在国家大力推行三网融合的背景下，低成本、高带宽和大容量的以太网无源光网络EPON成为HFC（光纤同轴电缆混合网）网络双向改造的最佳候选技术。但随着EPON设备的使用数量急剧增加、分布范围不断扩大以及用户使用消耗更多带宽的业务，EPON系统的维护越来越复杂，进而提高了它的维护成本。因此，为保证EPON技术的推广，必须尽快为EPON系统提供一个能够平滑升级的方法。在HFC网络双向改造中，EPON+EoC方案具有低改造成本、高带宽和入户施工难度小等优点，所以本文基于此方案，提出对EPON系统中远程设备光网络单元ONU进行软件升级，从而实现EPON系统的平滑升级。　　 本文首先从三网融合发展背景出发，介绍了EPON技术在HFC网络双向改造中的优势，进而分析目前国内外光接入网的发展现状;接着对主流接入网组网方案和HFC双向改造组网方案进行调研，并阐述了EPON系统中的关键技术;然后，论证了EPON系统网络管理方案的选取，并根据ONU的软件升级技术需求，给出了一种采用网管系统对在线ONU设备进行远程升级的总体设计方案，同时为提高系统稳定性和容错性，采用主备冗余的双内核镜像烧写方法。最后，对升级流程的几个重要的模块:传输帧格式、OAM软件功能、OLT与ONU之间升级交互过程、升级镜像（包含内核和文件系统的定制）的开发、ONU的启动加载过程和双镜像烧写方案进行了详细的研究设计和实现，并为出现意外情况导致升级失败时提出相应的处理措施。为验证设计方案的正确性，构建测试平台进行相应的测试与评估。测试结果表明，ONU设备软件远程升级功能已经实现，升级后的ONU设备能正常工作且性能良好，满足预期设计目标。论文最后总结了研究工作并提出后续工作展望。