目前，超长距离密集波分复用光传输系统正沿着增大传输容量和延长传输距离这两个方向发展。每一次传输容量和传输距离的大幅度提升，都与市场需求和关键技术的突破这两方面紧密相关。回顾光传输系统的历史发展轨迹可以明显地看出，无电中继传输距离的每一次较大规模提升，总是基于新技术的采用和关键问题的克服而实现的，同时又伴随着对传输距离的新限制因素的出现。这些物理限制因素包括放大自发射辐射噪声积累、色度色散、非线性效应和偏振模色散等。在单信道10Gbps的ULH DWDM光传输中，又以前三种物理效应最为明显，而偏振模色散(PMD)效应主要在更高速率如40G传输系统中才明显起作用。为了应对这些技术挑战，诞生了多种技术，包括喇曼放大技术、前向纠错技术、色散补偿和非线性技术等。
本文将对基于解决放大自发射辐射噪声积累问题的一些关键使能技术进行简要介绍。
一、放大自发辐射噪声和传输系统性能
放大自发辐射(ASE)噪声是光纤链路中光放大器生成的光噪声。所有的放大器都会带来额外的噪声，光放大器也一样。在EDFA中，铒离子周围的电子从基态被泵浦到激发态。在光信号穿过掺铒光纤(典型长度5-10米)时，前者从受激发的电子中抽取能量，信号也随之放大(通过受激辐射放大)。但是，电子会自发地回落到基态，同时随机辐射出光子。掺铒光纤的前端随机辐射生成的光子可在光纤的后部分获得放大。这种额外噪声可以由噪声指数(NF)描述，该参数说明了光放大器的放大特性有多“嘈杂”。实际应用中EDFA的噪声指数一般是6dB。由于光放大器不但能对输入的光信号和ASE噪声进行相同增益的放大，而且还会额外增加一部分ASE噪声功率，这种噪声还会沿着传输光纤路径积累起来。定义光信噪比(OSNR)为某信道的光功率与该信道波长上的ASE光功率之间的比值。显然，沿着传输光纤路径，OSNR数值是逐步降低(劣化)的。
对于一个带光放大的传输链路，作为衡量系统性能最终手段的接收比特误码率(BER)直接与接收器的OSNR有关，其它条件不变，OSNR越大，则BER越低。以2.5Gbps接收机为例，在背靠背(无传输)配置下接收消光比10dB的光信号，为获得10-12的BER所要求的最小OSNR的典型值为14-15dB，因此2.5Gbps传输系统接收机处的OSNR必须大于这一数值，以保证BER小于10-12。相应这一OSNR的数值称为传输系统的“OSNR容限”。在WDM传输系统中“OSNR容限”是衡量系统性能的最重要的光学指标之一。其它条件不变，传输系统的OSNR容限越低，系统性能也越优异。
显然，OSNR最终也会对传输距离造成限制。利用一个简单公式可以估计典型的带光放大的传输链路的OSNR。假设每段光纤的损耗相同，每段光纤使用的光放大器增益和噪声指数也相同，则在经过N段光纤传输后，光信号的OSNR为：
OSNR=58dB+入纤光功率-NF-每跨段损耗-10log(跨段数目) (1)
假设：单信道入纤光功率0dBm，每个放大器的噪声指数6dB，每个80公里光纤跨段损耗22dB，一个8跨段光放大传输链路给出的接收端OSNR约21dB。考虑到2.5Gbps收发机在背靠背配置中的典型OSNR容限为14-15dB。因此，在不计入传输代价时上例中的传输系统具有大于6dB的系统余量。
10Gbps接收器的带宽较大，不但容易受光噪声的影响，而且还容易受到电噪声的影响，因此其传输很难获得良好的原始BER。从图1中的NRZ码型的曲线外推可以得知，OSNR需要达到25dB才能得到10-15的BER。在0dBm入纤光功率的情况下，上述OSNR对应3个80公里跨段的光放大传输。因此需要采用适当的措施来延伸传输距离。
图1 10Gbps NRZ与RZ格式的OSNR-背靠背原始BER特性曲线比较
图1为10Gbps NRZ与RZ格式的OSNR-背靠背原始BER特性曲线的比较，RZ码型由SuperCRZ收发一体模块产生。
从式(1)可以看出，为使传输距离更长，同时保持足够的OSNR，可增加入纤光功率，入纤光功率增加3dB可将传输距离延长一倍。然而，一味地提高入纤光功率会引发较大的非线性效应，反而不利于超长距离的传输。
延长传输距离可采用两种方法：降低OSNR容限，如采用前向纠错(FEC)技术、码型技术等，或采用低噪声光放大器，延缓OSNR的劣化，如喇曼放大技术等。
下面分别介绍这两种技术。
二、前向误码校验技术
FEC技术通过在传输码列中加入冗余纠错码，可降低接收端的OSNR容限，从而达到改善系统性能、降低系统成本的目的。FEC所贡献的传输系统OSNR容限的降低可以称为“FEC编码增益”，编码增益越强，纠错性能越高。标准的ITU-T G.975 FEC可提供6dB的编码增益，在10Gbps系统中利用G.975 FEC技术可将8×10-5的原始BER纠错至10-15，前者对应的OSNR大约是14-15dB。因此，单信道10Gbps的DWDM传输(带FEC、色散补偿)性能与单信道2.5Gbps的DWDM系统几乎相同，OSNR容限都是20dB(已考虑6dB系统余量)。在0dBm入纤光功率情况下，两者的OSNR受限传输距离都可达到8×80公里。在单信道2.5Gbps的DWDM系统中使用G.975 FEC技术，前者的OSNR容限可降低至14dB(含6dB系统余量)。
目前业界提出的用于SDH/DWDM的实用化FEC技术主要有以下三种：
1、带内FEC
带内FEC利用SDH帧中的一部分开销字节装载FEC码的监督码元。这种方法的缺点是帧开销中可利用的字节数和帧长度有限，编码增益较小(3-4dB)。带内FEC常采用BCH3格式编解码，由ITU-T G.707标准支持。
