在光纤接入网络中,由于各类高速应用与服务的发展,研究人员致力于不断实现更高的传输容量。诸如有线电视、高清晰度电视、在线学习和远程医疗等社区宽带服务已经在人们的生活中得以快速普及,并且成为宏观经济增长的重要动力。可靠的先进宽带接入网铺设是宽带服务得以持续发展的前提。而为了降低上述服务所带来的高资本支出,研究人员现在已经开始在无源光网络中采用单个光纤的全双工技术。为应对此类技术所带来的各种问题,本论文主要关注用于宽带接入的单馈线光纤排列的使用,以消除诸如瑞利后向散射效应等所引入的系统损伤。通过借助于仿真建模研究,并充分利用Q因子、误码率和眼图等系统分析工具,本论文研究宽带无色波分复用无源光网络的系统性能,取得了若干创新性的研究成果。基于仿真模型、比较性分析、传输损伤消除方法等,本论文的主要工作和创新点是论证采用无色波分复用无源光网络来承载宽带服务的方式,并在仿真平台中对不同架构的波分复用无源光网络做出建模和研究。具体细节如下：第一,在波分复用无源光网络中,我们使用阵列波导光栅来进行接收机设计,以同步实现对归零制差分相移键控信号的多路分解和解调制。我们提出了一个简单而灵活的波分复用系统,该系统不仅对于归零制差分相移键控信号使用了10Gbps数据速率和100GHZ信道间隔,而且没有采用额外的解调制器件。在上述系统中,我们使得器件数量得以进一步降低,并有效改进了接收机灵敏度。第二,针对波分复用无源光网络中单馈线或双馈线中的瑞利后向散射损伤,我们对二者做出比较性分析。为了同时实现波分复用无源光网络中上行和下行传输的最佳性能,我们建模分析了一个25公里传输长度的单馈路光纤无色波分复用无源光网络架构,并与双馈路光纤结构做出比较性分析。仿真结果表明,该架构对由瑞利后向散射所引入的噪声具有容忍度。尽管单馈路光纤铺设可以大幅降低无色波分复用无源光网络的资本支出,但是我们需要近一步考虑瑞利后向散射的消除技术。第三,针对单馈路光纤架构,从成本因素的角度出发,我们分析并比较了在单馈路光纤架构中消除瑞利后向散射的方法。基于上行和下行信号之间的时序交错,我们提出了一种相位二次调制方法以消除瑞利后向散射噪声。对网络架构的建模分析表明,在归零制差分相移键控下行和时序交错重新调制上行数据信号中,上述方法可以提升系统对瑞利后向散射噪声的容忍度。除此之外,我们进一步实现了波分复用无源光网络的架构简化。该简化过程主要体现在采用光电二极管来取代差分相移键控接收机,以降低接收机复杂度。第四,基于低成本单光纤无色波分复用无源光网络的架构实现,我们提出了一种低成本全双工波分复用无源光网络架构,并可以支持点对点和广播服务。在25公里距离的波分复用无源光网络中,我们仿真验证并实现了低误码率10Gbps点对点数据传输和2.5Gbps广播服务。