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传输媒质层是与业务层连接的关键层，可实现测距、信道复用等核心技术。本文基于GPON协议标准及分层结构，搭建试验平台，实现光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）的下行链路及传输汇聚功能，具有重要的研究意义。　　 论文首先介绍了GPON系统的网络结构、协议分层结构以及GPON传输汇聚层协议栈模型。基于ITU-T G.984系列协议，提出了GPON物理层相关设置。随后，设计了GPON帧结构、传输汇聚层主要功能模块及通信方案；使用VHDL硬件描述语言，在ISE软件中对下行链路系统各模块进行了仿真和设计，获得仿真结果。接着，提出了基于在线双向掺铒光纤放大器的GPON物理层结构，讨论了光源、光收发器等关键部件，着重研究了GPON系统中EDFA增益钳制性能及其在线测试技术。最后，基于课题组自行研制的FPGA实验开发板，搭建了GPON实验平台，对GPON下行链路系统功能进行了实验验证。