JP2019161448A - ネットワーク設計装置及びネットワーク設計方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 帯域狭窄及びＯＳＮＲを考慮した適切なネットワーク設計を行うことができるネットワーク設計装置及びネットワーク設計方法を提供する。【解決手段】 ネットワーク設計装置は、光信号を送受信する伝送装置に設定される光信号の多値変調方式及びボーレートの組み合わせと、伝送装置に多値変調方式及びボーレートが設定された場合に光信号の所定の品質を維持するための光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部と、光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、波長フィルタにより狭窄化された帯域幅を算出する帯域算出部と、帯域幅の下限値が、狭窄化された後の光信号の帯域幅以下である第１の組み合わせを選択し、ＯＳＮＲの最小値に基づき第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択する選択部とを有する。【選択図】図９

Description

本件は、ネットワーク設計装置及びネットワーク設計方法に関する。
伝送装置の伝送方式として、例えばデジタルコヒーレント光伝送方式がある。デジタルコヒーレント光伝送方式において、光信号の多値変調方式は、ボーレートが一定であれば、光信号の伝送速度（ラインレート）に応じて伝送装置に設定される。
例えば、ボーレートを約３２(Gbaud)とすると、ラインレートが１００(Gbps)である場合、変調方式としてＤＰ（Dual Polarization）−ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）が選択される。また、ラインレートが２００(Gbps)である場合、変調方式としてＤＰ−１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が選択される。
近年、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、アナログ−デジタル変換器、及びデジタル−アナログ変換器の性能が向上したことによって、ボーレートを、例えば３２〜６４（Gbaud）の範囲内で変更することができる伝送装置が研究開発されている。この種の伝送装置には、光伝送特性の観点から最適なボーレート及び多値変調方式の組み合わせを選択して設定することが求められる。なお、例えば特許文献１には、Ｑ値を用いて光伝送特性の補償動作を制御する点が記載されている。
特開２００５−６４９０５号公報
多値変調方式の多値度が大きいほど、光信号のコンスタレーション内のシンボル同士の間隔は狭くなるため、受信側の光信号の位相及び振幅の余裕がなくなり、光アンプなどからの雑音の影響によりＯＳＮＲ耐力が劣化する。これに対し、ＯＳＮＲ耐力が十分となるように多値度の小さい多値変調方式を選択することは可能であるが、多値度が小さくなるほど、シンボルごとのビット数は小さくなるため、所定のラインレートを実現しようとすると、高いボーレートを設定する必要がある。
しかし、ボーレートが高くなるほど、光信号の帯域幅（スペクトル）は広くなるため、例えば、光信号の伝送経路上の波長選択スイッチ（WSS: Wavelength Selective Switch）の波長フィルタによる帯域狭窄（PBN: Pass Band Narrowing）の影響が増加する。このように、ボーレート及び多値変調方式の間にはトレードオフが存在するため、ネットワーク設計の担当者が、人手により最適なボーレート及び多値変調方式の組み合わせを選択することが難しいという問題がある。
そこで本件は、帯域狭窄及びＯＳＮＲを考慮した適切なネットワーク設計を行うことができるネットワーク設計装置及びネットワーク設計方法を提供することを目的とする。
１つの態様では、ネットワーク設計装置は、光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部と、前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出する帯域算出部と、前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択する選択部とを有する。
１つの態様では、ネットワーク設計方法は、光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部を用い、前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択する方法である。
１つの側面として、帯域狭窄及びＯＳＮＲを考慮した適切なネットワーク設計を行うことができる。
ＷＤＭ（WDM: Wavelength Division Multiplex）ネットワークの一例を示す構成図である。 多値度に対するＯＳＮＲ耐力の変化の一例を示す図である。 ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add and Drop Multiplexer）の一例を示す構成図である。 トランスポンダの一例を示す構成図である。 再生中継器の一例を示す構成図である。 ネットワーク設計装置の一例を示す構成図である。 通信設定データベースの一例を示す図である。 通信設定データベースの生成処理の一例を示すフローチャートである。 通信設定処理の一例を示すフローチャートである。 通信設定処理の他の例を示すフローチャートである。 ＷＤＭネットワークの他の例を示す構成図である。 伝送経路を示す図である。 複数の光終端区間に分割された伝送経路を示す図である。
図１は、ＷＤＭ（WDM: Wavelength Division Multiplex）ネットワーク９１の一例を示す構成図である。ＷＤＭネットワーク９１には、互いに伝送路（光ファイバ）９０で接続されたノードＡ〜Ｄが含まれる。ノードＡ，Ｃ，Ｄには、波長多重光通信を行うためにＲＯＡＤＭ５が設けられ、ノードＢには、ＩＬＡ（Inline Amplifier）６が設けられている。
また、各ＲＯＡＤＭ５は、ＬＡＮ（Local Area Network）などの制御用ネットワーク９２を介してネットワーク設計装置１に接続されている。ネットワーク設計装置１は、ＷＤＭネットワーク９１の光信号の伝送経路Ｒを設計し、各ＲＯＡＤＭ５に対し光信号の多値変調方式、ＦＥＣ冗長度、及びボーレートを設定する。
本例において、光信号は、点線で示されるように、ノードＡ〜Ｄをこの順に経由する伝送経路Ｒに沿ってデジタルコヒーレント光伝送方式で伝送される。始点のノードＡにおいて、送信側トランスポンダ（ＴＰ）２ａは光信号をＲＯＡＤＭ５に送信し、終点のノードＤにおいて、受信側トランスポンダ（ＴＰ）２ｂはＲＯＡＤＭ５から光信号を受信する。各ＲＯＡＤＭ５は、光信号を波長単位で挿入（Ａｄｄ）、分岐（Ｄｒｏｐ）、及び通過させる入力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３０ａ及び出力側波長選択スイッチ３０ｂを有する。
送信側ＴＰ２ａからの光信号は、出力側ＷＳＳ３０ｂにより挿入されて、ノードＢのＩＬＡ６に入力される。ＩＬＡ６には、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）６０が設けられており、光信号はＥＤＦＡ６０を通過してノードＣのＲＯＡＤＭ５に入力される。光信号は、ノードＣのＲＯＡＤＭ５内の入力側及び出力側ＷＳＳ３０ａ，３０ｂを通過してノードＤのＲＯＡＤＭ５に入力される。ノードＤにおいて、光信号は入力側ＷＳＳ３０ａにより分岐されて受信側ＴＰ２ｂに入力される。
なお、以降の説明において、光信号が電気信号に変換されることなく伝送される区間を「光終端区間」と表記する。本例において、光終端区間は、送信側ＴＰ２ａがあるノードＡから、受信側ＴＰ２ｂがあるノードＤまでの区間となる。
入力側及び出力側ＷＳＳ３０ａ，３０ｂには、それぞれ、複数の波長光が多重された波長多重光信号から所定の波長光を抽出するための波長単位の波長フィルタが設けられている。このため、光信号は、入力側及び出力側ＷＳＳ３０ａ，３０ｂを通るたびにその帯域が狭窄化される。
符号Ｇａは、ノードＡにおいて、送信側ＴＰ２ａから出力されたときの光信号のスペクトル波形の一例を示す。光信号は、送信側ＴＰ２ａのボーレートに応じた帯域幅Ｗａを有する。
符号Ｇｂは、ノードＣにおいて、ＲＯＡＤＭ５から出力されたときの光信号のスペクトル波形の一例を示す。光信号は、ノードＡの出力側ＷＳＳ３０ｂとノードＣの入力側及び出力側ＷＳＳ３０ａ，３０ｂを通ることにより帯域が狭窄化される。このため、光信号の帯域幅Ｗｂは、ノードＡの帯域幅Ｗａより狭くなっている。
符号Ｇｃは、ノードＤにおいて、ＲＯＡＤＭ５から出力されたときの光信号のスペクトル波形の一例を示す。光信号は、さらにノードＤの入力側ＷＳＳ３０ａを通ることにより帯域が狭窄化される。このため、光信号の帯域幅Ｗｃは、ノードＣの帯域幅Ｗｂより狭くなっている。光信号の帯域幅は、そのボーレートが大きいほど広くなるため、狭窄化の影響も大きくなる。
また、光信号の品質は、その帯域の狭窄化だけでなく、受信側ＴＰ２ｂにおけるＯＳＮＲによっても決定される。ＯＳＮＲは、光信号の多値変調方式の多値度に応じて変化する。
図２は、多値度に対するＯＳＮＲ耐力の変化の一例を示す図である。図２において、横軸は多値度を示し、縦軸はＯＳＮＲ耐力（ｄＢ）を示す。ＯＳＮＲ耐力は、光信号のビットエラーレートを０以下とするために必要とされるＯＳＮＲの下限値（つまり誤り訂正の限界値）である。このため、ＯＳＮＲ耐力が低いほど、光信号の品質は高くなる。
ＯＳＮＲ耐力は、多値度が高いほど、増加する（つまり劣化する）。これは、ＯＳＮＲ耐力が、光信号のコンスタレーション内のシンボル同士の間隔が狭いほど、高くなるためである。
符号Ｇ１は、多値度が２であるＱＰＳＫのコンスタレーションの一例を示し、符号Ｇ２は、多値度が３である１６ＱＡＭのコンスタレーションの一例を示す。１６ＱＡＭのコンスタレーション内のシンボル同士の間隔Ｌ２は、ＱＰＳＫのコンスタレーション内のシンボル同士の間隔Ｌ１より狭くなる。このため、１６ＱＡＭの場合のＯＳＮＲ耐力は、ＱＰＳＫの場合のＯＳＮＲ耐力より高い。
このように、多値変調方式の多値度が大きいほど、光信号のコンスタレーション内のシンボル同士の間隔は狭くなるため、受信側の光信号の位相及び振幅の余裕がなくなり、ＩＬＡ６などからの雑音の影響によりＯＳＮＲ耐力が劣化する。これに対し、ＯＳＮＲ耐力が十分となるように多値度の小さい多値変調方式を選択することは可能であるが、多値度が小さくなるほど、シンボルごとのビット数は小さくなるため、所定のラインレートを実現しようとすると、高いボーレートを設定する必要がある。
しかし、ボーレートが高くなるほど、上述したように、光信号の帯域幅は広くなるため、例えば、光信号の伝送経路上のＷＳＳ３０ａ，３０ｂの波長フィルタによる帯域狭窄の影響が増加する。このように、ボーレート及び多値変調方式の間にはトレードオフが存在するため、ネットワーク設計の担当者が、人手により最適なボーレート及び多値変調方式の組み合わせを選択することが難しいという問題がある。
次に、ＲＯＡＤＭ５及びＴＰ２ａ，２ｂの構成について述べる。
図３は、ＲＯＡＤＭ５の一例を示す構成図である。ＲＯＡＤＭ５は、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂと、プリアンプ３１と、ポストアンプ３２と、複数の光アンプ３３，３４と、複数の光スプリッタ（ＳＰＬ）３５ａ，３５ｂと、複数の光カプラ（ＣＰＬ）３６ａ，３６ｂと、装置制御部３９と、１以上の再生中継器（REG: Regenerator）４とを有する。なお、図３には、一組の入力側方路及び出力側方路に対応する構成が記載されているが、符号Ｘに示される枠内の構成は他の組の方路に対応する。
入力側ＷＳＳ３０ａの入力ポートには、プリアンプ３１が接続され、入力側ＷＳＳ３０ａの複数の出力ポートには、複数の光アンプ３３及び出力側ＷＳＳ３０ｂが接続されている。また、出力側ＷＳＳ３０ｂの入力ポートには、入力側ＷＳＳ３０ａ及び複数の光アンプ３４が接続され、出力側ＷＳＳ３０ｂの出力ポートには、ポストアンプ３２が接続されている。プリアンプ３１は入力側の伝送路９０に接続され、ポストアンプ３２は出力側の伝送路９０に接続されている。
また、光アンプ３３の出力ポートはＳＰＬ３５ａ，３５ｂの入力ポートに接続されている。ＳＰＬ３５ａの出力ポートはＴＰ２に接続されている。ＴＰ２は、送信側ＴＰ２ａ及び受信側ＴＰ２ｂの両方を備えるＴＰである。なお、ＳＰＬ３５ａに接続されるＴＰ２は送信側ＴＰ２ａに該当する。
また、光アンプ３４の入力ポートには、ＣＰＬ３６ａ，３６ｂの出力ポートが接続されている。ＣＰＬ３６ａの入力ポートはＴＰ２に接続されている。なお、ＣＰＬ３６ａに接続されるＴＰ２は受信側ＴＰ２ｂに該当する。
ＳＰＬ３５ｂの出力ポートとＣＰＬ３６ｂの入力ポートは、当該方路の組及び他の方路の組にそれぞれ対応する各ＲＥＧ４の入力ポートに接続されている。ＲＥＧ４は、入力ポートに入力された光信号を電気信号に変換し、電気信号を再び光信号に変換して出力ポートから出力する。当該方路の組のＲＥＧ４と他の方路の組のＲＥＧ４（符号Ｘの点線枠内のＲＥＧ４）は、一部の入力ポート及び出力ポート同士が接続されている。このため、光信号は、入力元の方路から宛先に応じた方路に出力される。
装置制御部３９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）回路などを含み、ＲＯＡＤＭ５の動作を制御する。装置制御部３９は、ネットワーク設計装置１からの制御に従い、各ＴＰ２、各ＲＥＧ４、及びＷＳＳ３０ａ，３０ｂに各種の設定を行う。例えば、装置制御部３９は、入力側ＷＳＳ３０ａ、ＳＰＬ３５ａに接続された各ＴＰ２、及びＲＥＧ４に分岐対象の光信号の波長を設定し、出力側ＷＳＳ３０ｂ、ＣＰＬ３６ａに接続された各ＴＰ２、及びＲＥＧ４に挿入対象の光信号の波長を設定する。
ＲＯＡＤＭ５に入力された波長多重光信号は、プリアンプ３１により増幅されて入力側ＷＳＳ３０ａに入力される。入力側ＷＳＳ３０ａは、波長多重光信号を波長フィルタにより波長単位の光信号に分離し、分岐対象の光信号を光アンプ３３に出力し、その他の光信号を合波して出力側ＷＳＳ３０ｂに出力する。
出力側ＷＳＳ３０ｂは、入力側ＷＳＳ３０ａから入力された合波光を波長フィルタにより波長単位の光信号に分離し、光アンプ３４から入力された挿入対象の光信号の合波光を波長フィルタにより波長単位の光信号に分離する。出力側ＷＳＳ３０ｂは、各光信号に合波することにより波長多重光信号を生成してポストアンプ３２に出力する。ポストアンプ３２は、波長多重光信号を増幅して伝送路９０に出力する。
光アンプ３３は光信号を増幅してＳＰＬ３５ａ，３５ｂに出力する。ＳＰＬ３５ａは光信号を複数のＴＰ２に分岐して出力する。ＴＰ２は、設定済みの波長の光信号を受信する。
ＣＰＬ３６ａは、複数のＴＰ２から入力された光信号を合波して光アンプ３４に出力する。光アンプ３４は、その合波光を増幅して出力側ＷＳＳ３０ｂに出力する。
ＳＰＬ３５ｂは、当該方路の組のＲＥＧ４と、他の方路の組のＲＥＧ４とに光信号を分岐して出力する。各ＲＥＧ４は、装置制御部３９からの設定に従って、光信号をその宛先に応じた方路の組のＣＰＬ３６ｂに出力する。ＣＰＬ３６ｂに入力された各光信号は合波されて光アンプ３４に出力される。ＲＥＧ４は、光信号を終端して電気信号に変換し、再び光信号に変換して出力する。このため、ＲＥＧ４は光終端区間の境界に該当する。
上記の構成によると、光信号は、ＲＯＡＤＭ５を通過する場合、入力側ＷＳＳ３０ａと出力側ＷＳＳ３０ｂを通り、ＲＯＡＤＭ５で分岐される場合、入力側ＷＳＳ３０ａを通り、ＲＯＡＤＭ５で挿入される場合、出力側ＷＳＳ３０ｂを通る。このため、光信号は、通過対象である場合、２個の波長フィルタを通過し、分岐対象または挿入対象である場合、１個の波長フィルタを通る。光信号の帯域は、通過した波長フィルタの個数に応じた分だけ狭窄化される。
図４は、ＴＰ２の一例を示す構成図である。ＴＰ２は、ＤＳＰ２０と、光信号処理部２１と、フレーマＬＳＩ（Large Scale Integration）２２と、ＴＰ制御部２３とを有する。なお、ＴＰ２は、伝送装置の一例である。
光信号処理部２１は、送信部２１０と、受信部２１１と、ＬＤ（Laser Diode）２１２，２１４とを有する。ＤＳＰ２０は、送信処理回路２００と、受信処理回路２０１と、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）２０２と、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）２０３とを有する。送信処理回路２００は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）符号化回路２００ａ、マッピング回路２００ｂ、及び予等化回路２００ｃを有する。受信処理回路２０１は、等化回路２０１ａ、デマッピング回路２０１ｂ、及びＦＥＣ復号化回路２０１ｃを有する。フレーマＬＳＩ２２は、フレーム処理部（＃１〜＃ｎ）（ｎ：正の整数）２２０を有する。
各フレーム処理部２２０は、クライアントネットワークとの間でクライアント信号Ｓｃを送受信する。クライアント信号Ｓｃは、例えばイーサネット（登録商標）信号である。フレーム処理部２２０は、クライアントネットワークからクライアント信号Ｓｃを受信し、ＯＴＵ（Optical channel Transport Unit）フレームに変換して送信処理回路２００に出力する。送信処理回路２００には、１以上のフレーム処理部２２０からＯＴＵフレームが入力される。
また、フレーム処理部２２０は、受信処理回路２０１からＯＴＵフレームを受信し、クライアント信号Ｓｃに変換してクライアントネットワークに送信する。受信処理回路２０１は、ＯＴＵフレームを１以上のフレーム処理部２２０に出力する。
なお、ＯＴＵフレームは、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）勧告Ｇ．７０９に規定されている。また、ＷＤＭネットワーク９１側のフレーム形式は、ＯＴＵフレームに限定されない。
ＦＥＣ符号化回路２００ａは、ＯＴＵフレームの誤り訂正符号の一例としてＦＥＣを生成して、ＯＴＵフレーム内に挿入する。ＦＥＣ符号化回路２００ａは、ＯＴＵフレームをマッピング回路２００ｂに出力する。
マッピング回路２００ｂは、ＴＰ制御部２３から設定された多値変調方式に従って変調処理を行うことにより、ＯＴＵフレームのビットデータをシンボルにマッピングする。このとき、マッピング回路２００ｂは、ＴＰ制御部２３から設定されたボーレートで変調処理を行う。マッピング回路２００ｂは、変調処理で得たデータ信号を予等化回路２００ｃに出力する。
予等化回路２００ｃは、データ信号に対し、伝送路９で生ずる各種の損失を予め補償する。例えば、予等化回路２００ｃは、波長分散補償、周波数オフセット補償、ＤＡＣ２０２の入出力特性補償、及びＬＤ２１２の入出力特性補償を行う。予等化回路２００ｃは、データ信号をＤＡＣ２０２に出力する。ＤＡＣ２０２は、データ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して送信部２１０に出力する。
送信部２１０は、光変調器、偏波ビームスプリッタ、及び偏波ビームコンバイナなどを有する。送信部２１０は、ＬＤ２１２から入力された送信光ＬＯｓをＨ偏波及びＶ偏波に分離して、データ信号により光変調する。送信部２１０は、Ｈ偏波及びＶ偏波の変調光を合波することにより光信号Ｓを生成してＲＯＡＤＭ５に出力する。なお、光信号Ｓのラインレートは、クライアント信号の伝送速度を１００（Gbps）とすると、Ｎ本（Ｎ：正の整数）のクライアント信号を光信号Ｓに収容した場合、１００×Ｎ（Gbps）となる。
また、受信部２１１には、ＲＯＡＤＭ５から分岐対象の光信号Ｓが入力される。受信部２１１は、偏波ビームスプリッタ及び光−電気変換器などを有する。受信部２１１は、光信号ＳをＨ偏波及びＶ偏波の各成分に分離して、ＬＤ２１４から入力された局発光ＬＯｒにより光信号Ｓを受信し、電気的なデータ信号に変換してＡＤＣ２０３に出力する。ＡＤＣ２０３は、データ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して受信処理回路２０１に出力する。
等化回路２０１ａは、データ信号に対し、伝送路９０で生じた損失を補償する。例えば、等化回路２０１ａは、波長分散補償、周波数オフセット補償、偏波モード分散補償、及び搬送波位相復元を行う。等化回路２０１ａは、データ信号をデマッピング回路２０１ｂに出力する。
デマッピング回路２０１ｂは、データ信号をデマッピング処理することによりシンボルを検出してビットデータに変換する。これにより、データ信号がＯＴＵフレームに復調処理される。デマッピング回路２０１ｂは、ＯＴＵフレームをＦＥＣ復号化回路２０１ｃに出力する。
ＦＥＣ復号化回路２０１ｃは、ＯＴＵフレームからＦＥＣを取り出してデータ誤り訂正を行う。ＦＥＣ復号化回路２０１ｃは、ＯＴＵフレームをフレーム処理部２２０に出力する。
ＴＰ制御部２３は、例えばＣＰＵ回路により構成され、ＤＳＰ２０、フレーマＬＳＩ２２、及び光信号処理部２１を制御する。ＴＰ制御部２３は、ネットワーク設計装置１からの制御に従い、ＤＳＰ２０、フレーマＬＳＩ２２、及び光信号処理部２１に各種の設定を行う。例えば、ＴＰ制御部２３は、マッピング回路２００ｂ及びデマッピング回路２０１ｂに多値変調方式及びボーレートを設定し、ＦＥＣ符号化回路２００ａ及びＦＥＣ復号化回路２０１ｃにＦＥＣの冗長度を設定する。また、ＴＰ制御部２３は、フレーム処理部２２０にラインレートを設定する。
このように、ＴＰ１には、帯域狭窄及びＯＳＮＲに影響するパラメータが設定される。ボーレート及び多値変調方式の影響については上述した通りである。また、ＦＥＣの冗長度は、ＯＴＵフレームに挿入されるＦＥＣ領域の比率（％）を示し、その値が大きいほど、誤り訂正能力が高くなるため、ＯＳＮＲ耐力が向上する。しかし、ＦＥＣの冗長度が大きくなるほど、ボーレートを大きくする必要があるため、帯域狭窄の影響も増加する。なお、本例では、誤り訂正方式としてＦＥＣを挙げるが、他の誤り訂正方式が用いられてもよい。
図５は、ＲＥＧ４の一例を示す構成図である。図５において、図４と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
ＲＥＧ４は、ＤＳＰ４０ａ，４０ｂと、フレーマＬＳＩ４１ａ，４１ｂと、光信号処理部４２ａ，４２ｂと、ＲＥＧ制御部４３とを有する。ＲＥＧ４は、２つのＴＰ２をクライアントネットワーク側のインターフェース同士で接続した構成を有する。
フレーマＬＳＩ４１ａ，４１ｂは、それぞれ、複数のフレーム処理部２２０を有する。フレーマＬＳＩ４１ａのフレーム処理部２２０とフレーマＬＳＩ４１ｂのフレーム処理部２２０は、互いにクライアント信号を送受信する。また、ＤＳＰ４０ａ，４０ｂは、ＴＰ２のＤＳＰ２０と同様の構成を有し、光信号処理部４２ａ，４２ｂは、ＴＰ２の光信号処理部２１と同様の構成を有する。また、ＲＥＧ制御部４３は、例えばＣＰＵ回路により構成され、ネットワーク設計装置１の指示に従って、フレーム処理部２２０、送信処理回路２００、及び受信処理回路２０１にＴＰ制御部２３と同様の設定を行う。
上記の構成により、ＲＥＧ４は、ある方路から入力された光信号を一方の光信号処理部４２ａ，４２ｂで電気信号に変換した後、他方の光信号処理部４２ｂ，４２ａで再び光信号に変換して他の方路に出力することができる。このため、光信号は、伝送路９０上にＲＥＧ４が存在する場合、ＲＥＧ４により一時的に終端される。
ネットワーク設計装置１は、ＴＰ２及びＲＯＡＤＭ５を含むＷＤＭネットワーク９１の設計を行う。例えば、ネットワーク設計装置１は、光信号の伝送経路Ｒを算出し、ＴＰ２に対し帯域狭窄及びＯＳＮＲを考慮した適切な設定を行う。このとき、ネットワーク設計装置１は、光信号が伝送経路Ｒを伝送することができないと判定した場合、伝送経路Ｒの途中にＲＥＧ４を配置することにより伝送経路Ｒを複数の光終端区間に分割する。以下に、ネットワーク設計装置１について述べる。
図６は、ネットワーク設計装置１の一例を示す構成図である。ネットワーク設計装置１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１３、通信ポート１４、入力装置１５、及び出力装置１６を有する。ＣＰＵ１０は、互いに信号の入出力ができるように、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、ＨＤＤ１３、通信ポート１４、入力装置１５、及び出力装置１６と、バス１９を介して接続されている。
ＲＯＭ１１は、ＣＰＵ１０を駆動するプログラムが格納されている。プログラムには、ネットワーク設計方法を実行するネットワーク設計プログラムが含まれる。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０のワーキングメモリとして機能する。通信ポート１４は、例えば無線ＬＡＮカードやＮＩＣ（Network Interface Card）であり、ＣＰＵ１０とＴＰ２、ＲＥＧ４、及びＲＯＡＤＭ５の間に通信を処理する。
入力装置１５は、ネットワーク設計装置１に情報を入力する装置である。入力装置１５としては、例えばキーボード、マウス、及びタッチパネルなどが挙げられる。入力装置１５は、入力された情報を、バス１９を介しＣＰＵ１０に出力する。
出力装置１６は、ネットワーク設計装置１の情報を出力する装置である。出力装置１６としては、例えばディスプレイ、タッチパネル、及びプリンタなどが挙げられる。出力装置１６は、ＣＰＵ１０からバス１９を介して情報を取得して出力する。
ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１からプログラムを読み込むと、機能として、動作制御部１００、データベース生成部１０１、経路算出部１０２、帯域狭窄（ＰＢＮ）算出部１０３、通信設定選択部１０４、及び設定処理部１０５が形成される。動作制御部１００、データベース生成部１０１、経路算出部１０２、ＰＢＮ算出部１０３、通信設定選択部１０４、及び設定処理部１０５は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specified Integrated Circuit）などのハードウェアにより構成されてもよい。
また、ＨＤＤ１３には、ネットワーク構成データベース（ＤＢ）１３０、伝送経路データベース（ＤＢ）１３１、及び通信設定データベース（ＤＢ）１３２が格納される。なお、ＨＤＤ１３は記憶部の一例である。
ネットワーク構成ＤＢ１３０には、図１に示されるようなノードＡ〜ＤごとのＴＰ２及びＲＯＡＤＭ５の配置及び接続関係を示すネットワーク構成情報などが予め登録されている。伝送経路ＤＢ１３１には、ＣＰＵ１０が算出した伝送経路Ｒを示す伝送経路情報が登録される。伝送経路情報には、例えば、伝送経路Ｒが経由するノードＡ〜ＤごとのＴＰ２及びＷＳＳ３０ａ，３０ｂの識別子などが含まれる。
通信設定ＤＢ１３２には、多値変調方式、ラインレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせで規定される複数の動作モードと、その動作モードに対応するボーレートなどのパラメータが対応付けて登録される。以下に通信設定ＤＢ１３２の例を挙げて説明する。
図７は、通信設定ＤＢ１３２の一例を示す図である。通信設定ＤＢ１３２には、動作モードを示す動作モード番号（＃１〜＃７）、その動作モードを規定するモードパラメータ、多値度、ボーレート、帯域限界値（Ｂｏ）、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力の対応関係が登録されている。
動作モード番号、モードパラメータ、多値度、及びボーレートは、予め通信設定ＤＢ１３２に登録されている。モードパラメータには、多値変調方式、ラインレート、及びＦＥＣ冗長度が含まれる。多値変調方式には、一例として、ＤＳＰ２０，４０ａ，４０ｂが実行可能な変調処理に対応するＤＰ−ＱＰＳＫ、ＤＰ−８ＱＡＭ、及びＤＰ−１６ＱＡＭなどが登録されている。
ラインレートには、一例として、クライアント信号の伝送速度を例えば１００（Gbps）とすると、２つのクライアント信号を収容する光信号に対応する２００（Gbps）（＝１００×２）、及び３つのクライアント信号を収容する光信号に対応する３００（Gbps）（＝１００×３）が登録されている。ＦＥＣ冗長度には、一例として、１５（％）及び２０（％）が登録されている。
また、多値度は、多値変調方式に応じて決定された値が登録されている。例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫの場合、多値度「２」が登録され、ＤＰ−１６ＱＡＭの場合、多値度「４」が登録されている。ボーレートは、多値変調方式、ラインレート、及びＦＥＣ冗長度から算出された値が登録されている。
帯域限界値、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力には、ＣＰＵ１０がモードパラメータ、多値度、及びボーレートからシミュレーションにより算出した値が登録される。帯域限界値は、光信号の所定の品質を維持するための光信号の帯域幅の下限値の一例である。例えば、帯域限界値は、受信側のＴＰ２（受信側ＴＰ２ｂ）が、同期エラーを検出することなく、正常に光信号を受信することができる帯域幅の下限値を示す。
ペナルティは、受信側のＴＰ２（受信側ＴＰ２ｂ）におけるＱ値の劣化量の一例である。例えば、ペナルティは光信号のパワーの低下量を示す。また、ＯＳＮＲ耐力は、上述した通りであり、光信号の所定の品質を維持するため（例えば、ビットエラーレートが０以下となるため）のＯＳＮＲの最小値である。
このように、ＨＤＤ１３は、モードパラメータ、多値度、及びボーレートの組み合わせと、帯域限界値、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力との対応関係を記憶する。
再び図６を参照すると、動作制御部１００は、ネットワーク設計処理が所定のシーケンスで実行されるように、データベース生成部１０１、経路算出部１０２、ＰＢＮ算出部１０３、通信設定選択部１０４、及び設定処理部１０５の動作を制御する。データベース生成部１０１、経路算出部１０２、ＰＢＮ算出部１０３、通信設定選択部１０４、及び設定処理部１０５は、動作制御部１００から各種の指示及び数値が入力され、その入力に応じて各種の処理を実行し、その結果を動作制御部１００に出力する。
データベース生成部１０１は、ネットワーク設計前に、通信設定ＤＢ１３２の各動作モードに対応する帯域限界値、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力を算出し、通信設定ＤＢ１３２に登録する。データベース生成部１０１は、例えば、各種の条件に基づいて伝送性能を計算するシミュレータを有し、そのシミュレーション結果として、帯域限界値、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力を算出する。なお、帯域限界値、ペナルティ、及びＯＳＮＲ耐力は、伝送経路Ｒとは無関係に、送信側のＴＰ２（送信側ＴＰ２ａ）のモードパラメータ、多値度、及びボーレートから算出される。
経路算出部１０２は、ネットワーク構成ＤＢ１３０に基づいて、光信号が伝送される１以上の伝送経路Ｒを算出し、その伝送経路情報を伝送経路ＤＢ１３１に登録する。例えば、経路算出部１０２は、入力装置１５から入力された始点ノード及び終点ノードの情報を取得し、ダイクストラ法などにより始点ノードと終点ノードを結ぶ最短の伝送経路Ｒを算出する。
ＰＢＮ算出部１０３は、帯域算出部の一例であり、光信号の伝送経路Ｒ上の波長フィルタの個数から、波長フィルタにより狭窄化された後の光信号の帯域幅Ｂ（以下、「狭窄化帯域幅」と表記）を算出する。例えば、ＰＢＮ算出部１０３は、伝送経路Ｒ上のＷＳＳ３０ａ，３０ｂの個数を計数し、その個数により各ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの狭窄量を積算することにより狭窄化帯域幅Ｂを算出する。狭窄化帯域幅Ｂは、例えば図１に示された伝送経路Ｒの場合、その最終段のＷＳＳ３０ａから出力された光信号の帯域幅Ｗｃに該当する。狭窄化帯域幅は、通信設定選択部１０４により動作モードの選択に用いられる。
通信設定選択部１０４は、入力装置１５から入力されたラインレートの動作モードを通信設定ＤＢ１３２から選択する。これにより、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２からラインレートの要求を満たす動作モードを絞り込む。
通信設定選択部１０４は、選択部の一例であり、通信設定ＤＢ１３２の各動作モードから、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モードを選択する。このとき、通信設定ＤＢ１３２の各動作モードの多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせは複数の組み合わせの一例であり、選択された動作モードの多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせは第１の組み合わせの一例である。
このため、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２から、伝送経路Ｒ上のＷＳＳ３０ａ，３０ｂにより生ずる帯域狭窄に耐えられる動作モードを選択することができる。これにより、ＤＳＰ２０，４０ａ，４０ｂに設定するボーレートの候補が、帯域狭窄を考慮した所定値以下のボーレートに絞り込まれる。
また、通信設定選択部１０４は、狭窄化帯域幅Ｂに基づき選択済みの各動作モードから、ＯＳＮＲ耐力に基づき動作モードをさらに選択する。このとき、選択された動作モードの多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせは第２の組み合わせの一例である。
このため、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２から、良好なＯＳＮＲ耐力の動作モードを選択することができる。これにより、ＤＳＰ２０，４０ａ，４０ｂに設定する多値変調方式の候補が、ＯＳＮＲを考慮した所定値以下の多値度の多値変調方式に絞り込まれる。
したがって、通信設定選択部１０４は、帯域狭窄及びＯＳＮＲの観点から好適な動作モードを選択することができる。よって、ネットワーク設計装置１は、帯域狭窄及びＯＳＮＲを考慮した適切なネットワーク設計を行うことができる。
通信設定選択部１０４は、一例として、ＯＳＮＲ耐力が最も小さい動作モードを選択する。このため、通信設定選択部１０４は、最良のＯＳＮＲ耐力の動作モードを選択することができる。なお、通信設定選択部１０４は、最も小さいＯＳＮＲ耐力の動作モードに限定されず、ＯＳＮＲ耐力が所定値以下の動作モードを選択してもよい。
また、通信設定選択部１０４は、最も小さいＯＳＮＲ耐力の動作モードが複数ある場合、その動作モードのうち、ペナルティが最も小さい動作モードを選択する。このため、通信設定選択部１０４は、ペナルティに基づき動作モードを絞り込むことができる。
通信設定選択部１０４は、上記のようにして絞り込んだ動作モードを、例えば出力装置１６に出力する。出力装置１６は、例えば動作モードを画面に表示する。これにより、ＷＤＭネットワーク９１のオペレータは、最適な動作モードを確認することができる。
設定処理部１０５は、上記のようにして絞り込んだ動作モードの多値変調方式、ラインレート、ＦＥＣ冗長度、及びボーレートを送信側及び受信側の各ＴＰ２に設定する。このため、オペレータが手動で各ＴＰ２を設定する手間が省かれる。
次に、ネットワーク設計装置１の処理を説明する。ネットワーク設計装置１の処理の手順は、ネットワーク設計方法の一例である。
図８は、通信設定ＤＢ１３２の生成処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、ネットワーク設計前に実行される。
データベース生成部１０１は、通信設定ＤＢ１３２から１つの動作モードを選択する（ステップＳｔ１）。なお、動作モードの選択順に限定はない。
次に、データベース生成部１０１は、モードパラメータ、多値度、及びボーレートから帯域限界値を算出する（ステップＳｔ２）。次に、データベース生成部１０１は、モードパラメータ、多値度、及びボーレートからペナルティを算出する（ステップＳｔ３）。次に、データベース生成部１０１は、モードパラメータ、多値度、及びボーレートからＯＳＮＲ耐力を算出する（ステップＳｔ４）。
次に、データベース生成部１０１は、算出したＯＳＮＲ耐力、帯域限界値、及びペナルティを通信設定ＤＢ１３２に登録する（ステップＳｔ５）。次に、データベース生成部１０１は、通信設定ＤＢ１３２の各動作モードのうち、未選択の動作モードの有無を判定する（ステップＳｔ６）。未選択の動作モードが有る場合（ステップＳｔ６のＹｅｓ）、ステップＳｔ１以降の各処理が再び実行される。
また、未選択の動作モードが無い場合（ステップＳｔ６のＮｏ）、処理は終了する。このようにして、通信設定ＤＢ１３２の生成処理は実行される。
図９は、通信設定処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、例えば、動作制御部１００が入力装置１５からネットワーク設計の指示を受けたことを契機として実行される。ネットワーク設計の指示には、例えば、光信号の伝送経路Ｒの始点ノード及び終点ノードと、ラインレートとが指定されている。なお、本例では、図１に示された伝送経路Ｒを挙げて説明する。
経路算出部１０２は、ネットワーク構成ＤＢ１３０に基づいて、始点ノードＡ及び終点ノードＤを結ぶ伝送経路Ｒを算出する（ステップＳｔ１１）。伝送経路Ｒの算出手法としては、ダイクストラ法が挙げられるが、これに限定されない。
次に、ＰＢＮ算出部１０３は、伝送経路Ｒ上のＷＳＳ数、つまり波長フィルタの個数を計数する（ステップＳｔ１２）。伝送経路Ｒには４個のＷＳＳ３０ａ，３０ｂが存在するため、ＷＳＳ数は４個となる。なお、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂに代えて、またはＷＳＳ３０ａ，３０ｂに加えて、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）が伝送経路Ｒ上に設けられている場合、ＰＢＮ算出部１０３は、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂと同様にＡＷＧの波長フィルタの個数を計数する。
次に、ＰＢＮ算出部１０３は、ＷＳＳ数から狭窄化帯域幅Ｂを算出する（ステップＳｔ１３）。このとき、ＰＢＮ算出部１０３は、ＷＳＳ数により各ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの狭窄量を積算することにより狭窄化帯域幅Ｂを算出する。狭窄化帯域幅Ｂは、例えばＷＳＳ数＝４から４７（GHz）と算出される。
次に、通信設定選択部１０４は、入力装置１５を介して要求されたラインレートの動作モードを選択する（ステップＳｔ１４）。例えばラインレートが２００（Gbps）である場合、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードが選択される。
次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードから、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モードを選択する（ステップＳｔ１５）。狭窄化帯域幅Ｂが４７（GHz）である場合、通信設定選択部１０４は、帯域限界値Ｂｏ＝４６（GHz）の動作モード番号＃２、帯域限界値Ｂｏ＝３０（GHz）の動作モード番号＃３、及び帯域限界値Ｂｏ＝２８（GHz）の動作モード番号＃５の各動作モードを選択する。なお、動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードの多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせは第１の組み合わせに該当する。
次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードのうち、ＯＳＮＲ耐力が最小である動作モードを選択する（ステップＳｔ１６）。動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードのＯＳＮＲ耐力は、それぞれ、２０（dB）、２５（dB）、及び３０（dB）であるため、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２の動作モードを選択する。なお、動作モード番号＃２の動作モードの多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度の組み合わせは第２の組み合わせに該当する。
次に、設定処理部１０５は、動作モード番号＃２の動作モードの通信設定を実行する（ステップＳｔ１７）。例えば、設定処理部１０５は、動作モード番号＃２の動作モードのラインレート（２００（Gbps））、多値変調方式（ＤＰ−８ＱＡＭ）、ボーレート（４６（Gbaud））、及びＦＥＣ冗長度（２０（％））を送信側ＴＰ２ａ及び受信側ＴＰ２ｂに設定する。このようにして、通信設定処理は実行される。なお、本例では、モードパラメータにＦＥＣ冗長度が含まれるため、通信設定選択部１０４は、適切なＦＥＣ冗長度を選択することができるが、モードパラメータにＦＥＣ冗長度が含まれていなくてもよい。
また、本例において、経路算出部１０２は、１つの伝送経路Ｒだけを算出したが、複数の伝送経路を算出してもよい。この場合、通信設定選択部１０４は、伝送経路ごとに受信側のＱ値を算出し、Ｑ値に基づき光信号の伝送可否を判定する。通信設定選択部１０４は、光信号が伝送不可能である伝送経路を複数の光終端区間に分割し、光終端区間が最も少ない伝送経路をＷＤＭネットワーク９１に設定する。この場合のネットワーク設計装置１の処理を以下に述べる。
図１０は、通信設定処理の他の例を示すフローチャートである。図１０において、図９と共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。
経路算出部１０２は、複数の伝送経路を算出する（ステップＳｔ１１ａ）。算出された複数の伝送経路は、伝送経路ＤＢ１３１に登録される。次に、通信設定選択部１０４は、伝送経路ＤＢ１３１の各伝送経路から１つの伝送経路を選択する（ステップＳｔ１１ｂ）。
次に、通信設定選択部１０４は、選択中の伝送経路の光終端区間の１つを選択する（ステップＳｔ１１ｃ）。次に、通信設定選択部１０４は、選択中の光終端区間について、上記のステップＳｔ１２〜Ｓｔ１６の各処理を実行する。
次に、通信設定選択部１０４は、選択中の光終端区間に光信号が伝送されたときの受信側のＱ値を算出する（ステップＳｔ１７ａ）。このとき、通信設定選択部１０４は、ステップＳｔ１６で選択した動作モードのラインレート、多値変調方式、ボーレート、及びＦＥＣ冗長度から例えばシミュレーションを実行することにより受信側のＱ値を算出する。
次に、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値を所定の閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１８）。通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値が閾値ＴＨ未満である場合（ステップＳｔ１８のＮｏ）、選択中の伝送経路の光終端区間には光信号を伝送することが不可能であると判定して、選択中の光終端区間を複数の光終端区間に分割する（ステップＳｔ１９）。
より具体的には、通信設定選択部１０４は、選択中の光終端区間の途中のノードのＲＯＡＤＭ５にＲＥＧ４が接続されたと仮定し、そのＲＥＧ４を境界として新たな光終端区間を生成する。その後、分割で得られた新たな光終端区間の各々について、ステップＳｔ１１ｃ〜Ｓｔ１８の処理が再び実行される。これにより、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値が所定の閾値ＴＨ未満である伝送経路を、受信側のＱ値がそれぞれ所定の閾値ＴＨ以上となる複数の光終端区間に分割する。
通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値が所定の閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳｔ１８のＹｅｓ）、未選択の光終端区間の有無を判定する（ステップＳｔ２０）。未選択の光終端区間が有る場合（ステップＳｔ２０のＹｅｓ）、他の光終端区間が選択され（ステップＳｔ１１ｃ）、その光終端区間についてステップＳｔ１２以降の各処理が再び実行される。
未選択の光終端区間がない場合（ステップＳｔ２０のＮｏ）、通信設定選択部１０４は、伝送経路ＤＢ１３１の各伝送経路のうち、未選択の伝送経路の有無を判定する（ステップＳｔ２１）。未選択の伝送経路が有る場合（ステップＳｔ２１のＹｅｓ）、他の伝送経路が選択され（ステップＳｔ１１ｂ）、その伝送経路についてステップＳｔ１１ｃ以降の各処理が再び実行される。
未選択の伝送経路がない場合（ステップＳｔ２１のＮｏ）、通信設定選択部１０４は、伝送経路ＤＢ１３１の各伝送経路のうち、光終端区間の数が最も少ない伝送経路、つまりＲＥＧ４が最も少ない伝送経路を選択する（ステップＳｔ２２）。このため、伝送経路上のＲＥＧ４の数が最少となり、ＷＤＭネットワークの設備コストが低減される。
次に、設定処理部１０５は、選択した伝送経路のＷＤＭネットワークに対する設定を実行する（ステップＳｔ２３）。このとき、設定処理部１０５は、ＲＥＧ４の有無に応じ、伝送経路上の各ノードのＲＯＡＤＭ５に対しＷＳＳ３０ａ，３０ｂの波長設定などを実行する。
次に、設定処理部１０５は、ステップＳｔ１６において選択した動作モードの通信設定を実行する（ステップＳｔ２４）。このようにして、通信設定処理は実行される。
次に、本例の通信設定処理の動作例を挙げて説明する。
図１１は、ＷＤＭネットワーク９１の他の例を示す構成図である。ＷＤＭネットワーク９１には、リング状となるように接続されたノードＡ〜Ｊが含まれている。なお、ＷＤＭネットワーク９１の形態は、リング状に限定されず、メッシュ状であってもよい。
ノードＣ〜Ｆには、ＩＬＡ６が設けられており（点線丸参照）、他のノードＡ，Ｂ，Ｈ，Ｉ，ＪにはＲＯＡＤＭ５が設けられている。ここで、始点ノードはノードＡであり、終点ノードはノードＢであると仮定する。
また、経路算出部１０２は、２つの伝送経路Ｒａ，Ｒｂを算出すると仮定する。伝送経路Ｒａは、ノードＡ，Ｃ〜Ｇ，Ｂをこの順に経由し、伝送経路Ｒｂは、ノードＡ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｂをこの順に経由する。
図１２は、伝送経路Ｒａ，Ｒｂを示す図である。図１２において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。以下に図１２と図６を参照しながら、図１０に示されたフローチャートに沿ってネットワーク設計装置１の処理を述べる。
経路算出部１０２は、伝送経路Ｒａ，Ｒｂを算出する（ステップＳｔ１１ａ）。通信設定選択部１０４は、伝送経路Ｒａを選択し（ステップＳｔ１１ｂ）、次に、伝送経路Ｒａの光終端区間＃１Ａを選択する（ステップＳｔ１１ｃ）。伝送経路Ｒａ上にはＲＥＧ４が設けられていないため、始点ノードＡの送信側ＴＰ２ａから終点ノードＢまでの光終端区間＃１Ａだけが存在し、他に光終端区間はない。
次に、ＰＢＮ算出部１０３は、伝送経路Ｒａ上の波長フィルタの個数として、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの個数である４個を計数する（ステップＳｔ１２）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、狭窄化帯域幅Ｂとして４７（GHz）を算出する（ステップＳｔ１３）。
次に、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２の動作モードのうち、入力装置１５を介して要求されたラインレートの２００（Gbps）に該当する動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードを選択する（ステップＳｔ１４）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードのうち、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モード（第１の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１５）。
次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードのうち、ＯＳＮＲ耐力が最も小さい動作モード番号＃２の動作モード（第２の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１６）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２の動作モードのモードパラメータ、多値度、及びボーレートに従って受信側のＱ値を算出する（ステップＳｔ１７）。ここで、受信側のＱ値を１０（dB）とする。
次に、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１８）。閾値ＴＨを７（dB）とすると、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値≧閾値ＴＨが成立するため（ステップＳｔ１８のＹｅｓ）、光終端区間＃１Ａに光信号を伝送することが可能であると判定し、光終端区間＃１Ａに関する処理を終了する。
次に、通信設定選択部１０４は、他に光終端区間がないため（ステップＳｔ２０のＮｏ）、他方の伝送経路Ｒｂを選択する（ステップＳｔ２１のＹｅｓ、Ｓｔ１１ｂ）。伝送経路Ｒｂ上にはＲＥＧ４が設けられていないため、始点ノードＡの送信側ＴＰ２ａから終点ノードＢまでの光終端区間＃１Ｂだけが存在し、他に光終端区間はない。
次に、通信設定選択部１０４は、伝送経路Ｒｂ上の波長フィルタの個数として、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの個数である８個を計数する（ステップＳｔ１２）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、狭窄化帯域幅Ｂとして２９（GHz）を算出する（ステップＳｔ１３）。
次に、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２の動作モードのうち、入力装置１５を介して要求されたラインレートの２００（Gbps）に該当する動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードを選択する（ステップＳｔ１４）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードのうち、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モード番号＃５の動作モード（第１の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１５）。
次に、通信設定選択部１０４は、選択中の動作モードが１つしかないが、ＯＳＮＲ耐力が最も小さい動作モード番号＃５の動作モード（第２の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１６）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２の動作モードのモードパラメータ、多値度、及びボーレートに従って受信側のＱ値を算出する（ステップＳｔ１７）。ここで、受信側のＱ値を４（dB）とする。
次に、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１８）。閾値ＴＨを７（dB）とすると、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値＜閾値ＴＨが成立するため（ステップＳｔ１８のＮｏ）、選択中の光終端区間＃１ＢをＲＥＧ４により複数の光終端区間に分割する（ステップＳｔ１９）。
図１３は、複数の光終端区間＃２Ｂ，＃３Ｂに分割された伝送経路Ｒｂを示す図である。通信設定選択部１０４は、例えば、伝送経路Ｒｂの中間地点であるノードＩにＲＥＧ４が設けられたと仮定して、ＲＥＧ４を境界として光終端区間＃２Ｂ，＃３Ｂを設定する。光終端区間＃２Ｂは、始点ノードＡの送信側ＴＰ２ａからノードＩのＲＥＧ４までの区間であり、光終端区間＃３Ｂは、ノードＩのＲＥＧ４から終点ノードＢの受信側ＴＰ２ｂまでの区間である。なお、以下の説明では図１３を参照する。
通信設定選択部１０４は、光終端区間＃２Ｂを選択する（ステップＳｔ１１ｃ）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、光終端区間＃２Ｂ上の波長フィルタの個数として、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの個数である４個を計数する（ステップＳｔ１２）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、狭窄化帯域幅Ｂとして４７（GHz）を算出する（ステップＳｔ１３）。
次に、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２の動作モードのうち、入力装置１５を介して要求されたラインレートの２００（Gbps）に該当する動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードを選択する（ステップＳｔ１４）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードのうち、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モード（第１の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１５）。
次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードのうち、ＯＳＮＲ耐力が最も小さい動作モード番号＃２の動作モード（第２の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１６）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２の動作モードのモードパラメータ、多値度、及びボーレートに従って受信側のＱ値を算出する（ステップＳｔ１７）。ここで、受信側のＱ値を１０（dB）とする。
次に、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１８）。閾値ＴＨを７（dB）とすると、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値≧閾値ＴＨが成立するため（ステップＳｔ１８のＹｅｓ）、光終端区間＃２Ｂに光信号を伝送することが可能であると判定し、光終端区間＃２Ｂに関する処理を終了する。
次に、通信設定選択部１０４は、未選択の光終端区間＃３Ｂが有るため（ステップＳｔ２０のＹｅｓ）、その光終端区間＃３Ｂを選択する（ステップＳｔ１１ｃ）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、光終端区間＃３Ｂ上の波長フィルタの個数として、ＷＳＳ３０ａ，３０ｂの個数である４個を計数する（ステップＳｔ１２）。次に、ＰＢＮ算出部１０３は、狭窄化帯域幅Ｂとして４７（GHz）を算出する（ステップＳｔ１３）。
次に、通信設定選択部１０４は、通信設定ＤＢ１３２の動作モードのうち、入力装置１５を介して要求されたラインレートの２００（Gbps）に該当する動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードを選択する（ステップＳｔ１４）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃１〜＃５の各動作モードのうち、帯域限界値Ｂｏが狭窄化帯域幅Ｂ以下である動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モード（第１の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１５）。
次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２，＃３，＃５の各動作モードのうち、ＯＳＮＲ耐力が最も小さい動作モード番号＃２の動作モード（第２の組み合わせに該当）を選択する（ステップＳｔ１６）。次に、通信設定選択部１０４は、動作モード番号＃２の動作モードのモードパラメータ、多値度、及びボーレートに従って受信側のＱ値を算出する（ステップＳｔ１７）。ここで、受信側のＱ値を１０（dB）とする。
次に、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値を閾値ＴＨと比較する（ステップＳｔ１８）。閾値ＴＨを７（dB）とすると、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値≧閾値ＴＨが成立するため（ステップＳｔ１８のＹｅｓ）、光終端区間＃３Ｂに光信号を伝送することが可能であると判定し、光終端区間＃３Ｂに関する処理を終了する。
次に、通信設定選択部１０４は、他に光終端区間がなく（ステップＳｔ２０のＮｏ）、未選択の伝送経路もないため（ステップＳｔ２１のＮｏ）、光終端区間数が最小である伝送経路Ｒａを選択する（ステップＳｔ２２）。つまり、通信設定選択部１０４は、伝送経路Ｒａ，Ｒｂ上のＲＥＧ４が最も少ない伝送経路を選択する。これにより、ＲＥＧ４の設置コストが低減される。なお、このようにして設計された伝送経路Ｒａ，Ｒｂの伝送経路情報は伝送経路ＤＢ１３１に登録される。
次に、設定処理部１０５は、伝送経路Ｒａ，ＲｂのＷＤＭネットワーク９１に対する設定を実行し（ステップＳｔ２３）、伝送経路Ｒａ，Ｒｂごとの動作モードの通信設定をＴＰ２（送信側ＴＰ２ａと受信側ＴＰ２ｂ）及びＲＥＧ４に対して実行する（ステップＳｔ２４）。
このように、通信設定選択部１０４は、ＯＳＮＲ耐力に基づいて選択した動作モードのモードパラメータ、多値度、及びボーレートに従って光信号の受信側のＱ値を算出し、受信側のＱ値に基づき伝送経路Ｒａ，Ｒｂの１つを選択する。このため、ネットワーク設計装置１は、複数の伝送経路Ｒａ，Ｒｂから最も伝送品質の良い伝送経路Ｒａを選択することができる。
さらに、通信設定選択部１０４は、受信側のＱ値が所定の閾値ＴＨ未満である伝送経路Ｒｂを、受信側のＱ値がそれぞれ所定の閾値ＴＨ以上である複数の光終端区間＃２Ｂ，＃３Ｂに分割し、伝送経路Ｒａ，Ｒｂのうち、光終端区間数が最も少ない伝送経路Ｒａを選択する。このため、ネットワーク設計装置１は、ＲＥＧ４の設置コストが低減されるようにＷＤＭネットワーク９１を設計することができる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部と、
前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出する帯域算出部と、
前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択する選択部とを有することを特徴とするネットワーク設計装置。
（付記２） 前記選択部は、前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さい第２の組み合わせを選択することを特徴とする付記１に記載のネットワーク設計装置。
（付記３） 前記記憶部は、前記複数の組み合わせと、前記帯域幅の下限値、及び前記ＯＳＮＲの最小値、及び前記光信号の受信側のＱ値の劣化量との対応関係を記憶し、
前記選択部は、前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さく、前記劣化量が最も小さい前記第２の組み合わせを選択することを特徴とする付記２に記載のネットワーク設計装置。
（付記４） 前記光信号が伝送される複数の伝送経路を算出する経路算出部を有し、
前記帯域算出部は、前記複数の伝送経路の各々について前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、
前記選択部は、前記複数の伝送経路の各々について、前記複数の組み合わせから前記１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから前記第２の組み合わせを選択し、該選択した前記第２の組み合わせに従って前記光信号の受信側のＱ値を算出し、前記受信側のＱ値に基づき前記複数の伝送経路の１つを選択することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記５） 前記選択部は、
前記複数の伝送経路のうち、前記受信側のＱ値が所定の閾値未満である伝送経路を、前記受信側のＱ値がそれぞれ前記所定の閾値以上であって、前記光信号がそれぞれ終端される複数の光終端区間に分割し、
前記複数の伝送経路のうち、前記複数の光終端区間の数が最も少ない伝送経路を選択することを特徴とする付記４に記載のネットワーク設計装置。
（付記６） 前記第２の組み合わせに含まれる前記多値変調方式及び前記ボーレートを前記伝送装置に設定する設定処理部を有することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記７） 前記記憶部は、前記伝送装置に設定される前記光信号の前記多値変調方式、前記ボーレート、及び誤り訂正符号の冗長度の前記複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式、前記ボーレート、及び前記誤り訂正符号の冗長度が設定された場合に前記光信号の前記所定の品質を維持するための前記光信号の前記帯域幅の下限値及び前記ＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶することを特徴とする付記１乃至６の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記８） 光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部を用い、
前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、
前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、
前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択することを特徴とするネットワーク設計方法。
（付記９） 前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さい第２の組み合わせを選択することを特徴とする付記８に記載のネットワーク設計方法。
（付記１０） 前記記憶部は、前記複数の組み合わせと、前記帯域幅の下限値、及び前記ＯＳＮＲの最小値、及び前記光信号の受信側のＱ値の劣化量との対応関係を記憶し、
前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さく、前記劣化量が最も小さい前記第２の組み合わせを選択することを特徴とする付記９に記載のネットワーク設計方法。
（付記１１） 前記光信号が伝送される複数の伝送経路を算出し、
前記複数の伝送経路の各々について前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、
前記複数の伝送経路の各々について、前記複数の組み合わせから前記１以上の第１の組み合わせを選択し、
前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから前記第２の組み合わせを選択し、
該選択した前記第２の組み合わせに従って前記光信号の受信側のＱ値を算出し、前記受信側のＱ値に基づき前記複数の伝送経路の１つを選択することを特徴とする付記８乃至１０の何れかに記載のネットワーク設計方法。
（付記１２） 前記複数の伝送経路のうち、前記受信側のＱ値が所定の閾値未満である伝送経路を、前記受信側のＱ値がそれぞれ前記所定の閾値以上であって、前記光信号がそれぞれ終端される複数の光終端区間に分割し、
前記複数の伝送経路のうち、前記複数の光終端区間の数が最も少ない伝送経路を選択することを特徴とする付記１１に記載のネットワーク設計方法。
（付記１３） 前記第２の組み合わせに含まれる前記多値変調方式及び前記ボーレートを前記伝送装置に設定することを特徴とする付記８乃至１２の何れかに記載のネットワーク設計方法。
（付記１４） 前記記憶部は、前記伝送装置に設定される前記光信号の前記多値変調方式、前記ボーレート、及び誤り訂正符号の冗長度の前記複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式、前記ボーレート、及び前記誤り訂正符号の冗長度が設定された場合に前記光信号の前記所定の品質を維持するための前記光信号の前記帯域幅の下限値及び前記ＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶することを特徴とする付記８乃至１３の何れかに記載のネットワーク設計方法。
１ ネットワーク設計装置
１０ ＣＰＵ
１３ ＨＤＤ
９０ 伝送路
９１ ＷＤＭネットワーク
１０２ 経路算出部
１０３ ＰＢＮ算出部
１０４ 通信設定選択部
１０５ 設定処理部
１３２ 通信設定データベース

Claims (8)

  1. 光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部と、
    前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出する帯域算出部と、
    前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択する選択部とを有することを特徴とするネットワーク設計装置。
  2. 前記選択部は、前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さい第２の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク設計装置。
  3. 前記記憶部は、前記複数の組み合わせと、前記帯域幅の下限値、及び前記ＯＳＮＲの最小値、及び前記光信号の受信側のＱ値の劣化量との対応関係を記憶し、
    前記選択部は、前記１以上の第１の組み合わせから、前記ＯＳＮＲの最小値が最も小さく、前記劣化量が最も小さい前記第２の組み合わせを選択することを特徴とする請求項２に記載のネットワーク設計装置。
  4. 前記光信号が伝送される複数の伝送経路を算出する経路算出部を有し、
    前記帯域算出部は、前記複数の伝送経路の各々について前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、
    前記選択部は、前記複数の伝送経路の各々について、前記複数の組み合わせから前記１以上の第１の組み合わせを選択し、前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから前記第２の組み合わせを選択し、該選択した前記第２の組み合わせに従って前記光信号の受信側のＱ値を算出し、前記受信側のＱ値に基づき前記複数の伝送経路の１つを選択することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のネットワーク設計装置。
  5. 前記選択部は、
    前記複数の伝送経路のうち、前記受信側のＱ値が所定の閾値未満である伝送経路を、前記受信側のＱ値がそれぞれ前記所定の閾値以上であって、前記光信号がそれぞれ終端される複数の光終端区間に分割し、
    前記複数の伝送経路のうち、前記複数の光終端区間の数が最も少ない伝送経路を選択することを特徴とする請求項４に記載のネットワーク設計装置。
  6. 前記第２の組み合わせに含まれる前記多値変調方式及び前記ボーレートを前記伝送装置に設定する設定処理部を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のネットワーク設計装置。
  7. 前記記憶部は、前記伝送装置に設定される前記光信号の前記多値変調方式、前記ボーレート、及び誤り訂正符号の冗長度の前記複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式、前記ボーレート、及び前記誤り訂正符号の冗長度が設定された場合に前記光信号の前記所定の品質を維持するための前記光信号の前記帯域幅の下限値及び前記ＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のネットワーク設計装置。
  8. 光信号を送受信する伝送装置に設定される前記光信号の多値変調方式及びボーレートの複数の組み合わせと、前記伝送装置に前記多値変調方式及び前記ボーレートが設定された場合に前記光信号の所定の品質を維持するための前記光信号の帯域幅の下限値及びＯＳＮＲの最小値との対応関係を記憶する記憶部を用い、
    前記光信号の伝送経路上の波長フィルタの個数から、前記波長フィルタにより狭窄化された後の前記光信号の帯域幅を算出し、
    前記複数の組み合わせから、前記帯域幅の下限値が、前記狭窄化された後の前記光信号の帯域幅以下である１以上の第１の組み合わせを選択し、
    前記ＯＳＮＲの最小値に基づき前記１以上の第１の組み合わせから第２の組み合わせを選択することを特徴とするネットワーク設計方法。
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