随着WDM-PON和OFDM-PON的快速发展,用户在享受其带来的优势的同时,对于业务的服务质量要求也越来越高。对于某些应用场景,特别是考虑存在用户地理位置分布不均匀的现象,目前的PON结构不能有效地满足服务质量的要求。同时光OFDM信号的发送接收成本较高,增大发射功率所带来的能耗过高,这些都提高了网络成本。如何在保证服务质量要求的同时能够尽可能地降低PON的成本,是下一代接入网需要解决的问题。因此本论文研究提出了长距离群落PON(LRC-PON)的系统方案,并联合考虑物理层与媒质接入控制层(MAC)提出了基于能耗、端到端时延和用户请求带宽的调制格式自适应动态带宽分配算法,另外采用业务预传输机制与排队机制改善方法共同提高QoS。论文依托国家863计划课题和国家自然科学基金项目,对LRC-PON系统结构及其QoS提高技术进行研究。1).针对用户在地理位置上分布不均匀的问题,提出了一种长距离群落PON方案,将分布不均匀的用户根据所处地理位置分配到不同的群落中。由于各个群落对应的服务范围不同,所以在构建光网络系统时,可以考虑用户的分布特点,结合实际情况设置光网络系统中群落的服务范围以及群落的数量。2).为提高LRC-PON的服务质量,联合考虑物理层与MAC层,以及时隙与频隙的分配,提出了基于能耗、端到端时延、用户请求带宽的调制格式自适应(AMF_EDC)调整机制和基于AMF-EDC的动态带宽分配算法,并仿真分析了所提方法的有效性。3).为了提高LRC-PON中业务长距离传输的效率,提出了具有优先权的业务预传输机制,将下一周期最高服务等级业务在本周期提前传输,而部分次优先级业务在空闲时间传输。仿真结果表明,该方法可以充分利用空闲时间,进而提高了高优先级业务的QoS。4).针对LRC-PON的QoS保障问题,提出了基于业务优先级的排队机制改善方法,该方法对于不同的服务等级业务采取不同的排队方式,仿真结果表明该方法可以减小高优先级业务因队满而引起的丢包,进而提高高优先级业务的QoS。