随着各种新型业务的不断涌现，用户对接入网的带宽要求也越来越高。由于无源光网络（Passive Optical Network，PON）具有以下几个优点：1）易于升级，成本低；2）能提供巨大的带宽，可适用于任何速率和制式的信号；3）可靠性高；4）PON能提供不同的业务优先级的QoS保证；使得它在各种新的接入技术脱颖而出，成为了接入网技术的发展方向，也成为了目前公认的能满足这种不断增长的高带宽和多业务接入等要求的优秀解决方案之一，得到了众多研究者的广泛重视。PON的规划及优化对于PON的应用具有很重要的意义。论文主要从以下三个方面研究了PON网络的规划和优化：1)节点的分组规划；2)光分路器（Splitter）的规划和波长线速率的最优分配；3)Switching设备的位置、类型的规划和波长数目的优化。本文的主要创新点和研究工作包括：1、提出了一种新的面向二阶PON的节点分组的规划方法。该规划方法利用等面积分组法对ONU进行分组，然后规划每阶Splitter的位置和类型，从而减少整个PON的成本。应用该方法，我们对由100个ONU构成的PON进行仿真，仿真结果给出了二阶Splitter的位置和类型。这种节点分组规划方法适用性广，灵活性高，而且更加全面地考虑了PON的规划，既考虑了ONU的节点分组，又考虑了多阶Splitter的位置和类型的规划。2、建立了一个成本最小和能量节省的MILP模型，采用多时段多步骤的方法对混合TDM/WDM PON网络进行扩容。每经过一个时段，ONU的带宽需求就相应的增加，通过对OLT和ONU中波长和线速率的最优分配，来减少PON中波长的数目并选用合适的线速率，从而使TDM/WDM PON的整个规划成本最小。此外，我们建立的MILP优化模型还能用于在规划设计TDM/WDM PON时，确定Splitter的最佳位置。Splitter的位置影响着TDM/WDMPON中OLT与Splitter、Splitter与ONU之间光纤链路长度。因此，最佳的Splitter位置不仅能减少链路成本（包括光纤链路成本和铺设光纤的人工成本），还能减少绿色PON中的能量损耗。应用该MILP模型，我们对有20个ONU的TDM/WDM PON进行扩容并规划Splitter的位置。仿真结果不仅给出了Splitter的最佳位置，还证明了多步骤多时段的优化方法比单步骤和WDM方法更加节约成本。3、提出了一种新的方法来规划PON中Switching设备的位置和类型并优化PON中波长的使用数目。我们建立了一个MILP模型，以PON的最小成本为目标，考虑了ONU的带宽约束和损耗约束（包括光纤链路的损耗和Switching设备的损耗），规划了Switching设备的位置和类型、Switching设备和ONU之间的连接情况，并优化了PON中波长的使用数目。其中，Switching设备可以根据ONU的带宽要求和PON中的损耗约束选择Splitter或者阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)。数值仿真表明：通过改变ONU的带宽需求和ONU的位置，可以影响Switching设备的类型和分光比类型的选择，文中通过改变ONU的带宽需求和ONU的位置，可以得到三种不同情况的仿真结果：Switching设备全部为Splitter，Switching设备中有Splitter和AWG，Switching设备全部为AWG。综上所述，本文从三个方面对PON的规划与优化进行了研究。结果表明本文的方法为PON的规划与优化提供了可行性的方案，对绿色PON的实现和合理规划部署具有一定的指导意义。