摘要基于以太网的无源光网络(EPON)是一种重要的、目前很适合我国国情的宽带光接入网技术,本文在现有关于EPON技术和通信网业务量特性研究成果的基础上,对CSMA/CD EPON方案、EPON上行业务量特性及其改善以及IP over PON的成帧技术等进行了研究.首先,本文提出了将CSMA/CD用作EPON上行接入控制协议的全双工和半双工两种CSMA/CD EPON系统方案.提出了适用于CSMA/CD EPON的上行光环回机制和冲突检测方案,并通过理论分析和仿真研究了这两种CSMA/CD EPON系统的吞吐量和时延性能.接着,本文分别基于重尾分布on-off模型和β级联过程对EPON输入业务量特性进行了研究.通信网源-目的地址对之间的业务量可抽象为重尾分布on-off模型.本文以更新理论和拉普拉斯变换为数学工具推导出on-off模型的自协方差函数和功率谱密度,并提出用采样近似法来解决由于重尾分布的拉普拉斯变换不存在而不能直接通过解析表达式计算重尾分布on-off模型功率谱密度的难题.理论分析和仿真验证的结果都表明重尾分布持续时间on-off源是长程相关的,并且多个重尾分布持续时间on-off源叠加后仍是长程相关的.这就从理论上证明了为什么EPON输入业务量会具有很强的时间突发特性——长程相关性.重尾分布on-off模型能抓住实际EPON输入业务量的时间突发特性——长程相关性,但不能抓住其幅度突发特性——非高斯性.为此本文进一步提出一种能同时抓住业务量的时间和幅度突发特性的多分形业务量模型——β级联过程.说明了以β级联过程为模型的业务量匹配和生成方法,并提出了一种基于多分形分析的多尺度业务量预测算法.在以上研究的基础上,本文以重尾分布on-off模型为输入业务量模型,以大偏差理论和收缩原理为数学工具研究了EPON上行业务量的时间突发特性,并进行了仿真验证.最后,本文从成帧的角度提出了IP over PON的概念.鉴于简单数据链路协议适合于承载变长的数据分组,本文提出可将简单数据链路协议引入到接入网中作为IP over PON的成帧技术,并以概率生成函数为数学工具系统地对简单数据链路协议的帧定界性能进行了分析.分析结果表明简单数据链路协议在光纤信道中承载变长数据分组时有快速的帧同步和误同步检测能力,可持久地工作于同步状态.