラメータを変更する、
監視装置。

【請求項6】

波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更する可変パラメータ変更手段と、
光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するモニタ情報取得手段と、
前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する推定手段と、
を有し、
前記可変パラメータ変更手段は、主信号を伝送しないモニタ用チャネルを伝送する光信号に対して、可変パラメータを変更する、
監視装置。

【請求項7】

波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更し、
光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得し、
前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定し、
推定された前記ペナルティを用いて前記光通信ネットワークの伝送効率を改善することが可能か否かを判定し、前記伝送効率を改善することが可能と判定された場合に、前記伝送効率が改善されるように、伝送方式を変更するための処理を行う、
監視方法。

【請求項8】

波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更するステップと、
光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するステップと、
前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定するステップと、
推定された前記ペナルティを用いて前記光通信ネットワークの伝送効率を改善することが可能か否かを判定し、前記伝送効率を改善することが可能と判定された場合に、前記伝送効率が改善されるように、伝送方式を変更するための処理を行うステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視装置、監視方法及びプログラムに関し、特に、ネットワークを監視する監視装置、監視方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

光通信のトラヒックは今後も飛躍的に増大すると予想され、限られた光ファイバ資源を用いて高スループットを実現することが望まれる。そして、光通信ネットワークの大容量化のため、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信方式の開発が進んでいる。この技術に関連し、例えば、特許文献１は、駆動電流や信号光パワー，連続光パワーの最適動作条件を設定する相互位相変調型全光波長変換器を開示する。特許文献１にかかる技術により、供給する電流を低減することができるようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－ ４３４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光通信における高スループットを実現するためには、例えば伝送容量といったネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが望まれる。しかしながら、特許文献１にかかる技術では、相互位相変調型全光波長変換器といったデバイス単体の駆動電流や信号光パワー、連続光パワーの最適動作条件を設定することを開示するのみである。したがって、特許文献１にかかる技術では、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることは困難である。

【0005】

本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、効率的にネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能な監視装置、監視方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示にかかる監視装置は、波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更する可変パラメータ変更手段と、光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するモニタ情報取得手段と、前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する推定手段と、を有する。

【0007】

また、本開示にかかる監視方法は、波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更し、光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得し、前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する。

【0008】

また、本開示にかかるプログラムは、波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、光通信の特性に関連し変更可能である可変パラメータを変更するステップと、光通信の状態に関連する少なくとも１つのモニタ情報を、前記複数のネットワーク装置の少なくとも１つから取得するステップと、前記モニタ情報を用いて、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定するステップと、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、効率的にネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能な監視装置、監視方法及びプログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態にかかる監視装置の概要を示す図である。

【図2】本開示の実施の形態にかかる監視装置によって実行される監視方法を示すフローチャートである。

【図3】実施の形態１にかかる監視システムの構成を示す図である。

【図4】図３に示した多重装置、中継装置及び分離装置に対応するノードの構成を例示する図である。

【図5】実施の形態１にかかる監視装置の構成を示す図である。

【図6】実施の形態１にかかる監視装置によって実行される監視方法を示すフローチャートである。

【図7】Ｓ１０６の処理における非線形ペナルティの推定方法を示すフローチャートである。

【図8】非線形ペナルティの推定方法を説明するための図である。

【図9】実施の形態１にかかる改善処理部が変調方式を変更するか否かを判定する処理の詳細を示すフローチャートである。

【図10】変調方式を変更するか否かを判定する処理を説明するための図である。

【図11】実施の形態１にかかる改善処理部が誤り訂正方式を変更するか否かを判定する処理の詳細を示すフローチャートである。

【図12】誤り訂正方式を変更するか否かを判定する処理を説明するための図である。

【図13】実施の形態２にかかる監視装置によって実行される監視方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（本開示にかかる実施の形態の概要）
本開示の実施形態の説明に先立って、本開示にかかる実施の形態の概要について説明する。図１は、本開示の実施の形態にかかる監視装置１の概要を示す図である。また、図２は、本開示の実施の形態にかかる監視装置１によって実行される監視方法を示すフローチャートである。

【0012】

監視装置１は、例えばコンピュータである。監視装置１は、可変パラメータ変更部２と、モニタ情報取得部４と、推定部６とを有する。可変パラメータ変更部２は、可変パラメータ変更手段としての機能を有する。モニタ情報取得部４は、モニタ情報取得手段としての機能を有する。推定部６は、推定手段としての機能を有する。

【0013】

可変パラメータ変更部２は、可変パラメータを変更する（ステップＳ１２）。具体的には、可変パラメータ変更部２は、波長分割多重により光信号を伝送する光通信ネットワークを構成する複数のネットワーク装置の少なくとも１つに対して、可変パラメータを変更する。ここで、「可変パラメータ」とは、光通信の特性に関連し変更可能であるパラメータである。ネットワーク装置及び可変パラメータの具体例については後述する。

【0014】

モニタ情報取得部４は、モニタ情報を取得する（ステップＳ１４）。具体的には、モニタ情報取得部４は、複数のネットワーク装置の少なくとも１つから、モニタ情報を取得する。ここで、「モニタ情報」とは、光通信の状態（品質等）に関連する情報（モニタパラメータ）である。なお、モニタ情報は、可変パラメータの変更に伴って変更され得る。しかしながら、モニタ情報は、必ずしも可変パラメータの変更に伴って変更される必要はない。モニタ情報の具体例については後述する。

【0015】

推定部６は、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する（ステップＳ１６）。具体的には、推定部６は、Ｓ１４の処理で取得されたモニタ情報を用いて、ペナルティを推定する。ここで、「ペナルティ」とは、光信号の伝送状態に起因して発生する、受信側に対する、伝送品質の劣化要因となる要素（雑音；歪み）の程度（劣化量）を示す値である。ペナルティの具体例については後述する。

【0016】

本実施の形態にかかる監視装置１は、可変パラメータを変更してモニタ情報を取得し、取得されたモニタ情報を用いてペナルティを推定するように構成されている。本実施の形態にかかる監視装置１は、このような構成により、可変パラメータを変更することで、様々な条件でモニタ情報を得ることができる。したがって、本実施の形態にかかる監視装置１は、精度よく、ペナルティを推定することができる。したがって、本実施の形態にかかる監視装置１は、精度よく推定されたペナルティを用いることによって、効率的に、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能となる。

【0017】

伝送容量等の伝送効率を改善する方法として、伝送方式を第１の伝送方式から第１の伝送方式よりも伝送効率が改善された第２の伝送方式に変更することが挙げられる。この例として、例えば、変調方式を変更して変調多値数を増加させること、及び、誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）における冗長度を低下させる（訂正能力を下げる）ことが挙げられる。しかしながら、一般的に、このような方法によって伝送容量等の伝送効率を改善しようとすると、通信エラーとならないために必要な通信品質が高くなり得る。そして、必要な通信品質は、ペナルティによって定まり得る。したがって、精度よくペナルティを推定することによって、必要な通信品質を実態に適合するように精度よく算出（推定）できるので、ネットワーク全体の伝送効率を改善できるか否かを、効率的に判定できる。したがって、精度よく推定されたペナルティを用いることによって、効率的に、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能となる。

【0018】

なお、監視装置１で実行される監視方法及び監視方法を実行するプログラムを用いても、効率的に、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能となる。また、監視装置１を有する監視システムを用いても、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能となる。

【0019】

（実施の形態１）
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0020】

図３は、実施の形態１にかかる監視システム１０の構成を示す図である。監視システム１０は、光通信ネットワーク１１と、監視装置１００とを有する。監視装置１００は、光通信ネットワーク１１及び光通信ネットワーク１１を構成するネットワーク装置を監視する。監視装置１００は、ネットワーク装置において可変パラメータを変更する。また、監視装置１００は、ネットワーク装置からモニタ情報を取得する。また、監視装置１００は、モニタ情報を用いてペナルティを推定する。

【0021】

光通信ネットワーク１１は、波長分割多重（ＷＤＭ）により光信号を伝送する。光通信ネットワーク１１は、ネットワーク装置として、複数の送信機１２と、複数の受信機１４と、多重装置２０と、中継装置３０と、分離装置４０とを有する。多重装置２０に複数の送信機１２が接続されている。また、分離装置４０に複数の受信機１４が接続されている。また、多重装置２０と分離装置４０とが、中継装置３０を介して接続されている。また、多重装置２０と中継装置３０との間、及び中継装置３０と分離装置４０との間には、光ファイバ等の光伝送路が設けられている。なお、中継装置３０の数は任意である。また、後述するように、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add and Drop Multiplexing）の制御により、多重装置２０、中継装置３０及び分離装置４０それぞれのノードが、多重装置２０、中継装置３０及び分離装置４０として機能し得る。

【0022】

多重装置２０は、複数の送信機１２から送信された所定の波長チャネルを受信すると、ＷＤＭ信号光に波長チャネルを挿入して多重処理を施す。そして、多重装置２０は、得られた光信号を、後段の中継装置３０に出力する。中継装置３０は、多重装置２０からの光信号に対して光増幅処理等の信号処理を施して、後段の分離装置４０に光信号を出力する。分離装置４０は、中継装置３０からの光信号を受信すると光信号に対して波長分離処理を施す。これにより、分離装置４０は、所定の波長チャネルを分岐して、受信機１４に送信する。

【0023】

図４は、図３に示した多重装置２０、中継装置３０及び分離装置４０に対応するノード５０の構成を例示する図である。ノード５０は、ネットワーク装置である。ノード５０は、ＲＯＡＤＭによって構成されている。ノード５０は、前段光増幅部５１（プリアンプ）、後段光増幅部５２（ポストアンプ）、経路選択部５３ａ，５３ｂ、分岐部５４及び挿入部５５を有する。また、ノード５０には、送信機１２及び受信機１４が接続される。ここで、挿入部５５、経路選択部５３ｂ、及び後段光増幅部５２によって、多重装置２０が構成され得る。また、前段光増幅部５１、経路選択部５３ａ、及び分岐部５４によって、分離装置４０が構成され得る。また、前段光増幅部５１、経路選択部５３ａ，５３ｂ、及び後段光増幅部５２によって、中継装置３０が構成され得る。なお、中継装置３０は、経路選択部５３ａ，５３ｂを有しなくてもよく、前段光増幅部５１及び後段光増幅部５２によって構成されてもよい。

【0024】

前段光増幅部５１は、光ファイバＬ０を通過してきたＷＤＭ信号光を受信して光増幅を行う。経路選択部５３ａは、波長スイッチｓａ－１を含む。また、経路選択部５３ｂは、波長スイッチｓｂ－１を含む。波長スイッチとして、例えば、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch：波長選択スイッチ）が使用される。また、経路選択部５３は、例えば光クロスコネクトである。

【0025】

経路選択部５３ａは、受信したＷＤＭ信号光の波長分離を行い、波長チャネルをスイッチングする。経路選択部５３ｂは、経路選択部５３ａから出力された波長チャネルを受信し、波長多重化する。後段光増幅部５２は、経路選択部５３ｂからの出力を光増幅して光ファイバＬ０に出力する。分岐部５４は、経路選択部５３ａから出力された波長チャネルを受信し、所定の波長チャネルを受信機１４に送信する。挿入部５５は、送信機１２から送信された波長チャネルを合波して経路選択部５３ｂへ送信する。

【0026】

なお、例えば、前段光増幅部５１において、モニタ情報として、チャネル毎のパワー（チャネルパワー）、受信側のトータルパワー及びスペクトラムモニタ値をモニタリングできる。また、後段光増幅部５２において、モニタ情報として、チャネル毎のパワー（チャネルパワー）、トータルパワー及びスペクトラムモニタ値をモニタリングできる。また、後段光増幅部５２において、可変パラメータとして、送信側のトータルパワーを制御できる。また、経路選択部５３において、モニタ情報として、チャネル毎のパワー及びトータルパワーをモニタリングできる。また、経路選択部５３において、可変パラメータとして、チャネル毎のパワー及び信号帯域（帯域幅）を制御できる。また、送信機１２において、可変パラメータとして、パワー及び中心波長（中心周波数）を制御できる。また、受信機１４において、モニタ情報として、Ｑ値（Quality factor）、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio：光信号対雑音比）、スペクトラムモニタ値及びクロストーク（ＸＴ）モニタ値をモニタリングできる。さらに、受信機１４において、モニタ情報として、ＳＯＰ（State of Polarization：偏波状態）モニタ値、ＤＧＤ（Differential-Group-Delay：微分群遅延）モニタ値、波長分散モニタ値をモニタリングできる。なお、Ｑ値は、ＢＥＲ（Bit Error Ratio：ビット誤り率）を変換したものであってもよい。

【0027】

図５は、実施の形態１にかかる監視装置１００の構成を示す図である。監視装置１００は、主要なハードウェア構成として、制御部１０２と、記憶部１０４と、通信部１０６と、インタフェース部１０８（ＩＦ；Interface）とを有する。制御部１０２、記憶部１０４、通信部１０６及びインタフェース部１０８は、データバスなどを介して相互に接続されている。

【0028】

制御部１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。制御部１０２は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。記憶部１０４は、例えばメモリ又はハードディスク等の記憶デバイスである。記憶部１０４は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等である。記憶部１０４は、制御部１０２によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。また、記憶部１０４は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。記憶部１０４は、データベースを含み得る。

【0029】

通信部１０６は、他の装置と有線又は無線のネットワーク等を介して通信を行うために必要な処理を行う。通信部１０６は、通信ポート、ルータ、ファイアウォール等を含み得る。インタフェース部１０８は、例えばユーザインタフェース（ＵＩ；User Interface）である。インタフェース部１０８は、キーボード、タッチパネル又はマウス等の入力装置と、ディスプレイ又はスピーカ等の出力装置とを有する。インタフェース部１０８は、ユーザ（オペレータ等）によるデータの入力の操作を受け付け、ユーザに対して情報を出力する。

【0030】

また、監視装置１００は、構成要素として、可変パラメータ変更部１１２と、モニタ情報取得部１１４と、ペナルティ推定部１１６と、改善処理部１２０とを有する。改善処理部１２０は、制限値算出部１２２と、判定部１２４と、伝送方式変更部１２６とを有する。可変パラメータ変更部１１２は、図１の可変パラメータ変更部２に対応する。可変パラメータ変更部１１２は、可変パラメータ変更手段としての機能を有する。モニタ情報取得部１１４は、図１に示したモニタ情報取得部４に対応する。モニタ情報取得部１１４は、モニタ情報取得手段としての機能を有する。ペナルティ推定部１１６は、図１に示した推定部６に対応する。ペナルティ推定部１１６は、ペナルティ推定手段（推定手段）としての機能を有する。

【0031】

また、改善処理部１２０は、改善処理手段としての機能を有する。制限値算出部１２２は、制限値算出手段としての機能を有する。判定部１２４は、判定手段としての機能を有する。伝送方式変更部１２６は、伝送方式変更手段としての機能を有する。

【0032】

なお、各構成要素は、例えば、制御部１０２の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、各構成要素は、記憶部１０４に格納されたプログラムを、制御部１０２が実行することによって実現され得る。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールすることで、各構成要素を実現するようにしてもよい。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。また、各構成要素は、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）又はマイコン等の、ユーザがプログラミング可能な集積回路を用いて実現してもよい。この場合、この集積回路を用いて、上記の各構成要素から構成されるプログラムを実現してもよい。なお、各構成要素の具体的な機能については、後述するフローチャートとともに説明する。

【0033】

図６は、実施の形態１にかかる監視装置１００によって実行される監視方法を示すフローチャートである。可変パラメータ変更部１１２は、図２のＳ１２と同様に、可変パラメータを変更する（ステップＳ１０２）。具体的には、可変パラメータ変更部１１２は、図３に示した光通信ネットワーク１１を構成するネットワーク装置の少なくとも１つを制御することによって、上述した可変パラメータの少なくとも１つを変更する。なお、可変パラメータ変更部１１２は、予め定められた値ごとに、可変パラメータを段階的に変更し得る。言い換えると、可変パラメータ変更部１１２は、予め定められた間隔（ステップ）で、可変パラメータを変更し得る。

【0034】

なお、実際に光通信ネットワーク１１がユーザデータ（主信号）を伝送している際に本方法を適用する場合、可変パラメータ変更部１１２は、光信号が導通可能な範囲内で可変パラメータを変更することが望ましい。つまり、実施の形態１においては、可変パラメータ変更部１１２は、通信エラーが発生しない範囲内で、可変パラメータを変更することが必要である。例えば、可変パラメータ変更部１１２は、後述するＳ１０４の処理で取得されるＱ値又はＯＳＮＲ等の通信品質を示すモニタパラメータを参照しながら、このモニタパラメータが通信エラーとならない制限値を下回らない程度に、可変パラメータを変更する。

【0035】

モニタ情報取得部１１４は、図２のＳ１４と同様に、モニタ情報の実測値を取得する（ステップＳ１０４）。具体的には、モニタ情報取得部１１４は、図３に示した光通信ネットワーク１１を構成するネットワーク装置の少なくとも１つにおいてモニタ情報をモニタリングすることによって、上述したモニタ情報の実測値を取得する。なお、モニタ情報取得部１１４は、モニタ情報として、少なくともＯＳＮＲ又はＱ値の実測値を取得する。つまり、モニタ情報取得部１１４は、少なくとも、送信側のネットワーク装置から受信側のネットワーク装置に送信された光信号の通信品質を示すモニタ情報の第１のパラメータ（ＯＳＮＲ，Ｑ値）の実測値を取得する。

【0036】

ここで、Ｓ１０２の処理及びＳ１０４の処理は、後述するＳ１０６の処理でペナルティを精度よく推定するために必要な数のモニタ情報が取得されるまで、繰り返される。これにより、可変パラメータの値と、そのときのモニタ情報の実測値とを要素とする観測点が、複数、取得され得る。

【0037】

ペナルティ推定部１１６は、図２のＳ１６と同様に、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する（ステップＳ１０６）。具体的には、ペナルティ推定部１１６は、Ｓ１０４の処理で取得されたモニタ情報を用いて、ペナルティを推定する。さらに具体的には、ペナルティ推定部１１６は、モニタ情報の値（モニタ値）と、そのモニタ情報に対応するペナルティとの対応関係を示すルックアップテーブル（又は変換曲線）を用いて、ペナルティを推定する。なお、ルックアップテーブルを用いる場合は、モニタ値がルックアップテーブルにない場合については、適宜、線形補間等の補間処理が行われ得る。また、変調方式ごとに異なるルックアップテーブルが、予め準備されている。すなわち、ペナルティ推定部１１６は、現在の変調方式に対応するルックアップテーブルを用いて、ペナルティを推定する。また、ルックアップテーブルは、モニタ情報とペナルティとを対応付けている。このルックアップテーブルを用いることによって、効率的にペナルティを推定できる。なお、ペナルティは、例えばＯＳＮＲ等の通信品質を示すモニタ情報に換算された値である。以降の説明では、ペナルティは、ＯＳＮＲに換算された値であるとする。

【0038】

例えば、ペナルティ推定部１１６は、Ｓ１０４の処理で取得されたＳＯＰモニタ値から、ＳＯＰモニタに関するルックアップテーブルを用いて、ＳＯＰ変動ペナルティを推定してもよい。なお、ＳＯＰ変動ペナルティは、ＳＯＰ変動に伴って発生するペナルティである。また、ペナルティ推定部１１６は、Ｓ１０４の処理で取得されたＤＧＤモニタ値から、ルックアップテーブルを用いて、ＤＧＤペナルティを推定してもよい。なお、ＤＧＤペナルティは、ＤＧＤに伴って発生するペナルティである。また、ペナルティ推定部１１６は、Ｓ１０４の処理で取得された波長分散モニタ値から、ルックアップテーブルを用いて、波長分散ペナルティを推定してもよい。なお、波長分散ペナルティは、波長分散に伴って発生するペナルティである。

【0039】

また、ペナルティ推定部１１６は、可変パラメータの値とモニタ情報の実測値とを要素とする複数の観測点を用いて、ペナルティを推定してもよい。この場合、例えば、可変パラメータ変更部１１２は、Ｓ１０２の処理において、可変パラメータとしてチャネルパワー又はトータルパワー（以下、単に「パワー」と称する）を変更する。モニタ情報取得部１１４は、Ｓ１０４の処理において、モニタ情報としてＱ値を取得する。そして、ペナルティ推定部１１６は、変更されたパワーと変更されたパワーに対応するＱ値とを要素とする複数の観測点を取得する。そして、ペナルティ推定部１１６は、複数の観測点から、光ファイバの物理係数である非線形パラメータ（第１の物理係数）を推定する。そして、ペナルティ推定部１１６は、モニタ値から推定された非線形パラメータから、非線形パラメータに関する、現在の変調方式に対応するルックアップテーブルを用いて、非線形ペナルティ（第１のペナルティ）を推定する。ここで、非線形パラメータとは、光ファイバの非線形光学効果（非線形現象）を表すパラメータである。また、非線形ペナルティとは、非線形パラメータに対応して非線形光学効果により発生する波形劣化によるペナルティである。また、非線形ペナルティに関するルックアップテーブルは、モニタ情報から得られた非線形パラメータと非線形ペナルティとを対応付けている。このルックアップテーブルを用いることによって、効率的にペナルティを推定できる。非線形パラメータ及び非線形ペナルティの推定方法については、図７及び図８を用いて後述する。なお、非線形パラメータ及び非線形ペナルティの推定方法については、他の物理係数（第１の物理係数）及び対応する他のペナルティ（第１のペナルティ）にも適用可能である。

【0040】

改善処理部１２０は、推定されたペナルティを用いて、光通信ネットワーク１１の伝送効率（伝送容量）を改善するための処理を行う（Ｓ１０８，Ｓ１１０）。改善処理部１２０は、推定されたペナルティを用いて、光通信ネットワーク１１の伝送効率を改善することが可能か否かを判定する（ステップＳ１０８）。伝送効率を改善することが可能と判定された場合（Ｓ１０８のＹＥＳ）、改善処理部１２０は、伝送効率を改善するように、光通信ネットワーク１１の伝送方式を変更する（ステップＳ１１０）。

【0041】

具体的には、改善処理部１２０は、推定されたペナルティを用いて、伝送方式を第１の伝送方式から第２の伝送方式に変更したと仮定した場合の、受信側のネットワーク装置において必要なＯＳＮＲの制限値を算出する。なお、第２の伝送方式は、第１の伝送方式よりも伝送効率が改善された伝送方式とする。また、改善処理部１２０は、ＯＳＮＲの実測値からＯＳＮＲの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、伝送方式を第１の伝送方式から第２の伝送方式に変更することが可能と判定する。詳しくは後述する。

【0042】

ここで、変更される伝送方式は、例えば、変調方式又は誤り訂正方式である。変調方式を変更する場合、変調多値数を大きくすることによって、伝送容量が増大する。また、誤り訂正方式を変更する場合、ＦＥＣの冗長度を下げることによって、伝送時の冗長ビットが減少し、伝送に必要な帯域幅が減少するので、ユーザデータの伝送容量が増大する。

【0043】

例えば、改善前の変調方式が変調方式Ａ（例えば１００Ｇｂｐｓ）であるとする。この場合、変調方式を、変調方式Ａよりも伝送容量の大きな変調方式Ｂ（例えば２００Ｇｂｐｓ）に変更することによって、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが考えられる。つまり、変調方式Ｂは、変調方式Ａよりも伝送効率が改善されている。ここで、一般的に、雑音の影響により、変調方式を変調方式Ａ（第１の変調方式）から変調方式Ｂ（第２の変調方式）に変更することによって、通信エラーとならないために必要な通信品質（例えばＯＳＮＲ）が高くなり得る。これに対し、本実施の形態では、ペナルティを精度よく推定することで、必要な通信品質を精度よく推定できるので、変調方式を伝送容量の大きな変調方式Ｂに変更することができるか否かを、適切に判定することができる。したがって、効率的に、ネットワーク全体の伝送効率（伝送容量）の最適化を図ることが可能となる。

【0044】

また、例えば、改善前の誤り訂正方式が誤り訂正方式Ａ（例えば２５％冗長度）であるとする。この場合、誤り訂正方式を、誤り訂正方式Ａよりも伝送帯域が狭く周波数利用効率の高い誤り訂正方式Ｂ（例えば１５％冗長度）に変更することによって、ネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが考えられる。つまり、誤り訂正方式Ｂは、誤り訂正方式Ａよりも伝送効率が改善されている。なお、誤り訂正方式を誤り訂正方式Ｂに変更すると、周波数利用効率が上がるため、結果として、伝送容量が大きくなる。ここで、誤り訂正方式を誤り訂正方式Ａ（第１の誤り訂正方式）から誤り訂正方式Ｂ（第２の誤り訂正方式）に変更することによって、誤り訂正能力が低下するので、通信エラーとならないために必要な通信品質（例えばＯＳＮＲ）が高くなり得る。そして、通信エラーとならないために必要な通信品質は、誤り訂正能力に起因する制限値（ＦＥＣリミット値）と、ペナルティとによって決定され得る。これに対し、本実施の形態では、ペナルティを精度よく推定することで、必要な通信品質を精度よく推定できるので、誤り訂正方式を周波数利用効率の高い誤り訂正方式Ｂに変更することができるか否かを、適切に判定することができる。したがって、効率的に、ネットワーク全体の伝送効率（伝送容量）の最適化を図ることが可能となる。

【0045】

図７は、Ｓ１０６の処理における非線形ペナルティの推定方法を示すフローチャートである。また、図８は、非線形ペナルティの推定方法を説明するための図である。図８は、パワーとＱ値との関係を示すカーブを示すグラフである。図８に示すグラフにおいて、横軸をパワーとし、縦軸をＱ値とする。実線は、設計段階における、変調方式Ａについて、パワーに対するＱ値のカーブ（設計カーブ）を示す。また、破線は、変調方式Ａについて、パワー及びＱ値の実測値から生成された、パワーに対するＱ値の実測値カーブである。なお、設計カーブは、パワーを引数としてＱ値を戻り値とする関数Ｆを用いて生成される。また、設計段階において、この関数Ｆにおいて、非線形パラメータとして「Ａ」が予め設定されているとする。

【0046】

ペナルティ推定部１１６は、パワーに対するＱ値の実測値カーブを生成する（ステップＳ１０６Ａ）。具体的には、ペナルティ推定部１１６は、パワーとパワーに対応するＱ値とを要素とする複数の観測点（図８に黒点で示す）をプロットすることによって、図８に示すような実測値カーブを生成する。

【0047】

ペナルティ推定部１１６は、実測値カーブに適合するように、非線形パラメータを算出する（ステップＳ１０６Ｂ）。具体的には、ペナルティ推定部１１６は、設計カーブを生成するために用いられた関数Ｆにおいて、非線形パラメータを、予め設定されていた「Ａ」から変更する。そして、ペナルティ推定部１１６は、関数Ｆで示されるカーブが実測値カーブに適合（フィット）するように、非線形パラメータを調整する。そして、ペナルティ推定部１１６は、関数Ｆで示されるカーブが実測値カーブに最も適合するときの非線形パラメータを算出する。このときの非線形パラメータを「Ｂ」とする。

【0048】

ペナルティ推定部１１６は、非線形パラメータＢを用いて、実測値ベースの非線形ペナルティを算出する（ステップＳ１０６Ｃ）。具体的には、ペナルティ推定部１１６は、非線形パラメータに関する、現在の変調方式（変調方式Ａ）に対応するルックアップテーブルにおいて、非線形パラメータ「Ｂ」に対応する非線形ペナルティの値を算出する。なお、この非線形ペナルティは、後述する図１０の（Ｂ）に示すペナルティに対応する。

【0049】

図９は、実施の形態１にかかる改善処理部１２０が変調方式を変更するか否かを判定する処理の詳細を示すフローチャートである。また、図１０は、変調方式を変更するか否かを判定する処理を説明するための図である。図９は、図６のＳ１０８～Ｓ１１０の処理の詳細を示している。また、図１０は、変調方式を変調方式Ａから変調方式Ｂに変更できる場合について示している。

【0050】

制限値算出部１２２は、改善前の変調方式についての実測値ベースのＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する（ステップＳ１２２）。具体的には、制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値と、Ｓ１０６の処理で推定された複数のペナルティの累積（合計）とから、ＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する。なお、ＦＥＣリミット値は、ＯＳＮＲに換算したものである。また、ＯＳＮＲ制限値（所要ＯＳＮＲ）とは、受信側のネットワーク装置で通信エラーとならないために必要なＯＳＮＲの制限値である。送信側から伝送された信号についての受信側での実測ＯＳＮＲがＯＳＮＲ制限値を下回ると、通信エラーが発生するため、光信号を適切に伝送することができない。制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値に複数のペナルティを加算することによって、ＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する。

【0051】

判定部１２４は、モニタ情報として得られた実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１が予め定められた値（マージン）であるＭｒ１を上回るか否かを判定する（ステップＳ１２４）。なお、Ｍｒ１は、変調方式を変更しても伝送可能である可能性が高い場合を想定して、予め設定され得る。実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１がＭｒ１以下である場合（Ｓ１２４のＮＯ）、改善処理部１２０は、変調方式を変更しないと判定する。したがって、処理フローは終了する。

【0052】

一方、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１がＭｒ１を上回る場合（Ｓ１２４のＹＥＳ）、改善処理部１２０は、変調方式を変更できるか否かを判定する（Ｓ１２６～Ｓ１３０）。制限値算出部１２２は、改善後の変調方式についてのペナルティを推定する（ステップＳ１２６）。したがって、制限値算出部１２２は、ペナルティを推定する推定手段としての機能も有する。なお、Ｓ１２６の処理は、ペナルティ推定部１１６によって行われてもよい。

【0053】

具体的には、制限値算出部１２２は、Ｓ１０６の処理と同様にして、Ｓ１０４の処理で取得されたモニタ情報を用いて、ペナルティを推定する。ここで、Ｓ１２６の処理では、制限値算出部１２２は、改善後の変調方式に対応するルックアップテーブル（又は変換曲線）を用いて、Ｓ１０４の処理で取得されたモニタ情報に対応するペナルティを推定（算出）する。また、制限値算出部１２２は、Ｓ１０６Ｂの処理で算出された非線形パラメータから、非線形パラメータに関する、改善後の変調方式に対応するルックアップテーブルを用いて、非線形ペナルティを推定する。ここで、改善後の変調方式では、雑音の影響を受けやすくなるので、図１０の（Ｃ）に示すように、改善前の変調方式の場合よりもペナルティが大きくなり得る。

【0054】

制限値算出部１２２は、改善後の変調方式についてのＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する（ステップＳ１２８）。具体的には、制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値と、Ｓ１２６の処理で推定された複数のペナルティの累積（合計）とから、ＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する。さらに具体的には、Ｓ１２２の処理と同様にして、制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値にＳ１２６の処理で推定された複数のペナルティを加算することによって、ＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する。つまり、制限値算出部１２２は、変調方式を変調方式Ａから変調方式Ｂに変更したと仮定した場合のペナルティを推定することによって、受信側のネットワーク装置において必要なＯＳＮＲの制限値を算出する。

【0055】

判定部１２４は、モニタ情報として得られた実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ２を減算した値ΔＶ２が予め定められた値（マージン）であるＭｒ２を上回るか否かを判定する（ステップＳ１３０）。なお、Ｍｒ２は、０以上の予め定められた値である。また、Ｍｒ２＜Ｍｒ１であり得る。

【0056】

実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ２がＭｒ２以下である場合（Ｓ１３０のＮＯ）、改善処理部１２０は、変調方式を変更した場合に通信エラーとなる可能性があるので、変調方式を変更しないと判定する。したがって、処理フローは終了する。一方、ΔＶ２がＭｒ２を上回る場合（Ｓ１３０のＹＥＳ）、改善処理部１２０は、変調方式を変更しても通信エラーとなる可能性が極めて低いので、変調方式を変更すると判定する。つまり、改善処理部１２０は、ＯＳＮＲの実測値からＯＳＮＲの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、変調方式を変調方式Ａから変調方式Ｂに変更することが可能と判定する。そして、伝送方式変更部１２６は、変調方式を、変調方式Ａから、変調方式Ｂに変更する（ステップＳ１３２）。具体的には、伝送方式変更部１２６は、送信機１２及び受信機１４を制御して、変調方式を変更する。

【0057】

図１０において、モニタ情報が取得されていない設計段階では、光伝送設計を行う際に、（Ａ）で示すように、計算ＯＳＮＲ、各ペナルティ（ペナルティＡ～Ｆ）及びＯＳＮＲ制限値Ｖ０の設計値を用いる。計算ＯＳＮＲは、送信側のネットワーク装置から受信側のネットワーク装置までの伝送路の状態（アンプのＮＦ（Noise Figure：雑音指数）及びアンプの数など）から、算出され得る。また、ペナルティＡ～Ｆは、例えば、非線形ペナルティ、ＳＯＰ変動ペナルティ、ＤＧＤペナルティ、及び波長分散ペナルティである。また、設計段階において、ペナルティＡ～Ｆは、対応するモニタ値の設計値から、設計段階において採用される変調方式（変調方式Ａ）に対応するルックアップテーブルを用いて算出され得る。なお、設計段階において、非線形ペナルティは、非線形パラメータの設計値から、採用される変調方式（変調方式Ａ）に対応するルックアップテーブルを用いて算出され得る。また、ＦＥＣリミット値は、設計段階において採用されるＦＥＣの方式（誤り訂正方式）によって予め設定されている。

【0058】

なお、図１０の（Ａ）で示すように、設計段階において、ＯＳＮＲ制限値Ｖ０は、ＦＥＣリミット値にペナルティＡ～Ｆの設計値を加算することによって得られる。そして、設計段階において、計算ＯＳＮＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ０を減算した値ΔＶ０が０以上（あるいは予め定められた０以上のマージン以上）となるように、伝送方式等が決定される。なお、設計段階においては、通信エラーとなることを防止するため、通信状態が最悪な場合を考慮して、計算ＯＳＮＲが小さくなるように、及びペナルティが大きくなるように、光伝送設計が行われる。（Ａ）の例では、計算ＯＳＮＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ０を減算した値ΔＶ０が０以上であるので、変調方式Ａを採用できる。

【0059】

そして、Ｓ１０６の処理によって、モニタ値（実測値）からペナルティＡ～Ｆが推定される。この推測されたペナルティＡ～Ｆは、図１０の（Ｂ）で示すように、設計段階におけるペナルティＡ～Ｆよりも小さくなり得る。つまり、設計段階においては最悪な通信状態を考慮していたが、実際には、通信状態は、設計段階で想定したものよりも良好である可能性がある。また、ペナルティＡ～Ｆは、対応するモニタ値の実測値から、採用された変調方式（変調方式Ａ）に対応するルックアップテーブルを用いて算出される。また、非線形ペナルティは、非線形パラメータの推定値から、採用された変調方式（変調方式Ａ）に対応するルックアップテーブルを用いて算出される。

【0060】

この場合、制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値にペナルティＡ～Ｆの推定値を加算することで、ＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する（Ｓ１２２）。また、実際の通信状態は設計段階で想定したものよりも良好である可能性があるので、図１０の（Ｂ）で示すように、実測ＯＳＮＲは、設計段階における計算ＯＳＮＲよりも高い可能性がある。したがって、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１は、ΔＶ０よりも大きくなり、Ｍｒ１を上回る可能性がある。

【0061】

この場合、図１０の（Ｃ）で示すように、Ｓ１２６の処理によって、改善後の変調方式についてのペナルティが推定される。具体的には、ペナルティＡ～Ｆは、対応するモニタ値の実測値から、改善後の変調方式Ｂに対応するルックアップテーブルを用いて算出される。また、非線形ペナルティは、非線形パラメータの推定値から、改善後の変調方式Ｂに対応するルックアップテーブルを用いて算出される。そして、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ２を減算した値ΔＶ２がＭｒ２を上回れば、変調方式が変調方式Ｂに変更される。このようにして、実施の形態１にかかる監視装置１００は、効率的に、変調方式を変更可能か否かを、判定することができる。

【0062】

図１１は、実施の形態１にかかる改善処理部１２０が誤り訂正方式を変更するか否かを判定する処理の詳細を示すフローチャートである。また、図１２は、誤り訂正方式を変更するか否かを判定する処理を説明するための図である。図１１は、図６のＳ１０８～Ｓ１１０の処理の詳細を示している。また、図１２は、誤り訂正方式を誤り訂正方式Ａから誤り訂正方式Ｂに変更できる場合について示している。

【0063】

制限値算出部１２２は、改善前の誤り訂正方式についての実測値ベースのＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する（ステップＳ１４２）。具体的には、制限値算出部１２２は、Ｓ１２２の処理と同様にして、ＦＥＣリミット値と、Ｓ１０６の処理で推定された複数のペナルティの累積（合計）とから、ＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する。

【0064】

判定部１２４は、モニタ情報として得られた実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１が予め定められた値（マージン）であるＭｒ１を上回るか否かを判定する（ステップＳ１４４）。実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１がＭｒ１以下である場合（Ｓ１４４のＮＯ）、改善処理部１２０は、誤り訂正方式を変更しないと判定する。したがって、処理フローは終了する。

【0065】

一方、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１がＭｒ１を上回る場合（Ｓ１４４のＹＥＳ）、改善処理部１２０は、誤り訂正方式を変更できるか否かを判定する（Ｓ１４６～Ｓ１５０）。制限値算出部１２２は、改善後の誤り訂正方式を決定する（ステップＳ１４６）。これにより、改善後の誤り訂正方式の冗長度が決定される。なお、伝送効率の改善後の誤り訂正方式の冗長度は、改善前の誤り訂正方式の冗長度よりも小さい。そして、改善後の誤り訂正方式に対応するＦＥＣリミット値が決定される。なお、ＦＥＣリミット値は、対応する誤り訂正方式ごとに予め定められているとする。そして、ＦＥＣの冗長度が小さくなるほど、ＦＥＣリミット値は大きくなる。

【0066】

制限値算出部１２２は、改善後の誤り訂正方式についてのＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する（ステップＳ１４８）。具体的には、制限値算出部１２２は、Ｓ１４６の処理で決定されたＦＥＣリミット値と、Ｓ１０６の処理で推定された複数のペナルティの累積（合計）とから、ＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する。さらに具体的には、Ｓ１４２の処理と同様にして、制限値算出部１２２は、Ｓ１４６の処理で決定されたＦＥＣリミット値にＳ１０６の処理で推定された複数のペナルティを加算することによって、ＯＳＮＲ制限値Ｖ２を算出する。つまり、制限値算出部１２２は、誤り訂正方式を誤り訂正方式Ａから誤り訂正方式Ｂに変更したと仮定した場合のペナルティを推定することによって、受信側のネットワーク装置において必要なＯＳＮＲの制限値を算出する。

【0067】

判定部１２４は、モニタ情報として得られた実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ２を減算した値ΔＶ２が予め定められた値（マージン）であるＭｒ２を上回るか否かを判定する（ステップＳ１５０）。なお、Ｍｒ２は、０以上の予め定められた値である。また、Ｍｒ２＜Ｍｒ１であり得る。

【0068】

実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ２がＭｒ２以下である場合（Ｓ１５０のＮＯ）、改善処理部１２０は、誤り訂正方式を変更した場合に通信エラーとなる可能性があるので、誤り訂正方式を変更しないと判定する。したがって、処理フローは終了する。一方、ΔＶ２がＭｒ２を上回る場合（Ｓ１５０のＹＥＳ）、改善処理部１２０は、誤り訂正方式を変更しても通信エラーとなる可能性が極めて低いので、誤り訂正方式を変更すると判定する。つまり、改善処理部１２０は、ＯＳＮＲの実測値からＯＳＮＲの制限値を減算した値が、予め定められた値以上である場合に、誤り訂正方式を誤り訂正方式Ａから誤り訂正方式Ｂに変更することが可能と判定する。そして、伝送方式変更部１２６は、誤り訂正方式を、誤り訂正方式Ａから、誤り訂正方式Ｂに変更する（ステップＳ１５２）。具体的には、伝送方式変更部１２６は、送信機１２及び受信機１４を制御して、誤り訂正方式を変更する。

【0069】

図１０を用いて説明したように、図１２において、モニタ情報が取得されていない設計段階では、光伝送設計を行う際に、（Ａ）で示すように、計算ＯＳＮＲ、各ペナルティ（ペナルティＡ～Ｆ）及びＯＳＮＲ制限値Ｖ０の設計値を用いる。また、上述したように、設計段階において、ペナルティＡ～Ｆは、予め定められている。また、上述したように、ＦＥＣリミット値は、設計段階において採用されるＦＥＣの方式（誤り訂正方式）によって予め設定されている。

【0070】

なお、図１２の（Ａ）で示すように、設計段階において、ＯＳＮＲ制限値Ｖ０は、ＦＥＣリミット値にペナルティＡ～Ｆの設計値を加算することによって得られる。そして、設計段階において、計算ＯＳＮＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ０を減算した値ΔＶ０が０以上（あるいは予め定められた０以上のマージン以上）となるように、伝送方式等が決定される。なお、設計段階においては、通信エラーとなることを防止するため、通信状態が最悪な場合を考慮して、計算ＯＳＮＲが小さくなるように、及びペナルティが大きくなるように、光伝送設計が行われる。（Ａ）の例では、計算ＯＳＮＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ０を減算した値ΔＶ０が０以上であるので、誤り訂正方式Ａを採用できる。

【0071】

そして、図１０を用いて説明したように、Ｓ１０６の処理によって、モニタ値（実測値）からペナルティＡ～Ｆが推定される。この推測されたペナルティＡ～Ｆは、図１２の（Ｂ）で示すように、設計段階におけるペナルティＡ～Ｆよりも小さくなり得る。

【0072】

この場合、制限値算出部１２２は、ＦＥＣリミット値にペナルティＡ～Ｆの推定値を加算することで、ＯＳＮＲ制限値Ｖ１を算出する（Ｓ１４２）。また、実際の通信状態は設計段階で想定したものよりも良好である可能性があるので、図１２の（Ｂ）で示すように、実測ＯＳＮＲは、設計段階における計算ＯＳＮＲよりも高い可能性がある。したがって、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ１を減算した値ΔＶ１は、ΔＶ０よりも大きくなり、Ｍｒ１を上回る可能性がある。

【0073】

この場合、図１２の（Ｃ）で示すように、Ｓ１４６の処理によって、改善後の誤り訂正方式についてのＦＥＣリミット値を用いて、ＯＳＮＲ制限値Ｖ２が算出される。そして、実測ＯＮＳＲからＯＳＮＲ制限値Ｖ２を減算した値ΔＶ２がＭｒ２を上回れば、誤り訂正方式が誤り訂正方式Ｂに変更される。このようにして、実施の形態１にかかる監視装置１００は、効率的に、誤り訂正方式を変更可能か否かを、判定することができる。

【0074】

また、ＦＥＣの冗長度を低下することができる場合、光伝送において必要な帯域幅を削減することができ、信号波長の間隔を狭くすることができる。したがって、周波数利用効率を増大することができる。さらに、ＦＥＣの冗長度を低下することによって、消費電力を低下することもできる。したがって、ＦＥＣの冗長度を低下することによって、伝送効率の最適化を図ることができる。

【0075】

上述したように、実施の形態１にかかる監視装置１００は、可変パラメータを変更して得られたモニタ情報を用いてペナルティを推定するように構成されている。これにより、様々な条件で得られた多数のモニタ情報を用いて、ペナルティを推定できる。したがって、精度よく、ペナルティを推定できる。したがって、効率的にネットワーク全体の伝送効率の最適化を図ることが可能となる。

【0076】

また、実施の形態１では、様々な条件で得られた多数のモニタ情報を取得できるので、モニタ情報を機械学習アルゴリズムに利用することができる。つまり、多数のモニタ情報を用いてペナルティを推定できる機械学習アルゴリズムを生成してもよい。例えば、多数のモニタ情報と機械学習アルゴリズムとを用いて、ペナルティを推定するためのルックアップテーブルを更新してもよい。あるいは、ルックアップテーブルに替えて、多数のモニタ情報を用いて機械学習アルゴリズムを生成してもよい。この場合、ペナルティ推定部１１６は、機械学習アルゴリズムを用いて、ペナルティを推定してもよい。あるいは、多数のモニタ情報を用いて、モニタ情報から最適な伝送方式を選択可能な機械学習アルゴリズムを生成してもよい。この場合、学習された機械学習アルゴリズムを用いることで、少しのモニタ情報を用いて、最適な伝送方式を選択することができるようになる。

【0077】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、実施の形態２にかかるシステム構成については、図３に示したものと実質的に同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態２にかかる監視装置１００の構成は、図５に示したものと実質的に同様であるので、説明を省略する。実施の形態２は、モニタ用チャネルを設定する点で、実施の形態１と異なる。

【0078】

図１３は、実施の形態２にかかる監視装置１００によって実行される監視方法を示すフローチャートである。監視装置１００は、モニタ用チャネルを設定する（ステップＳ２００）。具体的には、監視装置１００（例えば可変パラメータ変更部１１２）は、ユーザデータ（主信号）を伝送しないチャネル（波長）を設定する。監視装置１００は、この主信号を伝送しないチャネルを、モニタ用チャネルとして設定する。

【0079】

可変パラメータ変更部１１２は、図６のＳ１０２と同様に、可変パラメータを変更する（ステップＳ２０２）。そして、実施の形態２においては、可変パラメータ変更部１１２は、Ｓ２００の処理で設定されたモニタ用チャネルを伝送する光信号に対して、可変パラメータを変更する。ここで、モニタ用チャネルには主信号が伝送されないので、可変パラメータ変更部１１２は、通信エラーが発生しない範囲を超えて、可変パラメータを変更することもできる。したがって、実施の形態１の場合と比較して、可変パラメータ変更部１１２は、大きな変更範囲で、可変パラメータを変更することができる。例えば、可変パラメータ変更部１１２は、実測ＯＳＮＲがＦＥＣリミット値を下回った状態となるまで、可変パラメータを変更してもよい。このように、実施の形態２では、通信エラーが発生した状態となるまで、可変パラメータを変更できる。

【0080】

モニタ情報取得部１１４は、図６のＳ１０４と同様に、モニタ情報の実測値を取得する（ステップＳ２０４）。ここで、実施の形態２では、通信エラーが発生した状態となるまで、可変パラメータが変更され得るので、モニタ情報取得部１１４は、通信エラーが発生した状態におけるモニタ情報を取得できる。したがって、実施の形態２にかかるモニタ情報取得部１１４は、実施の形態１の場合と比較して、さらに多くのモニタ情報を取得することが可能となる。

【0081】

ペナルティ推定部１１６は、図６のＳ１０６と同様に、受信側に対する少なくとも１つのペナルティを推定する（ステップＳ２０６）。ここで、上述したように、実施の形態２では、実施の形態１の場合と比較して、多くのモニタ情報を取得できる。したがって、実施の形態２にかかるペナルティ推定部１１６は、実施の形態１の場合と比較して、精度よくペナルティを推定することが可能である。例えば、上述した非線形ペナルティの推定方法において、より広い範囲で、パワーとＱ値とを要素とする観測点を取得できる。したがって、実施の形態１の場合でプロットされた範囲よりも広い範囲で観測点をプロットできる。したがって、より精度よく、実測値に適合した非線形パラメータを算出することができるので、より精度よく、非線形ペナルティを推定することが可能となる。

【0082】

改善処理部１２０は、図６のＳ１０８，Ｓ１１０と同様に、推定されたペナルティを用いて、光通信ネットワーク１１の伝送効率（伝送容量）を改善するための処理を行う（Ｓ２０８，Ｓ２１０）。ここで、上述したように、実施の形態２では、実施の形態１の場合と比較して、精度よくペナルティを推定できる。したがって、実施の形態２では、実施の形態１の場合と比較して、さらに精度よく、伝送効率を改善するか否かの判定を行うことができる。

【0083】

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述したフローチャートにおいて、各処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。例えば、図９のＳ１２２～Ｓ１２４の処理は省略され得る。つまり、Ｓ１０６の処理によってペナルティが推定された場合に、常に、Ｓ１２６～Ｓ１３０の処理によって変調方式を変更できるか否かを判定してもよい。

【0084】

また、上述した実施の形態においては、通信品質を示すモニタ情報（第１のパラメータ）をＯＳＮＲ又はＱ値としたが、このような構成に限られない。通信品質を示すモニタ情報（第１のパラメータ）は、ＯＳＮＲ又はＱ値以外のパラメータ（例えばＢＥＲ）であってもよい。

【0085】

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0086】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0087】

この出願は、２０２０年３月３０日に出願された日本出願特願２０２０－０５９４７０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0088】

１ 監視装置
２ 可変パラメータ変更部
４ モニタ情報取得部
６ 推定部
１０ 監視システム
１１ 光通信ネットワーク
１２ 送信機
１４ 受信機
２０ 多重装置
３０ 中継装置
４０ 分離装置
１００ 監視装置
１１２ 可変パラメータ変更部
１１４ モニタ情報取得部
１１６ ペナルティ推定部
１２０ 改善処理部
１２２ 制限値算出部
１２４ 判定部
１２６ 伝送方式変更部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】