Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ như 5G, điện toán đám mây và AI, các mạng truy cập quang đang tăng tốc quá trình phát triển hướng tới băng thông cao hơn và độ trễ thấp hơn. 50G PON, là công nghệ PON thế hệ tiếp theo, đã trở thành tâm điểm chú ý của ngành. Hiện tại, các nhà khai thác vẫn còn một số lượng lớn EPON và 10G EPON trong mạng hiện có của họ. Tối đa hóa việc bảo vệ đầu tư trong khi nâng cấp mạng và đạt được sự cùng tồn tại của EPON, 10G EPON và 50G PON đã trở thành một thách thức lớn trong quá trình phát triển công nghệ này.

1. Xung đột bước sóng: Thách thức cốt lõi của sự phát triển EPON
Dải bước sóng đường lên của EPON rộng tới 100nm (1260nm đến 1360nm). Tuy nhiên, các bước sóng đường lên và đường xuống 50G PON được ITU-T định nghĩa lần lượt là 1286nm và 1342nm, hoàn toàn trùng lặp với dải đường lên EPON (như trong Hình 1).

Sự xung đột bước sóng này khiến cho việc cùng tồn tại của ba thế hệ PON trở nên cực kỳ khó khăn. Từ việc tiêu chuẩn hóa đến triển khai trong ngành, ngành công nghiệp đã đề xuất ba giải pháp chính:

1. Loại bỏ mạng EPON, cùng tồn tại của 10G EPON và 50G PON (Thế hệ 2)

Ngay từ những giai đoạn đầu của việc tiêu chuẩn hóa 50G PON vào năm 2018, ngành công nghiệp đã nhận ra rằng EPON băng rộng là một rào cản đối với sự phát triển mạng PON trong tương lai. Với việc EPON dần bị loại bỏ, sự cùng tồn tại của 10G EPON và 50G PON (Thế hệ 2) đã trở thành giải pháp được ưu tiên.

Ưu điểm:
- Tiêu chuẩn hóa: Tiêu chuẩn 50G PON tương thích với 10G EPON và chuỗi ngành đã trưởng thành.
- Đơn giản hóa mạng: Tránh sự phức tạp liên quan đến sự cùng tồn tại của ba thế hệ và giảm chi phí vận hành và bảo trì.
- Cải thiện hiệu suất: Sau khi EPON bị loại bỏ, băng thông mạng và hiệu suất độ trễ có thể được tối ưu hóa đáng kể để đáp ứng nhu cầu của kỷ nguyên AI.

Hiện tại, các nhà khai thác như China Mobile đã bắt đầu thúc đẩy việc loại bỏ EPON, dần nâng cấp khả năng mạng để phù hợp với GPON trong khu vực và xây dựng một mạng truy cập cạnh tranh hơn.

2. EPON hội tụ thành băng hẹp, cho phép sự cùng tồn tại của ba thế hệ

Sau khi 10G EPON được thương mại hóa vào năm 2017, khi chi phí laser DFB giảm, các nhà khai thác đã áp dụng các tiêu chuẩn doanh nghiệp để thu hẹp bước sóng đường lên EPON xuống 1290nm-1330nm và bước sóng đường lên 1G không đối xứng của 10G EPON xuống 1260nm-1280nm. Sự điều chỉnh này đã đặt nền tảng cho sự cùng tồn tại của 50G PON.

Vào năm 2022, 50G PON đã định nghĩa mới bước sóng đường lên 1286nm. Với việc triển khai EPON băng hẹp, sự cùng tồn tại của EPON, 10G EPON và 50G PON sẽ có thể thực hiện được.

Ưu điểm:
- Phát triển suôn sẻ: Giữ lại người dùng EPON hiện có và tránh việc đóng mạng bắt buộc.
- Hội tụ tiêu chuẩn: Bước sóng ITU và IEEE PON hội tụ, dẫn đến một chuỗi ngành hiệu quả hơn.
- Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi EPON băng hẹp sẽ mất thời gian và việc loại bỏ thiết bị EPON băng rộng đòi hỏi các nhà khai thác phải tiếp tục đầu tư.

3. Các bước sóng 50G EPON được định nghĩa độc lập và ghép kênh phân chia theo thời gian đường lên
Gần đây, ngành công nghiệp đã đề xuất định nghĩa độc lập các bước sóng 50G EPON (ví dụ: 136x nm) và sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian để đạt được sự cùng tồn tại của ba thế hệ (như trong Hình 2).

Tuy nhiên, giải pháp này phải đối mặt với nhiều nút thắt kỹ thuật:
- Suy hao sợi quang: 136x nm nằm ở rìa của đỉnh nước, dẫn đến suy hao cao và không ổn định.
- Giới hạn tán sắc: Tán sắc tần số cao gây ra sự suy giảm tín hiệu, khiến việc hỗ trợ truyền 50G NRZ trở nên khó khăn.
- Hiệu quả và độ trễ: Ba thế hệ PON chia sẻ các khe thời gian đường lên và phần mở đầu dài (micro giây) của EPON/10G EPON làm giảm đáng kể hiệu quả băng thông của 50G PON và tăng độ trễ.
- Chi phí chuỗi ngành: Các thiết bị quang học 136x nm không thể được tái sử dụng với chuỗi ngành GPON, dẫn đến chi phí cao.

Nhược điểm:
- Khả năng kỹ thuật thấp và hy sinh hiệu suất đáng kể.
- Việc tiếp tục phân chia tiêu chuẩn giữa IEEE PON và ITU PON ngăn cản sự hội tụ của chuỗi ngành.
- Giảm khả năng cạnh tranh của mạng khiến việc đáp ứng nhu cầu dịch vụ trong tương lai trở nên khó khăn.

II. Kinh nghiệm lịch sử: Bài học từ ghép kênh phân chia theo thời gian
Trong kỷ nguyên cùng tồn tại giữa 10G EPON và EPON, ghép kênh phân chia theo thời gian đường lên (TDM) đã bộc lộ những thiếu sót đáng kể: độ trễ cao và việc sử dụng băng thông thấp, khiến IEEE PON gặp bất lợi trong cuộc cạnh tranh với ITU PON. Nếu TDM tiếp tục được sử dụng trong kỷ nguyên 50G, những vấn đề này sẽ được khuếch đại hơn nữa, có khả năng khiến mạng không thể hỗ trợ các dịch vụ mới nổi như 4K/8K, XR và AI.

III. Kết luận: Loại bỏ EPON là con đường phát triển tối ưu
Từ góc độ ngành công nghiệp dài hạn, việc loại bỏ EPON và sự cùng tồn tại của 10G EPON và 50G PON (thế hệ thứ hai) là những lựa chọn tối ưu. Con đường này có thể:
- Giảm thiểu rủi ro kỹ thuật: Tránh xung đột bước sóng và những nhược điểm về hiệu suất của ghép kênh phân chia theo thời gian.
- Nâng cao khả năng mạng: Thống nhất các tiêu chuẩn PON, đơn giản hóa các hoạt động và bảo trì, đồng thời giảm tổng chi phí sở hữu.
- Nâng cao khả năng cạnh tranh: Mở đường cho sự phát triển trong tương lai của 50G PON thành công nghệ PON thế hệ tiếp theo.

Ngược lại, việc chọn giải pháp cùng tồn tại phân chia theo thời gian 50G EPON sẽ dẫn đến phân mảnh tiêu chuẩn, dư thừa chuỗi ngành và giảm hiệu suất mạng, cuối cùng khiến mạng được triển khai kém cạnh tranh về mặt công nghệ.

IV. Lời kêu gọi của ngành: Hợp tác để thúc đẩy việc loại bỏ EPON
Chúng tôi khuyến nghị rằng các nhà khai thác, nhà cung cấp thiết bị và các tổ chức tiêu chuẩn nên hợp tác để đẩy nhanh việc loại bỏ EPON:
- Xây dựng kế hoạch di chuyển: Thúc đẩy việc di chuyển người dùng sang 10G EPON thông qua các ưu đãi chính sách hoặc thay thế công nghệ.
- Hội tụ các tiêu chuẩn kỹ thuật: Thúc đẩy sự hợp tác hơn nữa giữa IEEE và ITU về lập kế hoạch bước sóng.
- Tối ưu hóa chuỗi ngành: Tập trung vào việc phát triển các mô-đun và chip quang cho phép sự cùng tồn tại của 10G EPON và 50G PON để giảm chi phí.

Trong kỷ nguyên AI và sức mạnh tính toán, khả năng băng thông và độ trễ của mạng truy cập sẽ trở thành lợi thế cạnh tranh cốt lõi của cơ sở hạ tầng quan trọng. Việc chọn đúng con đường phát triển sẽ giúp các nhà khai thác thành công trong thập kỷ tới.