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在用户带宽需求急剧增长及应用业务种类多样化发展趋势下,光接入网已逐渐迈入10Gbps速率接入时代。10G以太无源光网络凭借其带宽高、成本低、性能稳定等优点成为光接入网的主流技术之一。但是,现有10G以太无源光网络也面临着亟待解决的经济有效地提升系统容量、显著提高业务吞吐量及准确高效识别承载业务等技术难题。因此,10G以太无源光网络作为一种重要的宽带接入技术成为国内外的研究热点之一。针对10G以太无源光网络所面临的上述问题,本论文对10G以太无源光网络的前向纠错、动态带宽分配、深度业务识别等若干关键技术进行了深入研究,并取得了一定的创新性研究成果。本文的主要研究工作和创新成果包括：(1)针对10G以太无源光网络标准规范FEC机制不考虑各个光网络单元实际信道差异、对所有ONU使用固定码字导致FEC校验字节浪费的问题,提出了一种支持信道自适应的可变码字FEC机制。仿真结果表明,相比于固定码字FEC机制,该机制下的系统可用带宽得到了7%的提高,并兼容现行标准。另外,针对lOGbps PON网络现有FEC机制与上层业务不关联、对所有业务实施等重保护而带来的FEC校验字利用率低的问题,提出了一种FEC编码速率随上层业务重要性自适应调整的非等重保护FEC机制。仿真结果表明,该机制下的可用带宽最多可得到12%的提高,该FEC机制相比于现有等重保护FEC机制的实现复杂度增幅较低,而且兼容标准规范。(2)针对运输层TCP协议和协调子层的动态带宽分配算法各自独立运转带来的PON系统上行TCP业务吞吐量等性能无法达到最优的问题,基于跨层设计思想提出了一种根据TCP发送窗口确定最优轮询周期的双组轮询动态带宽分配算法(OPCDPP-DBA)。仿真结果表明,相比于不关联运输层独立运转的DBA算法,OPCDPP-DBA将PON系统上行TCP业务吞吐量提升了20%以上,而实现复杂度可降低一倍。(3)为了准确、高效的对业务进行识别以便为业务承载策略提供有效的基础和前提,提出了一个基于深度包识别与深度流识别级联和OLT与ONU双向协调的10G EPON深度业务识别方案。仿真结果表明,该方案取得了90%以上的识别准确率和召回率,实时处理速率可达到10Gbps量级。(4)设计了支持自适应前向纠错机制、跨层动态带宽分配算法以及深度业务识别的10G EPON系统方案；针对自适应前向纠错机制提出了基于重构和变型的可变码字编译码器方案并完成了FPGA仿真实现,FPGA综合结果表明,该方案将10G速率自适应前向纠错机制的硬件实现复杂度降低25%以上。