WO2021192314A1 - 通信装置、通信制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

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WO2021192314A1
WO2021192314A1 PCT/JP2020/014402 JP2020014402W WO2021192314A1 WO 2021192314 A1 WO2021192314 A1 WO 2021192314A1 JP 2020014402 W JP2020014402 W JP 2020014402W WO 2021192314 A1 WO2021192314 A1 WO 2021192314A1
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communication
optical
optical transmission
quality
communication device
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PCT/JP2020/014402
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長谷川　洋平
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日本電気株式会社
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    • H04B10/07953—Monitoring or measuring OSNR, BER or Q
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received

Definitions

  • the present disclosure relates to communication devices, communication control methods, and non-transitory computer-readable media.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reproducing a burst error generated in a transmission line.
  • optical communication system that communicates via an optical communication path.
  • powerful error correction processing is generally performed, and so-called error-free communication, in which the error rate of transmitted / received data is extremely small as compared with the land-based communication system, is provided to the end user.
  • error-free communication in which the error rate of transmitted / received data is extremely small as compared with the land-based communication system, is provided to the end user.
  • the required SNR Signal-to-Noise Ratio
  • communication settings such as error correction processing are large. There is a margin.
  • One of the purposes of the present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and to provide a communication device, a communication control method, and a non-temporary computer-readable medium capable of grasping a communication quality state. There is.
  • the communication device is An acquisition method for acquiring quality information related to burst errors that occur in optical communication channels, Based on the quality information, an estimation means for estimating a first index value indicating the degree of influence of communication quality on the first communication device due to the burst error is provided.
  • the communication control method is Acquiring quality information related to burst errors that occur in optical channels, Based on the quality information, it includes estimating a first index value indicating the degree of influence of communication quality on the first communication device due to the burst error.
  • the non-transitory computer-readable medium pertaining to this disclosure is Acquiring quality information related to burst errors that occur in optical channels, Based on the quality information, a first index value indicating the degree of influence of communication quality on the first communication device due to the burst error is estimated, and a non-temporary communication control program for causing a computer to execute is stored. It is a computer-readable medium.
  • a communication device a communication control method, and a non-temporary computer-readable medium capable of grasping a communication quality state.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structural example of the communication apparatus which concerns on the outline of embodiment. It is a figure which shows the configuration example of the optical communication system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is the figure which compared the general TCP system and the ultra-high-speed TCP. It is a figure which shows the transmission
  • FIG. It is a figure which shows the configuration example of the optical communication system which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the hardware composition of the communication device and the like which concerns on embodiment.
  • Non-Patent Document 1 discloses that a burst error occurs at a low frequency by lowering the margin provided for the communication setting.
  • the burst error is a Post-FEC burst error.
  • Non-Patent Document 1 discloses the relationship between a quality value such as an SN ratio and a Post-FEC BER (Bit Error Rate) in optical communication, and the quality value becomes worse than a predetermined value. It is disclosed that burst errors occur infrequently.
  • a telecommunications carrier who wants to increase the communication capacity is expected to realize it by increasing the communication channels in order to increase the communication capacity, but a burst error may occur by increasing the communication channels. .. Further, the burst error may occur when the voltage of the communication path changes due to the influence of lightning, an earthquake, or the like.
  • the inventor has examined to enable the telecommunications carrier to grasp the communication quality state by estimating the index value indicating the degree of user influence due to the burst error that occurs when the communication setting margin is changed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a communication device according to an outline of an embodiment.
  • the communication device 1 is a communication device constituting an optical communication system, and may be, for example, an optical transmission device or a network monitoring device that monitors and controls the optical communication system.
  • the communication device 1 includes an acquisition unit 2 and an estimation unit 3.
  • the acquisition unit 2 acquires quality information related to the burst error generated in the optical communication path.
  • the optical communication path is, for example, a submarine cable.
  • the quality information may include a communication round-trip time between optical transmission devices connected to the optical communication path 16 and a burst error time at which a burst error has occurred.
  • the communication round trip time may be RTT (Round Trip Time). Since the data transmitted from the optical transmission device 20 to the optical transmission device 30 is a plurality of data, the communication round-trip time may be the average value of the RTTs between the optical transmission devices connected to the optical communication path 16. ..
  • the quality information may include the first error rate in the optical communication path.
  • the first error rate may be BER or FER (Frame Error Rate).
  • the estimation unit 3 estimates the first index value indicating the degree of influence of the communication quality on the first communication device due to the burst error, based on the quality information acquired by the acquisition unit 2.
  • the first communication device may be an end user terminal managed by the end user, or may be a relay device between the end user terminal and the optical transmission device.
  • the first index value indicating the degree of influence of the communication quality on the first communication device due to the burst error is estimated based on the quality information related to the burst error.
  • a telecommunications carrier operating an optical communication system can grasp the communication quality status from the first index value. Therefore, according to the communication device 1 according to the embodiment, the communication quality state can be grasped by estimating the first index value.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system according to the first embodiment.
  • the optical communication system 100 includes a terminal device 10 and optical transmission devices 20 and 30.
  • the terminal device 10 is, for example, a communication device provided on land.
  • the terminal device 10 may be, for example, an end user terminal managed by the end user, a relay device provided between the end user terminal and the optical transmission device 20, and the like. In the following description, the terminal device 10 will be described as an end user terminal.
  • the terminal device 10 connects to the optical transmission device 20 via the line 15 and communicates with the optical transmission device 20 via the line 15.
  • the line 15 is, for example, an access line.
  • the line 15 may be referred to as a communication path from the terminal device 10 to the optical transmission device 20.
  • the optical transmission devices 20 and 30 are communication devices that are connected to each other via an optical communication path 16 which is a submarine cable composed of an optical fiber or the like and communicate via the optical communication path 16.
  • the optical transmission devices 20 and 30, respectively, convert optical signals transmitted and received via the optical communication path 16 into electrical signals transmitted and received via the line 15 and a line (not shown) connected to the optical transmission device 30. Convert. Further, the optical transmission devices 20 and 30 convert electrical signals transmitted and received via the line 15 and a line (not shown) connected to the optical transmission device 30 into optical signals transmitted and received via the optical communication path 16. Convert.
  • the optical transmission devices 20 and 30 are compatible with the WDM (Wavelength Division Multiplexing) method, and data transmitted and received on the optical communication path 16 are opposed to each other via a plurality of communication channels configured in a plurality of wavelength bands. Send to an optical transmission device.
  • Each communication channel may be referred to as an optical spectrum.
  • the optical transmission device 20 and the optical transmission device 30 perform communication by the TCP method, which has higher error tolerance than the general TCP Reno method.
  • the optical transmission device 20 and the optical transmission device 30 execute a retransmission process by the TCP method, which has higher error tolerance than the general TCP Reno method.
  • Non-Patent Documents 2 and 3 propose a TCP method that has higher error tolerance and can realize high-speed communication than the TCP Reno method, which is a general TCP (Transmission Control Protocol) method.
  • Non-Patent Document 2 proposes a TCP-FSO (transmission control protocol-free-space optical communications) method that can realize a data transmission throughput higher than 10 Gbps as a TCP method that has high error tolerance and can realize high-speed communication. Has been done.
  • Non-Patent Document 3 also proposes a TCP method having higher error tolerance than a general TCP method. Since the TCP method disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3 is a TCP method capable of realizing a high data transmission throughput, it may be referred to as an ultra-high-speed TCP method.
  • FIG. 3 is a diagram comparing a general TCP method and an ultra-high-speed TCP.
  • the horizontal axis in FIG. 3 represents the link speed and corresponds to the communication capacity.
  • the vertical axis represents user throughput.
  • the alternate long and short dash line represents Post-FEC BER.
  • the dotted line shows the relationship between the communication capacity of the general TCP method and the throughput.
  • the solid line represents the relationship between the communication capacity of the ultra-high-speed TCP method disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3 and the user throughput.
  • the part circled by the dotted line in FIG. 3 shows the best user throughput in the general TCP method.
  • the circled part of the solid line in FIG. 3 shows the best user throughput in the ultra-high-speed TCP method.
  • the communication capacity when the user throughput is the best is larger in the ultra-high-speed TCP method than in the general TCP method. Further, in the ultra-high-speed TCP method, even if the Post-FEC BER becomes high, the user throughput does not decrease, and the communication capacity can be secured while increasing the user throughput up to the part circled by the solid line.
  • the ultra-high-speed TCP method disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3 has a higher user throughput and communication capacity than the TCP Reno method, which is a general TCP method, even if the Post-FEC BER is increased. Can be increased. Therefore, the optical transmission devices 20 and 30 use the TCP method, which has higher error tolerance than the general TCP Reno method disclosed in Non-Patent Documents 2 and 3, and perform the retransmission process using the TCP method. Run. As a result, the optical transmission devices 20 and 30 can increase the communication capacity of the optical communication path 16.
  • the optical transmission devices 20 and 30 When the optical transmission devices 20 and 30 normally receive the data transmitted and received on the optical communication path 16, the optical transmission devices 20 and 30 transmit an acknowledgment (ACK) to the opposite optical transmission device. When the optical transmission devices 20 and 30 do not receive the confirmation response for the data transmitted / received on the optical communication path 16, the optical transmission devices 20 and 30 retransmit the data for which the confirmation response has not been received.
  • ACK acknowledgment
  • the optical transmission device 20 corresponds to the communication device 1.
  • the optical transmission device 20 transmits the data transmitted from the terminal device 10 to the terminal device (not shown) facing the terminal device 10 via the optical communication path 16 and the optical transmission device 30.
  • the optical transmission device 20 receives the data transmitted to the terminal device 10 and transmits the data to the terminal device 10.
  • the optical transmission device 30 transmits data transmitted from a terminal device (not shown) facing the terminal device 10 to the terminal device 10 via the optical communication path 16 and the optical transmission device 20.
  • the optical transmission device 30 receives the data transmitted to the terminal device (not shown) facing the terminal device 10 and transmits the data to the terminal device (not shown) facing the terminal device 10.
  • the optical transmission device 20 includes a retransmission processing unit 21, an acquisition unit 22, an estimation unit 23, a control unit 24, and an output unit 25.
  • the retransmission processing unit 21 executes the retransmission process when an error occurs in the communication via the optical communication path 16.
  • the retransmission processing unit 21 communicates by the ultra-high-speed TCP method, which has higher error tolerance than the general TCP Reno method, and executes the retransmission process.
  • the retransmission processing unit 21 transmits data to the optical transmission device 30 via the optical communication path 16.
  • the retransmission processing unit 21 receives an acknowledgment (ACK) for the data from the optical transmission device 30.
  • ACK acknowledgment
  • the retransmission processing unit 21 transmits other data following the above data.
  • the acknowledgment (ACK) is not received, the retransmission processing unit 21 retransmits the data for which the acknowledgment was not received.
  • the retransmission processing unit 21 receives data from the optical transmission device 30 via the optical communication path 16.
  • the retransmission processing unit 21 normally receives the data, the retransmission processing unit 21 transmits an ACK to the optical transmission device 30.
  • the acquisition unit 22 is configured to include, for example, an optical spectrum measuring instrument such as an optical channel monitor (OCM: Optical Channel Monitor) and an optical spectrum analyzer.
  • OCM optical channel monitor
  • the acquisition unit 22 acquires quality information related to a burst error that occurs in communication via the optical communication path 16.
  • the quality information includes the RTT which is the communication round-trip time between the optical transmission devices 20 and 30 connected to the optical communication path 16, the burst error time when the burst error occurs, and the error rate in the optical communication path 16. ..
  • the quality information may further include the number of users communicating via the optical communication path 16 and the SNR which is the optical signal quality in the optical communication path 16.
  • the optical signal quality may be OSNR (Optical Signal to Noise Ratio).
  • the error rate may be BER or FER. Since the Post-FEC burst error is expected to occur at a low frequency, it is assumed that the values of BER and FER are almost the same. Therefore, the acquisition unit 22 may acquire the BER or may acquire the FER.
  • the variable indicating the error rate in the optical channel 16 is defined as P. In this embodiment, the error rate will be described as BER.
  • FIG. 4 is a diagram showing a data transmission / reception status between optical transmission devices.
  • the solid line and the dotted line represent data transmitted from the optical transmission device 20 on the data transmission side to the optical transmission device 30 on the reception side.
  • the solid line represents the data transmitted from the optical transmission device 20 and normally received by the optical transmission device 30.
  • the dotted line represents the data transmitted from the optical transmission device 20 but not normally received by the optical transmission device 30.
  • the alternate long and short dash line represents the acknowledgment from the optical transmission device 30.
  • the optical transmission device 30 is also a transmitting side device
  • the optical transmission device 20 is also a receiving side device.
  • the RTT is the time from the transmission time when data is transmitted from the optical transmission device 20 to the optical transmission device 30 to the reception time when the confirmation response to the data is received by the optical transmission device 20. If the time when data is transmitted from the optical transmission device 20 and the data arrives at the optical transmission device 30 is defined as D, the RTT can be represented by 2D.
  • the acquisition unit 22 monitors the data transmitted to the optical transmission device 30, and acquires the RTT from the transmission time of the data based on the reception time of the confirmation response to the data.
  • the acquisition unit 22 holds the position information corresponding to the IP addresses of the optical transmission devices 20 and 30, and identifies each position from the IP address of the data transmitted from the optical transmission device 20 to the optical transmission device 30.
  • the distance may be calculated to determine the RTT.
  • the burst error time is the time of the burst error that occurred in the RTT, and the variable indicating the burst error time is defined as L. Since it is assumed that a plurality of burst errors occur in the RTT, the burst error time is the total time of the plurality of burst errors generated in the RTT. In FIG. 3, the portion indicated by the rectangle indicates that the dotted line is continuous and a burst error has occurred.
  • the acquisition unit 22 acquires the total time during which the data transmitted to the optical transmission device 30 is not continuously and normally received as the burst error time. Since the data transmitted from the optical transmission device 20 to the optical transmission device 30 is a plurality of data, the burst error time is the average value of the total time of the burst errors for the plurality of data.
  • the estimation unit 23 estimates an index value indicating the degree of influence of the communication quality on the terminal device 10 due to the burst error based on the quality information acquired by the acquisition unit 22.
  • the index value is required for the user ratio indicating the ratio of the number of users whose communication quality deteriorates to the number of users communicating via the optical communication path 16, the delay time in the terminal device 10, and the communication via the optical communication path. Includes the probability of not meeting the delay quality index value for the delay time.
  • the user ratio can be said to be the ratio of the number of users whose delay time deteriorates due to the retransmission process with respect to the number of users who communicate via the optical communication path 16. Since the communication line cannot be used by the user whose delay time is deteriorated by the retransmission processing, the user ratio can be said to be the ratio of the users whose communication line becomes unavailable during a certain time.
  • the delay time in the terminal device 10 is the delay time in the end user and may be referred to as the user delay time.
  • the delay quality index value is an index value relating to the delay time required for communication in the optical communication system by the telecommunications carrier that manages the optical communication path 16. Since the probability of not satisfying the delay quality index value can be said to be the probability that the communication quality will not be maintained, it may be referred to as the quality deterioration probability.
  • the estimation unit 23 estimates the above-mentioned index value on the assumption that the noise in the optical communication path 16 is additive white Gaussian noise (AWGN).
  • AWGN additive white Gaussian noise
  • the estimation unit 23 estimates the user ratio based on the RTT acquired by the acquisition unit 22 and the burst error time.
  • the user ratio can be calculated by the following equation (1). Therefore, the estimation unit 23 estimates the user ratio using the equation (1).
  • A is the user ratio
  • L is the burst error time
  • D is half the time of RTT
  • A' is the target threshold. In the equation (1), D is half the time of RTT, but the variable D may be replaced with RTT.
  • the estimation unit 23 can detect the influence of the burst error with high sensitivity by obtaining the variable A which is the user ratio using the above equation (1). That is, since the estimation unit 23 calculates the degree of influence on the burst error with high sensitivity, it is possible to provide a stable communication service to the user by using the user ratio calculated by the above equation (1). And.
  • the estimation unit 23 estimates the delay time in the terminal device 10 based on the RTT and the BER acquired by the acquisition unit 22. In other words, the estimation unit 23 estimates the user delay time based on the RTT and the BER.
  • the delay time in the terminal device 10 can be calculated by the following equation (2).
  • the estimation unit 23 estimates the delay time in the terminal device 10 using the equation (2).
  • Duser is the delay time in the terminal device 10
  • D is half the time of RTT
  • P is the BER in the optical communication path 16
  • D' is the target threshold.
  • the variable D is a variable indicating half the time of RTT, but the variable D may be replaced with RTT.
  • i represents the number of retransmission processes
  • the second term on the right side represents the delay time in consideration of the retransmission process.
  • the estimation unit 23 estimates the delay time in the terminal device 10 in consideration of the retransmission process.
  • the estimation unit 23 estimates the probability that the terminal device 10 does not satisfy the delay quality index value based on the RTT, the BER, and the delay quality index value acquired by the acquisition unit 22. In other words, the estimation unit 23 estimates the quality deterioration probability based on the RTT, the BER, and the delay quality index value.
  • probability does not satisfy the delay quality indicator value can be calculated by the following equation (3).
  • the estimation unit 23 estimates the probability of not satisfying the delay quality index value by using the equation (3).
  • P DF is the probability of not satisfying the delay quality index value
  • D is half the time of RTT
  • P is the BER in the optical channel 16
  • D SLA is the delay quality index value
  • P' Is the target threshold.
  • the variable D is a variable indicating half the time of RTT, but the variable D may be replaced with RTT.
  • n the number of retransmissions of the retransmission process executed in the optical channel 16 determined based on the delay quality index value.
  • the P DF can be said to be a quality deterioration probability in which the communication quality is not maintained.
  • P DF P (n + 1)
  • the probability of quality deterioration is very small, and the influence on the average delay time is also small. That is, by using the above equation (3), the telecommunications carrier can operate the optical communication system with a smaller margin. In other words, the telecommunications carrier can operate the optical communication system with the communication capacity increased, although there is an error rate.
  • the control unit 24 changes the communication setting in the optical communication path 16 by using the user ratio estimated by the estimation unit 23.
  • the control unit 24 changes the modulation method in the communication via the optical communication path 16 and adjusts the communication setting margin by using the user ratio estimated by the estimation unit 23. Further, the control unit 24 changes the modulation method in the communication via the optical communication path 16 by further using the number of users communicating via the optical communication path 16 and the SNR which is the optical signal quality, and sets the communication setting margin. You may adjust.
  • a plurality of modulation methods can be mentioned as a modulation method that can be used in communication via the optical communication path 16.
  • Modulation methods that can be used for communication via the optical communication path 16 are, for example, BPSK (Binary Phase shift Keying), QPSK (Quadrature Phase shift Keying), 8-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), 16-QAM, 32-QAM. , 64-QAM, 128-QAM, or 256-QAM.
  • Control unit 24 considers the user rate, the communication setting margin so that the total amount B EST communication speed by momentarily retransmission processing is not performed user does not fall below increases the line speed B MOD optical communication path 16 adjust.
  • BEST can be expressed as in the equation (4).
  • the control unit 24 calculates the BEST using the equation (4).
  • the variable A is the user ratio estimated by the estimation unit 23, and the variable U is the number of users acquired by the acquisition unit 22.
  • An ultra-high-speed TCP method is applied to the optical transmission devices 20 and 30, and the user's communication speed B TCP can be expressed by the following equation (5).
  • D is the communication round-trip time
  • W is the buffer size of the buffer that temporarily holds data for communication using the TCP method
  • P is BER.
  • the variable W can be acquired in advance by the control unit 24 from its own device.
  • the user's communication speed B TCP can be expressed as follows.
  • D is the communication round trip time
  • P is BER
  • V is a constant.
  • the constant V is, for example, 0.866.
  • the communication setting margin is changed by changing the multi-value degree of the multi-value modulation method, which is the number of states that can be transmitted by one communication symbol.
  • the variable indicating the multi-value level is M, the variable indicating the communication speed of multi-level modulation scheme and B MOD, when the variable indicating the communication speed of the BPSK is a modulation scheme of a two state B B in one symbol, B
  • the MOD can be expressed by the following equation (6).
  • the variable M indicating the multivalued degree can be 4 to 4096.
  • Control unit 24 can be realized by setting the variable B B beforehand. Further, as will be described later, the control unit 24 determines the modulation method based on the variable M indicating the multivalued degree, so that the variable M indicating the multivalued degree can be held.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the error rate and the SNR for a plurality of modulation methods.
  • the horizontal axis of FIG. 5 indicates SNR, and the vertical axis indicates Post-FEC BER.
  • variable PMOD indicating the error rate by the modulation method for the variable M indicating the multivalue degree can be expressed by the following equation (7).
  • k is the symbol length of the communication signal
  • SNR is the optical signal quality of the optical channel 16
  • erfc is a complementary error function.
  • the complementary error function erfc can be expressed by the equation (8).
  • the control unit 24 changes from the modulation method that can be used in the communication via the optical communication path 16 described above to the modulation method corresponding to Mi + 1.
  • the control unit 24 changes the communication setting margin by changing the modulation method. By changing the modulation method, the control unit 24 realizes communication in which the user is less likely to feel a deterioration in communication quality.
  • the control unit 24 changes from the modulation method that can be used in the communication via the optical communication path 16 described above to the modulation method corresponding to Mi + 1.
  • the control unit 24 changes the communication setting margin by changing the modulation method.
  • the control unit 24 realizes the provision of a high-speed communication service to the user by changing the modulation method.
  • the control unit 24 may change the communication setting margin when the user ratio exceeds A', which is the target threshold value for the user ratio. For example, when the user ratio exceeds A', the control unit 24 may change to a modulation method corresponding to the multi-value degree, which is one less than the current multi-value degree. On the other hand, when the user ratio is a sufficiently small value such as 0.1, the control unit 24 changes to a modulation method corresponding to a multi-value degree whose multi-value degree is one greater than the current multi-value degree. You may.
  • the control unit 24 provides the user with a high-speed communication service by changing the modulation method and adjusting the communication setting margin. That is, the control unit 24 can provide the high-speed communication service to the user even if the BER of the optical communication path 16 is higher than, for example, 10-12 and the communication setting margin causes a burst error.
  • FIG. 6 is a diagram showing a communication status by the TCP method.
  • FIG. 6 shows that the burst error time is larger than that of the congestion window (cwnd: congestion window) used in the TCP method.
  • RTO Retransmission Time Out
  • the control unit 24 controls so that the burst error time does not exceed the RTT. That is, the control unit 24 controls so that the burst error time does not exceed the RTT, avoids retransmission by the RTO, and suppresses a decrease in throughput and communication capacity.
  • the control unit 24 changes the interleave length in the error correction processing (FEC) so that the burst error time does not exceed the RTT. Specifically, the control unit 24 controls the FEC so that the burst error time does not exceed the RTT by setting a short interleave.
  • the control unit 24 can increase the user throughput and increase the communication capacity by changing the FEC setting, such as adjusting the interleave length.
  • the output unit 25 outputs an index value that is estimated by the estimation unit 23 and indicates the degree of influence of the communication quality on the terminal device 10 due to the burst error.
  • the index value includes the user ratio, the delay time in the terminal device 10, and the probability of not satisfying the delay quality index value.
  • the output unit 25 outputs the user ratio, the delay time in the terminal device 10, and the probability of not satisfying the delay quality index value.
  • the output unit 25 may output the index value by transmitting the index value to the communication terminal used by the administrator and the operator of the optical communication path 16. Alternatively, the output unit 25 may output the index value by transmitting the index value to the communication carrier that manages the optical communication path 16. Alternatively, the output unit 25 may output the index value by transmitting the index value to a network monitoring device (not shown) that monitors the entire network of the optical communication system 100. Alternatively, the output unit 25 may output the index value to the display device included in the optical transmission device 20.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the optical transmission device according to the first embodiment.
  • the operation example shown in FIG. 7 is executed when the optical transmission device 20 is started. Further, the operation example shown in FIG. 7 is executed when the communication carrier changes the communication setting.
  • the operation example shown in FIG. 7 may be executed periodically or aperiodically.
  • the acquisition unit 22 acquires quality information related to a burst error that occurs in communication via the optical communication path 16 (step S1).
  • the acquisition unit 22 is an RTT which is a communication round-trip time between the optical transmission devices 20 and 30 connected to the optical communication path 16, a burst error time when a burst error occurs, and an error rate in the optical communication path 16. Get with BER.
  • the acquisition unit 22 may further acquire the number of users communicating via the optical communication path 16 and the SNR in the optical communication path 16.
  • the estimation unit 23 determines the ratio of the number of users whose communication quality deteriorates to the number of users who communicate via the optical communication path 16 based on the RTT and the burst error time acquired by the acquisition unit 22. Estimate (step S2). The estimation unit 23 estimates the user ratio based on the RTT and the burst error time using the equation (1).
  • the estimation unit 23 estimates the user delay time based on the RTT and the BER acquired by the acquisition unit 22 (step S3).
  • the estimation unit 23 estimates the delay time in the terminal device 10 based on the RTT and the BER using the equation (2).
  • the estimation unit 23 estimates the quality deterioration probability indicating the probability of not satisfying the delay quality index value based on the RTT, the BER, and the delay quality index value acquired by the acquisition unit 22 (step S4).
  • the estimation unit 23 estimates the quality deterioration probability based on the RTT, the BER, and the delay quality index value using the equation (3).
  • the output unit 25 outputs the user ratio, the user delay time, and the quality deterioration probability estimated in steps S2 to S5 (step S5).
  • the control unit 24 determines whether the communication setting margin needs to be adjusted (step S6).
  • the control unit 24 calculates the communication speed B TCP of the user, the communication speed B MOD by the multi-value modulation method, and the error rate P MOD by the multi-value modulation method using the equations (4) to (8).
  • Controller 24 determines whether B EST is less than B MOD, and burst error time, and at least one P MOD, for example, the communication setting margin by judging the or smaller than the threshold value as a target Determine if adjustment is needed.
  • the control unit 24 may determine whether or not it exceeds the target threshold value A'for the user ratio.
  • control unit 24 adjusts the communication setting margin (step S7).
  • the control unit 24 selects a modulation method corresponding to the determined multi-valued degree Mi + 1 from the modulation methods that can be used in communication via the optical communication path 16 and changes the modulation method to the selected modulation method.
  • the control unit 24 adjusts the communication setting margin by changing the modulation method.
  • the control unit 24 may change to a modulation method corresponding to the multi-value degree, which is one less than the current multi-value degree. Further, when the user ratio is a sufficiently small value such as 0.1, the control unit 24 changes to a modulation method corresponding to the multi-value degree in which the multi-value degree is 1 larger than the current multi-value degree. You may.
  • control unit 24 changes the communication setting so that the burst error time does not exceed the RTT.
  • the control unit 24 controls the burst error time so as not to exceed the RTT by setting the FEC with a short interleave.
  • step S6 the optical transmission device 20 ends the process.
  • the optical transmission device 20 estimates an index value indicating the degree of influence of communication quality due to the burst error based on the quality information related to the burst error. Specifically, the optical transmission device 20 estimates the user ratio, the user delay time, and the quality deterioration probability based on the quality information. Therefore, according to the optical transmission device 20 according to the first embodiment, the user ratio, the user delay time, and the quality deterioration probability can be estimated, and the telecommunications carrier can grasp the communication quality state.
  • the telecommunications carrier can change the communication setting in consideration of the user influence degree. Therefore, according to the optical transmission device 20 according to the first embodiment, it is possible to flexibly control the communication settings such as increasing the communication capacity in consideration of the degree of influence on the user.
  • control unit 24 adjusts the communication setting margin by using the user ratio. Specifically, the control unit 24 changes the modulation method using the user ratio.
  • the control unit 24 enables high-speed communication by changing the modulation method. Therefore, according to the optical transmission device 20 according to the first embodiment, a high-speed communication service can be provided to the user.
  • the optical transmission devices 20 and 30 perform communication using an ultra-high-speed TCP method having higher error tolerance than a general TCP method.
  • the optical transmission device 20 can increase the communication capacity while increasing the user throughput by using the ultra-high-speed TCP method.
  • the control unit 24 controls so that the burst error time does not exceed the RTT, avoids retransmission by the RTO, and suppresses a decrease in throughput and communication capacity. Therefore, according to the optical transmission device 20 according to the first embodiment, it is possible to increase the communication capacity while increasing the user throughput.
  • the second embodiment is an embodiment in which the network monitoring device performs the processing performed by the optical transmission device 20 in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system according to the second embodiment.
  • the optical communication system 200 includes a terminal device 10, optical transmission devices 30 and 40, and a network monitoring device 50.
  • the optical communication system 200 has a configuration in which a network monitoring device 50 is added to the optical communication system 100 according to the first embodiment. Further, the optical communication system 200 has a configuration in which the optical transmission device 20 in the optical communication system 100 according to the first embodiment is replaced with the optical transmission device 40. Since the configurations of the terminal device 10 and the optical transmission device 30 are basically the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the network monitoring device 50 is a device that monitors the entire network of the optical communication system 200.
  • the network monitoring device 50 may be referred to as an NMS (Network Management System).
  • the network monitoring device 50 is connected to the optical transmission device 20 via a network and communicates with the optical transmission device 40.
  • the network monitoring device 50 monitors the optical transmission device 20 and controls it via the optical transmission device 20.
  • the network monitoring device 50 is also connected to the optical transmission device 30 via a network, monitors the optical transmission device 30, and can be controlled via the optical transmission device 30. Will be done.
  • the optical transmission device 40 corresponds to the optical transmission device 20 according to the first embodiment.
  • the optical transmission device 40 includes a retransmission processing unit 21 and an acquisition unit 41. Since the retransmission processing unit 21 has the same configuration as the retransmission processing unit 21 according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the acquisition unit 41 has basically the same configuration as the acquisition unit 22 according to the first embodiment.
  • the acquisition unit 41 acquires quality information related to a burst error that occurs in communication via the optical communication path 16.
  • the acquisition unit 41 is connected to the optical communication path 16 and has an RTT which is a communication round-trip time between the optical transmission devices 40 and 30, a burst error time when a burst error has occurred, and a BER which is an error rate in the optical communication path 16. To get.
  • the acquisition unit 41 may further acquire the number of users communicating via the optical communication path 16 and the SNR in the optical communication path 16.
  • the acquisition unit 41 transmits the acquired RTT, burst error time, and BER to the network monitoring device 50.
  • the network monitoring device 50 includes an acquisition unit 51, an estimation unit 52, a control unit 53, and an output unit 54.
  • the acquisition unit 51 acquires the RTT, burst error time, and BER by receiving the RTT, burst error time, and BER acquired by the acquisition unit 41.
  • the estimation unit 52 corresponds to the estimation unit 23 according to the first embodiment.
  • the estimation unit 52 has the same configuration as the estimation unit 23 according to the first embodiment, and executes the process performed by the estimation unit 23 according to the first embodiment.
  • the control unit 53 corresponds to the control unit 24 according to the first embodiment.
  • the control unit 53 has the same configuration as the control unit 24 according to the first embodiment.
  • the control unit 53 determines whether the communication setting margin needs to be adjusted based on the user ratio. When the control unit 53 determines that the communication setting margin needs to be adjusted, the control unit 53 determines the adjustment content of the communication setting margin.
  • control unit 53 determines the modulation method in the communication via the optical communication path 16 according to the user ratio estimated by the estimation unit 52. Further, the control unit 53 determines the interleave length in the FEC so that the burst error time does not exceed the RTT. The control unit 53 transmits the determined modulation method and interleave length to the optical transmission device 40, and causes the optical transmission device 40 to change the modulation method and the interleave length.
  • the output unit 54 corresponds to the output unit 25 according to the first embodiment.
  • the output unit 54 has the same configuration as the output unit 25 according to the first embodiment, and executes the process performed by the output unit 25 according to the first embodiment.
  • the network monitoring device 50 executes the operation example of FIG. 7 when the optical transmission device 20 is activated. Further, the network monitoring device 50 executes the operation example of FIG. 7 when the communication carrier changes the communication setting. The network monitoring device 50 may start processing at an arbitrary timing while the optical transmission device 40 is starting the device.
  • the acquisition unit 51 is connected to the optical communication path 16 and has an RTT which is a communication round trip time between the optical transmission devices 40 and 30, a burst error time when a burst error has occurred, and a BER which is an error rate in the optical communication path 16. Is obtained from the optical transmission device 40 (step S1). The acquisition unit 51 acquires the RTT, the burst error time, and the BER by receiving the RTT, the burst error time, and the BER from the optical transmission device 40.
  • RTT is a communication round trip time between the optical transmission devices 40 and 30, a burst error time when a burst error has occurred, and a BER which is an error rate in the optical communication path 16.
  • step S7 the control unit 53 adjusts the communication setting margin (step S7).
  • Control unit 53 if B EST is less than B MOD, lower the multi-value level than M i is the current multi-value level determining M i + 1 is a new multi-value level.
  • the control unit 53 a burst error time, and at least one P MOD, for example, if less than the threshold value as a target, the multi new raise the multi-value level than M i is the current multi-value level Determine the value Mi + 1.
  • the control unit 53 selects a modulation method corresponding to the determined multi-valued degree Mi + 1 from the modulation methods that can be used in communication via the optical communication path 16.
  • the control unit 53 transmits the selected modulation method to the optical transmission device 40, and causes the optical transmission device 40 to execute control for changing to the selected modulation method.
  • control unit 53 determines the interleave length in the FEC so that the burst error time does not exceed the RTT.
  • the control unit 53 transmits the interleave length to the optical transmission device 40, and causes the optical transmission device 40 to execute control for changing to the determined interleave length.
  • the network monitoring device 50 executes the processing content executed by the optical transmission device 20 according to the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the optical transmission devices 20 and 40 have been described as having the retransmission processing unit 21, but the optical transmission devices 20 and 40 are located between the optical transmission devices 20 and 40 and the terminal device 10, for example, a relay device. (Not shown) may be configured to include a retransmission processing unit 21. Even in this way, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
  • FIG. 9 is a diagram showing a hardware configuration example of the communication device 1, the optical transmission devices 20, 40, and the network monitoring device 50 (hereinafter, referred to as the communication device 1 and the like) described in the above-described embodiment. be.
  • the communication device 1 and the like include a network interface 1201, a processor 1202, and a memory 1203.
  • the network interface 1201 is used to communicate with other communication devices included in the optical communication system, such as an optical transmission device, a terminal device, and a network monitoring device.
  • the processor 1202 reads the software (computer program) from the memory 1203 and executes it to perform the processing of the communication device 1 and the like described by using the flowchart in the above-described embodiment.
  • the processor 1202 may be, for example, a microprocessor, an MPU (Micro Processing Unit), or a CPU (Central Processing Unit).
  • Processor 1202 may include a plurality of processors.
  • Memory 1203 is composed of a combination of volatile memory and non-volatile memory. Memory 1203 may include storage located away from processor 1202. In this case, processor 1202 may access memory 1203 via an I / O interface (not shown).
  • the memory 1203 is used to store the software module group. By reading these software modules from the memory 1203 and executing the processor 1202, the processor 1202 can perform the processing of the communication device 1 and the like described in the above-described embodiment.
  • each of the processors included in the communication device 1 and the like executes one or a plurality of programs including a group of instructions for causing the computer to perform the algorithm described with reference to the drawings.
  • Non-temporary computer-readable media include various types of tangible storage mediums.
  • Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks).
  • examples of non-temporary computer-readable media include CD-ROM (Read Only Memory), CD-R, and CD-R / W.
  • examples of non-transitory computer-readable media include semiconductor memory.
  • the semiconductor memory includes, for example, a mask ROM, a PROM (Programmable ROM), an EPROM (Erasable PROM), a flash ROM, and a RAM (Random Access Memory).
  • the program may also be supplied to the computer by various types of temporary computer readable medium. Examples of temporary computer-readable media include electrical, optical, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • Appendix 1 An acquisition method for acquiring quality information related to burst errors that occur in optical communication channels, A communication device including an estimation means for estimating a first index value indicating the degree of influence of communication quality on the first communication device due to the burst error based on the quality information.
  • the first index value includes a user ratio indicating the ratio of the number of users whose communication quality deteriorates to the number of users who perform communication via the optical communication path.
  • the quality information includes a communication round-trip time between the first optical transmission device and the second optical transmission device connected to the optical communication path, and a burst error time in which the burst error occurs.
  • the communication device according to Appendix 1, wherein the estimation means estimates the user ratio based on the communication round-trip time and the burst error time.
  • the communication device 2
  • the communication device 2
  • the control means changes a modulation method in the communication according to the estimated user ratio.
  • the acquisition means acquires the number of users communicating via the optical communication path and the optical signal quality in the optical communication path.
  • the communication device according to Appendix 4, wherein the control means further uses the number of users and the optical signal quality to change the modulation method in the communication.
  • the communication device according to any one of Supplementary note 3 to 5, wherein the control means changes the interleave length in the error correction process so that the burst error time does not exceed the communication round trip time.
  • the first index value includes a delay time in the first communication device.
  • the quality information includes a communication round trip time between the first optical transmission device and the second optical transmission device connected to the optical communication path and an error rate in the optical communication path.
  • the communication device according to any one of Supplementary note 1 to 6, wherein the estimation means estimates the delay time based on the communication round-trip time and the error rate.
  • the first index value includes a probability of not satisfying the second index value regarding the delay time required for communication via the optical communication path.
  • the communication device according to Appendix 7, wherein the estimation means estimates the probability based on the communication round-trip time, the error rate, and the second index value.
  • the communication device according to any one of Supplementary Provisions 1 to 8, further comprising a retransmission processing means for executing a retransmission processing when an error occurs in communication via the optical communication path.
  • the communication device according to Appendix 9, wherein the retransmission processing means uses the TCP method, which has higher error tolerance than the TCP Reno method, to perform the communication.
  • a communication control method including estimating a first index value indicating the degree of influence of communication quality on a first communication device due to the burst error based on the quality information.
  • (Appendix 12) Acquiring quality information related to burst errors that occur in optical channels, Based on the quality information, a first index value indicating the degree of influence of communication quality on the first communication device due to the burst error is estimated, and a non-temporary communication control program for causing a computer to execute is stored.
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Abstract

通信品質状態を把握することが可能な通信装置、通信制御方法、及び通信制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。通信装置（１）は、光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得する取得手段（２）を備える。通信装置（１）は、取得手段（２）が取得した品質情報に基づいて、バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定する推定手段（３）を備える。

Description

通信装置、通信制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体
　本開示は、通信装置、通信制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
　特許文献１のように、伝送路を介して２つの通信装置の間で行われる通信では、バーストエラーが発生し得る。特許文献１は、伝送路で発生したバーストエラーを再現する技術を開示する。
　ところで、光通信路を介して通信を行う光通信システムが知られている。当該光通信システムでは、一般的に強力な誤り訂正処理が行われており、陸上系通信システムと比較して、送受信されるデータの誤り率が極めて小さい、いわゆるエラーフリー通信がエンドユーザに提供される。
特開２０１８－１１６３４４号
Jesse E. Simsarian, Young-Jin Kim, Nakjung Choi, Catello Di Martino, Nishok N. Mohanasamy, Peter J. Winzer, and Marina Thottan, "Error Awareness in a Multi-Layer Transport Network Operating System," Journal of Optical Communications and Networking, Vol. 10, Iss. 3, Feb. 2018. Yohei HASEGAWA and Jiro KATTO, "A Transmission Control Protocol for Long Distance High-Speed Wireless Communications," IEICE Trans. on Communication, Vol. El0l-B, No. 4, APRIL 2018. NEAL CARDWELL, YUCHUNG CHENG, C. STEPHEN GUNN, SOHEIL HASSAS YEGANEH, SOHEIL HASSAS YEGANEH and VAN JACOBSON, "BBR: Congestion-Based Congestion Control," ACM Queue, Vol. 14, Issue 5, DECEMBER 2016.
　光通信システムでは、エラーフリー通信をエンドユーザに提供し、安定した長期間サービスを行うために、例えば、所要ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）、又は誤り訂正処理等の通信設定に対して大きなマージンを設けている。
　ところで、近年、光通信システムにおいて、通信設備及び通信路（通信インフラ）を管理する通信事業者が多様化してきている。通信事業者によっては、光通信システムにおいて、許容できる通信品質を、エラーフリー通信における通信品質よりも低くして、通信インフラの通信容量を確保することを望む場合もあり得る。このように、光通信システムにおける通信事業者の多様化により、通信品質だけでなく、通信インフラの通信容量も考慮する必要性が出てきた。そのため、通信事業者が、通信容量を増やすために、例えば、通信設定に対して設けられたマージンを低く設定された光通信システムが運用されることが想定される。しかしながら、通信設定に対して設けられたマージンを変更した場合に、ユーザに提供される通信品質がどのような状況であるのかを把握することは難しく、通信事業者は、通信品質状態を適切に把握できていない可能性があり得る。
　本開示の目的の１つは、上記課題を解決するためになされたものであり、通信品質状態を把握することが可能な通信装置、通信制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することにある。
　本開示にかかる通信装置は、
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得する取得手段と、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定する推定手段と、を備える。
　本開示にかかる通信制御方法は、
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、を含む。
　本開示にかかる非一時的なコンピュータ可読媒体は、
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、をコンピュータに実行させる通信制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体である。
　本開示によれば、通信品質状態を把握することが可能な通信装置、通信制御方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供できる。
実施の形態の概要にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる光通信システムの構成例を示す図である。 一般的なＴＣＰ方式と、超高速ＴＣＰとを比較した図である。 光伝送装置間のデータの送受信状況を示す図である。 複数の変調方式について、エラー率と、ＳＮＲとの関係を示す図である。 ＴＣＰ方式による通信状況を表す図である。 実施の形態１にかかる光伝送装置の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる光通信システムの構成例を示す図である。 実施の形態にかかる通信装置等のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、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。
（実施の形態に至る検討）
　上述したように、通信インフラを提供する事業者の多様化に伴い、光通信システムにおいて、通信容量を増やすことを望む通信事業者も想定される。このような通信事業者は、例えば、要求される所要ＳＮＲや誤り訂正処理（ＦＥＣ：Forward Error Correction）等の通信設定に設けられたマージンを下げ、通信容量の増大を実現することが想定される。
　ここで、非特許文献１には、通信設定に対して設けられたマージンを下げることにより、低頻度でバーストエラーが発生することが開示されている。当該バーストエラーは、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣバーストエラーである。非特許文献１には、光通信における、例えば、ＳＮ比等の品質値と、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲ（Bit Error Rate）との関係が開示されており、品質値が所定値よりも悪くなった場合に、低頻度でバーストエラーが発生することが開示されている。また、通信容量の増大を実現したい通信事業者は、通信容量を増加させるために、通信チャネルを増やすことにより実現することも想定されるが、通信チャネルを増やすことにより、バーストエラーが発生し得る。さらに、バーストエラーは、雷、地震等の影響により、通信路の電圧が変化する際に発生し得る。
　このように、通信設定に対して設けられたマージンを示す通信設定マージンを下げることにより、通信容量を増やすことは可能となる。しかし、低頻度でバーストエラーが発生するため、バーストエラーに起因するユーザ影響度を含めた通信品質状態を把握した上で、通信設定マージンを調整する必要がある。そこで、発明者は、通信設定マージンが変更された場合に発生するバーストエラーによるユーザ影響度を示す指標値を推定することにより、通信事業者が通信品質状態を把握可能とすることを検討した。
（実施の形態の概要）
　図１は、実施の形態の概要にかかる通信装置の構成例を示すブロック図である。通信装置１は、光通信システムを構成する通信装置であり、例えば、光伝送装置であってもよいし、光通信システムの監視及び制御を行うネットワーク監視装置であってもよい。通信装置１は、取得部２と、推定部３とを備える。
　取得部２は、光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得する。光通信路は、例えば、海底ケーブルである。品質情報は、光通信路１６に接続される光伝送装置間の通信往復時間と、バーストエラーが発生したバーストエラー時間とを含んでもよい。通信往復時間は、ＲＴＴ（Round Trip Time）であってもよい。なお、光伝送装置２０から光伝送装置３０に送信されるデータは複数データであるため、通信往復時間は、光通信路１６に接続される光伝送装置間のＲＴＴの平均値であってもよい。また、品質情報は、光通信路における第１エラー率を含んでもよい。第１エラー率は、ＢＥＲであってもよいし、ＦＥＲ（Frame Error Rate）であってもよい。
　推定部３は、取得部２が取得した品質情報に基づいて、バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度合いを示す第１指標値を推定する。第１通信装置は、エンドユーザが管理するエンドユーザ端末であってもよいし、エンドユーザ端末と光伝送装置との間の中継装置であってもよい。
　通信装置１は、上記構成を有するため、バーストエラーに関連する品質情報に基づいて、バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度合いを示す第１指標値を推定する。光通信システムを運用する通信事業者は、第１指標値により、通信品質状態を把握することができる。したがって、実施の形態にかかる通信装置１によれば、第１指標値を推定することにより、通信品質状態を把握できる。
（実施の形態１）
　以下、図面を参照して、実施の形態１について説明する。
＜光通信システムの構成例＞
　図２を用いて、実施の形態１にかかる光通信システム１００の構成例について説明する。図２は、実施の形態１にかかる光通信システムの構成例を示す図である。光通信システム１００は、端末装置１０と、光伝送装置２０及び３０とを備える。
　端末装置１０は、例えば、陸上に設けられる通信装置である。端末装置１０は、例えば、エンドユーザが管理するエンドユーザ端末であってもよいし、エンドユーザ端末と、光伝送装置２０との間に設けられた中継装置等であってもよい。なお、以降の説明では、端末装置１０は、エンドユーザ端末であるとして説明する。
　端末装置１０は、回線１５を介して光伝送装置２０と接続し、回線１５を介して光伝送装置２０と通信する。回線１５は、例えば、アクセス回線である。回線１５は、端末装置１０から光伝送装置２０までの通信路と称されてもよい。
　光伝送装置２０及び３０は、光ファイバ等により構成される海底ケーブルである光通信路１６を介して互いに接続し、光通信路１６を介して通信を行う通信装置である。光伝送装置２０及び３０は、それぞれ、光通信路１６を介して送受信される光信号を、回線１５、及び光伝送装置３０と接続された回線（不図示）を介して送受信される電気信号に変換する。また、光伝送装置２０及び３０は、回線１５、及び光伝送装置３０と接続された回線（不図示）を介して送受信される電気信号を、光通信路１６を介して送受信される光信号に変換する。
　光伝送装置２０及び３０は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式に対応しており、光通信路１６を送受信されるデータを、複数の波長帯に構成される複数の通信チャネルを介して、対向する光伝送装置に送信する。各通信チャネルは、光スペクトラムと称されてもよい。
　光伝送装置２０及び光伝送装置３０は、一般的なＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、エラー耐性が高いＴＣＰ方式による通信を行う。光伝送装置２０及び光伝送装置３０は、光通信路１６を介した通信において、エラーが発生した場合、一般的なＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、エラー耐性が高いＴＣＰ方式による再送処理を実行する。
　ここで、非特許文献２及び３には、一般的なＴＣＰ(Transmission Control Protocol)方式であるＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、エラー耐性が高く、高速通信を実現可能なＴＣＰ方式が提案されている。非特許文献２には、エラー耐性が高く、高速通信を実現可能なＴＣＰ方式として、１０Ｇｂｐｓよりも高いデータ伝送スループットを実現可能なＴＣＰ－ＦＳＯ（transmission control protocol-free-space optical communications）方式が提案されている。非特許文献３にも、一般的なＴＣＰ方式よりもエラー耐性が高いＴＣＰ方式が提案されている。非特許文献２及び３に開示されているＴＣＰ方式は、高いデータ伝送スループットを実現可能なＴＣＰ方式であるため、超高速ＴＣＰ方式と称されてもよい。
　図３は、一般的なＴＣＰ方式と、超高速ＴＣＰとを比較した図である。図３の横軸は、リンクスピードを表しており、通信容量に対応する。縦軸は、ユーザスループットを表している。一点鎖線は、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲを表している。点線は、一般的なＴＣＰ方式の通信容量と、スループットとの関係を表している。実線は、非特許文献２及び３に開示されている超高速ＴＣＰ方式の通信容量と、ユーザスループットとの関係を表している。
　図３の点線の丸で囲んだ部分は、一般的なＴＣＰ方式において、最もよいユーザスループットを示している。図３の実線の丸で囲んだ部分は、超高速ＴＣＰ方式において、最もよいユーザスループットを示している。図３に示すように、ユーザスループットが最もよくなるときの通信容量は、一般的なＴＣＰ方式よりも超高速ＴＣＰ方式の方が大きい。また、超高速ＴＣＰ方式では、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲが高くなってきても、ユーザスループットが低下せず、実線の丸で囲んだ部分までは、ユーザスループットを高くしつつ、通信容量を確保できる。このように、非特許文献２及び３に開示されている超高速ＴＣＰ方式は、一般的なＴＣＰ方式であるＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲが上がってきたとしても、ユーザスループット及び通信容量を増やすことができる。そのため、光伝送装置２０及び３０は、非特許文献２及び３に開示されている、一般的なＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、エラー耐性が高いＴＣＰ方式を用いて、当該ＴＣＰ方式を用いて再送処理を実行する。これにより、光伝送装置２０及び３０は、光通信路１６の通信容量を増大させることができる。
　図２に戻り説明を続ける。光伝送装置２０及び３０は、それぞれ光通信路１６を送受信されるデータを正常に受信した場合、確認応答（ＡＣＫ：Acknowledgement）を、対向する光伝送装置に送信する。光伝送装置２０及び３０は、それぞれ光通信路１６を送受信されるデータに対して、確認応答を受信しない場合、確認応答が受信されなかったデータを再送する。
　光伝送装置２０は、通信装置１に対応する。光伝送装置２０は、端末装置１０から送信されるデータを、光通信路１６及び光伝送装置３０を介して、端末装置１０と対向する端末装置（不図示）に送信する。光伝送装置２０は、端末装置１０に送信されるデータを受信し、端末装置１０に送信する。
　光伝送装置３０は、端末装置１０と対向する端末装置（不図示）から送信されるデータを、光通信路１６及び光伝送装置２０を介して端末装置１０に送信する。光伝送装置３０は、端末装置１０と対向する端末装置（不図示）に送信されるデータを受信し、端末装置１０と対向する端末装置（不図示）に送信する。
＜光伝送装置の構成例＞
　次に、光伝送装置２０の構成例について説明する。光伝送装置２０は、再送処理部２１と、取得部２２と、推定部２３と、制御部２４と、出力部２５とを備える。
　再送処理部２１は、光通信路１６を介した通信においてエラーが発生した場合、再送処理を実行する。再送処理部２１は、一般的なＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりも、エラー耐性が高い、超高速ＴＣＰ方式により通信を行い、再送処理を実行する。
　再送処理部２１は、光通信路１６を介して、光伝送装置３０にデータを送信する。再送処理部２１は、当該データに対する確認応答（ＡＣＫ）を光伝送装置３０から受信する。再送処理部２１は、確認応答（ＡＣＫ）が受信された場合、上記データに続く他のデータを送信する。一方、再送処理部２１は、確認応答（ＡＣＫ）が受信されなかった場合、確認応答を受信しなかったデータを再送する。再送処理部２１は、光通信路１６を介して、光伝送装置３０からデータを受信する。再送処理部２１は、当該データを正常に受信した場合、光伝送装置３０にＡＣＫを送信する。
　取得部２２は、例えば、光チャネルモニタ（ＯＣＭ：Optical Channel Monitor）、光スペクトラムアナライザ等の光スペクトラム計測器を含むように構成される。取得部２２は、光通信路１６を介した通信において発生するバーストエラーに関連する品質情報を取得する。品質情報は、光通信路１６に接続される、光伝送装置２０及び３０の間の通信往復時間であるＲＴＴと、バーストエラーが発生したバーストエラー時間と、光通信路１６におけるエラー率とを含む。品質情報は、光通信路１６を介して通信を行うユーザ数、及び光通信路１６における光信号品質であるＳＮＲをさらに含んでもよい。なお、光信号品質は、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）であってもよい。
　エラー率は、ＢＥＲであってもよいし、ＦＥＲであってもよい。なお、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣバーストエラーは、低頻度で発生することが想定されるため、ＢＥＲとＦＥＲとはほぼ同じ値になることが想定される。そのため、取得部２２は、ＢＥＲを取得してもよいし、ＦＥＲを取得してもよい。光通信路１６におけるエラー率を示す変数は、Ｐとして定義される。なお、本実施の形態では、エラー率は、ＢＥＲであるとして説明する。
　ここで、図４を用いて、ＲＴＴと、バーストエラー時間とについて説明する。図４は、光伝送装置間のデータの送受信状況を示す図である。実線及び点線は、データ送信側である光伝送装置２０から受信側である光伝送装置３０に送信されるデータを表している。実線は、光伝送装置２０から送信されたデータが光伝送装置３０で正常に受信されたデータを表している。点線は、光伝送装置２０から送信されたデータが光伝送装置３０で正常に受信されなかったデータを表している。三点鎖線は、光伝送装置３０からの確認応答を表している。なお、当然ながら、光伝送装置３０が送信側装置であり、光伝送装置２０が受信側装置でもある。
　ＲＴＴは、光伝送装置２０から光伝送装置３０にデータが送信された送信時刻から、当該データに対する確認応答が光伝送装置２０で受信された受信時刻までの時間である。光伝送装置２０からデータが送信され、光伝送装置３０に当該データが到達した時間をＤと定義すると、ＲＴＴは、２Ｄで表すことができる。取得部２２は、光伝送装置３０に送信されるデータを監視し、当該データの送信時刻から、当該データに対する確認応答の受信時刻に基づいて、ＲＴＴを取得する。
　なお、取得部２２は、光伝送装置２０及び３０のＩＰアドレスに対応する位置情報を保持し、光伝送装置２０から光伝送装置３０に送信されるデータのＩＰアドレスからそれぞれの位置を特定し、距離を算出してＲＴＴを決定してもよい。
　バーストエラー時間は、ＲＴＴ内で発生したバーストエラーの時間であり、バーストエラー時間を示す変数は、Ｌとして定義される。ＲＴＴ内で複数のバーストエラーが発生することも想定されるため、バーストエラー時間は、ＲＴＴ内で発生した複数のバーストエラーの合計時間とする。図３において、矩形で示した部分は、点線が連続しており、バーストエラーが発生していることを表している。取得部２２は、光伝送装置３０に送信されるデータが連続して正常に受信されなかった時間の合計時間をバーストエラー時間として取得する。光伝送装置２０から光伝送装置３０に送信されるデータは複数データであるため、バーストエラー時間は、複数データに対するバーストエラーの合計時間の平均値とする。
　推定部２３は、取得部２２が取得した品質情報に基づいて、バーストエラーに起因する端末装置１０における通信品質の影響度合いを示す指標値を推定する。指標値は、光通信路１６を介した通信を行うユーザ数に対する通信品質が劣化するユーザ数の割合を示すユーザ割合と、端末装置１０における遅延時間と、光通信路を介した通信に要求される遅延時間に関する遅延品質指標値を満たさない確率と、を含む。
　ユーザ割合は、光通信路１６を介した通信を行うユーザ数に対する再送処理により遅延時間が悪化するユーザ数の割合ともいえる。再送処理により遅延時間が悪化するユーザは、再送処理中に通信回線が利用できないため、ユーザ割合は、ある時間中に通信回線が利用不能となったユーザの割合ともいえる。
　本実施の形態では、端末装置１０はエンドユーザ端末であるため、端末装置１０における遅延時間は、エンドユーザにおける遅延時間であり、ユーザ遅延時間と称されてもよい。遅延品質指標値は、光通信路１６を管理する通信事業者が、光通信システムにおける通信に対して要求する遅延時間に関する指標値である。遅延品質指標値を満たさない確率は、通信品質が保持されなくなる確率ともいえるため、品質劣化確率と称されてもよい。なお、推定部２３は、光通信路１６における雑音が、加算性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive white Gaussian noise)であると仮定して、上記した指標値を推定する。
　推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、バーストエラー時間とに基づいて、ユーザ割合を推定する。ここで、ユーザ割合を示す変数をＡとして定義すると、ユーザ割合は、以下の式（１）により算出することができる。そのため、推定部２３は、式（１）を用いて、ユーザ割合を推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、Ａはユーザ割合であり、Ｌはバーストエラー時間であり、ＤはＲＴＴの半分の時間であり、Ａ’はターゲット閾値（target threshold）である。なお、式（１）では、ＤはＲＴＴの半分の時間であるが、変数ＤをＲＴＴに置換してもよい。
　一般的なエラー率は、エラー数／通信データ数であるのに対して、上記ユーザ割合は、ユーザ通信がバーストエラー中に行われる確率である。例えば、バーストエラー平均時間であるＬが１０ｍｓ、通信往復時間であるＤが３０ｍｓであれば、Ａ＝１０ｍｓ／３０ｍｓ＝１／３となり、一般的なエラー率に対して高くなる。このように、推定部２３は、上記式（１）を用いてユーザ割合である変数Ａを求めることで、高い感度でバーストエラーの影響を検出できる。つまり、推定部２３は、バーストエラーに対して高い感度で影響度を算出するため、上記式（１）により算出されたユーザ割合を用いることで、ユーザに対して安定した通信サービスの提供を可能とする。
　また、推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、ＢＥＲとに基づいて、端末装置１０における遅延時間を推定する。換言すると、推定部２３は、ＲＴＴと、ＢＥＲとに基づいて、ユーザ遅延時間を推定する。ここで、端末装置１０における遅延時間を示す変数をＤｕｓｅｒとして定義すると、端末装置１０における遅延時間は、以下の式（２）により算出することができる。推定部２３は、式（２）を用いて、端末装置１０における遅延時間を推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、Ｄｕｓｅｒは端末装置１０における遅延時間であり、ＤはＲＴＴの半分の時間であり、Ｐは光通信路１６におけるＢＥＲであり、Ｄ’はターゲット閾値（target threshold）である。なお、式（２）では、変数ＤはＲＴＴの半分の時間を示す変数であるが、変数ＤをＲＴＴに置換してもよい。
　上記した式（２）において、ｉは、再送処理の回数を表しており、右辺第２項は、再送処理を考慮した遅延時間を表している。推定部２３は、再送処理を考慮して、端末装置１０における遅延時間を推定する。
　また、推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、ＢＥＲと、遅延品質指標値とに基づいて、端末装置１０において、遅延品質指標値を満たさない確率を推定する。換言すると、推定部２３は、ＲＴＴと、ＢＥＲと、遅延品質指標値とに基づいて、品質劣化確率を推定する。
　ここで、遅延品質指標値を満たさない確率を示す変数をＰＤＦとして定義すると、遅延品質指標値を満たさない確率は、以下の式（３）により算出することができる。推定部２３は、式（３）を用いて、遅延品質指標値を満たさない確率を推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、ＰＤＦは遅延品質指標値を満たさない確率であり、ＤはＲＴＴの半分の時間であり、Ｐは光通信路１６におけるＢＥＲであり、ＤＳＬＡは遅延品質指標値であり、Ｐ’はターゲット閾値（target threshold）である。なお、式（３）では、変数ＤはＲＴＴの半分の時間を示す変数であるが、変数ＤをＲＴＴに置換してもよい。
　式（３）において、ｎは、遅延品質指標値に基づいて決定される、光通信路１６において実行される再送処理の再送回数を表している。遅延品質指標値ＤＳＬＡに基づいて、再送処理がｎ回実行されるとすると、ＰＤＦは、通信品質が保持されなくなる品質劣化確率ともいえる。上記のように、ＰＤＦ＝Ｐ（ｎ＋１）であるため、品質劣化確率はとても小さくなり、平均遅延時間に対する影響も小さい。つまり、上記式（３）を用いることにより、通信事業者は、より小さなマージンで光通信システムを運用できる。換言すると、通信事業者は、エラー率はあるものの、通信容量を増大させた状態で、光通信システムを運用できる。
　制御部２４は、推定部２３が推定したユーザ割合を用いて、光通信路１６における通信設定を変更する。制御部２４は、推定部２３が推定したユーザ割合を用いて、光通信路１６を介した通信における変調方式を変更し、通信設定マージンを調整する。また、制御部２４は、光通信路１６を介して通信を行うユーザ数及び光信号品質であるＳＮＲをさらに用いて、光通信路１６を介した通信における変調方式を変更し、通信設定マージンを調整してもよい。
　光通信路１６を介した通信において、使用し得る変調方式として、複数の変調方式が挙げられる。光通信路１６を介した通信に使用し得る変調方式は、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase shift Keying）、８－ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、１６－ＱＡＭ、３２－ＱＡＭ、６４－ＱＡＭ、１２８－ＱＡＭ、又は２５６－ＱＡＭである。
　短時間の通信を考えると、バーストエラーを経験したユーザ通信は再送処理のために通信速度（スループット）が低下するため、バーストエラー中の通信回線の利用率が低下することが想定される。制御部２４は、ユーザ割合を考慮し、瞬間的に再送処理が行われていないユーザによる通信速度の合計量ＢＥＳＴが光通信路１６の回線速度ＢＭＯＤを大きく下回らないように通信設定マージンを調整する。
　ここで、光通信路１６を介した通信を行うユーザ数をＵとし、ユーザの通信速度をＢＴＣＰとすると、ＢＥＳＴは、式（４）のように表すことができる。制御部２４は、式（４）を用いて、ＢＥＳＴを算出する。なお、変数Ａは、推定部２３が推定したユーザ割合であり、変数Ｕは取得部２２が取得したユーザ数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　光伝送装置２０及び３０には、超高速ＴＣＰ方式が適用されており、ユーザの通信速度ＢＴＣＰは、以下の式（５）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ここで、Ｄは通信往復時間であり、ＷはＴＣＰ方式を用いた通信を行うためにデータを一時的に保持するバッファのバッファサイズであり、ＰはＢＥＲである。変数Ｗは、制御部２４が予め自装置から取得しておくことができる。
　なお、光伝送装置２０及び３０に一般的なＴＣＰ方式が適用されていると仮定すると、ユーザの通信速度ＢＴＣＰは、以下のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ここで、Ｄは通信往復時間であり、ＰはＢＥＲであり、Ｖは定数である。なお、定数Ｖは、例えば、０．８６６である。
　通信設定マージンは、１つの通信シンボルで送信できる状態数である、多値変調方式の多値度を変更することにより変更される。多値度を示す変数をＭとし、多値変調方式による通信速度を示す変数をＢＭＯＤとし、１シンボルで２状態を示す変調方式であるＢＰＳＫの通信速度を示す変数をＢＢとすると、ＢＭＯＤは、以下の式（６）のように表すことができる。なお、多値度を示す変数Ｍは、４～４０９６とすることができる。制御部２４は、変数ＢＢを予め設定しておくことで実現できる。また、制御部２４は、後述するが、多値度を示す変数Ｍに基づいて、変調方式を決定するため、多値度を示す変数Ｍを保持しておくことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、図５を用いて、複数の変調方式について、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲと、ＳＮＲとの関係を示す。図５は、複数の変調方式について、エラー率と、ＳＮＲとの関係を示す図である。図５の横軸は、ＳＮＲを示し、縦軸は、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲを示している。図５に示すように、Ｐｏｓｔ－ＦＥＣ　ＢＥＲが同一である場合、変調方式を多値度にすればするほど、高いＳＮＲが要求されることが分かる。このように、多値度が大きくなるほど、高いＳＮＲの通信が必要となる。
　多値度を示す変数Ｍに対する変調方式によるエラー率を示す変数ＰＭＯＤは、以下の式（７）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ここで、ｋは通信信号のシンボル長であり、ＳＮＲは光通信路１６の光信号品質であり、ｅｒｆｃは相補誤差関数である。なお、相補誤差関数ｅｒｆｃは、式（８）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　制御部２４は、ＢＥＳＴがＢＭＯＤよりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を下げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。つまり、制御部２４は、Ｍｉ＋１＝Ｍｉ－１とする。
　制御部２４は、上述した光通信路１６を介した通信において使用し得る変調方式から、Ｍｉ＋１に対応する変調方式に変更する。制御部２４は、変調方式を変更することにより、通信設定マージンを変更する。制御部２４は、変調方式を変更することで、ユーザが通信品質の低下を感じ難い通信を実現する。
　一方、バーストエラー時間、及びＰＭＯＤの少なくとも１つが、例えば、目標となる閾値よりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を上げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。つまり、制御部２４は、Ｍｉ＋１＝Ｍｉ＋１とする。
　制御部２４は、上述した光通信路１６を介した通信において使用し得る変調方式から、Ｍｉ＋１に対応する変調方式に変更する。制御部２４は、変調方式を変更することにより、通信設定マージンを変更する。制御部２４は、変調方式を変更することで、ユーザに対して高速な通信サービスの提供を実現する。
　なお、制御部２４は、ユーザ割合が、ユーザ割合についてのターゲット閾値であるＡ’を上回った場合、通信設定マージンを変更してもよい。例えば、ユーザ割合がＡ’を上回った場合、制御部２４は、現在の多値度よりも、多値度が１小さい多値度に対応する変調方式に変更してもよい。一方、ユーザ割合が、例えば、０．１等、十分に小さい値である場合、制御部２４は、現在の多値度よりも、多値度が１大きい多値度に対応する変調方式に変更してもよい。制御部２４は、変調方式を変更し、通信設定マージンを調整することで、高速通信サービスをユーザに提供する。すなわち、制御部２４は、光通信路１６のＢＥＲが、例えば、１０－１２よりも高いＢＥＲとなり、バーストエラーが発生する通信設定マージンであったとしても、高速通信サービスをユーザに提供できる。
　また、制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように通信設定を変更する。図６は、ＴＣＰ方式による通信状況を表す図である。図６は、バーストエラー時間がＴＣＰ方式で用いられる輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ：congestion window）よりも大きくなっていることを表している。
　ＴＣＰ方式では、再送処理に関するタイマとして、ＲＴＯ（Retransmission Time Out）が設けられている。図６のように、バーストエラー時間が、輻輳ウィンドウよりも大きくなると、ＲＴＯによる再送が行われる。ＲＴＯによる再送が行われると、再送処理が、データ送信開始時刻からＲＴＯ分の時間経過後に実行される。換言すると、データ送信開始時刻からＲＴＯ分の時間経過するまで再送処理が行われなくなる。この場合、データが送信されない時間が生じてしまい、送信されるデータ量が限られてしまうことになり、大きな性能低下となってしまう。そのため、制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように制御する。すなわち、制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように制御し、ＲＴＯによる再送を回避してスループット及び通信容量を低下することを抑制する。
　制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように、誤り訂正処理（ＦＥＣ）におけるインターリーブ長を変更する。具体的には、制御部２４は、ＦＥＣにおいて、短いインターリーブとすることにより、バーストエラー時間がＲＴＴを超過しないように制御する。制御部２４は、インターリーブ長の調整のように、ＦＥＣ設定を変更することで、ユーザスループットを高くし、通信容量を増やすことができる。
　出力部２５は、推定部２３が推定した、バーストエラーに起因する端末装置１０における通信品質の影響度合いを示す指標値を出力する。上述したように、指標値は、ユーザ割合と、端末装置１０における遅延時間と、遅延品質指標値を満たさない確率とを含む。出力部２５は、ユーザ割合と、端末装置１０における遅延時間と、遅延品質指標値を満たさない確率とを出力する。
　出力部２５は、光通信路１６の管理者、運用者が用いる通信端末に上記指標値を送信することにより上記指標値を出力してもよい。もしくは、出力部２５は、及び光通信路１６を管理する通信事業者に上記指標値を送信することにより上記指標値を出力してもよい。もしくは、出力部２５は、光通信システム１００のネットワーク全体を監視するネットワーク監視装置（不図示）に上記指標値を送信することにより上記指標値を出力してもよい。もしくは、出力部２５は、光伝送装置２０が備える表示装置に上記指標値を出力してもよい。
＜光伝送装置の動作例＞
　続いて、図７を用いて、実施の形態１にかかる光伝送装置２０の動作例について説明する。図７は、実施の形態１にかかる光伝送装置の動作例を示すフローチャートである。図７に示す動作例は、光伝送装置２０が起動したときに実行される。また、図７に示す動作例は、通信事業者が通信設定を変更したときに実行される。なお、図７に示す動作例は、周期的又は非周期的に実行されてもよい。
　取得部２２は、光通信路１６を介した通信において発生するバーストエラーに関連する品質情報を取得する（ステップＳ１）。取得部２２は、光通信路１６に接続される、光伝送装置２０及び３０の間の通信往復時間であるＲＴＴと、バーストエラーが発生したバーストエラー時間と、光通信路１６におけるエラー率であるＢＥＲとを取得する。取得部２２は、光通信路１６を介して通信を行うユーザ数、及び光通信路１６におけるＳＮＲをさらに取得してもよい。
　推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、バーストエラー時間とに基づいて、光通信路１６を介した通信を行うユーザ数に対する通信品質が劣化するユーザ数の割合を示すユーザ割合を推定する（ステップＳ２）。推定部２３は、式（１）を用いて、ＲＴＴと、バーストエラー時間とに基づいて、ユーザ割合を推定する。
　推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、ＢＥＲとに基づいて、ユーザ遅延時間を推定する（ステップＳ３）。推定部２３は、式（２）を用いて、ＲＴＴと、ＢＥＲとに基づいて、端末装置１０における遅延時間を推定する。
　推定部２３は、取得部２２が取得した、ＲＴＴと、ＢＥＲと、遅延品質指標値とに基づいて、遅延品質指標値を満たさない確率を示す品質劣化確率を推定する（ステップＳ４）。推定部２３は、式（３）を用いて、ＲＴＴと、ＢＥＲと、遅延品質指標値とに基づいて、品質劣化確率を推定する。
　出力部２５は、ステップＳ２～Ｓ５において推定された、ユーザ割合、ユーザ遅延時間、及び品質劣化確率を出力する（ステップＳ５）。
　制御部２４は、通信設定マージンの調整が必要であるかを判定する（ステップＳ６）。制御部２４は、式（４）～式（８）を用いて、ユーザの通信速度ＢＴＣＰ、多値変調方式による通信速度ＢＭＯＤ、及び多値変調方式によるエラー率ＰＭＯＤを算出する。制御部２４は、ＢＥＳＴがＢＭＯＤよりも小さいかの判定、及びバーストエラー時間、及びＰＭＯＤの少なくとも１つが、例えば、目標となる閾値よりも小さいかの判定を行うことにより通信設定マージンの調整が必要であるかを判定する。なお、制御部２４は、ユーザ割合についてのターゲット閾値であるＡ’よりも上回っているかの判定を行ってもよい。
　通信設定マージンの調整が必要である場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、制御部２４は、通信設定マージンを調整する（ステップＳ７）。制御部２４は、ＢＥＳＴがＢＭＯＤよりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を下げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。また、制御部２４は、バーストエラー時間、及びＰＭＯＤの少なくとも１つが、例えば、目標となる閾値よりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を上げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。制御部２４は、決定した多値度Ｍｉ＋１に対応する変調方式を、光通信路１６を介した通信において使用し得る変調方式から選択し、選択した変調方式に変更する。制御部２４は、変調方式を変更することにより、通信設定マージンの調整を行う。
　なお、制御部２４は、ユーザ割合がＡ’を上回った場合、現在の多値度よりも、多値度が１小さい多値度に対応する変調方式に変更してもよい。また、ユーザ割合が、例えば、０．１等、十分に小さい値である場合、制御部２４は、現在の多値度よりも、多値度が１大きい多値度に対応する変調方式に変更してもよい。
　また、制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように通信設定を変更する。制御部２４は、インターリーブの短いＦＥＣ設定とすることにより、バーストエラー時間がＲＴＴを超過しないように制御する。
　一方、ステップＳ６において、通信設定マージンの調整が必要ない場合（ステップＳ６のＮＯ）、光伝送装置２０は、処理を終了する。
　以上説明したように、光伝送装置２０は、バーストエラーに関連する品質情報に基づいて、バーストエラーに起因する通信品質の影響度合いを示す指標値を推定する。具体的には、光伝送装置２０は、品質情報に基づいて、ユーザ割合、ユーザ遅延時間、及び品質劣化確率を推定する。したがって、実施の形態１にかかる光伝送装置２０によれば、ユーザ割合、ユーザ遅延時間、及び品質劣化確率を推定でき、通信事業者は、通信品質状態を把握できる。
　さらに、実施の形態１にかかる光伝送装置２０を用いることにより、ユーザ影響度を把握できるため、通信事業者は、ユーザ影響度を考慮して通信設定を変更できる。したがって、実施の形態１にかかる光伝送装置２０によれば、ユーザ影響度を考慮して、通信容量を増やす等、通信設定を柔軟に制御できる。
　また、制御部２４は、ユーザ割合を用いて、通信設定マージンを調整する。具体的には、制御部２４は、ユーザ割合を用いて、変調方式を変更する。制御部２４は、変調方式を変更することで高速通信を可能とする。したがって、実施の形態１にかかる光伝送装置２０によれば、ユーザに対して高速通信サービスを提供できる。
　またさらに、光伝送装置２０及び３０は、一般的なＴＣＰ方式よりもエラー耐性が高い超高速ＴＣＰ方式を用いて通信を行う。上述したように、光伝送装置２０は、超高速ＴＣＰ方式を用いることにより、ユーザスループットを高くしつつ、通信容量を増やすことができる。また、制御部２４は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しないように制御し、ＲＴＯによる再送を回避してスループット及び通信容量が低下することを抑制する。したがって、実施の形態１にかかる光伝送装置２０によれば、ユーザスループットを高くしつつ、通信容量を増やすことができる。
（実施の形態２）
　続いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、実施の形態１における光伝送装置２０が実施した処理をネットワーク監視装置が実施する実施の形態である。
　＜光通信システムの構成例＞
　図８を用いて、実施の形態２にかかる光通信システム２００の構成例について説明する。図８は、実施の形態２にかかる光通信システムの構成例を示す図である。光通信システム２００は、端末装置１０と、光伝送装置３０及び４０と、ネットワーク監視装置５０とを備える。
　光通信システム２００は、実施の形態１にかかる光通信システム１００に、ネットワーク監視装置５０が追加された構成である。また、光通信システム２００は、実施の形態１にかかる光通信システム１００における光伝送装置２０が光伝送装置４０に置き換わった構成である。なお、端末装置１０及び光伝送装置３０の構成は、基本的に実施の形態１と同様であるため適宜説明を割愛する。
　ネットワーク監視装置５０は、光通信システム２００のネットワーク全体を監視する装置である。ネットワーク監視装置５０は、ＮＭＳ（Network Management System）と称されてもよい。ネットワーク監視装置５０は、ネットワークを介して、光伝送装置２０と接続されており、光伝送装置４０と通信を行う。ネットワーク監視装置５０は、光伝送装置２０を監視し、光伝送装置２０を介して制御する。なお、図８では図示していないが、ネットワーク監視装置５０は、光伝送装置３０ともネットワークを介して接続しており、光伝送装置３０を監視し、光伝送装置３０を介して制御可能に構成される。
＜光伝送装置の構成例＞
　次に、光伝送装置４０の構成例について説明する。光伝送装置４０は、実施の形態１にかかる光伝送装置２０に対応する。光伝送装置４０は、再送処理部２１と、取得部４１とを備える。再送処理部２１は、実施の形態１にかかる再送処理部２１と同様の構成をしているため、説明を割愛する。
　取得部４１は、実施の形態１にかかる取得部２２と基本的に同様の構成をしている。取得部４１は、光通信路１６を介した通信において発生するバーストエラーに関連する品質情報を取得する。取得部４１は、光通信路１６に接続される、光伝送装置４０及び３０の間の通信往復時間であるＲＴＴ、バーストエラーが発生したバーストエラー時間、及び光通信路１６におけるエラー率であるＢＥＲを取得する。取得部４１は、光通信路１６を介して通信を行うユーザ数及び光通信路１６におけるＳＮＲをさらに取得してもよい。取得部４１は、取得したＲＴＴ、バーストエラー時間及びＢＥＲをネットワーク監視装置５０に送信する。
＜ネットワーク監視装置の構成例＞
　次に、ネットワーク監視装置５０の構成例について説明する。ネットワーク監視装置５０は、取得部５１と、推定部５２と、制御部５３と、出力部５４とを備える。
　取得部５１は、取得部４１が取得したＲＴＴ、バーストエラー時間及びＢＥＲを受信することで、ＲＴＴ、バーストエラー時間及びＢＥＲを取得する。
　推定部５２は、実施の形態１にかかる推定部２３に対応する。推定部５２は、実施の形態１にかかる推定部２３と同様の構成をしており、実施の形態１にかかる推定部２３が行う処理を実行する。
　制御部５３は、実施の形態１にかかる制御部２４に対応する。制御部５３は、実施の形態１にかかる制御部２４と同様の構成をしている。制御部５３は、ユーザ割合に基づいて、通信設定マージンの調整が必要であるかを判定する。制御部５３は、通信設定マージンの調整が必要であると判定すると、通信設定マージンの調整内容を決定する。
　具体的には、制御部５３は、推定部５２が推定したユーザ割合に応じて、光通信路１６を介した通信における変調方式を決定する。また、制御部５３は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しない、ＦＥＣにおけるインターリーブ長を決定する。制御部５３は、決定した変調方式及びインターリーブ長を光伝送装置４０に送信し、光伝送装置４０に変調方式の変更、及びインターリーブ長の変更を実行させる。
　出力部５４は、実施の形態１にかかる出力部２５に対応する。出力部５４は、実施の形態１にかかる出力部２５と同様の構成をしており、実施の形態１にかかる出力部２５が行う処理を実行する。
＜ネットワーク監視装置の動作例＞
　次に、ネットワーク監視装置の動作例について説明する。ネットワーク監視装置５０は、実施の形態１における光伝送装置２０の動作例と基本的に同様であるため、図７を参照して適宜、説明を割愛する。ネットワーク監視装置５０は、光伝送装置２０が起動したときに図７の動作例を実行する。また、ネットワーク監視装置５０は、通信事業者が通信設定を変更したときに図７の動作例を実行する。なお、ネットワーク監視装置５０は、光伝送装置４０が装置起動中の任意にタイミングで処理を開始してもよい。
　取得部５１は、光通信路１６に接続される、光伝送装置４０及び３０の間の通信往復時間であるＲＴＴ、バーストエラーが発生したバーストエラー時間、及び光通信路１６におけるエラー率であるＢＥＲを光伝送装置４０から取得する（ステップＳ１）。取得部５１は、ＲＴＴ、バーストエラー時間、及びＢＥＲを光伝送装置４０から受信することで、ＲＴＴ、バーストエラー時間、及びＢＥＲを取得する。
　ステップＳ７において、制御部５３は、通信設定マージンを調整する（ステップＳ７）。制御部５３は、ＢＥＳＴがＢＭＯＤよりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を下げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。また、制御部５３は、バーストエラー時間、及びＰＭＯＤの少なくとも１つが、例えば、目標となる閾値よりも小さい場合、現在の多値度であるＭｉよりも多値度を上げて新たな多値度であるＭｉ＋１を決定する。制御部５３は、決定した多値度Ｍｉ＋１に対応する変調方式を、光通信路１６を介した通信において使用し得る変調方式から選択する。制御部５３は、選択した変調方式を光伝送装置４０に送信し、光伝送装置４０に、選択した変調方式に変更する制御を実行させる。
　また、制御部５３は、バーストエラー時間が、ＲＴＴを超過しない、ＦＥＣにおけるインターリーブ長を決定する。制御部５３は、インターリーブ長を、光伝送装置４０に送信し、光伝送装置４０に、決定されたインターリーブ長に変更する制御を実行させる。
　このように、ネットワーク監視装置５０が、実施の形態１にかかる光伝送装置２０が実行する処理内容を実行しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（他の実施の形態）
＜１＞上述した実施の形態では、光伝送装置２０及び４０が再送処理部２１を備える構成として説明したが、光伝送装置２０及び４０と、端末装置１０との間にある、例えば、中継装置（不図示）が再送処理部２１を備える構成としてもよい。このようにしても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜２＞図９は、上述した実施の形態において説明した通信装置１、光伝送装置２０、４０、及びネットワーク監視装置５０（以下、通信装置１等と称する）のハードウェア構成例を示す図である。図９を参照すると、通信装置１等は、ネットワーク・インターフェース１２０１、プロセッサ１２０２、及びメモリ１２０３を含む。ネットワーク・インターフェース１２０１は、光伝送装置、端末装置、ネットワーク監視装置等、光通信システムに含まれる他の通信装置と通信するために使用される。
　プロセッサ１２０２は、メモリ１２０３からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態においてフローチャートを用いて説明された通信装置１等の処理を行う。プロセッサ１２０２は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ１２０２は、複数のプロセッサを含んでもよい。
　メモリ１２０３は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０３は、プロセッサ１２０２から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１２０２は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ１２０３にアクセスしてもよい。
　図９の例では、メモリ１２０３は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１２０２は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１２０３から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された通信装置１等の処理を行うことができる。
　図９を用いて説明したように、通信装置１等が有するプロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１または複数のプログラムを実行する。
　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）を含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、半導体メモリを含む。半導体メモリは、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。
　なお、本開示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。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
　また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得する取得手段と、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定する推定手段と、を備える通信装置。
　（付記２）
　前記第１指標値は、前記光通信路を介した通信を行うユーザ数に対する前記通信品質が劣化するユーザ数の割合を示すユーザ割合を含み、
　前記品質情報は、前記光通信路に接続される、第１光伝送装置と第２光伝送装置との間の通信往復時間と、前記バーストエラーが発生したバーストエラー時間とを含み、
　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記バーストエラー時間とに基づいて、前記ユーザ割合を推定する、付記１に記載の通信装置。
　（付記３）
　前記推定されたユーザ割合を用いて、前記光通信路における通信設定を変更する制御手段を備える、付記２に記載の通信装置。
　（付記４）
　前記制御手段は、前記推定されたユーザ割合に応じて、前記通信における変調方式を変更する、付記３に記載の通信装置。
　（付記５）
　前記取得手段は、前記光通信路を介して通信を行うユーザ数と、前記光通信路における光信号品質とを取得し、
　前記制御手段は、前記ユーザ数及び前記光信号品質をさらに用いて、前記通信における変調方式を変更する、付記４に記載の通信装置。
　（付記６）
　前記制御手段は、前記バーストエラー時間が、前記通信往復時間を超過しないように誤り訂正処理におけるインターリーブ長を変更する、付記３～５のいずれか１項に記載の通信装置。
　（付記７）
　前記第１指標値は、前記第１通信装置における遅延時間を含み、
　前記品質情報は、前記光通信路に接続される、第１光伝送装置と第２光伝送装置との間の通信往復時間と、前記光通信路におけるエラー率とを含み、
　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記エラー率とに基づいて、前記遅延時間を推定する、付記１～６のいずれか１項に記載の通信装置。
　（付記８）
　前記第１指標値は、前記光通信路を介した通信に要求される遅延時間に関する第２指標値を満たさない確率を含み、
　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記エラー率と、前記第２指標値とに基づいて、前記確率を推定する、付記７に記載の通信装置。
　（付記９）
　前記光通信路を介した通信においてエラーが発生した場合、再送処理を実行する再送処理手段をさらに備える、付記１～８のいずれか１項に記載の通信装置。
　（付記１０）
　前記再送処理手段は、ＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりもエラー耐性が高いＴＣＰ方式を用いて前記通信を行う、付記９に記載の通信装置。
　（付記１１）
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、を含む通信制御方法。
　（付記１２）
　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、をコンピュータに実行させる通信制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
　１　通信装置
　２、２２、５１　取得部
　３、２３、５２　推定部
　１０　端末装置
　１５　回線
　１６　光通信路
　２０、３０、４０　光伝送装置
　２１　再送処理部
　２４、５３　制御部
　２５、５４　出力部
　４１　取得部
　５０　ネットワーク監視装置
　１００、２００　光通信システム

Claims (12)

  1. 　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得する取得手段と、
    　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定する推定手段と、を備える通信装置。
  2. 　前記第１指標値は、前記光通信路を介した通信を行うユーザ数に対する前記通信品質が劣化するユーザ数の割合を示すユーザ割合を含み、
    　前記品質情報は、前記光通信路に接続される、第１光伝送装置と第２光伝送装置との間の通信往復時間と、前記バーストエラーが発生したバーストエラー時間とを含み、
    　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記バーストエラー時間とに基づいて、前記ユーザ割合を推定する、請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記推定されたユーザ割合を用いて、前記光通信路における通信設定を変更する制御手段を備える、請求項２に記載の通信装置。
  4. 　前記制御手段は、前記推定されたユーザ割合に応じて、前記通信における変調方式を変更する、請求項３に記載の通信装置。
  5. 　前記取得手段は、前記光通信路を介して通信を行うユーザ数と、前記光通信路における光信号品質とを取得し、
    　前記制御手段は、前記ユーザ数及び前記光信号品質をさらに用いて、前記通信における変調方式を変更する、請求項４に記載の通信装置。
  6. 　前記制御手段は、前記バーストエラー時間が、前記通信往復時間を超過しないように誤り訂正処理におけるインターリーブ長を変更する、請求項３～５のいずれか１項に記載の通信装置。
  7. 　前記第１指標値は、前記第１通信装置における遅延時間を含み、
    　前記品質情報は、前記光通信路に接続される、第１光伝送装置と第２光伝送装置との間の通信往復時間と、前記光通信路におけるエラー率とを含み、
    　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記エラー率とに基づいて、前記遅延時間を推定する、請求項１～６のいずれか１項に記載の通信装置。
  8. 　前記第１指標値は、前記光通信路を介した通信に要求される遅延時間に関する第２指標値を満たさない確率を含み、
    　前記推定手段は、前記通信往復時間と、前記エラー率と、前記第２指標値とに基づいて、前記確率を推定する、請求項７に記載の通信装置。
  9. 　前記光通信路を介した通信においてエラーが発生した場合、再送処理を実行する再送処理手段をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の通信装置。
  10. 　前記再送処理手段は、ＴＣＰ　Ｒｅｎｏ方式よりもエラー耐性が高いＴＣＰ方式を用いて前記通信を行う、請求項９に記載の通信装置。
  11. 　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
    　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、を含む通信制御方法。
  12. 　光通信路において発生したバーストエラーに関連する品質情報を取得することと、
    　前記品質情報に基づいて、前記バーストエラーに起因する第１通信装置における通信品質の影響度を示す第１指標値を推定することと、をコンピュータに実行させる通信制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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