伴随着大数据时代的到来,互联网规模不断扩大,新兴业务和信息交互量迅猛增加。互联网的蓬勃发展对未来光网络提出更高的要求,大容量、超高速、长距离以及动态资源分配成为新时代下对光网络的核心要求。为顺应未来光网络发展趋势,提高光层组网的灵活性,要求每个网络节点设备能够灵活地上下以及转发各种业务,动态、弹性地分配带宽资源。在移动通信领域,新兴业务的发展使得频谱资源日益短缺,充分挖掘毫米波段成为5G时代对通信频段的新要求。为充分利用毫米波资源,提高频谱利用率,光载无线技术(Radio over Fiber,RoF)不失为一种行之有效的方法。RoF技术融合了光纤和无线的优良特性,在降低传输链路损耗、提高系统传输质量和实现灵活接入方面具有重要意义。本论文在大数据和5G蓬勃发展的大背景下,提出一种灵活管控的可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer,ROADM)来响应下一代光网络对器件的要求,同时设计一种新型边带调制技术的光纤载无线通信系统,提高毫米波频谱利用率,利用ROADM对网络波长资源的灵活调度和动态分配功能,实现在光纤无线融合组网中的应用。首先,针对未来动态、灵活和可重构的网络发展方向,为提高对网络资源的灵活管控和调度,本论文提出全波段的ROADM系统。在仿真环境中设计和搭建系统模型,并在所建立的模型基础上对系统参数进行优化设计。仿真结果验证了该系统能够契合未来光网络的发展要求,为下一代网络架构下的核心器件设计提供有效解决方案。其次,本论文设计了全双工的RoF系统实现毫米波在光纤中的传输。基于光耦合和电耦合单边带调制技术分别搭建RoF系统。分析和比较了两种RoF系统的性能,结果验证光耦合单边带调制格式能够有效的减小非线性失真。此外,该系统采用中心载波重用技术实现全双工通信,实现基站单元的无色化,降低系统成本,为毫米波的光接入提供理论支撑。最后,根据ROADM的全波段、动态、调谐范围广等优势,对光载无线通信系统进行优化和设计。结合ROADM灵活调度波长资源的特点,模拟了ROADM在光纤无线融合接入网中的应用,由此给出了一种多业务融合接入的光纤无线通信系统,实现该系统在组网场景中的应用。