Com o rápido desenvolvimento de tecnologias como 5G, computação em nuvem e IA, as redes de acesso óptico estão acelerando sua evolução em direção a maior largura de banda e menor latência. 50G PON, como uma tecnologia PON de próxima geração, tornou-se o foco da atenção da indústria. Atualmente, as operadoras ainda possuem um grande número de EPON e 10G EPON em suas redes existentes. Maximizar a proteção do investimento, ao mesmo tempo em que atualizam as redes e alcançam a coexistência de EPON, 10G EPON e 50G PON, tornou-se um grande desafio nesta evolução tecnológica.

1. Conflito de Comprimento de Onda: O Desafio Central da Evolução do EPON
A faixa de comprimento de onda upstream do EPON é tão ampla quanto 100nm (1260nm a 1360nm). No entanto, os comprimentos de onda upstream e downstream do 50G PON definidos pela ITU-T são 1286nm e 1342nm, respectivamente, sobrepondo-se completamente à banda upstream do EPON (conforme mostrado na Figura 1).

Este conflito de comprimento de onda torna a coexistência de três gerações de PON extremamente desafiadora. Da padronização à implementação da indústria, a indústria propôs três soluções principais:

1. Aposentadoria da rede EPON, coexistência de 10G EPON e 50G PON (Gen 2)

Já nos estágios iniciais da padronização do 50G PON em 2018, a indústria reconheceu que o EPON de banda larga era uma barreira para a futura evolução da rede PON. Com a aposentadoria gradual do EPON, a coexistência Gen 2 de 10G EPON e 50G PON tornou-se a solução preferida.

Vantagens:
- Padronização: O padrão 50G PON é compatível com 10G EPON, e a cadeia da indústria é madura.
- Simplificação da rede: Evita a complexidade associada à coexistência de três gerações e reduz os custos de operação e manutenção.
- Melhoria do desempenho: Após a aposentadoria do EPON, a largura de banda da rede e o desempenho de latência podem ser significativamente otimizados para atender às demandas da era da IA.

Atualmente, operadoras como a China Mobile começaram a promover a aposentadoria do EPON, atualizando gradualmente as capacidades da rede para se alinhar com o GPON na região e construindo uma rede de acesso mais competitiva.

2. EPON Converge para Banda Estreita, Habilitando a Coexistência de Três Gerações

Após o lançamento comercial do 10G EPON em 2017, à medida que os custos dos lasers DFB diminuíram, as operadoras adotaram padrões empresariais para estreitar o comprimento de onda upstream do EPON para 1290nm-1330nm e o comprimento de onda upstream assimétrico de 1G do 10G EPON para 1260nm-1280nm. Este ajuste lançou as bases para a coexistência do 50G PON.

Em 2022, o 50G PON definiu recentemente um comprimento de onda upstream de 1286nm. Com a implantação do EPON de banda estreita, a coexistência de EPON, 10G EPON e 50G PON será possível.

Vantagens:
- Evolução suave: Retém os usuários EPON existentes e evita o fechamento forçado da rede.
- Convergência de padrões: Os comprimentos de onda ITU e IEEE PON convergem, resultando em uma cadeia da indústria mais eficiente.
- No entanto, a ampla adoção do EPON de banda estreita levará tempo, e a aposentadoria do equipamento EPON de banda larga requer investimento contínuo das operadoras.

3. Comprimentos de Onda 50G EPON Definidos Independentemente e Multiplexação por Divisão de Tempo de Uplink
Recentemente, a indústria propôs definir independentemente os comprimentos de onda 50G EPON (por exemplo, 136x nm) e usar a multiplexação por divisão de tempo para alcançar a coexistência de três gerações (conforme mostrado na Figura 2).

No entanto, esta solução enfrenta vários gargalos técnicos:
- Atenuação da fibra: 136x nm está na borda do pico de água, resultando em atenuação alta e instável.
- Limitação de dispersão: A dispersão de alta frequência causa degradação do sinal, tornando difícil suportar a transmissão 50G NRZ.
- Eficiência e latência: Três gerações de PON compartilham slots de tempo upstream, e o longo preâmbulo (microssegundos) do EPON/10G EPON reduz significativamente a eficiência da largura de banda do 50G PON e aumenta a latência.
- Custos da cadeia da indústria: Dispositivos ópticos de 136x nm não podem ser reutilizados com a cadeia da indústria GPON, resultando em altos custos.

Desvantagens:
- Baixa viabilidade técnica e sacrifício significativo de desempenho.
- A continuação da divisão de padronização entre IEEE PON e ITU PON impede a convergência da cadeia da indústria.
- A redução da competitividade da rede dificulta a satisfação das necessidades futuras de serviço.

II. Experiência Histórica: Lições da Multiplexação por Divisão de Tempo
Na era da coexistência entre 10G EPON e EPON, a multiplexação por divisão de tempo (TDM) de uplink expôs deficiências significativas: alta latência e baixa utilização da largura de banda, colocando o IEEE PON em desvantagem na competição com o ITU PON. Se o TDM continuar a ser usado na era 50G, esses problemas serão ainda mais amplificados, potencialmente tornando a rede incapaz de suportar serviços emergentes como 4K/8K, XR e IA.

III. Conclusão: Aposentadoria do EPON é o Caminho de Evolução Ideal
De uma perspectiva de longo prazo da indústria, a aposentadoria do EPON e a coexistência de 10G EPON e 50G PON (segunda geração) são as opções ideais. Este caminho pode:
- Mitigar riscos técnicos: Evitar conflitos de comprimento de onda e as desvantagens de desempenho da multiplexação por divisão de tempo.
- Aprimorar as capacidades da rede: Unificar os padrões PON, simplificar as operações e manutenção e reduzir o custo total de propriedade.
- Aprimorar a competitividade: Abrir caminho para a evolução futura do 50G PON para a tecnologia PON de próxima geração.

Por outro lado, escolher uma solução de coexistência por divisão de tempo 50G EPON levará à fragmentação de padrões, redundância da cadeia da indústria e diminuição do desempenho da rede, tornando, em última análise, a rede implantada menos competitiva tecnologicamente.

IV. Chamada da Indústria: Colaborar para Promover a Aposentadoria do EPON
Recomendamos que operadoras, fornecedores de equipamentos e organizações de padrões colaborem para acelerar a aposentadoria do EPON:
- Desenvolver um plano de migração: Promover a migração do usuário para 10G EPON por meio de incentivos de política ou substituição de tecnologia.
- Convergir padrões técnicos: Promover maior colaboração entre o IEEE e o ITU no planejamento de comprimento de onda.
- Otimizar a cadeia da indústria: Concentrar-se no desenvolvimento de módulos ópticos e chips que permitam a coexistência de 10G EPON e 50G PON para reduzir custos.

Na era da IA e do poder de computação, a largura de banda da rede de acesso e as capacidades de latência se tornarão a principal vantagem competitiva da infraestrutura crítica. Escolher o caminho de evolução certo ajudará as operadoras a ter sucesso na próxima década.