Puoi evitare il doppio nat dicendo al primo router che la subnet della LAN del secondo è raggiungibile tramite l'ip della interfaccia WAN del secondo (che sta nella subnet della LAN del primo)
Molto probabilmente devi anche intervenire sulle configurazioni del firewall di entrambi, sul primo per concedere questo tipo di routing, e sul secondo per disabilitare il masquarade
Per le alternative che hai citato, DMZ sicuramente no se lo fai come forward di tutte le porte, è ben peggio di un doppio NATting. Potresti fare un NAT su IP 1:1 se avessi due IP pubblici sul primo router ma a quel punto faresti la pppoe direttamente dal secondo router. Ovviamente la seconda pppoe sul secondo router non in relay, per carità che porcata, devi separare (nel primo router) una porta dello switch LAN mettendola su una VLAN separata, e poi metterla in bridge con la WAN. Così facendo i due router non sono logicamente "in cascata", ma sono collegati in parallelo all'ONT, come se tutti e due i router e l'ONT fossero collegati ad un unico switch.
