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随着各种新业务的出现及人们日益增长的带宽需求，最后一公里的接入已经成为整个光网络的瓶颈，无源光网络(PON)技术被广泛认为是解决宽带光接入需求的最佳方法。目前10Gb/s EPON和GPON技术标准已相继推出并进入商业应用阶段，而40Gb/s GPON乃至100Gb/s PON技术逐渐被研究领域和工业界广泛关注。在40Gb/s及以上PON研究中，一些关键技术需要解决，包括突发模式光收发器技术、动态带宽分配技术、色度色散等传输损伤等。为了解决这一问题，人们提出了波分复用无源光网络(WDM-PON)和正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)等方案。
本文首先介绍了OFDM和OFDM-PON的技术原理，以及当前OFDM-PON的研究现状。单载波频分复用(SCFDM)是OFDM的一种变形结构，但是比OFDM具有更低的峰均比(PAPR)，我们提出了基于SCFDM的PON架构，并开展了实验研究。本文重点针对SCFDM-PON对电信号处理器件要求高和无色性两个关键问题进行了研究，提出了相应的解决方案。主要成果如下：
针对电处理速率限制的问题，提出并实验验证了多波带方案。多个带宽较小的SCFDM基带数据分别通过电IQ调制器调制到相邻的中频，射频信号合路后就形成了梳状的频谱结构，然后调制到光上。如果需要增大容量，只需增加波带的数目，而不需要增大基带数据带宽，这就降低了对电器件的要求。在多波带原理的基础上，实现了多波带SCFDM-PON实验平台的搭建和系统测试。
针对无色性问题，提出并实验验证了波长复用解决方案。在OLT端设置两个激光源，产生两个波长，其中一个作为下行的SCFDM传输，另一个作为上行传输，此时所有ONU都采用同一个波长，不会产生拍频噪声，从而解决无色性问题。
针对无色性问题，还提出并实验验证了时分复用解决方案。在我们提出的TDM-SCFDM-PON结构中，由于ONU采用TDM方式发送数据，在同一个时刻只有一个ONU发送数据，其他ONU对其没有影响，其波长不需要特别管理，从而解决ONU的无色性问题。并且TDM-SCFDM-PON与GPON、EPON具有很大的兼容性，只需要改动数据部分，可以沿用GPON、EPON的帧结构以及上层协议。