伴隨著數字信號處理DSP出現，相干技術在鏈路系統中得以普及采用。該技術帶來的好長顯而易見的。鏈路中進行的光纖色散補償可以轉移到電子系統中進行處理，從而給系統帶來了很大的簡化。這種系統級的變化，還帶來了另一個好長就是系統建模的可能性。

對于光纖色散補償的系統，利用系統建模對系統性能進行預測一直存在很大的問題，而對于非色散補償系統，系統建模的預測準確性已經在過去的若干年得以驗證。

高斯噪聲（GN）模型是近幾年來提出的幾個模型之一，或許是研究最多的模型。高斯噪聲模型相對來說比較簡單，但也是一個足夠可靠的模型。很多公開的研究中，該模型在比較廣泛的系統場景下的進行了性能預測，預測結果和實驗比較結果保持了很好的一致，這樣，該模型對系統分析和設計都變得非常有效。

信噪比是模型研究的目標之一。

信噪比在不同的對象上具有不同的定義，具有不同的目的。這幾個不同的定義是非常必要的，因為系統的整體信噪比可以劃分為若干個子系統的信噪比，從而針對不同的子系統進行優化和分析。

整體信噪比和各個子系統的信噪比關系

常見的信噪比根據產生噪聲的源頭劃分成幾個部分，主要是鏈路中的光纖放大器帶來的噪聲，光纖的非線性NLI噪聲，光纖的聲波導布里淵散射GAWBS噪聲，以及收發器內部的噪聲。

鏈路中的光纖放大器帶來的噪聲為放大自發輻射(ASE)帶來的噪聲，為光信噪比OSNR的主要來源。而放大自發輻射(ASE)噪聲，加上光纖的非線性噪聲以及光纖的聲波導布里淵散射噪聲，組成了光纖的廣義信噪比GSNR。如果再加上系統的電子收發器內部的噪聲，則形成系統的SNRtotal。這是建模系統分析中的最基礎的內容。

則廣義噪聲功率為

其光信噪比OSNR主要來源于光纖放大器帶來的噪聲

其廣義信噪比GSNR包含了光纖中三個主要噪聲來源

或者

而考慮收發器內部的噪聲，則為系統整體的信噪比

OSNR來自光纖放大器內部，光纖中則保持不變。光纖的NLI和GAWBS的SNR來自于整個光纖的跨度。兩者都是光的部分的噪聲帶來的信噪比。收發器為電氣部分的噪聲帶來的信噪比。對于整個系統來說，系統設計和系統的性能預測都需要考慮所有這些因素。

首先來看ASE信噪比。

放大自發輻射（ASE）噪聲來自于光纖放大器介質中高能級自發躍遷到低能級時釋放的光子。980nm的泵浦源激發電子到激發態進而躍遷到亞穩態，或者1480nm的泵浦源激發電子躍遷到亞穩態。電子在該亞穩態或許會發生自發輻射，形成光子能量發射出來。這些自發輻射的光子一旦在光纖中形成傳播模式，將帶來ASE噪聲。

自發輻射是一個隨機過程，它和受激發射中光子等同于信號光子不同，具有隨機的相位和頻率，并且向各個方向傳播，可以處理為高斯噪聲。這種隨機過程的特征是噪聲功率譜隨著頻率變化呈平坦化。

這樣對于定義和識別帶來一點問題。光信噪比OSNR原則上是信號功率和ASE噪聲功率的比值，測量出的信號平均功率實際上包含了ASE噪聲功率。

但是由于ASE噪聲功率相對信號功率非常小，則還可以直接用公式繼續計算

當然相關的測量設備可以在濾波后依舊可以正確識別并計算。

從計算的角度看，OSNR通常定義為平均光功率與0.1nm的帶寬內ASE噪聲功率之比。

對于1550nm波長，0.1nm帶寬對于12.48GHz。

對于單個光放大器，0.1nm帶寬Bopt中的平均噪聲功率為其功率譜密度和0.1nm帶寬的乘積，這個容易理解。

式中的2代表兩個偏振，如果只考慮一個偏振，則去掉2即可。

而其功率譜密度為：

Nsp為發生自發輻射因子，G為放大器增益。

放大器的噪聲因子Fn和自發輻射因子Nsp，放大器增益G有如下關系。

當G>>1時，可以有如下簡化

根據這些經典的公式，可以根據放大器的噪聲因子Fn，放大器增益G，工作波長，光纖放大器的輸入功率，簡單的計算出單個光纖放大器的OSNR。

在整個鏈路中一般肯定不至一個光纖放大器，乃至數據中心之間的互聯也存在多個光纖放大器，這樣就需要計算整個鏈路中累計的OSNR。

對于經典的計算方法，有兩類方法進行初步預測，當然，實際建模系統中需要更為復雜的準確的計算方法。

第一中簡單的方法是假定每一跨段的參數均相同，簡單計算相關的損耗和增益，比如

OSNR = 58 + Ptop - Nch - G - NF -Nr

Ptop為光纖放大器輸出功率(dBm)

G光纖放大器增益

Nch通道數量(dB)

NF光纖放大器噪聲因子(dB)

Nr為鏈路中光纖放大器數量(dB)

這個方法的假定帶來的差距可能比較大。所以第二種方法可能更好一點，為各段單獨計算后累計所得整體的OSNR。

OSNRi = 1/(1/OSNR(i-1) + NF.h.v.Δf /Pin)

Pin為每個光纖放大器的輸入功率

OSNR(i-1)為前一段光纖放大器的光信噪比。

由于單獨考慮各跨段的光纖放大器，該方法相對來說更具有參考性。