光接入技术尤其是无源光网络(PON)技术以其灵活的接入方式和高容量的带宽特性在当代宽带网络通信中占据主导地位。随着IPTV、3DTV、新媒体等宽带业务的出现，现有的PON需要进一步加大“最后一公里”接入网的带宽。然而，由于偏振模色散等问题，PON必须用革命性的技术，才能进一步增大带宽。为此，国内外学术界、工业界都提出了下一代光通信网络(NG-PON)的研发计划，将现存吉比特级的PON接入网络传输速率提升至几十甚至百吉比特级别，同时，传输距离由现存的20Km到达100Km以上。要支持NG-PON的发展，不但在物理层要进行改进，相应的MAC层也需要改进。　　 本文主要研究了NG-PON中MAC层的关键技术，以TDM-PON为重点，对其自动发现机制、动态带宽分配算法、测距以及延时补偿等问题进行了深入分析，并分析了基于MPCP的NG-PON系统中的DBA算法以及注册请求过程。　　 本文提出了一种基于ECC公钥密码的认证方案，新的认证方案不仅保证保密性、完整性以及不可否认性等，同时也有效降低了OLT与ONU的交互步骤，在多ONU的场合，极大的缩短了自动发现机制的延时。本文还设计了一种基于AES-CCMP的加密方案，可以为MAC层提供MAC层的双因子认证功能。最后本文设计了一种基于细粒度的低功耗模块，该模块采用了基于MAC层监听模块的休眠模式，有效降低了因为ONU等待时隙而引入ONU端功耗。