近几年,随着互联网的飞速发展和移动智能终端的不断普及,涌现出各种新的业务和多样化的用户需求,刺激着通信网络向着高速率大容量的方向发展。在接入网中广泛商用的时分复用无源光网络(TDM PON)已经满足不了用户对带宽的需求,而波分复用无源光网络(WDM PON)以其独特的优势在下一代接入网的研究中备受青睐。本文围绕PON的升级展开,如何在不改造现有的TDM PON网络结构的基础上,平滑过渡地升级到下一代WDM PON是本文的研究重点。本论文首先简单介绍了接入网的发展、PON的分类以及PON升级的研究背景；接着我们创新性地提出利用正交调制和上行再调制实现网络的升级,分别采用偏振位移键控(PoISK)、频率位移键控(FSK)和差分相移键控(DPSK)三种方式进行升级信号的调制,在下行方向通过比较升级前后旧PON信号在传输过程中眼图的变化和信号接收的误码率曲线的差异,说明幅度基本恒定的升级信号对原有的强度信号干扰很小；在上行方向通过利用下行的正交调制信号进行再调制,解决光网络单元(ONU)的光源问题,并结合低通滤波器来模拟低速率的上行接收机,大大减小了下行信号对上行信号的干扰。实验证明,我们提出的基于正交调制的三种升级方案既能实现新旧PON的共存,又能很好地利用上行再调制来解决WDM PON中的无色ONU问题,达到平滑升级的目的。