随着可视电话、互联网电视、视频点播、网络游戏等宽带业务的快速发展,用户对网络容量、速度、质量以及服务的要求也越来越高。传统基于铜线的ADSL技术、基于双绞线的局域以太网技术以及基于混合同轴缆的Cable技术等均不能完全满足网络发展的需要,带宽容量和传输距离具有巨大优势的光纤接入技术正逐渐成为了宽带接入网新的发展方向,“光进铜退”已成为一个必然趋势。无源光网络PON技术以光纤作为传输媒质,具备高接入带宽、线路全程无源、电信级管理等特点,成为当前最具优势的光接入技术。因此,本文对于PON技术研究,符合当前通信产业发展的大方向。由于环境变化、业务增长、技术更替等因素,已部署网络出现资源分布不平衡、利用效率低、维护成本高昂等问题。原因之一是人工网络规划效率低下且缺乏科学有效的数据分析,设计不利于后期扩容,导致重复建设。因此研究网络规划算法,并在此基础上开发网络规划工具具有重要的现实意义。目前PON网络规划的实用性软件在业界尚处于空白状态,虽有较多理论研究,但还没有一款成熟产品可真正用于实际工程设计。同时,作为三网融合业务的热门承载技术,技术开放性和管理效率是PON网络管理面临的两大问题。多种PON标准带来的技术差异和管理不统一问题,增加了电信运营商技术选择的风险和运维管理的难度,现有带宽分配管理在实际应用中还存在诸如公平性差、轻负载、缺乏服务质量(QoS)差异化保证等问题。针对PON融合化管理和带宽分配技术的研究有利于提升网络承载效率和运维管理能力,对通信产业具有现实意义。本文对PON网络规划和管理的关键技术进行了深入研究,文章的主要研究内容和创新性工作包括以下几点：1.PON网络规划算法对PON网络规划的求解特征和算法要求进行研究。结合旅行商问题(TSP)及其搜索空间的特征,设计了伊藤算法的粒子半径确定方法、漂移算子、波动算子等。设计了一种结合局部搜索技术的伊藤算法,较大地提升了进行优化求解的算法性能,并将其作为PON网络规划的算法。2.CO划分和OLT部署的规划设计详细研究了CO区域的网格划分、业务预测的逻辑计算、CO区域机房选址以及OLT系统配置的规划方案和计算方法。提出了一套可实际应用的基于GIS的PON网络CO区域规划设计方案。通过建立数学模型和伊藤算法,在输入目标区域的GIS地理信息和相关参考值后,可以完成CO区域划分和机房选址、满足业务发展的OLT系统配置计算、光分配网络的分光器和线路方案的自动规划计算,并输出目标区域的规划地理图。3.ODN规划设计详细研究了光分配网ODN的分光方案选择、配线段和接入段光缆线路的规划设计方案以及ODN建设成本的评估方法。提出了一套基于GIS和伊藤算法的ODN网络规划设计方案。通过ODN馈线段区域网格划分、分光方案确定和接入段线路方案的分析计算,基于成本的最优原则输出目标区域的规划设计图。4.PON融合管理技术研究本文对多种PON技术混合组网的统一管理进行研究。提出了基于10GEPON技术来实现和EPON、GPON、XGPON共存于同一个ODN的融合架构和管理方案。主要基于以下三个方面的设计实现：设计了一种效仿10GEPON物理编码技术的XGPON物理层,使得两者在物理层实现共存；设计了一种混合帧链路层协议,使得10GEPON和XGPON帧可同时被识别和管理；设计了一种基于以太网帧格式的OMCI管理通道,实现OMCI对EPON、10GEPON的管理。5.DBA算法优化针对多业务承载时QoS难以保证的问题,研究设计了一种通过子周期划分高效支持多优先级业务的MS-DBA算法,根据PON网络中承载业务的优先级将每个ONU的不同业务划分到PF、CF子周期里分别进行发送,从而降低高优先级业务的延时,同时解决了带宽分配的等待空闲时间问题。本文还提出一种可以动态调整轮询时间窗口的MSDCP算法,在轮询之前根据网络的负载轻重动态调整轮询周期的长短,避免了在网络负载轻时上行信道利用率低的问题。通过仿真实验与IPACT、T-DBA算法进行对比,MS-DBA算法和MSDCP算法在带宽分配效率上具有一定优势,可应用于对QoS要求较高或多种业务同时承载的应用场景。通过上述研究,解决了PON网络规划的设计方案和算法问题,解决了多种PON技术共存于同一个网络的融合化管理问题,以及带宽分配的效率和服务质量优化问题。文章最后还对ITO算法的进一步完善、XGPON使用10GEPON PCS层的效率问题、MSDCP的轮询周期窗口控制的准确性和效率等问题的后续研究方向进行展望。