最近十年，互联网技术飞速发展，普通大众对带宽的需求与日俱增。在当前的网络架构中，直接面向用户的接入网成为带宽提升的壁垒，接入网技术的革新势在必行，在这样的环境下，光纤到户（FTTH）技术应运而生。吉比特无源光网络（GPON）凭借其高效率、易维护、低成本等优势越成为FTTH的最佳选择。本文首先介绍了GPON的发展与技术优势，结合ITU-T G.984标准详细分析了GPON传输汇聚层协议栈。在此基础上引出了GPON动态带宽分配算法（DBA），描述了DBA数学模型，并对现有研究成果进行分析。由于现有研究都是基于仿真所提出的，在实现上存在诸多困难，如：计算复杂度、FEC编码、授权生成、测距开窗、开销扣除等，这一系列问题都给DBA实现带来了巨大冲击。基于此，本文针对这些挑战，提出了单多帧T-CONT、FEC开销回收、计算与下发分离、开窗补偿等解决方案，在现有研究成果的基础上进行改进，设计了一套完整、可实现、高效的DBA算法。其后，根据改进算法，搭建GPON DBA的参考模型，既为芯片实现提供指导，也为性能仿真提供运行平台。利用模型配置测试用例，模拟网络场景，对DBA性能进行仿真。得到的仿真数据显示，算法的改进提高了利用率，降低了延时，为用户提供了更好的服务。接着，以参考模型为基础，实现DBA算法。在实现上，将DBA分为软件与硬件两个部分。软件部分由芯片的内置处理器负责，完成DBA的计算功能；硬件部分由额外的逻辑模块负责，完成DBA的授权转换功能。论文先阐述了软件部分的处理流程、算法原理、公式推导等，并使用汇编程序实现这部分内容；其后阐述硬件部分的详细设计方案，给出了验证波形，通过分析波形验证设计。最后，在实际场景中测试DBA性能，实测数据表明，本文DBA算法的延时低于1.5ms，以太吞吐量高于1Gbps，符合运营商对接入产品的指标。