由于高清视频、文件共享以及其他互联网业务对带宽的需求呈现爆炸式增长,导致核心业务带宽需求得不到保障。作为“最后一公里”最具潜力解决方案的无源光网络(PON)而言,提高其带宽效率、丰富其网络功能已迫在眉睫。本文提出了一个面向多OLT(Optical Line Terminal)的双层高效 PON(Multi-OLT-Oriented Dual-Layer Efficient PON,MODE-PON)系统架构。在该架构中,通过在数据链路层引入灵活的网络编码和高效的OpenFlow流表转发功能,在网络层引入基于主动队列管理(Active Queue Management,AQM)算法的动态优化方案,能够大幅提升MODE-PON系统的吞吐量、提高系统数据转发效率、改善服务质量。为了验证MODE-PON系统的可行性和高效性,在研究阶段,首先搭建了一个基于10GEPON的实验平台,并对数据链路层的灵活网络编码方案进行了测试,仿真实现了流表转发功能,且在NS2环境中仿真实现了网络层AQM算法动态优化方案。实验和仿真显示,下行链路吞吐量超过EPON链路上限、OpenFlow流表转发功能的硬件卸载切实可行、流量的延迟和抖动得到明显改善。因此,该架构能够有效提高带宽效率,优化系统性能。本研究的创新点如下:(1)结合软件定义网络的思想,利用灵活的光配线网络(Flexible Optical Distribution Network,FODN)来实现 OLT 与 ONU 的动态连接,以提高系统网络编码效率,提升链路吞吐量。(2)将OpenFlow流表转发功能进行硬件卸载,并通过集中控制器下发流表规则,来对流量进行分级转发,从而实现了系统流量处理能力以及系统数据转发效率的提高。(3)引入基于软件定义网络的控制与转发分离思想,利用集中控制器收集全局网络信息,实现AQM算法的动态优化,改善系统服务质量。