为了兼顾用户端光网络单元的特点和传输速率, 在接收端采用可集成化的相干检测方案替代传统的直接检测方案, 分析了电吸收调制器的偏压特性, 搭建了速率为40Gbit/s的5km双向接入网通信系统, 对以分布式反馈激光器和电吸收调制器为上行发射机的可集成光网络单元进行了传输测试。结果表明, 在直接检测方案前向纠错(FEC)下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-18.31dBm和-17.94dBm; 在相干检测方案FEC下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-32.51dBm和-29.76dBm。相干检测方案的上行和下行接收灵敏度相较于直接检测分别有14.20dB和11.82dB的提升。该研究为未来用户端光网络单元提供了一种高速率可大规模部署的集成化方案。

针对工业应用无源光网络开发周期长, 灵活性差的缺陷, 提出利用现场可编程门阵列内部集成的高速串行收发器代替外接物理层芯片的设计方案。改进分层设计模型和数据帧结构, 突发同步字符长度可根据光线路终端收发器突发同步性能在线重配置。板级验证结果表明, 系统能够在3.125 Gbit/s速率下完成数据帧接收和突发模式发送, 具有兼容性高、复杂度低等诸多优势。

为了提高PMCOOFDMPON系统中上行数据的传输速率，提出采用偏振复用结构与相干检测技术相结合，通过光载波源方式实现上行链路光网络单元无色化传输的技术方案.利用光学软件VPI和Matlab，搭建了基于偏振复用技术的40Gb/s PMCOOFDMPON系统仿真平台，结果表明：该方案可有效提高PMCOOFDMPON系统中上行数据传输速率，并实现光网络单元无色化；利用相干检测比直接检测可以更高地提高接收端的灵敏度.

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.

随着宽带接入技术的发展，以太无源光网络是光纤到户的一种备选方案.而光网络单元数量众多，其成本成为限制以太无源光网络技术实施的重要影响因素.本文提出了一种低成本以太无源光网络单元实现方式: 采用带柔性电路板的单纤双向光纤组件直接安装在光网络单元的电路板上.为了验证弯曲柔性电路板的高速性能没有恶化，采用有限元方法仿真了弯曲柔性电路板的小信号响应.由于该方式没有独立的光收发模块，无法采用比特误码分析仪进行测试，因此提出了采用网络测试仪搭建光网络单元的光信号性能测试系统的方案并实现了对光信号的性能测试.结果表明: 对于发射机，在0℃~70℃的范围内得到了超过10 dB的消光比和1 dBm的平均发射功率; 对于接收机，估算灵敏度为-27 dBm.

提出了一种基于小波包变换正交码的多电平正交编码的无源光网络（PON）中上行信号复用和传输新方法，将PON系统中各个不同的光网络单元（ONU）用户用小波变换正交码来进行调制、复用和传输，能够实现各个不同ONU用户共享一个波长。由于采用了小波变换编码，可以实现数量很多ONU用户同时上行，在ONU端不需要突发光模块以及多波长激光器，因而成本低，传输速率高，接入数量多。给出了基于该方法的上行系统调制、复用和传输的结构模型，并仿真了传输速率为1.25 Gb/s和10 Gb/s下不同路ONU用户上行传输，仿真结果表明，最大可以实现上行32路，每路10 Gb/s，总传输速率达到320 Gb/s的高速PON系统。

通过阐述以太网无源光网络（EPON）系统信道传输数据方式以及动态带宽分配的工作原理，进一步研究了动态带宽分配算法（DBA）在EPON系统中的应用。提出一种基于服务质量（QoS）的EPON系统动态带宽分配机制，该机制根据不同业务的优先级和动态带宽分配算法，灵活地分配上行带宽，提高了带宽利用率，改善了服务质量。