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无源光网络(PON, Passive Optical Network)技术以其低成本、高带宽、较长使用寿命等优点成为首要的接入网解决方案。近年来用户数量指数级的增长和对高带宽业务需求的不断增多,使得现有的单信道PON需要进行升级才能满足业务流量持续增长的需要。一种理想的方法是使用波分复用无源光网络(WDM-PON)代替单信道PON,即在已有的光纤基础设施中上下行通信均采用多波长信道。为了以较低的成本将接入带宽提高至10Gbit/s及以上,最近接入网方向的研究主要集中在信号的调制方式上。其中多音频调制(DMT)是一种先进的自适应调制方式,被调信号的每个子载波可使用高频谱效率的多进制正交幅度调制(M-QAM),从而使以低速率器件实现高速传输成为可能。除了其对光纤色散及非线性损耗的抵抗性,其对接入网的吸引力还由于它可以用DSP在快速低成本器件上实现。而且,还可以使用前向纠错码(FEC)来降低其误码率。这种自适应调制信号每个子载波的调制格式可以根据传输链路的性能进行调节。发送端和接收端通过协商优化传输性能。因此,在WDM系统中引入DMT调制,能够体现两种技术的优势,是一种有前景的低成本高速大容量PON系统方案。本文作者在研究生期间主要从事WDM-PON光接入网的研究,在此期间的工作成果主要有：1、系统研究了国内外光接入网的发展情况以及无源光网络技术的发展,重点研究了频谱波分复用无源光网络(WDM-PON)的国际发展动态与关键技术,对比TDM-PON分析了其特点及其优势。2、研究了多音频调制WDM-PON关键技术：子载波自适应算法,星座映射,把DMT调制技术与WDM结合,提出并研究了WDM信道比特负载算法。通过对系统理论模型的分析,可发现其对WDM系统容量具有明显的提高。3、设计了多音频调制WDM-PON实验系统,对于其性能进行了实验分析。实验使用较低成本的光器件实现了光接入网10Gbit/s的传输。10Gbit/s的DMT信号直接调制到带宽2.1GHz的激光器实现20km单模光纤上的传输,功率预算为24dBm。实验表明DMT信号对光纤色散及非线性损耗等具有较强的抵抗性,可以实现20kmm光纤上的高速传输。通过对实验结果的分析比较,说明了采用DMT调制的WDM-PON系统的优势,在降低系统成本的基础上,可以实现接入网容量的提升,对光接入网的研究及应用具有一定的借鉴意义。本文是作者在研究生期间的理论学习和实际研发的总结,分为以下五章：第一章阐述课题研究的一些背景知识,以及作者在研究生期间的一些工作内容和成果；第二章着重研究WDM-PON技术：首先介绍了PON技术,而后详细研究了WDM-PON技术,并对比TDM-PON分析了其特点及其优势；第三章研究了多音频调制关键技术,提出并研究了WDM信道比特负载算法。通过对系统理论模型的分析,可发现其对WDM系统容量具有明显的提高；第四章通过仿真实验,表明DMT信号对光纤色散及非线性损耗等具有较强的抵抗性。通过对实验结果的分析比较,说明了采用DMT调制的WDM-PON系统的优势,在降低系统成本的基础上,可以实现接入网容量的提升；第五章总结了目前的工作及其意义,对下一步的工作进行了展望。