光接入网以广播形式发送下行信号,且上行信道中的部分光设备容易受到非法攻击,致使光接入网存在窃听与干扰等安全隐患。光接入网又是通信网络中最接近用户端的部分,则增强光接入网的安全性对于提升整个通信网络的安全性而言至关重要。目前,已报道的光接入网安全性增强技术主要有上层加密、激光保密通信、光编解码、光量子密钥分发、物理层加密等。其中,物理层加密技术具备可处理多种数据、可执行多种操作、可保护所有数据、实施灵活等优势。此外,混沌动力学的随机性、初值敏感性、不可重复性等特点与密码学的混乱及扩散特性相似,且混沌序列产生方便,可为隐蔽通信提供良好的实现手段。因此,基于混沌的物理层加密技术被认为是保障光接入网安全通信的最佳解决方案之一。本文以OFDMPON系统为研究对象,提出一个基于混沌的物理层多级分离加密方案及一个基于混沌的物理层星座点密钥生成与管理方法,主要创新工作如下:1)提出混沌多级分离加密方案,用于增强加密符号的随机性和不可预测性。基于一维混沌逻辑映射对信号进行四个级别的加密处理,加密过程由矩阵映射与分离加密两个模块实现。完成了该方案的仿真与在OFDM-PON平台中的实验验证。研究结果表明:仅有准确获得矩阵映射规则、特定使用的加密算法、算法应用顺序、安全密钥四个基本条件的合法用户,才能成功地恢复出有效数据;该方案对系统传输性能影响较小,且与现有加密算法具有良好的兼容性;该方案以较低运算复杂度的增加为代价而显著地提高了通信系统的安全性。2)沿用静态密钥分配技术的思想,提出混沌星座点密钥生成与管理方法,用于保障密钥预共享过程的安全性。收发两端之间提前商定基于星座点的密钥生成规则,产生的密钥与最新上传的用户数据特征有关。使用相关参数替代安全密钥在上行信道进行传输,降低非法攻击者直接截获安全密钥的概率。用户可以根据自身的需求动态地更改相关参数从而实现安全密钥的更改。将该方法与混沌多级分离加密方案共同应用于通信系统中,完成了仿真验证。研究结果表明:该方法增强了通信系统抵抗非法攻击的能力,对系统的运算复杂度及传输性能的影响较小;该方法可以使系统获得更大的密钥空间;通过修改密钥生成规则可以缓解该方法对收发两端内存空间的需求。