接入网目前面临的问题主要是覆盖少、网速慢、资费贵这三大难题。为了攻克这三大难题,解决接入网的瓶颈,无源光网络(PON,Passive Optical Networks)成为光通信领域的一个重要研究课题。针对各种新兴业务的涌现导致用户带宽需求持续并且快速增长的局面,单一复用技术的PON形式已经不足以应对。相比之下,多种复用技术混合的PON被认为是一种有前景的下一代接入网技术。下一代PON的形式主要是时隙波长混合复用的TWDM PON。在向下一代PON的演进过程中,平滑升级和透明光网络单元(ONU,Optical Network Unit)是两个主要挑战,另外由于新WDM PON的加入,数据广播功能也是一个需要解决的问题。各种高清视频、交互式网络电视、无线数据回传、移动多媒体等新型业务不断兴起,导致网络交换流量爆炸式增长。为了克服电交换存在时的速率瓶颈,降低系统升级的成本,实现高速率交换的过程,基于光的ASK/DPSK(Amplitude Shift Keying/Difffferential Phase Shift Keying)正交标签交换技术得到了研究。但是ASK载荷信号和DPSK标签信号质量都会受到调制光消光比的限制,这也是需要克服的问题。为此,本文主要研究了简单线路编码和正交调制在PON的升级、透明化、广播组播以及在骨干网光标签交换中的应用。首先研究了应用Manchester、4b5b和4b6b这三个简单的线路编码作为升级的下行信号传输,结合上行再调制技术,以减少对传统下行信号和未来PON上行再调制信号的干扰,实现了三个信号的共存,同时实现PON升级和透明化。此项工作的展开主要包含了基本的理论分析,前期的系统仿真,后期的实验测试和结果的对比分析;其次,针对新加入WDM PON丧失了广播能力的问题,未来PON下行信号采用Manchester编码,广播信号采用与ASK正交的Pol SK(Polarization Shift Keying)调制,同时结合上行再调制技术,在实现了PON的平滑升级、透明ONU的同时使升级的PON具有广播功能。通过系统仿真和实验测试,方案的可行性和有效性得到了验证;最后,提出了将反转4ppm线路编码应用到ASK/DPSK正交调制标签交换方案中,作为ASK载荷信号调制前的编码,仿真结果表明消光比有了至少24d B的提升,在保证标签信号质量的同时不必牺牲载荷信号的消光比。