随着宽带互联网和第三代移动通信技术的发展，接入网再度成为通信行业关注的热点。吉比特无源光网络（GPON）是一种发展前景良好的有线接入技术，拥有带宽高，安全性强，稳定性好等特点，是实现光纤到户（FTTH）、有线网络与无线网络融合的的最佳技术平台。GPON传输汇聚层（TC）是连接物理层与高层业务层的关键一层。因此，基于GPON协议标准及分层结构，搭建传输汇聚层试验平台，实现光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）的媒质接入控制（MAC）功能，是实现GPON核心功能的关键。 论文首先总结了无源光网络的发展历史及研究现状，介绍了GPON系统的网络结构、协议分层结构和GPON传输汇聚层协议栈模型。在此基础上，论文提出并设计了GPON总体结构，归纳并介绍了该结构中使用的光层器件。随后，在ITU-T G．984系列协议的基础上，提出了一种简化的GPON传输汇聚层模型，设计了帧结构和OLT、ONU的数据收发模块，使用Verilog HDL语言进行编程并仿真。接着，论文选定赛灵思（Xilinx）公司的Virtex-5 FPGA芯片，以该芯片为基础设计FPGA开发板，优化设计了电源、配置电路、以太网、RS232、USB、VGA、SFF等外围模块的电路。然后，论文以XC5VLX50T-FF1136芯片为核心进行开发板的布局布线，制作四层PCB板，对板上各模块进行调试验证，证明这些模块的可用性，搭建了GPON实验平台。此外，论文还对GPON物理层的部分关键器件进行测试，验证了SFP光收发器、可调光衰减器的性能指标。最后，论文在GPON实验平台的基础上，在电域和光域分别对所提出的GPON传输汇聚层结构进行了验证。