با توسعه سریع فناوری‌هایی مانند 5G، محاسبات ابری و هوش مصنوعی، شبکه‌های دسترسی نوری در حال تسریع تکامل خود به سمت پهنای باند بالاتر و تأخیر کمتر هستند. 50G PON، به عنوان یک فناوری PON نسل بعدی، به کانون توجه صنعت تبدیل شده است. در حال حاضر، اپراتورها هنوز تعداد زیادی EPON و 10G EPON در شبکه‌های موجود خود دارند. به حداکثر رساندن حفاظت از سرمایه‌گذاری در عین ارتقاء شبکه‌ها و دستیابی به همزیستی EPON، 10G EPON و 50G PON به یک چالش بزرگ در این تکامل فناوری تبدیل شده است.

1. تداخل طول موج: چالش اصلی تکامل EPON
محدوده طول موج بالادستی EPON به اندازه 100 نانومتر (1260 نانومتر تا 1360 نانومتر) است. با این حال، طول موج‌های بالادستی و پایین‌دستی 50G PON که توسط ITU-T تعریف شده‌اند، به ترتیب 1286 نانومتر و 1342 نانومتر هستند که کاملاً با باند بالادستی EPON همپوشانی دارند (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است).

این تداخل طول موج، همزیستی سه نسل از PON را بسیار چالش برانگیز می‌کند. از استانداردسازی تا پیاده‌سازی صنعتی، صنعت سه راه‌حل اصلی را پیشنهاد کرده است:

1. بازنشستگی شبکه EPON، همزیستی 10G EPON و 50G PON (نسل 2)

در اوایل مراحل استانداردسازی 50G PON در سال 2018، صنعت تشخیص داد که EPON پهن باند مانعی برای تکامل شبکه PON در آینده است. با بازنشستگی تدریجی EPON، همزیستی نسل 2 از 10G EPON و 50G PON به راه‌حل ترجیحی تبدیل شده است.

مزایا:
- استانداردسازی: استاندارد 50G PON با 10G EPON سازگار است و زنجیره صنعت بالغ است.
- ساده‌سازی شبکه: از پیچیدگی‌های مرتبط با همزیستی سه نسل جلوگیری می‌کند و هزینه‌های عملیات و نگهداری را کاهش می‌دهد.
- بهبود عملکرد: پس از بازنشستگی EPON، پهنای باند شبکه و عملکرد تأخیر را می‌توان به طور قابل توجهی بهینه کرد تا نیازهای عصر هوش مصنوعی را برآورده کند.

در حال حاضر، اپراتورهایی مانند China Mobile شروع به ترویج بازنشستگی EPON کرده‌اند و به تدریج در حال ارتقاء قابلیت‌های شبکه برای همسویی با GPON در منطقه و ایجاد یک شبکه دسترسی رقابتی‌تر هستند.

2. EPON به باند باریک همگرا می‌شود و همزیستی سه نسل را فعال می‌کند

پس از راه‌اندازی تجاری 10G EPON در سال 2017، با کاهش هزینه‌های لیزر DFB، اپراتورها استانداردهای سازمانی را برای محدود کردن طول موج بالادستی EPON به 1290 نانومتر تا 1330 نانومتر و طول موج بالادستی نامتقارن 1G از 10G EPON به 1260 نانومتر تا 1280 نانومتر اتخاذ کردند. این تنظیم، زیربنای همزیستی 50G PON را فراهم کرد.

در سال 2022، 50G PON به تازگی یک طول موج بالادستی 1286 نانومتر را تعریف کرد. با استقرار EPON باند باریک، همزیستی EPON، 10G EPON و 50G PON امکان‌پذیر خواهد بود.

مزایا:
- تکامل روان: کاربران EPON موجود را حفظ می‌کند و از بستن اجباری شبکه جلوگیری می‌کند.
- همگرایی استاندارد: طول موج‌های ITU و IEEE PON همگرا می‌شوند و در نتیجه یک زنجیره صنعت کارآمدتر ایجاد می‌شود.
- با این حال، پذیرش گسترده EPON باند باریک زمان می‌برد و بازنشستگی تجهیزات EPON پهن باند نیاز به سرمایه‌گذاری مستمر از سوی اپراتورها دارد.

3. طول موج‌های 50G EPON به طور مستقل تعریف شده و تقسیم زمانی چندگانه بالارونده
اخیراً، صنعت پیشنهاد کرده است که طول موج‌های 50G EPON را به طور مستقل تعریف کند (به عنوان مثال، 136x نانومتر) و از تقسیم زمانی چندگانه برای دستیابی به همزیستی سه نسل استفاده کند (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است).

با این حال، این راه‌حل با چندین تنگنای فنی مواجه است:
- تضعیف فیبر: 136x نانومتر در لبه قله آب قرار دارد که منجر به تضعیف بالا و ناپایدار می‌شود.
- محدودیت پراکندگی: پراکندگی با فرکانس بالا باعث تخریب سیگنال می‌شود و پشتیبانی از انتقال 50G NRZ را دشوار می‌کند.
- کارایی و تأخیر: سه نسل از PON، اسلات‌های زمانی بالادستی را به اشتراک می‌گذارند و پیش‌درآمد طولانی (میکروثانیه) EPON/10G EPON، کارایی پهنای باند 50G PON را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد و تأخیر را افزایش می‌دهد.
- هزینه‌های زنجیره صنعت: دستگاه‌های نوری 136x نانومتر را نمی‌توان با زنجیره صنعت GPON استفاده مجدد کرد که منجر به هزینه‌های بالا می‌شود.

معایب:
- امکان‌سنجی فنی کم و فداکاری عملکرد قابل توجه.
- ادامه تقسیم استانداردسازی بین IEEE PON و ITU PON از همگرایی زنجیره صنعت جلوگیری می‌کند.
- کاهش رقابت‌پذیری شبکه، برآورده کردن نیازهای خدمات آینده را دشوار می‌کند.

II. تجربه تاریخی: درس‌هایی از تقسیم زمانی چندگانه
در عصر همزیستی بین 10G EPON و EPON، تقسیم زمانی چندگانه بالارونده (TDM) کاستی‌های قابل توجهی را آشکار کرده است: تأخیر بالا و استفاده کم از پهنای باند که IEEE PON را در رقابت با ITU PON در موقعیت نامناسبی قرار می‌دهد. اگر TDM همچنان در عصر 50G استفاده شود، این مشکلات بیشتر تشدید می‌شوند و به طور بالقوه شبکه را قادر به پشتیبانی از خدمات نوظهوری مانند 4K/8K، XR و هوش مصنوعی نمی‌کند.

III. نتیجه‌گیری: بازنشستگی EPON مسیر تکامل بهینه است
از دیدگاه بلندمدت صنعت، بازنشستگی EPON و همزیستی 10G EPON و 50G PON (نسل دوم) گزینه‌های بهینه هستند. این مسیر می‌تواند:
- کاهش خطرات فنی: از تداخل طول موج و معایب عملکرد تقسیم زمانی چندگانه جلوگیری کنید.
- افزایش قابلیت‌های شبکه: استانداردهای PON را متحد کنید، عملیات و نگهداری را ساده کنید و کل هزینه مالکیت را کاهش دهید.
- افزایش رقابت‌پذیری: راه را برای تکامل آینده 50G PON به فناوری PON نسل بعدی هموار کنید.

برعکس، انتخاب یک راه‌حل همزیستی تقسیم زمانی 50G EPON منجر به پراکندگی استانداردها، افزونگی زنجیره صنعت و کاهش عملکرد شبکه می‌شود و در نهایت شبکه مستقر شده را از نظر فناوری کمتر رقابتی می‌کند.

IV. فراخوان صنعت: همکاری برای ترویج بازنشستگی EPON
ما توصیه می‌کنیم که اپراتورها، فروشندگان تجهیزات و سازمان‌های استاندارد با هم همکاری کنند تا بازنشستگی EPON را تسریع بخشند:
- توسعه یک برنامه مهاجرت: مهاجرت کاربر به 10G EPON را از طریق مشوق‌های سیاستی یا جایگزینی فناوری ترویج دهید.
- همگرایی استانداردهای فنی: همکاری بیشتر بین IEEE و ITU را در برنامه‌ریزی طول موج ترویج دهید.
- بهینه‌سازی زنجیره صنعت: بر توسعه ماژول‌ها و تراشه‌های نوری تمرکز کنید که همزیستی 10G EPON و 50G PON را امکان‌پذیر می‌کنند تا هزینه‌ها را کاهش دهند.

در عصر هوش مصنوعی و قدرت محاسباتی، پهنای باند و قابلیت‌های تأخیر شبکه دسترسی به مزیت رقابتی اصلی زیرساخت‌های حیاتی تبدیل خواهد شد. انتخاب مسیر تکامل مناسب به اپراتورها کمک می‌کند تا در دهه آینده موفق شوند.