(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置群を光伝送によって接続し、かつ、光パスを設定及び管理する機能を具備するネットワーク管理装置を有する光パス網における帯域可変通信方法であって、
複数の通信装置を経由する光パスを前記ネットワーク管理装置が設定、もしくは変更する際に、
前記ネットワーク管理装置、または前記ネットワーク管理装置と前記通信装置にて、
前記光パスの経路における光信号品質劣化量を求める光信号品質劣化量取得ステップと、
前記光信号品質劣化量と所望のビットレートＢ(bit/s)の条件で伝送可能な変調フォーマットのうち、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する変調フォーマット選択ステップと、を行い、
前記ネットワーク管理装置と前記光パス経路上の各通信装置の制御手段との間で、前記変調フォーマット選択ステップでの選択結果に基づいて、該通信装置内の送信手段、受信手段、経路交換手段を制御するための制御情報を交換する制御メッセージ交換ステップと、
光パス始点の通信装置の送信手段では、前記制御手段が前記制御メッセージ交換ステップにおいて受信した制御情報に基づいて、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光信号を生成して送信する光信号送信ステップと、
光パスが通過する区間の通信装置の経路交換手段にて光パスの出力ポートを前記制御情報に基づいて切り替える経路交換ステップと、
前記経路交換手段の通過帯域を前記制御情報に基づいて変更する帯域変更ステップと、を行い、
光パス終点の通信装置の受信手段では、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光パスを受信する光パス受信ステップを行う
帯域可変通信方法。
【請求項２】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
一つのキャリアにおけるシンボルレートＳＲ(bit/s)で、光位相、または、光強度、または、光位相と光強度の両方でＭ値の多値変調となる変調フォーマットを用い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ
を満たす多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択する
請求項１記載の帯域可変通信方法。
【請求項３】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
さらに偏波多重を用いて、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ×２
を満たす多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択する
請求項２記載の帯域可変通信方法。
【請求項４】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
Ｎ個のサブキャリアからなる直交周波数符号多重信号と、各サブキャリアをシンボルレートＳＲ(bit/s）で、光位相、または、光強度、または、光位相と光強度の両方でＭ値の多値変調となる変調フォーマットを用い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ
を満たすサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択する
請求項１記載の帯域可変通信方法。
【請求項５】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
さらに偏波多重も用いて
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ×２
を満たすサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択する
請求項４記載の帯域可変通信方法。
【請求項６】
始点と終点のクライアント装置間を結ぶリンクの経路上に配置され、光信号を送信・受信・経路交換する機能を有する帯域可変通信装置であって、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する送信手段と、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する受信手段と、
外部管理装置からの制御信号を受信し、前記送信手段、前記受信手段、経路交換手段を制御する制御手段と、
入力ポートより入射する一つ以上の光パスの出力ポートを前記制御手段からの前記制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能と、を有する経路交換手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記送信手段、前記受信手段の変調フォーマット制御情報と前記経路交換手段の前記経路交換機能及び前記帯域変更機能の制御情報を前記外部管理装置との間で送受信する制御送受信機能と、該制御情報に基づいて該送信手段、該受信手段、該経路交換手段を制御する制御機能と、を有し、
前記送信手段は、
前記制御手段からの制御信号により、前記変調フォーマットを変更して光信号を生成して送信し、
前記受信手段は、
他の光通信装置から送信された光パスの変調フォーマットに対応して受信し、
前記経路交換手段は、
光パスが通過する区間の周波数帯域を前記パスの帯域に合わせて設定する帯域可変通信装置であり、
前記変調フォーマットは、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い変調フォーマットである
帯域可変通信装置。
【請求項７】
始点と終点のクライアント装置間を結ぶリンクの経路上に配置され、光信号を送信・受信・経路交換する機能を有する帯域可変通信装置であって、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する送信手段と、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する受信手段と、
外部管理装置からの制御信号を受信し、前記送信手段、前記受信手段、経路交換手段を制御する制御手段と、
入力ポートより入射する一つ以上の光パスの出力ポートを前記制御手段からの前記制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能と、を有する経路交換手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記送信手段、前記受信手段の変調フォーマット制御情報と前記経路交換手段の前記経路交換機能及び前記帯域変更機能の制御情報を前記外部管理装置との間で送受信する制御送受信機能と、該制御情報に基づいて該送信手段、該受信手段、該経路交換手段を制御する制御機能と、を有し、
前記送信手段は、
前記制御手段からの制御信号により、前記変調フォーマットを変更して光信号を生成して送信し、
前記受信手段は、
他の光通信装置から送信された光パスの変調フォーマットに対応して受信し、
前記経路交換手段は、
光パスが通過する区間の周波数帯域を前記パスの帯域に合わせて設定する帯域可変通信装置であり、
前記送信手段は、
一つのキャリアの光信号を用い、シンボルレートＳＲ(bit/s)で光位相、または、光強度、または、両方でＭ値の多値変調を行い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ
を満たし、光パスの経路での光信号品質劣化量に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光信号を生成する
帯域可変通信装置。
【請求項８】
前記送信手段は、
さらに偏波多重を用い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ×２
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光信号を生成する
請求項７記載の帯域可変通信装置。
【請求項９】
始点と終点のクライアント装置間を結ぶリンクの経路上に配置され、光信号を送信・受信・経路交換する機能を有する帯域可変通信装置であって、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する送信手段と、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する受信手段と、
外部管理装置からの制御信号を受信し、前記送信手段、前記受信手段、経路交換手段を制御する制御手段と、
入力ポートより入射する一つ以上の光パスの出力ポートを前記制御手段からの前記制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能と、を有する経路交換手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記送信手段、前記受信手段の変調フォーマット制御情報と前記経路交換手段の前記経路交換機能及び前記帯域変更機能の制御情報を前記外部管理装置との間で送受信する制御送受信機能と、該制御情報に基づいて該送信手段、該受信手段、該経路交換手段を制御する制御機能と、を有し、
前記送信手段は、
前記制御手段からの制御信号により、前記変調フォーマットを変更して光信号を生成して送信し、
前記受信手段は、
他の光通信装置から送信された光パスの変調フォーマットに対応して受信し、
前記経路交換手段は、
光パスが通過する区間の周波数帯域を前記パスの帯域に合わせて設定する帯域可変通信装置であり、
前記送信手段は、
部分的に周波数帯域の重なるＮ個のサブキャリアからなる直交周波数符号多重を用い、各サブキャリアについて、シンボルレートＳＲ(bit／ｓ)で光位相または光強度または両方でＭ値の多値変調を行い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ
を満たし、パスの経路での光信号品質劣化量に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択して光信号を生成する
帯域可変通信装置。
【請求項１０】
前記送信手段は、
さらに偏波多重を行い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ×２
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択して光信号を生成する
請求項９記載の帯域可変通信装置。
【請求項１１】
光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置と、
光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置と、
多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、
制御命令を前記光送信装置と前記ノード装置と前記光受信装置に送信し、指定された経路設定する機能を備える伝送帯域決定装置であって、
経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベースと、
前記伝送情報データベースを参照して設定する光通信路の伝送仕様に応じて、割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定手段と、
前記通過帯域幅・変調方式決定手段より設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御手段と、を有し、
前記通過帯域幅・変調方式決定手段は、
異なる変調方式を適用した場合を比較して、または、同一の変調方式に異なる通過帯域幅を適用した場合を比較して、または、両者を混在させた場合について、使用通信帯域が最小となるように、前記ノード装置の通過帯域幅、及び前記光送信装置の変調方式としての多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を決定する手段を含む
伝送帯域決定装置。
【請求項１２】
光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置と、
光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置と、
多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、制御命令を前記光送信装置と前記ノード装置と前記光受信装置に送信し、指定された経路設定する機能を備える伝送帯域決定装置における伝送帯域決定方法であって、
前記伝送帯域決定装置が、
経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベースを参照して割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定ステップと、
前記伝送帯域決定装置が、
前記通過帯域幅・変調方式決定ステップより設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御ステップと、を行い
前記通過帯域幅・変調方式決定ステップにおいて、
異なる変調方式を適用した場合を比較して、または、同一の変調方式に異なる通過帯域幅を適用した場合を比較して、または、両者を混在させた場合について、使用通信帯域が最小となるように、前記ノード装置の通過帯域幅、及び前記光送信装置の変調方式としての多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を決定する
伝送帯域決定方法。
【請求項１３】
通信ネットワークにおけるノード装置であって、
任意の周波数帯域の光信号を送信する帯域可変送信手段と、
任意の周波数帯域の光信号を受信する帯域可変受信手段と、
任意の周波数帯域の光信号を任意の入出力方路間で経路交換する帯域可変経路交換手段と、
前記帯域可変送信手段と前記帯域可変受信手段と前記帯域可変経路交換手段と制御信号をやり取りすることで、任意の周波数帯域幅の信号を任意の入出力方路に設定する制御機能手段と、を具備し、
前記制御信号は、光周波数の始点値と終点値もしくは、中心周波数と帯域幅によって経路交換される光信号の周波数帯域を指定し、
前記制御機能手段は、前記通信ネットワーク上のノード装置の帯域可変受信手段において定められた範囲で帯域可変送信手段の発信光周波数を変更して測定された信号品質を受信し、受信結果に基づいて発信光周波数帯域幅を決定し、
前記帯域可変送信手段は、前記通信ネットワーク上のクライアント装置への接続部に入力された光信号を該発信光周波数帯域幅の光周波数帯域で前記帯域可変受信手段に出力する
ノード装置。
【請求項１４】
前記通信ネットワーク上のクライアント装置への接続部と
次段のノードへの出力方路交換手段と、
前記接続部と前記出力方路交換手段との間にスイッチ手段を有し、
任意の周波数、任意の出力方路へ前記クライアント装置から接続する
請求項１３記載のノード装置。
【請求項１５】
前記通信ネットワークが、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路への切替もしくは、通信路の経路変更を行う機能を備える場合に、
前記通信路に設定する光周波数帯域幅を変更する手段、
または、
経路の短い現用通信路では伝送レーンを削減して通信し、経路の長い予備通信路に切り替えた場合のみ、伝送レーン数を増加させる手段、
を有する
請求項１３記載のノード装置。
【請求項１６】
前記通信ネットワークが現用通信路を予備通信路に切り替える際に、光送信機が送信する光周波数を変更する手段を有する
請求項１３記載のノード装置。
【請求項１７】
前記通信ネットワークが、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路への切替もしくは、通信路の経路変更を行う機能を備える場合に、
当該ノード装置が送信機となるとき、送信する光信号の変調方式を変更する手段を有し、
当該ノード装置が受信機となるとき、受信する変調方式を変更する手段を有する
請求項１３記載のノード装置。
【請求項１８】
前記通信ネットワークにおいて、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光送信機となるとき、送信するレーン数を変更する手段と、
前記通信ネットワークにおいて、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光受信機となるとき、受信するレーン数を変更する手段と、
を有する請求項１３記載のノード装置。
【請求項１９】
入力された光信号をパラレル伝送で任意の出力部に出力可能であり、パラレル伝送のレーン数を変更する機能を備えたノード装置と、光信号をパラレル伝送で可能であり、伝送レーン数を変更可能な光送信機と、任意のレーン数でパラレル伝送により受信され光信号受信可能な光受信機とを光伝送路によって接続した通信網における通信路設定システムであって、
ノード装置に制御命令を送信する制御機能手段と、
通信路設定の際に要求される伝送仕様と伝送レーン数の対応付け情報を保存するデータベースと、
要求された伝送仕様に対応する伝送レーン数を決定する伝送レーン数決定機能手段と、
を有し、前記伝送レーン数決定機能手段にて決定したレーン数でノード装置に通信路設定命令を送信し、通信路を設定する手段を有する制御装置を有し、
前記光送信機は、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光送信機となるとき、送信するレーン数を変更する手段を有し、
前記光受信機は、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、受信するレーン数を変更する手段を有する、
通信路設定システム。
【請求項２０】
通信ネットワークにおけるノード装置における通信路設定方法であって、
前記ノード装置の制御機能手段において、
任意の周波数帯域の光信号を送信する帯域可変送信手段と、任意の周波数帯域の光信号を受信する帯域可変受信手段と、任意の周波数帯域の光信号を任意の入出力方路間で経路交換する帯域可変経路交換手段との間で、制御信号をやり取りする制御を行うことで、任意の周波数帯域幅の信号を任意の入出力方路に設定し、
前記制御信号は、光周波数の始点値と終点値もしくは、中心周波数と帯域幅によって経路交換される光信号の周波数帯域を指定し、
前記通信ネットワーク上のノード装置の帯域可変受信手段において定められた範囲で帯域可変送信手段の発信光周波数を変更して測定された信号品質を受信し、受信結果に基づいて発信光周波数帯域幅を決定し、
前記帯域可変送信手段は、前記通信ネットワーク上のクライアント装置への接続部に入力された光信号を該発信光周波数帯域幅の光周波数帯域で前記帯域可変受信手段に出力する
通信路設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ等の伝送路を光クロスコネクト、ROADM(Reconfigurable add drop multiplexer)等のノード装置により接続して光通信路を形成する光通信網において、光通信路における伝送帯域の制御を行う技術に関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のバックボーンネットワーク及びメトロネットワークを支える光通信路網（光パス網と称してもよい）は主に、波長多重伝送装置、光アド・ドロップ装置(ROADM:Reconfigurable and drop multiplexer等)、及び光クロスコネクト装置、等の光通信装置群（ノード装置群と称してもよい）と、それらを接続する光ファイバなどの伝送路群、及び伝送路を経由して光通信装置間を接続する波長等の光通信路群によって構成される。特に、光通信路の送信端から受信端までの光通信装置間を中継区間における光信号の再生中継処理なく構成するトランスペアレント型光通信路網の研究開発が注目を浴びている。【０００３】
従来のトランスペアレント型光通信路網の光通信方法及び装置について説明する。【０００４】
図１は、従来のリング型光通信路網の一例を示している（例えば、非特許文献１参照）。当該光通信路網は光通信装置１〜８を有する。各光通信装置１〜８は、図２に示したように、主に、主信号の送信機能を備えた送信機能部１１と受信機能を備えた受信機能部１２、波長合分波器や光スイッチなどを備えた経路交換機能部１３、及び、送信機能部１１と受信機能部１２と経路交換機能部１３を制御する制御部１６によって構成される。また、光信号のレベルに応じて光増幅器１４、１５が備えられる。【０００５】
また、光通信路の入口側（送信端）の光通信装置は、送信機能部１１においてクライアントから送られた電気信号を光信号に変換して出力し、経路交換機能部１３において出力した光通信路の宛先を指定された宛先に切り替える。また、光通信路の出口側（受信端）の光通信装置は、経路交換機能部１３において光通信路の宛先を受信機能部１２へ切り替えて、受信機能部１２において光信号を電気信号に変換する。中継側の光通信装置は、光通信路毎に経路を切り替える。【０００６】
上記のような光通信方法は、中継区間の光通信装置群の電気信号処理を削減するため、光通信路網の経済化、省スペース化及び省電力化を実現すると期待されている。  
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K. Sato et al., "Network performance and integrity enhancement with optical path layer technologies", IEEE J-SAC, Vol.12, No.1, pp.159-170. 1994年
【非特許文献２】H. Goto et al., "Polarization-multiplexed 1 Gsymbol/s, 128 QAM (14Gbit/s) coherent optical transmission over 160 km using a 1.4 GHz Nyquist filter", OFC/NFOEC 2008, HThA45, 2008
【非特許文献３】O. Rival et al, "Optical Network Planning with Rate Tunable NRZ Transponders," in Proc. ECOC 2009, Paper 8.3.4, 2009年
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（第１の側面）
まず、第１の側面における課題を説明する。【００１０】
近年、多値で光変調することで光信号の周波数利用効率の向上を図る研究開発が盛んに行われており（例えば、非特許文献２参照）、光ファイバ内の限られた波長資源（周波数資源）のさらなる有効利用が期待されている。【００１１】
しかしながら、これまでの光パス網では、全ての長さの光パスが、最長光パスにおける光信号品質劣化量に対して伝送可能な変調方式を用いていた。【００１２】
図３は、各種変調方式とＳＮＲペナルティの関係を示している。ＰＳＫ(Phase Shift Keying)，ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)の多値数の低い変調方式の場合は、ＳＮＲペナルティは小さいため長距離やノード数の多い光パスでの転送に適している。一方、８ＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭのように多値数が高くなるほどＳＮＲペナルティが増加するため伝送距離や転送できるノード数が低減する。【００１３】
従って、従来の光パス網では、最長光パスにおけるＯＳＮＲ劣化や非線形光学効果の影響等による光信号品質劣化量に対して伝送可能となるように、ＳＮＲペナルティが小さなＰＳＫまたはＱＰＳＫ等の多値数の低い変調方式を用いていた。そのため、短い光パス（例えば、図１の光通信路Ａ）に対しても、最長光パス（例えば、図１の光通信路Ｂ）と同様に多値数の低い変調方式（ＱＰＳＫ）に必要な広いスペクトル帯域を使用することになり、殆どの光パスにおいて過剰なスペクトル帯域の割り当てを行っていた。【００１４】
また、ＡＤＳＬや無線ＬＡＮでは図４Ａ〜Ｃに示したように、伝送路環境が劣化する場合に伝送ビットレートを下げてコネクティビリティを確保する適用変調方式がある。光通信方式においてもこの方式を応用する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。但し、これらの従来例はポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）の場合である。従来技術においては、光パス当たりに割り当てられる帯域は固定であったため、変調方式を変えた場合に、スペクトル帯域が変化しても周波数利用効率の向上につながらなかった。【００１５】
伝送距離が短くノード数の少ない光パスの場合は光信号品質劣化が少ないため多値数の高い変調方式を用いて所望の伝送ビットレートを確保できる。しかしながら、距離が長い、または通過ノード数が多い光パスの場合は光信号品質劣化が大きくなり、多値数の低い変調方式を用いるためビットレートが低減し所望の伝送ビットレートを確保できなくなるという問題点があった。【００１６】
（第２の側面）
次に、第２の側面における課題について説明する。【００１７】
背景技術で説明したように電気信号処理を行わずに光伝送を実施する場合、光信号の劣化（光損失、アンプ雑音、ノード内フィルタリングによる帯域の狭窄化など）により実現可能な伝送仕様（伝送距離、ビットレート、信号品質）に制約が生じるため、高性能な伝送仕様を実現するためには、通信路中の光信号の劣化を極力低減する必要がある。【００１８】
例えば、要求される伝送距離が長くなるか、もしくは要求されるビットレートが高くなるほど、光通信路の伝送劣化（フィルタリングによる周波数狭窄化等）を小さく抑える必要がある。また、伝送劣化に対する耐力を得るため、光通信路の利用するスペクトル帯域を十分に確保して通信路を設定することが要求される（例えば、非特許文献３参照）。【００１９】
このため、伝送仕様の厳しい（高ビットレート、長距離伝送）通信路に対しては、伝送劣化の影響を低減するため通信路の使用するスペクトル帯域を十分に確保する必要があるが、その一方で、光ファイバの持つ周波数リソースは有限であるため、伝送路により多くの光通信路を収容して周波数リソースを効率的に利用することが極めて重要である。【００２０】
しかしながら、上記従来の光通信路の設定においては、あらゆる伝送仕様の光通信路に対して、それら光通信路の中で最も伝送仕様の厳しい通信路に必要となる変調方式及びフィルタ幅を画一的に用いていた。従って、伝送仕様の厳しくない光通信路に対しても、最も仕様の厳しい光通信路と同様に広いスペクトル帯域を使用することになり、殆どの光通信路において過剰なスペクトル帯域の割り当てがなされていた。このため、伝送距離が短くノード数の少ない光通信路で光信号品質劣化の少ない場合においても、割り当てる周波数幅が必要以上に多くなり、周波数リソースの無駄な消費が発生していた。【００２１】
例えば、図５に示すリング網の例において、同一ビットレートで伝送距離の異なる二つの光通信路（光通信路A、光通信路B）によって構成される光通信路網の場合、最も伝送仕様の厳しい光通信路Bにおいて伝送可能な変調方式及びフィルタ幅が、双方の光通信路に対して画一的に設定される。この場合、光通信路Bに対しては必要十分なフィルタ幅及びスペクトル帯域が与えられている一方で、光通信路Aに対しては伝送仕様に対して過剰なスペクトル帯域フィルタ幅が与えられてしまっていることになる。【００２２】
上記の通り、光通信網においては有限である周波数リソースを節約して利用することが重要であり、課題となっている。【００２３】
（第３の側面）
次に、第３の側面における課題について説明する。【００２４】
＜伝送距離と割当帯域の関係＞
第２の側面における課題のところで説明したとおり、伝送仕様の厳しい（高ビットレート、長距離伝送）通信路に対しては、伝送劣化の影響を低減するため通信路の使用する光周波数帯域を十分確保する必要がある。【００２５】
例えば、通信路の帯域を帯域可変光フィルタの通過帯域を変更して帯域設定するノード装置（光通信装置）の場合、現実的には通信路のノード装置で使用する光フィルタが理想的な矩形でないために、ノードを多段に通過すると実効的な通過帯域が狭くなる。従って、多数のノードを通過する通信路の場合は、これを考慮して、長いパスには広いフィルタ幅に設定する必要がある。これを図６Ａ、Ｂに示した。狭い帯域を通信路に割当てた場合、ノード内の所望の通過特性からの誤差のあるフィルタを多段に通過することにより発生する帯域の狭窄化効果により、通信路帯域がさらに縮小される。これにより、信号光のパワーが減衰し、信号雑音比が劣化するため、伝送可能な距離が制限されることになる。一方、このフィルタリングによる通信路帯域狭窄化を考慮して、広い通信路帯域を予め割当てた場合、多数のフィルタを通過しても通信路帯域をより多く残すことができ、信号光パワーを担保できる。この結果、広い通信路帯域の方が長距離の伝送が可能となる。【００２６】
＜光周波数利用効率と割当帯域の関係＞
一方、光通信路を伝送路に設定する際には、伝送路の光周波数リソースを利用する必要があるため、光通信路の使用する光周波数リソースを低減し、伝送路中により多くの光通信路を収容することが、通信網コスト削減の観点で極めて重要である。光ファイバ内の限られた波長資源（光周波数資源）の更なる有効利用が期待されている。また、その他、通信路が伝送路中で使用する光周波数を狭窄化することなどで、同一の光周波数リソースにより多くの通信路を収容することが可能となる。【００２７】
上記に述べたことから、トランスペアレント光通信網においては、伝送路の光周波数リソースは、１）通信路の伝送劣化に対する耐力を高めるほど、また、２）通信網中により多くの通信路を収容するほど、たくさんの光周波数リソースが必要となる。【００２８】
また、光通信網においては、光周波数リソースを高効率に使用することが重要であり、このような観点から、第３の側面においては以下のような課題がある。【００２９】
通常の光通信網においては、あらゆる伝送仕様の光通信路（光パスなど）を設定するのが通常である。但し、これまでの光通信路網では、あらゆる伝送仕様の光通信路に対して、それら通信路中の最も伝送仕様の条件が厳しい通信路の光信号品質劣化量にあわせて、全ての通信路の光周波数幅が画一的に設計されていた。従って、伝送仕様要件の厳しくない光通信路に対しても、最も要件の厳しい光通信路と同様に広い光周波数帯域を使用することになり、殆どの光通信路において過剰な光周波数帯域の割り当てがなされていた。このため、伝送距離が短くノード数の少ない光通信路であり、光信号品質劣化が少ない場合においても、割当てる光周波数幅が必要以上に多くなり、光周波数帯域の幅の無駄が発生していた。【００３０】
また、従来の通信網においてはノード装置における経路交換において、ノード装置に対して入力/出力される光信号の中心光周波数が固定され、一定の間隔の光周波数グリッド上に合わせられていた。つまり、入力される通信路の中心光周波数はこのグリッド上の一定値に合わせる必要があり、ノード装置に設定可能な通信路の数は、採用するグリッドと通信路を設定可能な周波数帯域により一定に決められ、通信路帯域の通信周波数がグリッドに合わせられていた。このため、通信路の使用する光周波数帯域幅がグリッド間隔より狭い場合には、未使用の光周波数帯域が通信路間に発生し、光周波数利用の無駄が生じるという問題、また、通信路の使用光周波数帯域に拠らず、設定可能な通信路の本数が固定されてしまうという問題点があった。【００３１】
また、特許文献１の技術は、送信機において変調方式を変える方式であり、フィルタ帯域の変更による、光周波数帯域利用の効率化は実現されていない。【００３２】
また、光送信機において伝送方式（変調方式など）を変える方法の場合は、光送信機に複数の伝送方式とその切替機能を実装する必要があり送信機の構成が複雑になり、装置コストが増大するというデメリットがある。したがって、光周波数利用が効率化されても送信機コストがそれ以上に増大されてしまい、通信網のコストが削減できないという課題がある。【００３３】
本発明は上記第１〜第３の側面に鑑みてなされたものであり、その目的は以下のとおりである。【００３４】
本発明の第１の目的は、光パス経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数とシンボルレートの組み合わせを選択して光パスを転送することができ、全ての光パスにおいてビットレートが一定であり、周波数帯域の有効利用が可能な帯域可変通信技術を提供することである。【００３５】
本発明の第２の目的は、光通信路において、光通信路の経路長に比例して増大する光信号品質劣化に応じて、フィルタ幅、及び変調方式の双方を適切に変化させ、伝送可能かつ使用スペクトル帯域が最小となるようなフィルタ幅を選択することにより、周波数リソースの有効利用を可能とする伝送帯域決定技術を提供することである。【００３６】
本発明の第３の目的は、光通信路経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能かつ光周波数帯域が狭い光通信路を設定することができ、光周波数帯域の有効利用を可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
第１の目的を達成するために、本発明の一実施形態において、光パスの経路での光信号品質劣化に応じて、例えば伝送可能かつスペクトル帯域が狭い変調フォーマットを選択して光パスを送受信し、光パスが通過する区間の通過可能な周波数帯域を前記光パスの帯域に合わせて変更する帯域可変通信装置と、同通信装置群を用いた帯域可変通信方法が提供される。【００３８】
本発明の一実施形態における帯域可変通信方法は、通信装置群を光伝送によって接続し、かつ、光パスを設定及び管理する機能を具備するネットワーク管理装置を有する光パス網における帯域可変通信方法であって、
複数の通信装置を経由する光パスを前記ネットワーク管理装置が設定、もしくは変更する際に、
前記ネットワーク管理装置、または前記ネットワーク管理装置と前記通信装置にて、
前記光パスの経路における光信号品質劣化量を求める光信号品質劣化量取得ステップと、
前記光信号品質劣化量と所望のビットレートＢ(bit/s)の条件で伝送可能な変調フォーマットのうち、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する変調フォーマット選択ステップと、を行い、
前記ネットワーク管理装置と前記光パス経路上の各通信装置の制御手段との間で、前記変調フォーマット選択ステップでの選択結果に基づいて、該通信装置内の送信手段、受信手段、経路交換手段を制御するための制御情報を交換する制御メッセージ交換ステップと、
光パス始点の通信装置の送信手段では、前記制御手段が前記制御メッセージ交換ステップにおいて受信した制御情報に基づいて、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光信号を生成して送信する光信号送信ステップと、
光パスが通過する区間の通信装置の経路交換手段にて光パスの出力ポートを前記制御情報に基づいて切り替える経路交換ステップと、
前記経路交換手段の通過帯域を前記制御情報に基づいて変更する帯域変更ステップと、を行い、
光パス終点の通信装置の受信手段では、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光パスを受信する光パス受信ステップを行う帯域可変通信方法である。【００３９】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
一つのキャリアにおけるシンボルレートＳＲ(bit/s)で、光位相、または、光強度、または、光位相と光強度の両方でＭ値の多値変調となる変調フォーマットを用い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ
を満たす多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択するようにしてもよい。【００４０】
前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
さらに偏波多重を用いて、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ×２
を満たす多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択するようにしてもよい。【００４１】
また、前記変調フォーマット選択ステップにおいて、
Ｎ個のサブキャリアからなる直交周波数符号多重信号と、各サブキャリアをシンボルレートＳＲ(bit/s）で、光位相、または、光強度、または、光位相と光強度の両方でＭ値の多値変調となる変調フォーマットを用い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ
を満たすサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択するようにしてもよい。【００４２】
更に、前記変調フォーマット選択ステップにおいて、さらに偏波多重も用いて
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ×２
を満たすサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択することとしてもよい。【００４３】
本発明の一実施形態における帯域可変通信装置は、始点と終点のクライアント装置間を結ぶリンクの経路上に配置され、光信号を送信・受信・経路交換する機能を有する帯域可変通信装置であって、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する送信手段と、
所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する受信手段と、
外部管理装置からの制御信号を受信し、前記送信手段、前記受信手段、経路交換手段を制御する制御手段と、
入力ポートより入射する一つ以上の光パスの出力ポートを前記制御手段からの前記制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能と、を有する経路交換手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記送信手段、前記受信手段の変調フォーマット制御情報と前記経路交換手段の前記経路交換機能及び前記帯域変更機能の制御情報を前記外部管理装置との間で送受信する制御送受信機能と、該制御情報に基づいて該送信手段、該受信手段、該経路交換手段を制御する制御機能と、を有し、
前記送信手段は、
前記制御手段からの制御信号により、前記変調フォーマットを変更して光信号を生成して送信し、
前記受信手段は、
他の光通信装置から送信された光パスの変調フォーマットに対応して受信し、
前記経路交換手段は、
光パスが通過する区間の周波数帯域を前記パスの帯域に合わせて設定する帯域可変通信装置である。【００４４】
前記送信手段は、一つのキャリアの光信号を用い、シンボルレートＳＲ(bit/s)で光位相、または、光強度、または、両方でＭ値の多値変調を行い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ
を満たし、光パスの経路での光信号品質劣化量に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光信号を生成するように構成することができる。【００４５】
前記送信手段は、さらに偏波多重を用い、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ×２
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光信号を生成するようにしてもよい。【００４６】
また、前記送信手段は、部分的に周波数帯域の重なるＮ個のサブキャリアからなる直交周波数符号多重を用い、各サブキャリアについて、シンボルレートＳＲ(bit／ｓ)で光位相または光強度または両方でＭ値の多値変調を行い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ
を満たし、パスの経路での光信号品質劣化量に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択して光信号を生成するように構成してもよい。【００４７】
また、前記送信手段は、さらに偏波多重を行い、
Ｂ＝Ｎ×Ｍ×ＳＲ×２
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択して光信号を生成するように構成してもよい。【００４８】
第２の目的を達成するために、本発明の一実施形態において、光通信路での光信号品質劣化に応じて、例えば伝送可能かつ伝送スペクトル帯域が最も狭くなる通過帯域幅（フィルタ幅）及び変調方式を選択し、通信を行う帯域可変通信装置群を用いた伝送帯域決定装置及び伝送帯域決定方法が提供される。  
本発明の一実施形態における伝送帯域決定装置は、光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置と、
光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置と、
多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、
制御命令を前記光送信装置と前記ノード装置と前記光受信装置に送信し、指定された経路設定する機能を備える伝送帯域決定装置あって、
経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベースと、
前記伝送情報データベースを参照して設定する光通信路の伝送仕様に応じて、割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定手段と、
前記通過帯域幅・変調方式決定手段より設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御手段と、を有する伝送帯域決定装置である。【００４９】
上記伝送帯域決定装置を用いることにより、光送信装置の変調方式を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００５０】
前記通過帯域幅・変調方式決定手段は、前記光送信装置の変調方式の変更として、多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を変更するように構成してもよい。【００５１】
この構成により、光送信装置の多値数またはスペクトル帯域、及びノード装置で利用するフィルタ幅を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００５２】
また、前記通過帯域幅・変調方式決定手段は、異なる変調方式を適用した場合を比較して、または、同一の変調方式に異なる通過帯域幅を適用した場合を比較して、または、両者を混在させた場合について、使用通信帯域が最小となるように、前記ノード装置の通過帯域幅、及び前記光送信装置の多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を決定する手段を含むこととしてもよい。【００５３】
この構成により、光送信装置の多値数またはスペクトル帯域、及びノード装置で利用するフィルタ幅を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００５４】
本発明の一実施形態における伝送帯域決定方法は、光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置と、光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置と、多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、制御命令を前記光送信装置と前記ノード装置と前記光受信装置に送信し、指定された経路設定する機能を備える伝送帯域決定装置における伝送帯域決定方法であって、
前記通信路設定システムの通過帯域幅・変調方式決定手段が、
経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベースを参照して割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定ステップと、
前記通信路設定システムの制御手段が、
前記通過帯域幅・変調方式決定ステップより設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御ステップと、を行う伝送帯域決定方法である。【００５５】
上記伝送帯域決定方法により、光送信装置の変調方式を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００５６】
前記通過帯域幅・変調方式決定ステップにおいて、前記光送信装置の変調方式の変更として、多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を変更するようにしてよい。【００５７】
この構成により、光送信装置の多値数またはスペクトル帯域、及びノード装置で利用するフィルタ幅を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００５８】
また、前記通過帯域幅・変調方式決定ステップにおいて、異なる変調方式を適用した場合を比較して、または、同一の変調方式に異なる通過帯域幅を適用した場合を比較して、または、両者を混在させた場合について、使用通信帯域が最小となるように、前記ノード装置の通過帯域幅、及び前記光送信装置の多値数またはビットレートまたはサブキャリア数を決定することとしてもよい。【００５９】
この構成により、光送信装置の多値数またはスペクトル帯域、及びノード装置で利用するフィルタ幅を伝送仕様に応じて適応的に変更することで通信網の周波数利用を効率化し、通信網で使用する周波数量を削減することができる。【００６０】
第３の目的を達成するために、本発明の一実施形態において、設定する光通信路の伝送仕様（ビットレート、距離）に応じて、通過ノードにおける光周波数帯域を適応的に変化させるノード装置、通信路設定システム、及び通信路設定方法が提供される。【００６１】
本発明の一実施形態におけるノード装置は、通信ネットワークにおけるノード装置であって、
任意の周波数帯域の光信号を送信する帯域可変送信手段と、
任意の周波数帯域の光信号を受信する帯域可変受信手段と、
任意の周波数帯域の光信号を任意の入出力方路間で経路交換する帯域可変経路交換手段と、
前記帯域可変送信手段と前記帯域可変受信手段と前記帯域可変経路交換手段と制御信号をやり取りすることで、任意の周波数帯域幅の信号を任意の入出力方路に設定する制御機能手段と、を具備し、
前記制御信号は、光周波数の始点値と終点値もしくは、中心周波数と帯域幅によって経路交換される光信号の周波数帯域を指定するノード装置である。【００６２】
これにより、状況に応じて必要最低限の帯域幅を通信路に割り当てることが可能となり、通信網で利用する帯域幅の必要量を削減することができる。また、通信路を任意の中心周波数、任意の帯域幅で設定することが可能となり、必要最低限の帯域幅で設定した通信路を、通信路の帯域間の隙間なく収容することが可能となり、周波数利用効率を高めることができる。【００６３】
前記ノード装置は、前記通信ネットワーク上のクライアント装置への接続部と、次段のノードへの出力方路交換手段と、前記接続部と前記出力方路交換手段との間にスイッチ手段を有し、任意の周波数、任意の出力方路へ前記クライアント装置から接続するように構成してもよい。【００６４】
これにより、クライアント装置との接続部分における周波数衝突を回避可能となり、周波数利用効率を向上させることができる。また、クライアント装置から任意の出力方路に接続可能となることから、クライアント装置への接続方路（UNI方路）を複数の出力方路で共用することが可能となり、UNIの方路数またはポート数を削減することができる。【００６５】
また、前記ノード装置は、前記通信網上の受信機において定められた範囲で光送信機の発信光周波数を変更して測定された信号品質を受信し、受信結果に基づいて発信光周波数帯域幅を決定し、前記入力部に入力された光信号を該発信光周波数帯域幅の光周波数帯域で前記出力部に出力する手段を有することとしてもよい。【００６６】
これにより、実際の通信路に使用されているデバイスの誤差に合わせて最適な通信帯域で通信することが可能となり、信号品質を向上させることができる。【００６７】
また、前記ノード装置において、
前記通信網が、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路への切替もしくは、通信路の経路変更を行う機能を備える場合に、
前記通信路に設定する光周波数帯域幅を変更する手段、
または、
経路の短い現用通信路では伝送レーンを削減して通信し、経路の長い予備通信路に切り替えた場合のみ、伝送レーン数を増加させる手段、を有するように構成してもよい。【００６８】
これにより、予備通信路の要求に合わせて現用通信路に余分な帯域を設定する必要がなくなり周波数利用効率を向上させることができる。【００６９】
また、前記ノード装置が、前記通信網が現用通信路を予備通信路に切り替える際に、前記光送信機が送信する光周波数を変更する手段を有することとしてもよい。【００７０】
これにより、予備通信路への切り替えに伴い、通信路の帯域が拡大し、使用帯域の中心周波数が変更された場合、その変更に合わせて送信機の送信周波数を変更することで、切り替え後の予備通信路での信号品質を向上させることができる。【００７１】
また、前記ノード装置において、
前記通信網が、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路への切替もしくは、通信路の経路変更を行う機能を備える場合に、
当該ノード装置が前記送信機となるとき、送信する光信号の変調方式を変更する手段を有し、
当該ノード装置が前記受信機となるとき、受信する変調方式を変更する手段を有するように構成してもよい。【００７２】
これにより、経路の短い現用通信路では、スペクトル幅の狭い変調方式を利用し、経路の長い予備通信路へ切り替えた場合のみ、スペクトル幅の広い変調方式を利用することで、現用通信路で通信する際の周波数帯域を削減することが可能となる。【００７３】
また、前記ノード装置において、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光送信機となるとき、送信するレーン数を変更する手段と、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光受信機となるとき、受信するレーン数を変更する手段と、を有するように構成してもよい。【００７４】
これにより、経路の短い現用通信路では、伝送レーン数を削減して通信し、経路の長い予備通信路に切り替えた場合のみ、伝送レーン数を増加させて通信することで、現用通信路で通信する際の周波数帯域を削減することが可能となる。【００７５】
本発明の一実施形態における通信路設定システムは、入力された光信号をパラレル伝送で任意の出力部に出力可能であり、パラレル伝送のレーン数を変更する機能を備えたノード装置と、光信号をパラレル伝送で可能であり、伝送レーン数を変更可能な光送信機と、任意のレーン数でパラレル伝送により受信され光信号受信可能な光受信機とを光伝送路によって接続した通信網における通信路設定システムであって、
ノード装置に制御命令を送信する制御機能手段と、
通信路設定の際に要求される伝送仕様と伝送レーン数の対応付け情報を保存するデータベースと、
要求された伝送仕様に対応する伝送レーン数を決定する伝送レーン数決定機能手段と、
を有し、前記伝送レーン数決定機能手段にて決定したレーン数でノード装置に通信路設定命令を送信し、通信路を設定する手段を有する制御装置を有し、
前記光送信機は、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、自装置が光送信機となるとき、送信するレーン数を変更する手段を有し、
前記光受信機は、
前記通信網において、現用の通信路に対して予備通信路を設定し、トリガ信号を契機として現用通信路から予備通信路へ切り替える際、また通信路の経路変更を行う際に、受信するレーン数を変更する手段を有する通信路設定システムである。【００７６】
これにより、経路の短い現用通信路では、伝送レーン数を削減して通信し、経路の長い通信路では伝送レーン数を増加させて通信することで、通信網で利用する周波数帯域を削減することが可能となる。【００７７】
本発明の一実施形態における通信路設定方法は、通信ネットワークにおけるノード装置における通信路設定方法であって、
前記ノード装置の制御機能手段において、
任意の周波数帯域の光信号を送信する帯域可変送信手段と、任意の周波数帯域の光信号を受信する帯域可変受信手段と、任意の周波数帯域の光信号を任意の入出力方路間で経路交換する帯域可変経路交換手段との間で、制御信号をやり取りする制御を行うことで、任意の周波数帯域幅の信号を任意の入出力方路に設定し、
前記制御信号は、光周波数の始点値と終点値もしくは、中心周波数と帯域幅によって経路交換される光信号の周波数帯域を指定する通信路設定方法である。【００７８】
これにより、状況に応じて必要最低限の帯域幅を通信路に割り当てることが可能となり、通信網で利用する帯域幅の必要量を削減することができる。また、通信路を任意の中心周波数、任意の帯域幅で設定することが可能となり、必要最低限の帯域幅で設定した通信路を、通信路の帯域間の隙間なく収容することが可能となり、周波数利用効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００７９】
上記のように第１の目的に対応する本発明によれば、光パス経路での光信号品質劣化に応じて伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数とシンボルレートの組み合わせを選択して光パスを転送することにより、光パス網の光パスのビットレートを変更せずに、光周波数帯域の使用効率の向上を実現することができる。【００８０】
第２の目的に対応する本発明によれば、光通信路の伝送仕様に応じて、使用スペクトル帯域が最小となるような周波数フィルタ幅及び変調方式を選択することにより、光通信路の設定においてスペクトル帯域を必要以上に消費することを防ぎ、周波数リソースの利用効率を改善することができる。【００８１】
第３の目的に対応する本発明によれば、光通信路経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能かつ光周波数帯域が狭い光通信路を設定することができ、光周波数帯域の有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】従来の光通信路網（光パス網）の例である。
【図２】従来の通信装置の構成例である。
【図３】各種変調方式とＳＮＲペナルティの関係である。
【図４Ａ】従来の通信方式の一例であり、短距離、伝送路良好な場合を示す。
【図４Ｂ】従来の通信方式の一例であり、短距離、伝送路環境劣化の場合を示す。
【図４Ｃ】従来の通信方式の一例であり、長距離の場合を示す。
【図５】従来の光通信路網の例である。
【図６Ａ】フィルタによる帯域幅を割り当てた場合の信号スペクトルであり、狭い帯域幅を割り当てた場合を示す。
【図６Ｂ】フィルタによる帯域幅を割り当てた場合の信号スペクトルであり、広い帯域幅を割り当てた場合を示す。
【図７】本発明の第１の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図９】実施の形態１−１における帯域可変通信システムの構成図である。
【図１０】実施の形態１−１における帯域可変通信装置の構成例である。
【図１１】実施の形態１−１におけるネットワーク管理装置の構成図である。
【図１２】実施の形態１−１におけるネットワーク管理装置の処理のフローチャートである。
【図１３Ａ】転送ノード数、転送距離とスペクトル幅の関係の一例であり、従来方法を示す。
【図１３Ｂ】転送ノード数、転送距離とスペクトル幅の関係の一例であり、本発明に係る技術を示す。
【図１４】実施の形態１−１における帯域可変通信装置の処理のフローチャートである。
【図１５】実施の形態１−１における光信号品質劣化量を取得する処理のフローチャートである。
【図１６】マルチリング型ネットワーク構成例である。
【図１７】メッシュ型ネットワークの例である。
【図１８】実施の形態１−２における帯域可変通信システムの構成図である。
【図１９】１２ノードのリング型ネットワークを示す図である。
【図２０Ａ】従来技術において光パスの占めるスペクトル帯域を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の技術において光パスの占めるスペクトル帯域を示す図である。
【図２１】１２ノードのリング型ネットワークにおいてフルメッシュの光パスを配置した場合の必要なスペクトル帯域の計算結果を示す図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態における帯域可変通信システムの構成図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態における伝送距離・多値数・フィルタ幅の対応関係を示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態における光通信路設定システムと帯域可変ノードの構成図である。
【図２７】本発明の第２の実施の形態における光通信路設定システムのシーケンスチャートである。
【図２８Ａ】転送ノード数とスペクトル帯域の関係の一例（多値数Ｍ１の場合）である。
【図２８Ｂ】転送ノード数とスペクトル帯域の関係の一例（多値数Ｍ２の場合）である。
【図２９】第２の実施の形態における転送ノード数とスペクトル帯域の関係を示す図である。
【図３０】従来の送信先までの転送ノード数とスペクトル帯域の関係を示す図である。
【図３１】本発明の第３の実施の形態の概要を説明するための図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態におけるシステム構成図である。
【図３３Ａ】従来手法による周波数管理を示す図である。
【図３３Ｂ】本発明の技術による周波数管理を示す図である。
【図３４】従来の経路交換機能を示す図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態における経路交換機能部の構成図である。
【図３６】本発明の第３の実施の形態における経路交換機能を示す図である。
【図３７】実施の形態３−１における通信網の例である。
【図３８】実施の形態３−１におけるノード装置の構成図である。
【図３９】伝送仕様情報テーブルの例を示す図である。
【図４０】実施の形態３−２におけるノード装置の構成図である。
【図４１】実施の形態３−２における通信網の構成を示す図である。
【図４２】実施の形態３−３における通信網の構成を示す図である。
【図４３】実施の形態３−４における通信網の構成を示す図である。
【図４４】実施の形態３−５における一連の手順のシーケンスチャート（その１）である。
【図４５】実施の形態３−５における一連の手順のシーケンスチャート（その２）である。
【図４６】実施の形態３−６におけるノード装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００８４】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、第１の目的に対応する発明の実施の形態である。
【００８５】
（概要）
まず、図７、図８を参照して、本実施の形態の概要を説明する。本実施の形態に係る帯域可変通信方法は、通信装置群を光伝送によって接続し、かつ、光パスを設定及び管理する機能を具備するネットワーク管理装置を有する光パス網における帯域可変通信方法である。
【００８６】
図７に示すように、この帯域可変通信方法は、複数の通信装置を経由する光パスをネットワーク管理装置が設定、もしくは変更する際に、ネットワーク管理装置、または前記ネットワーク管理装置と前記通信装置にて行われるステップ１０１及びステップ１０２を有する。すなわち、前記帯域可変通信方法は、光パスの経路における光信号品質劣化量を求める光信号品質劣化量取得ステップ（ステップ１０１）と、光信号品質劣化量と所望のビットレートＢ(bit/s)の条件で伝送可能な変調フォーマットのうち、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する変調フォーマット選択ステップ（ステップ１０２）と、を有する。
【００８７】
更に、前記帯域可変通信方法は、ネットワーク管理装置と光パス経路上の各通信装置の制御部との間で、変調フォーマット選択ステップでの選択結果に基づいて実行される、該通信装置内の送信部、受信部、経路交換部を制御するための制御情報を交換する制御メッセージ交換ステップ（ステップ１０３）と、光パス始点の通信装置の送信部が、制御部が制御メッセージ交換ステップ（ステップ１０３）において受信した制御情報に基づいて、ネットワーク管理装置で選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光信号を生成して送信する光信号送信ステップ（ステップ１０４，１０５）と、光パスが通過する区間の通信装置の経路交換部にて、光パスの出力ポートを制御情報に基づいて切り替える経路交換ステップ（ステップ１０６）と、経路交換手段の通過帯域を制御情報に基づいて変更する帯域変更ステップ（ステップ１０７）と、光パス終点の通信装置の受信部が、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ(bit/s)の光パスを受信する光パス受信ステップ（ステップ１０８）とを有する。
【００８８】
図８は、本実施の形態における通信装置の概要構成図である。この通信装置は、始点と終点のクライアント装置間を結ぶリンクの経路上に配置され、光信号を送信・受信・経路交換する機能を有する通信装置である。図８に示すとおり、この通信装置は、所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する送信部１１１と、所望のビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する受信部１１２と、外部管理装置からの制御信号を受信し、送信部１１１、受信部１１２、経路交換部１１３を制御する制御部１１５と、入力ポートより入射する一つ以上の光パスの出力ポートを制御部１１５からの制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能と、を有する経路交換部１１３と、を有する。
【００８９】
制御部１１５は、送信部１１１、受信部１１２の変調フォーマット制御情報と経路交換部１１３の経路交換機能及び帯域変更機能の制御情報を外部管理装置との間で送受信する制御送受信機能と、該制御情報に基づいて該送信手段、該受信手段、該経路交換手段を制御する制御機能と、を有する。また、送信部１１１は、制御部１１５からの制御信号により、変調フォーマットを変更して光信号を生成して送信し、受信部１１２は、他の光通信装置から送信された光パスの変調フォーマットに対応して受信し、経路交換部１１３は、光パスが通過する区間の周波数帯域をパスの帯域に合わせて設定する。
【００９０】
以下、図面と共に本発明の第１の実施の形態を、実施の形態１−１及び実施の形態１−２に分けてより詳細に説明する。
【００９１】
（実施の形態１−１）
図９は、実施の形態１−１における帯域可変通信システムの構成の一例である。
【００９２】
同図中、円状に配置されているのは帯域可変通信装置１０１〜１０８であり、中心にあるのはネットワーク管理装置１０９である。
【００９３】
帯域可変通信装置１０１〜１０８の各々は、図１０に示すように、帯域可変の送信部１１１、帯域可変の受信部１１２、帯域可変の経路交換部１１３、光増幅器１１４、制御部１１５、光信号品質計測部１１６を有する。但し、光増幅器１１４、光信号品質計測部１１６は不要であればなくてもよい。
【００９４】
送信部１１１は、所望のビットレートＢ(bit/s)の光パスを生成して送信する。
【００９５】
受信部１１２は、所望のビットレートＢ(bit/s)の光パスを受信する。
【００９６】
経路交換部１１３は、入力ポートから入射する１つ以上の光の出力ポートを制御部１１５からの制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光パスが通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能な周波数帯域を変更する帯域変更機能を有する。
【００９７】
制御部１１５は、ネットワーク管理装置１０９から制御信号を受信し、送信部１１１、受信部１１２、経路交換部１１３を制御する。詳しくは、送信部１１１と受信部１１２の変調フォーマット制御情報と経路交換部１１３の経路交換機能、帯域変更機能の制御情報を送受信し、制御情報に基づいて、送信部１１１、受信部１１２、経路交換部１１３を制御する。
【００９８】
光信号品質計測部１１６は、光パスのOSNRやQ値等の光信号品質を測定する機能を有する。
【００９９】
図９に示すように、本実施の形態の帯域可変通信システムは、帯域可変通信装置群を光伝送路によって接続し、かつ、上記の帯域可変通信装置群を制御及び管理するネットワーク管理装置１０９を備えている。
【０１００】
図１１は、実施の形態１−１におけるネットワーク管理装置１０９の構成を示す。
【０１０１】
同図に示すネットワーク管理装置１０９は、光信号品質劣化量取得部１９１、変調フォーマット選択部１９２、制御メッセージ交換部１９３を有する。
【０１０２】
光信号品質劣化量取得部１９１は、光パス経路における伝送路の損失や分散特性や非線形光学効果、およびノードの損失やフィルタリング特性などから光信号劣化量を計算する。または、光信号品質劣化量取得部１９１は、光パスの始点と終点の帯域可変通信装置の光信号品質計測部２６で計測した光信号品質を制御メッセージ変換部１９３を介して受信し、２つの光信号品質から光信号品質劣化量を求める。例えば、始点の帯域可変通信装置での光信号品質がQ値30dＢであり、終点の帯域可変通信装置での光信号品質がQ値10dＢである場合、光信号品質劣化量は２つのＱ値の差20ｄＢとなる。
【０１０３】
変調フォーマット選択部１９２は、光信号品質劣化量取得部１９１で取得した光パスの経路における光信号品質劣化量と所望のビットレートＢ(bit/s)の条件で伝送可能な変調フォーマットのうち、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する。  制御メッセージ交換部１９３は、帯域可変通信装置１０１〜１０８の制御部１１５との間で、送信部１１１、受信部１１２、経路交換部１１３を制御するための制御情報を交換する。また、始点と終点の帯域可変通信装置において計測した光信号品質を利用する場合は、制御メッセージ変換部１９３により始点と終点の帯域可変通信装置の制御部１１５から光信号品質の情報を受信する。
【０１０４】
図１２は、実施の形態１−１におけるネットワーク管理装置１０９の処理のフローチャートである。
【０１０５】
ステップ１１１）  ネットワーク管理装置１０９の光信号品質劣化量取得部１９１は、光パスを設定もしくは変更する際に、まず光パスの経路での光信号品質劣化量を予め計算する。このとき、光信号品質劣化量は、例えば、光増幅器１１４からのＡＳＥ等の雑音負荷による光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）の劣化、伝送路損失やノード損失によるＯＳＮＲ劣化、伝送路や通信装置の波長分散や偏波モード分散による波形劣化、及び、通信装置内の光スイッチやフィルタのフィルタリングによる波形劣化等で、Ｑ値やＯＳＮＲペナルティ等のパラメータとして決定される。また、各伝送路での波長多重数がわかる場合は、伝送路内や光増幅器１１４内の四光波混合や自己位相変調や相互位相変調等の非線形光学効果による信号品質劣化も考慮して光信号品質劣化量を決定してもよい。各伝送路での波長多重数がわからない場合は、最大の波長多重数の場合の非線形光学効果による最悪の信号品質劣化を考慮して光信号品質劣化量を決定してもよい。また、光信号品質劣化量はネットワーク管理装置１０９からの情報と帯域可変通信装置での計測値から求めることができる。例えば、始点と終点の帯域可変通信装置において計測した光信号品質を利用する場合は、制御メッセージ変換部１９３を介して光信号品質の情報を受信し、２つの光信号品質から光信号品質劣化量を求めてもよい。
【０１０６】
ステップ１１２）  次に、変調フォーマット選択部１９２は、この光信号品質劣化量に対して、光パス経路において所望のビットレートＢ（bit/s）で伝送可能であり、かつ、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する。ここで、伝送可能とは、例えば、受信した信号のビット誤り率が１０−１２以下の条件を満たすことを指す。
【０１０７】
このとき、ひとつのキャリアにおいてシンボルレートＳＲ（bit/s）で光位相または光強度または両方でＭ値（多値数）の多値変調を行う変調フォーマットを用いて、
Ｂ＝Ｍ×ＳＲ                                  （１）
を満たし、光パスの経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能かつ、伝送可能な多値数のうちスペクトル帯域が最も狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択する。
【０１０８】
その結果、転送可能なノード数または距離とスペクトル幅の間には図１３Ａ，Ｂに示したような関係となる。従来方法の場合は、図１３Ａのように、最大の転送ノード数または距離に合わせて、全ての場合において、スペクトル幅は一定である。一方、本発明の実施の形態の場合は、図１３Ｂのように、転送ノード数または距離に応じて、多値数とシンボルレートを選択するため、短距離になるほどスペクトル幅を削減できる。
【０１０９】
図９の例においては、光パスＣのように伝送距離が長く通過ノード数が多い光パスは光信号品質劣化量が大きいので、ネットワーク管理装置１０９の変換フォーマット選択部１９２において、シンボルレートが高く（ＳＲ＝50Gb/s）多値数Ｍの低い変調フォーマット（ＱＰＳＫ，Ｍ＝２）を選択して高い信号対雑音比を確保する。また、光パスＢのように中距離で通過ノード数が少なくなると光パスの光信号品質劣化量が低減するので、シンボルレートを低減（ＳＲ＝25Gb/s）して多値数の高い変調フォーマット（１６ＱＡＭ、Ｍ＝４）を選択する。光パスＡのように伝送距離が更に短く通過ノード数が少ない光パスは光信号品質劣化量が小さいので、シンボルレートを更に低減（ＳＲ12.5Gb/s）して多値数のさらに高い変調フォーマット（３２QAM，Ｍ＝５）を選択する。全ての光パスにおいてビットレートＢは１００Gb/sで一定である。
【０１１０】
ステップ１１３）  次に、ネットワーク管理装置１０９の制御メッセージ交換部１９３は、ネットワーク管理装置１０９で選択された変調フォーマットに基づいて、光パス経路上の帯域可変通信装置１０１〜１０８の制御部１１５との間で、帯域可変送信部１１１、帯域可変受信部１１２、及び帯域可変経路交換部１１３を制御するための制御情報を交換する。
【０１１１】
次に、上記のネットワーク管理装置１０９のステップ１１３により制御情報を受信した帯域可変通信装置１０１〜１０８の動作を説明する。
【０１１２】
図１４は、実施の形態１−１における帯域可変通信装置の処理のフローチャートである。
【０１１３】
ステップ１２１）制御部１１５がネットワーク管理装置１０９から制御情報を受信する。
【０１１４】
ステップ１２２）光パス始点の帯域可変通信装置の送信部１１１は、制御部１１５が受信した制御情報に基づいて、ネットワーク管理装置１０９で選択された変調フォーマットかつビットレートＢ（bit/s）の光パスを生成して送信する。このとき、送信部１１１は、上記の（１）を満たし、光パスの経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能でかつ、スペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光パスを生成する。
【０１１５】
ステップ１２３）光パスが通過する区間の帯域可変通信装置の経路交換部１１３にて、光パスの出力ポートを波長に基づいて切り替え、通過帯域を光パスのスペクトル帯域に基づいて変更する。
【０１１６】
ステップ１２４）光パス終点の帯域可変通信装置の受信部１１２は、選択された変調フォーマットかつビットレートＢ（bit/s）の光パスを受信する。
【０１１７】
前述したように、ネットワーク管理装置１０９の光信号品質劣化量取得部１９１は、光パスを設定もしくは変更する際に、まず光パスの経路での光信号品質劣化量を予め計算する。以下、光信号品質劣化量を取得する処理の具体例を図１５のフローチャートを参照して説明する。
【０１１８】
ステップ１３１）ネットワーク管理装置１０９から光パスの経路の帯域可変通信装置へ、通過帯域や変調フォーマットの制御情報を送信する。
【０１１９】
ステップ１３２）光パスの経路の全ての帯域可変通信装置は、制御情報に基づいて、光パスの経路の全ての帯域可変通信装置の通過帯域を設定する。この通過帯域の値としては、例えばITU-Tグリッド（100G Hz, 50 GHz, 25 GHz, 12.5 GHz）から選択することができる。一般的には、ビットレートが１００Gb/sの場合は通過帯域１００G Hz または５０ GHzが選択され、ビットレートが４０ Gb/sの場合は通過帯域５０ GHz または２５ GHzが選択され、ビットレートが１０ Gb/sの場合は通過帯域２５ GHzまたは１２．５ GHzが選択されるが、これら以外の値でもよい。
【０１２０】
ステップ１３３）制御情報に基づいて、始点の帯域可変通信装置の帯域可変送信部１１１より所定のビットレートの光信号を送信する。このとき、変調フォーマットは帯域可変送信部１１１が送信可能な変調フォーマットの中から選択する。
【０１２１】
ステップ１３４）制御情報に基づいて、始点の帯域可変通信装置の光信号品質計測部１１６にて光信号品質（OSQs）を測定し、ネットワーク管理装置１０９へ送信する。次に、終点の帯域可変通信装置の光信号品質計測部１１６にて光信号品質（OSQe）を測定し、ネットワーク管理装置１０９へ送信する。光信号品質のパラメータとしては、Qファクタや光SNRを用いることができる。Qファクタは光信号を電気信号へ変換してデジタル信号処理することにより得られたビット誤り率から求めることができる。光SNRは光スペクトラムアナライザ等により、光スペクトルの光信号成分と雑音成分の比で求めることができる。または、送信部１１１で光信号にトーン信号を重畳しておいて、光信号品質計測部１１６にて光電変換後に抽出したトーン信号成分の大きさ、またはトーン信号成分と光信号成分の比を光信号品質のパラメータとして用いることも可能である。
【０１２２】
ステップ１３５）ネットワーク管理装置１０９において、始点と終点の光信号品質情報（OSQs、OSQe）を用いて光信号品質劣化量（ΔOSQ）を計算する。例えば、Qファクタを用いる場合、ΔOSQは終点と始点との光信号品質の比（OSQe／OSQs）となる（Qファクタがデシベル標記であればOSQe‐OSQs（dB））。光SNRやトーン信号（またはトーン信号成分と光信号成分の比）を用いる場合も同様にOSQe／OSQsとなる（デシベル標記であればOSQe‐OSQs（dB））。
【０１２３】
ステップ１３６）ネットワーク管理装置１０９から始点の帯域可変通信装置へ変調フォーマットを変更するよう制御信号を送信する。帯域可変送信部１１１が送信可能な全ての変調フォーマットについてステップ１３３）からステップ１３５）を繰り返すことにより、全ての変調フォーマットにおける光信号品質劣化量を取得することができる。
【０１２４】
その後、変調フォーマット選択部１９２により、これらの光信号品質劣化量を用いて、光パス経路において所望のビットレートＢ（bit/s）で伝送可能であり、かつ、スペクトル帯域が最も狭い変調フォーマットを選択する。
【０１２５】
本実施の形態の特徴は、光パス長に応じて、最大光パス長、伝送ビットレートは維持したままで、短い光パスは多値数を増やしシンボルレートを減らしてスペクトル幅を節約することで、全体で必要なスペクトル幅を削減して周波数利用効率を向上することである。光パス網で利用可能な総スペクトル帯域が一定の場合（例えば、Ｌバンド等）は、より多くの光パスを収容することが可能となる。
【０１２６】
なお、上記の例では、転送ノード数・距離に応じて多値数を３段階に分けているが、これ以外の分割数でもよい。また、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等の多値変調フォーマットの組み合わせについても、上記以外の組み合わせが適用できる。
【０１２７】
また、上記の例は、リング型ネットワーク構成の例であるが、図１６のマルチリング型や図１７のメッシュ型等の任意のトランスペアレントなネットワーク構成に適用できる。なお、図１６は、１〜１６で示されるノード（帯域可変通信装置）を有し、光パスＡ〜Ｃが設定されたマルチリング型ネットワークを示すものである。また、図１７は、帯域可変通信装置＃１〜＃７を有し、光パスＡ〜Ｃが設定されたメッシュ型ネットワークを示すものである。
【０１２８】
また、各帯域可変通信装置１０１〜１０８の送信部１１１、受信部１１２において、それぞれ偏波多重機能、偏波分離機能を具備してもよい。その場合、ネットワーク管理装置９の変調フォーマット選択部１９２は、
Ｂ=M×ＳＲ×２                              （２）
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数MとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択し、帯域可変通信装置１０１〜１０８に送信する。偏波多重も併用することにより光ファイバ内の限られた周波数資源の周波数利用効率を更に２倍向上させることができる。
【０１２９】
周波数利用効率の改善度は、適用するネットワーク構成や用いる多値数の組み合わせ等に依存するが、改善度の上限は最高多値数Mmaxと最低多値数Mminの比（Mmax／Mmin）となる。例えば、図９のように、QPSKと３２QAMを用いている場合は、最大２．５倍（Mmax／Mmin＝5／2）の周波数利用効率の改善が見込める。２５６QAMとQPSKを利用する場合は、最大４倍（Mmax／Mmin＝8／２）の周波数利用効率の改善が見込める。
【０１３０】
（実施の形態１−２）
次に、第１の実施の形態における実施の形態１−２を説明する。図１８は、実施の形態１−２における帯域可変通信システムの構成を示す。
【０１３１】
実施の形態１−１と同様に、当該帯域可変通信システムにおいて、帯域可変通信装置群１０１〜１０８を光伝送路によって接続している。なお、各帯域可変通信装置１０１〜１０８の構成は図１０と同様であり、また、ネットワーク管理装置１０９の構成も図１１と同様である。
【０１３２】
実施の形態１−２の特徴は、送信部１１１と受信部１１２においてシンボルレートＳＲ(bit/s)を一定として、直交周波数分割多重（OFDM,例えば非特許文献２）を用いていることである。また、ネットワーク管理装置１０９の変調フォーマット選択部１９２が、変調フォーマットを選択するときに、各サブキャリアをシンボルレートＳＲ(bit/s)で光位相または光強度またはその両方でＭ値の多値変調を行う変換フォーマットを用いて、
Ｂ=Ｎ×Ｍ×ＳＲ                              （３）
を満たし、光パス経路での光信号品質劣化量に応じて、伝送可能かつスペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択することを特徴としている。これにより、光パス始点の帯域可変通信装置の送信部１１１は、部分的に周波数帯域の重なるＮ個のサブキャリアからなる直交周波数分割多重を行い、各サブキャリアについて、シンボルレートＳＲ(bit/s)で光位相または光強度または両方でＭ値の多値変調を行い、上記（３）を満たし、光パス経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能でかつ、スペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数Ｍの組み合わせを選択して光パスを生成する。
【０１３３】
このように、本実施の形態１−２では、送信部１１１は、図１８に示すように、OFDMにより低速度のシンボルレートで複数のサブキャリアの周波数帯域を部分的に重ねて多重することができるため、実施の形態１−１の一キャリアを用いる方法より、スペクトル帯域の狭い光パスを生成することができる。したがって、より高い周波数利用効率の帯域可変光通信システムを提供することができる。
【０１３４】
また、送信部１１１及び受信部１１２において、それぞれ偏波多重機能及び偏波分離機能を具備してもよい。その場合、ネットワーク管理装置１０９の変調フォーマット選択部１９２は、
Ｂ=Ｎ×Ｍ×ＳＲ×２                              （４）
を満たし、伝送可能かつスペクトル帯域が狭い多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択する。光パス始点の帯域可変通信装置の送信部１１１では、この変調フォーマットに基づいて、光偏波多重も併用し、光パスの経路での光信号品質劣化に応じて、伝送可能で、かつ、スペクトル帯域が狭いサブキャリア数Ｎと多値数ＭとシンボルレートＳＲの組み合わせを選択して光パスを生成することにより、周波数利用効率をさらに２倍向上させることができる。
【０１３５】
（効果について）
本実施の形態１−２の光周波数利用効率の効果を示すために計算を行った。現在、光ネットワークでは光パス当りのビットレートは４０Gb/sが実用化され、１００Gb/sも標準化が進んでおり、次世代として４００Gb/s光パスのネットワークの研究が進められている。
【０１３６】
ここでは計算のモデルとして図１９に示すように、４００Gb/s光パスを扱う１２ノードのリング型ネットワークを用いた。従来技術では図２０Ａに示すように波長多重（WDM）により１００Gb/sのQPSK信号を４つ多重することで４００Gb/sの光パスを生成しており、光パスの伝送距離に係わらず光パスの占めるスペクトル帯域は一定である。
【０１３７】
一方、本発明の実施の形態１−２では、上記で説明したOFDMを用いて４００Gb/sの光パスを生成しており、図２０Ｂに示すように、長距離では4つの１００Gb/sのQPSK信号をOFDMで多重し、近距離では2つの２００Gb/sの16-QAM信号をOFDMで多重している。このように、本実施の形態では高密度のOFDM多重と距離に適用したスペクトル配置を行っているため、従来より光周波数利用効率が高くなる。
【０１３８】
図２１は１２ノードのリング型ネットワークにおいてフルメッシュの光パスを配置した場合の必要なスペクトル帯域の計算結果である。従来技術では約２６THzもの帯域を必要としており、光通信のＣ帯とＬ帯の合計（１２THz）でも不足しているため、ネットワークの実現は困難である。
【０１３９】
これに対して、本発明の実施の形態では66%ものスペクトル削減により９THz程度しか必要としない。従って、従来技術では実現できない大容量４００Gb/sの光パスネットワークが本発明に係る技術を用いることで実現可能となり、その効果は著しく大きい。
【０１４０】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第２の目的に対応する発明の実施の形態である。
【０１４１】
（概要）
まず、図２２、図２３を参照して、本実施の形態の概要を説明する。図２２に示すように、本実施の形態に係る伝送帯域決定装置は、光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置２０１と、光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置２１０と、多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置２０２と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、制御命令を光送信装置２０１とノード装置２１０と光受信装置２０２に送信し、指定された経路設定する機能を備える伝送帯域決定装置２２０である。
【０１４２】
当該伝送帯域決定装置２２０は、経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベース２２１と、伝送情報データベース２２１を参照して設定する光通信路の伝送仕様に応じて、割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定部２２２と、通過帯域幅・変調方式決定部２２２より設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御機能部２２３と、を有する。
【０１４３】
本実施の形態に係る伝送帯域決定方法は、光信号を送信する変調方式を変更する機能を持つ光送信装置と、光信号の通過帯域幅を可変する機能を持つノード装置と、多様な変調方式の信号を受信可能な光受信装置と、が伝送路を介して接続して構成された光通信網において、制御命令を光送信装置とノード装置と光受信装置に送信し、指定された経路設定する機能を備える通信路設定システムにおける伝送帯域決定方法である。
【０１４４】
図２３に示すように、この伝送帯域決定方法は、通信路設定システムの通過帯域幅・変調方式決定部が、経路設定する通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置に割当てる通過帯域幅、及び光送信装置に設定する変調方式との対応付け関係を記憶する伝送情報データベースを参照して割当てる通過帯域幅及び変調方式の決定を行う通過帯域幅・変調方式決定ステップ（ステップ２０１）と、通信路設定システムの制御機能部が、通過帯域幅・変調方式決定ステップより設定する通過帯域幅・変調方式の情報を受信し、それに従って光通信路の設定を行う制御ステップ（ステップ２０２）と、を有する。
【０１４５】
（実施の形態の詳細な説明）
以下、図面と共に本発明の第２の実施の形態を詳細に説明する。
【０１４６】
図２４は、本発明の第２の実施の形態における帯域可変通信システムの構成を示す。
【０１４７】
本実施の形態の帯域可変通信システムは、帯域可変ノード２１０を光伝送路によって接続し、かつ、帯域可変ノード２１０における光通信路の設定を管理する光通信路設定システム２２０（伝送帯域決定装置２２０と称してもよい）を備えている。
【０１４８】
本実施の形態の特徴は、伝送ビットレートを維持した場合、光通信路長に応じて、伝送距離の短い光通信路（図２４の光通信路A）では多値数Ｍの大きい変調方式（Ｍ＝４）及び対応した幅の狭いフィルタを、また伝送距離の長い光通信路（図２４の光通信路B）では多値数の少ない変調方式（Ｍ＝２）及び対応した幅の広いフィルタを用いることで、全体で必要なスペクトル帯域を削減して周波数利用効率を向上することである。
【０１４９】
また、光通信路の伝送距離を延長する必要が生じた場合において、光送信装置の多値数と帯域可変ノードのフィルタ幅の両方を変更する場合より、光送信装置の多値数を変えずに帯域可変ノードのフィルタ幅のみを変更した方が通信路のスペクトル帯域を小さくできる場合、帯域可変ノード装置のフィルタ幅のみを拡大することにより、ネットワーク全体の周波数利用の増大を抑えることができる。上記、伝送距離・多値数・フィルタ幅の対応関係を図２５に示す。
【０１５０】
図２６は、本発明の第２の実施の形態における光通信路設定システムと帯域可変ノードの構成例を示す。
【０１５１】
光通信路設定システム２２０は、光伝送路を設定する際に、送信機能部２１１において利用する変調方式、及びノード装置において利用する周波数フィルタ幅の双方を、所要伝送距離に対する所要スペクトルが最小になるように設定するものである。
【０１５２】
光通信路設定システム２２０は、伝送情報データベース２２１と通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２、制御機能部２２３を有する。
【０１５３】
伝送情報データベース２２１は、設定する光通信路の伝送仕様と、通信路上のノード装置２１０に割り当てるフィルタ幅、及び帯域可変ノード２１０の送信機能部２１１の変調方式との対応付け関係を記憶する。
【０１５４】
通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２は、伝送情報データベース２２１を参照して設定する光通信路の伝送仕様に応じて、割り当てるフィルタ幅及び変調方式の決定を行う。
【０１５５】
制御機能部２２３は、通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２より設定するフィルタ幅・変調方式の情報を受信し、それに従って帯域可変ノード２１０の設定を行う。
【０１５６】
帯域可変ノード２１０は、多値数・帯域可変光送信機能部２１１、多値数・帯域可変受信機能部２１２、帯域可変交換機能部２１３、光増幅器２１５，２１６、制御部２１４で構成される。ただし、光増幅器２１５，２１６は不要であればなくてもよい。
【０１５７】
多値数・帯域可変光送信機能部２１１は、光を変調して光信号を生成及び送信する機能と、光通信路設定システム２２０の制御機能部２２３から受信した制御信号に基づいて変調方式の多値数を変更する機能、発振周波数を変更し送信する光信号の周波数を変更する機能、を備える。
【０１５８】
多値数・帯域可変光受信機能部２１２は、多値数・帯域可変光送信機能部２１１から送出された光信号を受信する機能を備える。
【０１５９】
帯域可変交換機能部２１３は、入力ポートから入射する1つ以上の光信号の出力ポートを制御部２１４からの制御信号に基づいて切り替える経路交換機能と、光通信路が通過する入力ポートから出力ポートまでの区間の通過可能なスペクトル帯域をフィルタリングにより変更する帯域変更機能、光通信路を設定する際の周波数割当命令を受信する機能、を備える。
【０１６０】
以下に、光通信路設定システム２２０の動作を説明する。
【０１６１】
図２７は、本発明の第２の実施の形態における光通信路設定システムのシーケンスチャートである。
【０１６２】
ステップ２１１）  上記の光通信路設定システム２２０において、制御機能部２２３は、通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２に対して光通信路を設定するための伝送仕様の通知を行う。
【０１６３】
ステップ２１２）  通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２は、制御機能部２２３から受けた伝送仕様をパラメータとして伝送情報データベース２２１にアクセスし、伝送仕様を満たし（所要ビットレートで伝送可能で）、かつ、所要スペクトル帯域が最も小さい変調方式及びフィルタの決定を行う。
【０１６４】
ステップ２１３）  通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２は、決定した変調方式、フィルタ幅、スペクトル帯域を制御機能部２２３に通知する。
【０１６５】
ステップ２１４）  制御機能部２２３は、帯域可変ノード２１０の多値数・帯域可変送信機能部２１１に対しては変調方式の情報を、また、帯域可変交換機能部２１３に対してはフィルタ幅情報を通知する。なお、ここで、変調方式の変更は、多値数の変更であったり、光OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）におけるサブキャリア数の変更であったり、偏波多重の有無を指す。
【０１６６】
図２８Ａ、Ｂは、送信先のノード装置まで光通信路を設定する際に、ある変調方式を用いて伝送した場合における、送信先のノード装置までに介する転送ノード数と、その距離を一定のビットレートで伝送するために必要なスペクトル帯域の関係の例（ステップ関数）を示す。図２８Ａ、Ｂは、２種類の変調方式（多値数M1（図２８Ａ）、多値数M2（図２８Ｂ）について示している。ここでは簡単に説明するため各転送ノード間の間隔は一定、すなわち光通信路の距離は転送ノード数に比例する、と仮定しているが、各転送ノード間の距離は異なっていても発明を適用可能である。これらの情報は伝送情報データベース２２１に格納されている。
【０１６７】
図２９は、図２８Ａ、Ｂの例を用いて、伝送情報データベース２２１からスペクトル帯域及び多値数を決定する例である。
【０１６８】
本実施の形態では、通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２において、伝送仕様に対応した複数のステップ関数を組み合わせ、転送ノード数において伝送可能な複数の多値数及びフィルタ幅の組み合わせのうち、最もスペクトル帯域の小さい組み合わせを選択する。
【０１６９】
この選択方法に関して、図２８〜図３０を用いて例を示す。
【０１７０】
光通信路を設定する際、従来方式では、伝送仕様の最も厳しい光通信路に合わせて他の光通信路に対しても同一のスペクトル帯域及び変調方式を用いていた。この場合、送信先までの転送ノード数とスペクトル帯域の関係を示すステップ関数は図３０に示すとおり、転送ノードの数に関わらずスペクトル帯域が固定的に定まっている。
【０１７１】
これに対し、本実施の形態に係る技術では、複数の変調方式を用いることができ、また、フィルタ幅を柔軟に変更することができるため、転送ノード数に対して伝送可能である最小のスペクトル帯域を複数の変調方式とフィルタ幅の組み合わせの中から選択することができる。
【０１７２】
本実施の形態では、この組み合わされたステップ関数を用いて、より良い方式、すなわち、より小さいスペクトル帯域で伝送が可能なフィルタ幅及び変調方式を選択することができる。図２９は、図２８Ａ、Ｂの２つのステップ関数を組み合わせ、より小さいスペクトル帯域である値を選択可能にしたグラフである。例えば、送信先までの転送ノード数が１ホップからH1ホップの間であった場合、フィルタ幅にF1を、また変調方式にM1を用いることで、S1のスペクトル帯域で光通信路を設定することができる。本実施の形態を従来方式の図３０と比較した場合、S5−S１[Hz]分のスペクトル帯域を削減することができる。
【０１７３】
なお、このステップ関数は伝送情報データベース２２１に記憶されており、ステップ関数の情報は、一例として、予め実験やフィールドテストにより、変調方式毎にフィルタ幅と伝送距離を変化させて伝送可否を調査して作成しておくことができる。また、伝送情報データベース２２１は適用する変調方式のステップ関数を組み合わせて新しいステップ関数を適宜作成する機能を備える。
【０１７４】
上記のように、通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２において、伝送情報データベース２２１を参照して光通信路の設定に必要な情報を決定した後、上記の図２７のステップ２１４において、制御機能部２２３は、通過帯域幅・変調方式決定機能部２２２から受けた情報を基に、帯域可変ノード２１０の制御部２１４との間で制御情報を交換する。具体的には、光通信路端の送信機能部２１１及び受信機能部２１２に対しては使用する変調方式の情報を、また、帯域可変交換機能部２１３に対してはフィルタ幅情報を与える。なお、送信機能部２１１及び受信機能部２１２に送信する情報に関しては、変調方式のみでなく、スペクトル帯域、または変調方式とスペクトル帯域の双方であってもよい。
【０１７５】
なお、上記の光通信路設定システム２２０の動作をプログラムとして構築し、光通信路設定システムとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。つまり、光通信路設定システム２２０は、例えば、コンピュータに上記プログラムを実行させることにより実現可能である。
【０１７６】
また、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。
【０１７７】
［第３の実施の形態］
以下、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第３の目的に対応する発明の実施の形態である。
【０１７８】
（概要）
まず、図３１を参照して、本実施の形態の概要を説明する。図３１に示すように、本実施の形態に係る通信ネットワークにおけるノード装置は、任意の周波数帯域の光信号を送信する帯域可変送信部３２３と、任意の周波数帯域の光信号を受信する帯域可変受信部３２４と、任意の周波数帯域の光信号を任意の入出力方路間で経路交換する帯域可変経路交換部３２１と、帯域可変送信部３２３と帯域可変受信部３２４と帯域可変経路交換部３２１と制御信号をやり取りすることで、任意の周波数帯域幅の信号を任意の入出力方路に設定する制御機能部３２２と、を具備する。前記制御信号は、光周波数の始点値と終点値もしくは、中心周波数と帯域幅によって経路交換される光信号の周波数帯域を指定する。
【０１７９】
（実施の形態の詳細な説明）
以下、図面と共に本発明の第３の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、まず、基本的な構成及び処理について説明し、その後に、具体例として実施の形態３−１〜３−６を説明する。
【０１８０】
図３２は、本実施の形態のシステム構成を示す。同図に示すシステムは、光送信機能部３１１（ノード装置）、光受信機能部３１２（ノード装置）、複数の光周波数割当クロスコネクト（XC）機能部３１３（ノード装置）、光周波数リソース管理機能部３３１、制御機能部３３２、割当周波数決定機能部３３３、光周波数リソースＤＢ３５１、伝送仕様ＤＢ３５２を有する。
【０１８１】
このうち、光周波数リソース管理機能部３３１、制御機能部３３２、割当周波数決定機能部３３３、光周波数リソースＤＢ３５１、伝送仕様ＤＢ３５２は、通信路設定装置（制御装置）として機能するものである。
【０１８２】
光送信機能部３１１は、光を変調して光信号を生成する機能、光信号を送信する機能、発振光周波数を変更し送信する光信号の光周波数を変更する機能を有する。
【０１８３】
光受信機能部３１２は、光信号を受信する機能、受信した光信号の信号品質をモニタする機能を有する。
【０１８４】
光周波数割当XC機能部３１３は、入力部に入力された光信号を任意の光周波数幅で任意の出力部に出力する機能、制御機能部３３２からのクロスコネクト命令及び光周波数割当命令を受信する機能を有する。
【０１８５】
光周波数リソース管理機能部３３１は、伝送路及びノード装置（光周波数割当XC機能部３１３）における光周波数リソースを、管理する機能を有する。
【０１８６】
光周波数リソースＤＢ３５１は、伝送路及びノード装置（光周波数割当XC機能部）において使用されている光周波数リソースを記憶するデータベースである。
【０１８７】
制御機能部３３２は、光周波数割当XC機能部３１３に対して、接続する入力ポート/出力ポート、通信路の光周波数幅、及び通信路光周波数の中心波長（もしくは、光周波数スロットの上限値、下限値）を含んだクロスコネクト命令及び光周波数割当命令を送信する機能、光送信機能部３１１、光受信機能部３１２に光周波数設定・測定等の制御命令を送信する機能を有する。
【０１８８】
割当周波数決定機能部３３３は、設定する通信路の伝送仕様（伝送距離、通過ノード数、ビットレート）、及び周波リソースの空き状況に応じて割り当てる光周波数幅を決定する機能を有する。
【０１８９】
伝送仕様ＤＢ３５２は、設定する通信路の伝送仕様（ビットレート、通過ノード数、伝送距離など）と、割当てる光周波数幅の対応付け関係を記憶するデータベースである。
【０１９０】
本実施の形態における光周波数リソース管理方法は従来の手法と異なる新しい管理手法を採用している。
【０１９１】
従来の光周波数割当は、通信路の中心光周波数を固定の光周波数グリッド（e.g. ITU-Tグリッド）に合わせて管理する管理手法であった。この場合、光周波数割当クロスコネクトが出力する光周波数単位の中心波長は固定のグリッド上にあり、状況に応じて中心光周波数を制御するといった動作の実現が不可能であった。これに対し、本実施の形態では、割当てる光周波数幅に加え、中心光周波数を状況に応じて変更する光周波数割当手法を採用する。
【０１９２】
図３３Ａ、３３Ｂは、周波数管理の比較を示す図である。
【０１９３】
図３３Ａに示すように、従来手法は、割当てる光周波数帯域が狭い場合においても、決められたグリッドに中心波長を合わせる必要があるため、設定できる通信路数がグリッドによって固定される方式である。このため割当光周波数の狭い通信路が多数並存する場合は、各通信路チャネル間の活用できない光周波数リソースが多く残される。
【０１９４】
一方、図３３Ｂに示すように、本実施の形態で採用する光周波数管理方式では、通信路の中心光周波数が固定されていないため、帯域が狭い場合は、間隙を詰めて通信路を設定することが可能である。従って、結果的に設定可能な通信路本数を増大させることができる。
【０１９５】
また、本実施の形態のノード装置は、このような新しい光周波数リソース管理の下で任意の入力部と出力部の接続状態を設定する経路交換機能を備える。
【０１９６】
従来のノード装置における経路交換機能では、図３４に示すように、通信路の使用する光周波数帯域幅は管理されていなかったため、通信路設定の際には帯域幅に関する情報を受信する必要が無かった。通信路の入力部と出力部は、出力／入力ポートと中心光周波数（必ずしも中心光周波数でなく、識別可能なリファレンス値ならば良い）の組合せで識別され管理される。つまり、従来手法ではノード装置に存在する各入力部と各出力部は、設定する通信路の通信路属性には無関係の光周波数軸上の決められたポイント（e.g. ITU-Tグリッド上のポイント）であり、通信路が割当てられる光周波数軸上の座標は、通信路の使用帯域幅に因らず、決定されていた。入力部の通信路設定の際は、予め決められている光周波数軸上のポイントを入力部（入力ポイント）と出力部（出力ポイント）それぞれに対して選択し、接続するだけであった。また、入力ポイントと出力ポイントの数についても、通信網中で利用する通信帯域と使用される光周波数グリッドにより必然的に定められた固定値であった。図３４の例では、入力部側の入力ポート＃１〜＃Ｎのそれぞれに８つの入力ポイント（＃１−１〜＃１−８、＃２−１〜＃２−８、...．．、＃Ｎ−１〜＃Ｎ−８）が定められ、出力部側の出力ポート＃１〜＃Ｎのそれぞれに８つの出力ポイント（＃１−１〜＃１−８、＃２−１〜＃２−８、...．．、＃Ｎ−１〜＃Ｎ−８）が定められ、入力ポイント＃１−３と出力ポイント＃２−３が接続され、入力ポイント＃Ｎ−６と出力ポイント＃１−６が接続されている。
【０１９７】
これに対し、図３５に示す本実施の形態のノード装置３１３の備える経路交換機能部３９１では、図３６に示すように、光周波数軸上のポイント（絶対値）に加えて、帯域幅の概念を加えた光周波数スロットの概念が導入される。本実施の形態のノード装置３１３においては、経路交換機能部３９１の入力部と出力部は、任意の光周波数スロットであり、入出力ポートと、光周波数軸上の座標情報（絶対値情報）、および光周波数帯域幅によって識別される。通信路に帯域が割当てられる際には、通信路の必要帯域幅に応じて光周波数軸上の任意の場所に通信路を配置することができる。経路交換の際には、指定されたスロット（つまり、光周波数軸の絶対値情報と帯域幅情報）で、入力ポートと出力ポートの接続が行われることで経路交換される。図３６の例では、座標Ａから座標Ｂで示される周波数スロットで、入力ポート＃２と出力ポート＃１の接続が行われるとともに、座標Ａ'から座標Ｂ'で示される周波数スロットで、入力ポート＃Ｎと出力ポート＃１の接続が行われている。
【０１９８】
また、従来の経路交換手法と異なり、通信路設定前に初めから接続対象となる部分が入力ポート、及び出力ポート上で決定されておらず、設定する通信路に応じて適応的に選択する機能を備える。従ってノード装置３１３に存在する接続対象数（通信路数）も設定する通信路の帯域幅により状況により変化することとなる。これは設定する通信路に拠らず、入力部と出力部が固定されている従来の経路交換機能とは異なる機能である。さらに設定する通信路に応じて光周波数スロットの幅（帯域幅）を考慮する必要があるため、設定する通信路情報が与えられた後に初めて接続する光周波数軸上の座標が決定可能となる全く異なる仕組みが採用される。このようなノード装置３１３に対して通信路を複数設定する際には、従来と異なる、中心光周波数の任意設定を可能とする割当光周波数決定機能部３３３を備えた通信路設定装置３３０が必要となる。
【０１９９】
本実施の形態にて使用されるノード装置３１３は、上記の光周波数スロット単位での経路交換機能を以下の制御機能部（後述する図３８、３９の３２２）により実現する。
【０２００】
当該制御機能部は、ノード内の各構成要素を制御する機能、通信網の制御装置３３０から制御メッセージを受信する機能、制御装置３３０から通信路属性情報を受信し、設定する通信路の光周波数帯域（光周波数スロット）を認識する機能、入力部の光周波数スロットと出力部の光周波数スロットを接続する機能を有する。
【０２０１】
ノード装置３１３は、通信網の制御装置３３０からの通信路接続命令（帯域幅情報が含まれる）を当該ノード装置３１３の制御機能部にて受信し、制御命令から設定する通信路の光周波数スロットを認識し、指定された光周波数スロットで入力部と出力部に接続関係を生成する。これにより、異なる光周波数帯域を使用する異なる通信路群を柔軟に収容することが可能となる。従って、余計なチャネル間のガードバンドを削減することができ、光周波数利用効率を高めることができる。
【０２０２】
本実施の形態におけるパス設定の手順を以下に示す。
【０２０３】
（１）設定されるパスの通信路の伝送仕様（経路情報、通過ノード数、ビットレートなど）の情報を考慮して、制御装置３３０の割当周波数決定機能部３３３は、伝送仕様ＤＢ３５２に保存されている情報を参照し、設定する通信路の利用光周波数帯域幅を決定する（伝送仕様ＤＢ３５２には伝送仕様毎に必要通信路に必要な光周波数帯域幅が記憶されている）。
【０２０４】
（２）光周波数リソース管理機能部３３１から光周波数リソースＤＢ３５１の現在の通信網における空きリソース情報が参照され、設定要求された経路に、上記（１）により決定された通信路の帯域幅で、収容可能な、光周波数帯域が決定され制御機能部３３２に渡される。
【０２０５】
（３）上記の手順で決定された光周波数帯域を含む、設定通信路の各種通信路属性情報に基づき、通信路接続命令が制御装置３３０から通信路経路上の各ノード装置３１３に渡され、各ノード装置３１３において、指定された通信路帯域で入力部と出力部を接続することによりend-to-endの通信路を設定する。
【０２０６】
（４）制御機能部３３２から使用帯域が光送信機能部に通知され、使用帯域の中心光周波数で送信機の発光を行う。
【０２０７】
上記の手順を実行する機能が通信網の制御装置３３０に実装される。
【０２０８】
本実施の形態では、送信機が任意に光信号の中心周波数を設定する機能を備えるため、ノード装置でどのような周波数帯域の通信路を設定しても、それに合わせた中心周波数の光信号を送信することができる。
【０２０９】
また、本実施の形態の通信網は、通信路の終端点となるノード装置における光受信機能部３１２の信号品質測定機能と、通信路の始点ノードとなるノード装置における光送信機能部３１１の光周波数変更機能を利用して、通信路に最適な光周波数を設定する機能を備える。
【０２１０】
ノード装置に通信路帯域を設定した通信路を通る光信号には、ノード装置（群）のフィルタ特性により、スペクトル形状に変化が生じる。フィルタ機能を果たすノード装置（群）のフィルタの通過帯域や形状により、最適な光通信路の中心光周波数が変化する。ノード装置（群）のフィルタ特性は、使用する個々のデバイス等により特性が微妙に異なり、全ての通信路に対して同一ではないため、光送信機能部３１１で送信する光信号光周波数の調整が必要になる。最適光周波数からの光周波数のずれが大きい場合、光信号の品質劣化の要因となるため、通信路を設定した後に、以下の手順で光送信機能部３１１の発振光周波数の補整を行い、設定した通信路に最適な光周波数で信号伝達を行う。
【０２１１】
（１）前述の手順で通信路を設定する。
【０２１２】
（２）制御装置が光受信機能部３１２に、光周波数補整開始を通知し、光信号品質のモニタを開始する。
【０２１３】
（３）通信路設定完了後に光送信機能部３１１において、設定した光周波数を一定の幅（変更速度）で変更しながらステップバイステップに少しずつずらす。この際、光受信機能部３１２は、制御装置３３０により送信機の光周波数変更と同期しながら光信号品質の測定結果を記録する。
【０２１４】
（４）光受信機能部３１２は光信号品質が最も良くなった光周波数（タイミングにより送信機能部３１１と同期している場合はタイミング情報）を制御装置３３０に通知する。
【０２１５】
（５）制御装置３３０より最も信号品質の良くなる光周波数を光送信機能部３１１に通知し、光送信機能部３１１で通知された光周波数で発光する。
【０２１６】
上記の手順を実行する機能が通信網の制御機能部３３２に実装される。
【０２１７】
また、本実施の形態は故障切替や支障移転時に通信路の経路を変更する際、通信路の使用光周波数帯域幅を変更する機能を備える。例えば、故障発生時、故障切替により経路が変更となった場合、伝送距離や通過ノード数が変更になるため経通信路の伝送仕様の変更になるため、各ノードにおいて通信路の帯域幅を拡大し、変更後に厳しくなった伝送要件においても信号品質を担保して光信号を伝播させるようにすることができる。この場合、経路が変更された後、変更後の通信路の帯域幅を増大（もしくは縮小）する。
【０２１８】
また、この経路変更時に経路変更後の通信路が使用する通信路帯域を予め予約しておくこともできる。この際、元々の経路と変更後経路の共通部分においては、増加分だけを予約しておくことも可能である。このことにより、予約帯域を節約することができる。
【０２１９】
ここで、光周波数帯域とは、光周波数リソースの特定の値から特定の値までの帯域を指す。
【０２２０】
光周波数帯域幅とは、特定の値を考慮しない光周波数帯域の下限から上限までの幅を表す。
【０２２１】
本実施の形態の管理手法を採用することにより、通信路間の光周波数の間隙を低減することができ、伝送路、及びノード装置の光周波数リソースを有効活用することができる。  
ここで本実施の形態における「ノード装置」とは、ROADM、OXC、光パケット交換機、光バースト交換機等のノード装置を表す。ノード装置の経路接続機能は、LCOS等により実現される WSS(Wavelength Selectable Switch)等により実現可能である。本実施の形態における「光通信路」とは、光パス、光パケットパス、光バーストパス等を表す。本実施の形態における「伝送仕様」とは、伝送距離、ビットレート、通過ノード数の他、チャネル間の周波数間隔、通過する光スイッチ数、通過する光アンプ数、通過する光分離素子・光多重素子であっても良い。
【０２２２】
（実施の形態３−１）
図３７は、実施の形態３−１における通信網の例を示す。同図に示す通信網には、４つのノード（＃１〜＃４）の光周波数クロスコネクト装置３２０１〜３２０４が伝送路によって接続されている。また、制御サーバ３３０には制御網を通してノード装置群（＃１〜＃４）を制御する機能が備えられている。各伝送路の長さは50kmとする。
【０２２３】
図３８は、実施の形態３−１におけるノード装置の構成を示す。ノード装置３２０は、クロスコネクト部３２１と制御機能部３２２を有する。この例においては、ノード装置３２０は、複数のWSS（波長選択スイッチ）を多数組み合わせてクロスコネクト部３２１（経路交換機能部３９１）を実現している。入力部、出力部は入力ポートとなる伝送路の周波数帯域の一部をスロット単位に指定することで決定される。
【０２２４】
クロスコネクト部３２１は、帯域可変WSS（波長選択スイッチ）３６１，３６２と伝送路を接続して構成されている。また、帯域可変WSS３６１，３６２は、入力NNI(Network Network Interface)ポート毎、出力NNIポート毎、入力UNI(User Network Interface)ポートグループ及び出力UNIポートグループ毎に配置され、UNIポートグループには二つの帯域可変WSSが利用された構成としている。
【０２２５】
UNI部分にWSSを多段することにより、各UNIポートで任意の波長を使用できるカラーレススイッチング機能を実現している。この機能は、通信路を設定する際、UNIにおける周波数帯域の周波数帯域の衝突を防ぐことが可能であり、UNI方路における周波数利用効率を向上させることができる。
【０２２６】
また、WSSを多段することで、UNIポートから任意の出力方路に出力可能なディレクションレス機能も実現している。ディレクションレス機能があることで、UNI方路を各出力方路で共有することが可能になり、UNI方路数、及びUNIポート数を削減することができる。ここでは、WSSに入力された信号を任意の出力ポートに出力し、かつ、入力信号の光周波数帯域にフィルタを適用する機能を備える帯域可変WSSを想定している。このような帯域可変WSSはLCOS(liquid crystal on silicon)を用いて実現されている。この帯域可変WSSが組み合わされることで光周波数XC機能部３１３が実現されている。このような光周波数フィルタの機能は原理的に帯域可変WSSに本来備わっている機能であるため、光周波数フィルタにより通信路帯域を制御することで、追加のデバイスを用いることなく帯域を制御することが可能になり、ノード構成を簡素化することができる。また、利用する光送信機３１１の伝送方式に依存しない帯域制御が可能であり、どのような光送信機から送信された光信号にも同様に対応可能となる。
【０２２７】
また、本ノード装置３２０では、入力UNIポートａには送信する光信号の帯域を変更する機能を備えた帯域可変光送信機（図３２の光送信機能部３１１）が接続されている。また、出力UNIポートｂには、一定の範囲の任意の帯域の光信号を受信可能な、帯域可変受信機（図３２の光受信機能部３１２）が接続されている。本ノード装置３２０は、ノード装置の制御機能部３２２により、設定する通信路の光周波数帯域幅を、受け取った制御メッセージや、設定ファイル等から識別する機能が実装され、帯域可変WSS３６１，３６２に制御命令を送ることで指定された光周波数帯域幅で、入力部と出力部を接続することができる。
【０２２８】
光信号の光周波数帯域は、光通信路の使用する光周波数帯域の始点値と終点値、または、中心光周波数と帯域幅により指定される。
【０２２９】
通信網全体を制御可能な制御サーバ３３０には、図３２に示す光周波数リソース管理機能部３３１、光周波数リソースＤＢ３５１、制御機能部３３２、割当周波数決定機能部３３３、伝送仕様ＤＢ３５２が実装されている。
【０２３０】
この通信網に以下の三つの通信路属性の設定要求があった場合の動作を説明する。
【０２３１】
通信路＃１：
・ビットレート40Gbps
・伝送距離150km
・通過ノード数：4ノード
・経路：ノード#1→ノード#2→ノード#3→ノード#4
通信路＃２：
・ビットレート100Gbps
・伝送距離150km
・通過ノード数：4ノード
・経路：ノード#1→ノード#2→ノード#3→ノード#4
通信路＃３：
・ビットレート40Gbps
・伝送距離50km
・通過ノード数：2ノード
・経路：ノード#1→ノード#2
＜通信路＃１の設定＞
通信路＃1の伝送仕様（ビットレート=40Gbps、通過ノード数4ノード、伝送距離150Km）の情報が制御サーバ３３０に入力される。
【０２３２】
制御サーバ３３０は、伝送仕様ＤＢ３５２に保存されている情報を参照する。この場合、図３９に示したような伝送仕様情報のテーブルが管理されているものとする（伝送仕様ＤＢ３５２の実装形態はテーブルでなく、どのような形でもよい）。この伝送仕様ＤＢ３５２は、伝送仕様をキーとして、通信路帯域幅が取得できる構造となっている。この伝送仕様ＤＢ３５２と入力された伝送仕様情報により通信路＃1に必要な帯域幅は、50GHzであると判定される。
【０２３３】
次に、割当周波数決定機能部３３３が、設定する通信路の利用光周波数帯域幅を決定する。光周波数リソースＤＢ３５２から現在の通信網の各リンクにおける空きリソース情報が参照され、設定要求された経路に、前手順により決定された通信路の帯域幅で、収容可能な、光周波数帯域が決定される。この場合、通信網が利用する通信網の帯域は、193.1THz〜194.1THzであり、全ての帯域が空き状態であり、193.1THz〜193.15THzが「通信路＃1」の光周波数帯域として決定さる。この利用光周波数の情報は制御機能部３３２に渡される。このようにして決定された光周波数帯域を含む、設定通信路の各種通信路属性情報に基づき、通信路接続命令が制御サーバ３３０から通信路経路上の各ノード装置３２０に渡され、各ノード装置３２０において、指定された通信路帯域で入力部と出力部を接続することによりノード装置３２０の通信路を設定する。この場合、各ノード装置３２０で以下の帯域可変WSSに対して指定された帯域（193.1THz〜193.15THz）で入力と出力が接続状態とされる。
【０２３４】
●ノード＃１：
・入力ＵＮＩ部分の２つの帯域可変WSS;
・ノード＃２向けの伝送路に接続される出力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
●ノード＃２：
・ノード＃１向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS:
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS:
●ノード＃３：
・ノード＃２向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS:
・ノード＃４向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS：
●ノード＃４：
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS:
・出力UNI部分に繋がる２つの帯域可変WSS:
制御サーバ３３０の制御機能部３３２と連携し、NNI部分の帯域可変WSSだけでなく、UNI部分の帯域可変WSSにも指定された帯域幅を割当てることで、通信路のend-to-endで柔軟に任意の帯域幅で通信路を設定できるようになる。（従来はUNI部分の接続機能の通信路帯域幅は固定であった。）
次に制御機能部３３２から使用帯域（中心光周波数でも良い）が始点ノードであるノード＃1の入力UNI部分にある設定中の通信路に接続される光送信機３１１に通知され、使用帯域の中心光周波数で帯域可変送信機の発光を行う。また、終点ノードであるノード＃４の出力UNI部分の帯域可変光受信機に対しても設定光周波数帯域が通知され、正しい光周波数帯域で通信路が設定されているか測定し確認する。受信機３１２でも確認することにより、通信路設定の誤動作や異常動作の検出を可能とする。
【０２３５】
また、「通信路＃1」が使用した帯域情報が、割当周波数決定機能部３３３に通知され、光周波数リソースＤＢ３５１の光周波数情報が更新される。この場合、「通信路＃1」の使用した帯域が使用状態のリソースとして周波数リソースＤＢ３５１に記録される。
【０２３６】
次に、「通信路＃１」が設定された状態で「通信路＃２」が設定される手順を示す。
【０２３７】
＜通信路＃２の設定＞
通信路＃２の伝送仕様（ビットレート=100Gbps、通過ノード数：3ノード、伝送距離：100Km）の情報が制御サーバ３３０に入力される。「通信路＃1」の際と同様にして、伝送仕様ＤＢ３５２（図３９）を参照することにより、通信路帯域幅が100GHzと決定される。
【０２３８】
次に、割当周波数決定機能部３３３が、設定する通信路の利用光周波数帯域幅を決定する。周波数リソースＤＢ３５１から現在の通信網における空きリソース情報が参照され、設定要求された経路に、前手順により決定された通信路の帯域幅で、収容可能な、光周波数帯域が決定される。193.1Thz〜193.15THZが「通信路＃1」に割り当てられているため、通信路帯域を、193.15THz〜193.25THzと決定される。なお、この際、予め割当周波数決定機能部３３３の管理情報として登録されたガードバンド情報に基づき一定のガードバンドを設定することも可能である。この場合、必要十分なガードバンドを空けることで隣接通信路からのクロストークを低減することができる。
【０２３９】
次に、決定された、光周波数帯域の情報が制御機能部３３２に渡される。このようにして決定された光周波数帯域を含む、設定通信路の各種通信路属性情報に基づき、通信路接続命令が制御装置３３０から通信路経路上の各ノード装置３２０に渡し、各ノード装置３２０において、指定された通信路帯域で入力部と出力部を接続することによりノード装置３２０の通信路を設定する。この場合、各ノード装置３２０で以下の帯域可変WSSに対して指定された帯域（193.15THz〜193.25THz）で入力と出力が接続状態とされる。
【０２４０】
●ノード＃１：
・入力UNI部分の２つの帯域可変WSS;
・ノード＃２向けの伝送路に接続される出力用NNIポートの繋がる帯域可変WSS;
●ノード＃２：
・ノード＃１向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
●ノード＃３：
・ノード＃２向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
・ノード＃４向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
●ノード＃４：
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
・出力UNI部分に繋がる２つの帯域可変WSS:
また、送信機、受信機に対しても「通信路＃1」と同様の制御が実施される。
【０２４１】
また、「通信路＃２」の利用した帯域について、周波数リソースＤＢ３５１の管理情報が更新される。
【０２４２】
「通信路３」についても、前述と同様の方法によりに通信路帯域が決定される。図３９のテーブルの値より帯域幅は25GHzと決定される。及び、「通信路＃１」、「通信路＃２」を設定後の光周波数空き状況、を考慮し、193.25THz〜194.00THzとされる。
【０２４３】
各ノード装置２００に対しては制御命令が送信され193.25THz〜194.00THzの帯域で以下のように接続状態が設定される。
【０２４４】
●ノード＃１：
・入力UNI部分の２つの帯域可変WSS:
・ノード＃２向けの伝送路に接続される出力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS
●ノード＃２：
・ノード＃１向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSS;
・出力UNI部分に繋がる２つの帯域可変WSS;
また、送信機、受信機に対しても「通信路＃１」、「通信路＃２」と同様の制御が実施される。
【０２４５】
また、「通信路＃３」の利用した帯域について、周波数リソースＤＢ３５１の管理情報が更新される。
【０２４６】
以上のようにして、通信路の伝送仕様（伝送距離、ビットレート、通過ノード）に応じて、通過ノードで割当てる通信路帯域を可変とする。
【０２４７】
なお、本実施の形態におけるノード装置３２０の制御は、GMPLS（RSVP-TE）等のシグナリングプロトコルを用いて自律分散制御により実施することも可能である。この場合、シグナリングメッセージに設定される帯域情報（帯域幅、中心光周波数、隣接通信路に対するガードバンド）が含められて各ノードに送信される。この光周波数帯域情報は、例えばLabel-ObjetまたはSender_Tspec Objectを拡張してRSVP-TEのメッセージに載せることができる。(後述の実施の形態３−２〜３−５についても同様)
（実施の形態３−２）
図４０は、本発明の実施の形態３−２におけるノード装置の構成を示す。本実施の形態では、図３８に示すノード装置の制御機能部３２２に故障検出機能部３７１、トリガ信号送信機能部３７２を更に実装し、また、制御サーバ３４０にトリガ信号検出機能部３４１、迂回経路計算機能部３４２を実装することにより、通信路の経路を変更する際の光伝送の要件の変化に応じて通信路帯域幅を変更することができる。これにより、通信路の故障発生時にも適応的に通信路の経路変更を行うことが可能となる。
【０２４８】
従来技術の場合、現用経路と予備経路の経路長や通過ノード数が異なる場合、伝送要件の厳しい通信路（一般的に予備通信路の方が長いため予備通信路）に合わせて伝送設計されていたため、平常時使わない予備通信路に余剰なりソースが割当てられていた。ここで本実施の形態の方法を適用し、現用通信路、予備通信路それぞれの要件にあった帯域幅で通信路を設定することにより、通信網の帯域を削減することができる。
【０２４９】
図４１は、実施の形態３−２における通信網の構成を示す。ノード装置＃１〜＃６は、上記の図４０の構成を有する。
【０２５０】
「通信路＃４」の通信路の伝送仕様は以下の通りとする。
【０２５１】
通信路＃４：
・ビットレート40Gbps
・伝送距離150km
・通過ノード数：4ノード
・経路：ノード#1→ノード#2→ノード#3→ノード#4
この「通信路＃４」を前述の第１の実施の形態に示した手順により、制御サーバ４００により50GHzの帯域幅で193.1THz〜193.15THzの帯域に設定する。また、「通信路＃４」が該当帯域を利用中であることが、周波数リソースＤＢ３５２に記憶される。「通信路＃４」を設定後、ノード装置＃２とノード装置＃３の間に伝送路故障が発生した場合、ノード装置＃３において光信号が受信不可能になったことから、当該ノード装置＃３にて伝送路故障を検出する。ノード装置＃３の制御機能部３２２のトリガ信号送信機能部３７２は、伝送路故障が発生すると故障箇所の情報を含んだトリガ信号を制御サーバ３４０に送信する。制御サーバ３４０のトリガ信号検出機能部３４１では、当該トリガ信号を受信し、故障箇所を迂回する通信路の経路を迂回経路計算機能部３４２により決定する。本例の場合迂回経路は、ノード＃１→ノード＃２→ノード＃５→ノード＃６→ノード＃３→ノード＃４の経路に決定される。この迂回経路に設定される通信路を「通信路＃５」とする。「通信路＃５」の伝送仕様は以下のようになる。
【０２５２】
通信路＃５：
・ビットレート40Gbps
・伝送距離250km
・通過ノード数：6ノード
・経路：ノード#1→ノード#2→ノード#5→ノード#6→ノード#3→ノード#4
制御サーバ３４０の割当周波数決定機能部３３３は、伝送仕様ＤＢ３５１（図３９のデータが保存されている）に保存されている情報を参照する。伝送仕様ＤＢ３５１より「通信路＃５」に必要な帯域幅は、100GHzであると判定される。次に、制御サーバ３４０の割当周波数決定機能部３３３が、設定する通信路の利用光周波数帯域幅を決定し、迂回経路計算機能部３４２が迂回経路の通信路を設定する。このとき、この通信路が現用通信路（この場合、「通信路＃４」）の迂回通信路として、現用通信路と紐付けられていることが、制御機能部３３２から、割当周波数決定機能部３３３に通知される。（これは、例えば、迂回経路が決定された後に通知される。）迂回通信路の設定の場合、現用通信路と経路が共通の部分については、現用通信路（「通信路＃４」）が使用している帯域の増分だけが、新たに追加され、共通の経路の光周波数リソースは迂回通信路に流用されるように使用帯域が各ノードの入力部、出力部毎に決定される。経路共通部分は、増加分の光周波数帯域だけを設定することで、光周波数利用量を削減することができる。また、送信機と受信機も現用通信路と同一のものを使用可能である。
【０２５３】
この場合、「通信路＃４」と経路が共通である部分では、追加分として193.15THz〜193.20THzまでが利用される。また、「通信路＃４」と共通でない部分については、193.10THz〜193.2 0THzの帯域が利用される。
【０２５４】
通信網の制御機能部３３２から、制御命令を送信し、各ノードに以下のような設定を行う。
【０２５５】
●ノード＃１：
・入力UNI部分の二つの帯域可変WSSに193.15THz〜193.20THzの帯域を設定；
・ノード＃２向けの伝送路に接続される出力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20THzの帯域を設定；
●ノード＃２：
・ノード＃１向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20THzの帯域を設定；
・ノード＃５向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz~193.20 THzの帯域を設定；
●ノード＃５：
・ノード＃２向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を設定；
・ノード＃６向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を設定；
●ノード＃６：
・ノード＃５向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を設定；
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を設定；
●ノード＃３：
・ノード＃６向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を設定；
・ノード＃４向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20 THzの帯域を設定；
●ノード＃４：
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20 THzの帯域を設定；
・出力UNI部分の二つの帯域可変WSSに193.15THz〜193.20THzの帯域を設定；
また、ノード装置３２０内の通信路接続の設定が完了した後、制御サーバ３４０の制御機能部３３２において、経路変更後の通信路（通信路後）の帯域の中心光周波数が計算される。制御サーバ３４０の制御機能部３３２から送信機、受信機に対して制御命令を送信することで以下の制御が実施される。
【０２５６】
「通信路＃５」の始点ノードであるノード＃１にある、「通信路＃５」に接続される送信機に「通信路＃５」の中心光周波数を通知し、送信光の中心光周波数（193.125THz）を「通信路＃４」の中心光周波数から「通信路＃５」の中心光周波数(193.15THz)に変更する。
【０２５７】
「通信路＃５」の終点ノードであるノード＃４にある「通信路＃５」に接続される受信機に「通信路＃５」の中心光周波数を通知し、受信機においてモニタし、想定通りの光周波数で受信されているか確認を行う。
【０２５８】
経路変更に伴い中心光周波数を変更することで、経路変更後も最適な光周波数で劣化を抑えて信号を送信することが可能となる。
【０２５９】
また、迂回通信路の経路と光周波数帯域を予め決定し、制御サーバ３４０に設定しておくことも可能である。このことによりオペレータが迂回経路と帯域を明示的に指定して運用することが可能となる。
【０２６０】
さらに、予め迂回通信路に必要な光周波数帯域を予約しておくことも可能である。この場合、制御サーバ３４０の制御機能部３３２から予約する光周波数帯域について、各ノード装置３２０に対して帯域予約メッセージを送信し、ノード装置３２０の制御機能部３２２に該当光周波数帯域を予約情報として記憶する。これにより、他の通信路が設定される際に、迂回通信路に必要な光周波数帯域を消費することを回避することが可能となる。
【０２６１】
「通信路＃５」を予約する場合、「通信路＃４」を設定した後に以下の処理を制御サーバ４００から行う。
【０２６２】
●ノード＃１：
・入力UNI部分の二つの帯域可変WSSに193.15THz〜193.20THzの帯域を予約；
・ノード＃２向けの伝送路に接続される出力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20THzの帯域を予約；
●ノード＃２：
・ノード＃１向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20THzの帯域を予約；
・ノード＃５向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
●ノード＃５：
・ノード＃２向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
・ノード＃６向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
●ノード６：
・ノード＃５向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
●ノード＃３
・ノード＃６向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.10THz〜193.20 THzの帯域を予約；
・ノード＃４向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20 THzの帯域を予約；
●ノード＃４：
・ノード＃３向けの伝送路に接続される入力用NNIポートに繋がる帯域可変WSSに、193.15THz〜193.20 THzの帯域を予約；
・出力UNI部分の二つの帯域可変WSSに193.15THz〜193.20THzの帯域を予約；
故障等により予約帯域が必要になった場合は、各ノードに予約帯域への光周波数割当命令が送信され、迂回通信路の帯域が確保される。
【０２６３】
（実施の形態３−３）
本実施の形態は、前述の実施の形態３−２におけるフィルタ幅を変更する切替方法と同様に、予備パスの経路長やホップ数に応じて光送信機の変調方式を変更することも可能とするものである。
【０２６４】
図４２は、本発明の実施の形態３−３における通信網の構成を示す。
【０２６５】
例えば、変調方式の多値数が小さい程、伝送劣化に対する耐性が増し、より長距離に伝送することが可能となる。例えば、現用パスａでは変調方式を16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)として伝送し、切替た際に、DP-QPSK（Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）とすることで、予備パスｂに切り替えたことにより光パス経路が増大しても、光信号劣化を抑えて伝送可能となる。この場合、ノード装置３１３より検出された故障情報や、オペレータの切替命令等のトリガ信号を契機として、光送信機に変調方式の変更命令を送信し、光送信機にて使用する変調方式の変更を行う。
【０２６６】
また、これを実施の形態３−２のフィルタ幅の変更と組み合わせることができ、変調方式に要求される帯域幅と、フィルタリングペナルティを考慮して帯域幅を決定することができる。
【０２６７】
（実施の形態３−４）
本実施の形態は、前述の実施の形態３−２のフィルタ幅を変更する切替方法と同様に、予備パスの経路長やホップ数に応じてOVC(Optical Virtual Concatenation)やITU-T Recommendation G.709に記載のMLD(Molecular Layer Deposition)方式のパラレル伝送を適用することを可能とするものである。
【０２６８】
図４３は、実施の形態３−４における通信網の構成を示す。
【０２６９】
例えば、現用パスａはビットレート100Gbps、75GHzの帯域幅の通信路1本で伝送可能であり、かつ予備通信路ｂの経路を伝送するには、伝送距離が長いため75GHz/100Gbpsで伝送できない場合を仮定する。さらに、予備通信路の経路ｂでは、50GHzの帯域幅で50Gbpsのビットレートの伝送が可能であるとする。
【０２７０】
この場合、予備通信路ｂに切替て伝送する場合は、OVCやMLDを活用して50GHzの帯域幅で50Gbps以上のビットレートが実現可能な送信機を二つ利用し、50GHzの帯域幅で50Gbpsのビットレートの通信路２本を実効的に100Gbpsのビットレートを持つ通信路として利用することができる。
【０２７１】
ノード装置３１３より検出された故障情報や、オペレータの切替命令等のトリガ信号を契機に、現用通信路ａを予備通信路ｂに切替え、同時に伝送方式をシリアル伝送からパラレル伝送に変更する。
【０２７２】
また、現用通信路ａでパラレル伝送を適用し、パラレル伝送のレーン数を増加させる方式でも同様に実現可能である。
【０２７３】
また、このように伝送仕様に応じてパラレル伝送のレーン数を増加させる方法は、第１の実施の形態の帯域幅可変の方法と同様に、要求仕様とパラレル伝送のレーン数の対応付けが保存されるデータベースを実施の形態３−１の伝送仕様データベース３５２の代わりに用いることで現用通信路の設定にも適用することができる。
【０２７４】
（実施の形態３−５）
本実施の形態では、以下に示す機能により設定した通信路に最適な光周波数で送信機を発光させることが可能となる。
【０２７５】
図４４は、実施の形態３−５における一連の手順のシーケンスチャートである。
本機能は、通信網の制御機能部、送信機、受信機が連携して実施される。図では省略し記載していないが、送信機、受信機への制御命令の送信は、ノード装置３１３の制御機能部３２２を通して実施される。最適な光周波数は、送信機の光信号光周波数を決められた幅で変更し、品質を測定することで決定される。
【０２７６】
以下に、図４４のシーケンスチャートに沿って説明する。
【０２７７】
ステップ３０１）  ノード装置３１３の制御機能部３２２において、最適な光周波数を探す探索帯域が決定される。例えば通信路の帯域と同一の帯域に設定可能である。
【０２７８】
ステップ３０２）  制御機能部３２２において、決められた探索範囲内で光周波数を変更させる際の変更幅である変更ステップと変更回数が決定される。
【０２７９】
ステップ３０３）  制御機能部３２２から送信機、受信機に対して変更ステップと変更回数が通知される。
【０２８０】
ステップ３０４）  制御機能部３２２から、最初の変更ステップで使用する光周波数で、送信機に対して光周波数設定命令が送信される。
【０２８１】
ステップ３０５）  送信機において、指定された光周波数に光周波数が変更され、光周波数設定完了通知が送信機からノード装置３１３の制御機能部３２２に送信される。
【０２８２】
ステップ３０６）  制御機能部３２２から受信機に対して信号品質測定命令が送付される。
【０２８３】
ステップ３０７）  受信機において信号品質が測定され、測定した信号品質が制御機能部３２２に通知される。
【０２８４】
ステップ３０８）  制御機能部３２２において、受信機から受信した信号品質を調査光周波数情報と関連付けて記憶する。
【０２８５】
ステップ３０９）  ステップ３０４〜ステップ３０８と同等の手順が決められた光周波数変更ステップで光周波数を変更し、決められた回数分だけ繰り返し実施する。
【０２８６】
ステップ３１０）  制御機能部３２２において、保存されていた測定結果を基に、最も信号品質の良くなる光周波数を決定する。
【０２８７】
ステップ３１１）  制御機能部３２２は、最適光周波数で、送信機に対して光周波数設定命令を送信する。
【０２８８】
ステップ３１２）  送信機は光信号の光周波数を最適光周波数に変更し、光周波数設定完了通知を制御装置に送信する。
【０２８９】
ステップ３１３）  制御機能部３２２が設定光周波数を受信機に通知する。
【０２９０】
ステップ３１４）  受信機が設定光周波数を確認する。
【０２９１】
また、本機能は図４５に示したように、始点ノードと終点ノードが自律分散的に送信機と受信機を制御して実施することも可能である。自律分散的な方法の場合、通信網管理システムの負荷を低減することができる。この手順を以下に示す。
【０２９２】
ステップ４０１〜ステップ４０４）  上記の図４４のステップ３０１〜３０４と同様の手順である。
【０２９３】
ステップ４０５）  送信機から受信機に光周波数調整開始通知が送信される。
【０２９４】
ステップ４０６）  受信機が送信機に確認メッセージ（Ack）を返送する。
【０２９５】
ステップ４０７）  送信機が決められた光周波数変更ステップの値で光周波数の変更を行い、新たに設定した光周波数情報を受信機に送信する。
【０２９６】
ステップ４０８）  受信機が信号品質測定を行い、測定結果を送信機から通知された光周波数情報と関連付けて記憶し、（ノード装置の制御機能部に記憶する）、信号品質の測定が完了した場合、信号品質測定完了通知を送信機に通知する。
【０２９７】
ステップ４０９）  信号品質測定完了通知を受信した送信機は、受信機に確認メッセージ（Ack）を送信する。
【０２９８】
ステップ４１０）  ステップ４０７〜４０９の手順を決められた光周波数変更ステップで光周波数を変更し、決められた回数分だけ繰り返し実施する。
【０２９９】
ステップ４１１）  受信機において、保存されていた測定結果を基に、最も信号品質の良くなる光周波数を決定し、送信機に通知する。
【０３００】
ステップ４１２）  送信機は通知された光周波数に光周波数を変更し、光周波数設定完了通知を受信機に送信する。
【０３０１】
ステップ４１３）  受信機にて光周波数が設定値通りに設定されているか確認する。
【０３０２】
また、このような光周波数調整機能は故障の後など、動的に経路変更を行った後や、デバイスの性能劣化により通信路の伝送特性が変更になった場合に適用可能である。
【０３０３】
（実施の形態３−６）
また、実施の形態３−１〜３−５を図４６のノードを利用して同様の処理を実施することも可能である。このノードを用いる場合、光スプリッタ３８１、光カプラ３８２は、通信路帯域の能動的な制御は行わず、入力された通信路の帯域と同一の帯域で通信路を出力する。（但し、素子による誤差が生じる場合はある。）
上記の実施の形態３−１〜３−６における制御装置（制御サーバ）及びノード装置の構成要素の動作をプログラムとして構築し、制御装置及びノード装置として利用されるコンピュータにインストールする、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。つまり、制御装置（制御サーバ）及びノード装置はそれぞれ、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現可能である。
【０３０４】
また、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。
【０３０５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【０３０６】
本国際出願は２００９年９月１４日に出願した日本国特許出願２００９−２１２１４８号、２０１０年３月２３日に出願した日本国特許出願２０１０−０６６８２６号、及び２０１０年３月２４日に出願した日本国特許出願２０１０−０６８７９６号に基づく優先権を主張するものであり、２００９−２１２１４８号、２０１０−０６６８２６号、及び２０１０−０６８７９６号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０３０７】
１０１〜１０８  帯域可変通信装置
１０９  ネットワーク管理装置
１１１  帯域可変送信部
１１２  帯域可変受信部
１１３  帯域可変経路交換部
１１４  光増幅器
１１５  制御部
１９１  光信号品質劣化量取得部
１９２  変調フォーマット選択部
１９３  制御メッセージ変換部
２０１  光送信装置
２０２  光受信装置
２１０  ノード装置
２１１  多値数・帯域可変送信機能部
２１２  多値数・帯域可変受信機能部
２１３  帯域可変交換機能部
２１４  制御部
２１５，２１６  光増幅器
２２０  光通信路設定システム
２２１  伝送情報データベース
２２２  通過帯域幅・変調方式決定機能部
２２３  制御手段、制御機能部
３１１  光送信機能部
３１２  光受信機能部
３１３  周波数割当クロスコネクト（ＸＣ）機能部
３９１  経路交換機能部
３２０  周波数ＸＣ機能部（ノード装置）
３６１  帯域可変ＷＳＳ
３６２  帯域可変ＷＳＳ
３２１  光クロスコネクト部
３２２  制御機能部
３７１  故障検出部
３７２  トリガ伝送送信機能部
３３０  制御装置
３５１  光周波数リソースＤＢ
３５２  伝送仕様ＤＢ
３３１  光周波数リソース管理機能部
３３２  制御機能部
３３３  割当周波数決定機能部
３４０  制御サーバ
３４１  トリガ信号検出機能部
３４２  迂回経路計算機能部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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