EPON被视为下一代接入网的最佳候选技术，因为它经济、简单、可扩展，能向最终用户提供综合的话音、数据和视频服务，并对IP数据业务是最优的，它代表了低成本高带宽以太设备与低成本光纤网的融合。本文是对ONU软硬件系统的研究和设计，并对EPON实际应用中一些关键问题进行了研究。 本文首先简要介绍了EPON的结构和特点、EPON网络管理的概念以及EPON的发展现状。然后介绍了ONU芯片整体设计方案，详细分析了ONU芯片内部上下行工作流程。除此之外，叙述了上行复用模块和MPCP模块的设计方案。 第三章讨论了EPON系统安全性和OAM模块的设计。介绍了中国电信提出的三重搅动加密算法，提出了此算法在FPGA上的设计和实现；方案在工程上有创新性，性能完全满足EPON系统要求。 第四章给出了U-Boot和uClinux在EPON4510平台上的移植方案。提出了ONU驱动程序和OAM应用程序的设计，详细描述了OAM发现的关键流程。驱动程序设计采用了低半部机制和自旋锁等技术，具有创新性。 第五章指出了EPON中模拟通道和数据通道存在相互干扰问题。分析了线性串扰和拉曼散射对EPON系统的影响。设计了采用随机帧替代长IDLE串的方案，有效克服了拉曼效应。本章在理论和工程上都有一定的创新性。 最后对本文所做的工作作了简要总结，提出了四个重要研究点。