近年来随着电信网的快速发展,接入网逐渐成为制约网络速度进一步提升的瓶颈。为了满足宽带接入的需求,新的接入网技术不断涌现。目前的接入网技术主要有基于金属线缆的xDSL技术、基于HFC的Cable Modem技术、基于五类双绞线的以太网接入技术,以及光纤接入技术和宽带无线接入技术等。光纤接入具有带宽高、传输距离远、保密性好等优点,是未来宽带接入网的主流技术。其中,无源光网络(PON)以其低成本、组网简单、易于升级扩容等特点,成为备受关注的光接入网技术。PON经历了由APON、BPON到EPON和GPON的发展历程。GPON具有速率高、支持全业务、效率高、可提供电信级的QoS保证等特点,是理想的宽带光接入网技术。GPON的技术特征主要体现在传输汇聚层,也即GTC层。GPON的核心技术,包括上下行成帧和适配、测距和延时补偿、动态带宽分配、加解密及差错控制等,都是在该层实现的。因此,GPON的GTC层的研究和设计对于实现GPON具有重要意义。本文首先介绍了几种主要的接入网技术,分析对比了GPON与APON、EPON等的区别,阐述了GPON技术的优势所在；其次简单介绍了GPON的标准体系和整体的层次模型,重点介绍了GTC层的协议栈、分层结构、各层的关键功能和实现要求；然后,在分析GPON上下行帧结构的基础上,设计了上下行链路各功能模块,介绍了其中的NRZ码、CRC8、BIP8、RS、AES加解密等编码原理和实现方法；并且分析了几种主要的动态带宽分配算法的缺点和不足,提出了基于T-CONT优先级和带宽需求的动态带宽分配算法；最后,使用Verilog硬件描述语言对相关模块进行描述,通过Xilinx ISE软件平台对各模块进行仿真验证；给出了上下行链路处理和DBA算法的整体仿真结果。本文是对GPON关键技术的一次有益的尝试和探索。