DOCSIS机顶盒网关协议可帮助有线网络运营商从专有系统升级到基于标准的数字视频。

　　机顶盒最终实现了智能化、灵活性和多选择的承诺，为有线网络运营商和用户带来了极大便利。作为CableLabs OpenCable计划的一部分，有线数据服务接口规范(DOCSIS)机顶盒式网关(DSG)协议为机顶盒与头端之间的命令和控制信令定义了一种新的传输机制。通过利用DSG升级到可支持多种服务的单一网络基础设施，有线网络运营商就能充分利用其基于DOCSIS的现有头端设备并替代传统视频设备，而资本预算则可使用户能享受到针对数字有线服务的令人兴奋的新选择。今年有很多运营商都在部署或计划部署DSG，而韩国的宽带解决方案公司则在2004年3月率先推出了采用DSG的交互式电视服务。

传统网络的局限性

　　专有视频系统和传统体系结构为不同的有线服务创建了传统型的离散网络。今天，很多运营商都在用一个基于DOCSIS的网络来提供数据和语音服务，用一个数字视频广播/异步串行接口(DVB/ASI)网络来提供数字视频服务，再用另一个网络来提供模拟视频，这已经司空见惯。

　　如何简化这些采用截然不同的标准和体系结构的网络，进而提高运行效率、降低各项成本并更有效地扩展服务范围，这已成为运营商们最首要的任务。这个行业正在有条不紊地努力实现数据网络与语音网络的完全融合并且在从模拟视频向全数字视频服务升级的过程中取得了进展。然而，在实现完全融合型网络体系结构的过程中仍存在一些重大挑战。最大的挑战之一就在于，有线网络运营商能否从今天的专有数字视频体系结构升级到基于标准的灵活的系统。因为专有数字视频技术已延伸到机顶盒和头端系统，所以它减缓了创新速度、影响了交互式服务的推出并导致资本开支和运营成本居高不下。

　　数字视频体系结构的一个关键组件就是命令与控制信令传输机制。现有的视频命令与控制信令需要依赖一个专用信道用于带外(OOB)信令并沿下游方向将控制讯息从头端传输到每个机顶盒。控制讯息的例子包括：有条件访问权限、系统信息、电子化程序指南和紧急告警系统(EAS)。今天，我们可以采用一个大约15 kbps的带宽非常低的上行信道将信息收发数据流从机顶盒送回到头端。

　　现有OOB传输要求采用OOB调制器和返回路径解调器等各不相同的专有头端设备，这些设备只能提供最低调制DOCSIS信道十分之一的带宽，而每端口成本则高得多。传统视频设备效率低下且扩展成本很高，无法满足那些要求具有组播和单播传输功能的当前和今后视频应用程序的需求。

DSG是如何工作的

　　DSG 可将现有数字视频头端应用系统与DOCSIS数据网络连接起来，从而实现OOB信令的集成传输。DSG协议是同时在头端系统和机顶盒中实施的。在头端中，基于DOCSIS的有线调制解调器终端系统(CMTS)可将传输给机顶盒的互联网协议(IP)数据流与OOB控制讯息结合起来，并以安全性较高和成本效益较好的方式在现有的"永不中断的"数据信道上对其进行传输。通过采用CMTS作为OOB信令网关，运营商就能摒弃各不相同的专有OOB信令系统。

　　在用户一端，DSG兼容机顶盒采用了一台DOCSIS有线调制解调器，可分别处理IP及OOB数据流和视频流。所有视频均采用正交调幅法(QAM)在一个不同的信道上传送给机顶盒上的一个不同的调谐器。DSG机顶盒不需要依赖IP连通性就能从CMTS接收OOB数据流，这就使得该信道变得更加可靠并有助于确保在第三层或更高层发生故障时视频交付不受影响。然而，IP连通性必须使用上行返回信道来传输交互式数据流。图中显示了一种采用基于DSG的CMTS来传输OOB信令的融合型网络体系结构。

　　CMTS可通过称为DSG隧道的单向IP数据报传输机制与机顶盒进行通信。DSG隧道是在一个或多个下行DOCSIS信道上传输的，用一个以太网介质访问控制(MAC)地址来标识。在DSG基本模式中，该MAC地址是一个已知的单播或组播地址，由有条件访问系统(CAS)或部署点(POD)供应商来保留和公布，并被嵌入到机顶盒的POD或"智能卡"中。

　　在DSG高级模式中，该MAC地址作为动态信道描述符MAC管理讯息的一部分以动态方式提供给机顶盒。DSG高级模式可提供一些额外特性，如对具体信道的数据流分类、当CMTS上的所有接口都被捆绑到单一子网中时可为不同服务区提供OOB的分区功能等等。CableLabs DSG论坛目前正在最终商定DSG高级模式的版本。

　　视频网络中应用服务器之间整个网络的接口以及CMTS也许是IP组播或单播。IP组播提供了一种向很多接收者分发相同IP数据报的高效机制，非常适合于用来向CMTS分发OOB内容。DSG配置有助于确保IP组播或单播数据流被映射到适当的DSG隧道，以及反过来映射到适当的机顶盒群集或某一个机顶盒。

　　应用服务器不需要知道DSG客户机的MAC地址，因为它们在单播情况下是将内容发送给CMTS上的一个保留IP地址或发送给某个指定的组播IP地址。运营商可使用一种针对具体来源的组播机制来帮助它确保只有经过授权的应用服务器才能向机顶盒发送OOB讯息。

技术优点

　　DSG技术规范放弃了现有的专有OOB传输机制，转而采用基于开放式标准的技术。DSG具有若干技术优点，包括：

　　·　可将IP数据、视频和控制信息流整合到单一DOCSIS网络中，可提高头端和机顶盒的可扩展性并降低设备投资与运营成本。

　　·　可实现更高的下行和上行数据吞吐量，帮助运营商更快地推出交互式视频服务。

　　·　提供了一种将现有视频网络升级到基于开放式标准的IP网络的演进方法。

　　·　可使传统头端应用程序在DOCSIS网络中实现彼此间的互操作，从而保护在有条件访问、配置与计费等系统中的投资。

　　·　有助于确保与多种不同机顶盒的兼容性，包括设计采用DSG接口并通过零售渠道销售的新设备。

　　·　可支持IP单播或组播向机顶盒传输OOB讯息。

　　·　既可在双向环境中运行也可在单向环境中运行，可在下行信道上实现无中断的OOB传输，而不受上行信道可用性的影响。在双向环境中，配备DSG的机顶盒可采用DOCSIS上行信道并针对数据和交互式视频服务来传输反向-信道数据流。

　　·　可保护头端投资，因为DSG可使基于DOCSIS的CMTS只需经过简单软件升级就能传输OOB讯息。

各种部署情况

　　DSG可插入到传统视频网络中，目的是在各不相同的运行环境中保持视频和高速数据服务。配置有DSG的CMTS可采用现有有线视频环境布局并通过DOCSIS下行和上行信道来实现更高带宽，进而支持带宽密集型应用或在每个头端或集线器上支持更高密度的机顶盒。

　　对于交互式应用程序而言，这种部署情况最适合于能适应越来越高的机顶盒密度以及每个机顶盒带宽更高的头端或集线器。新服务将产生更多收入，这些收入将极大地抵销为用户提供新机顶盒的成本，因此DSG升级不失为一种有吸引力的选择。

　　第二种部署情况可实现基于DOCSIS的融合型网络的极大优势。提供交互式服务的有线运营商可将有线调制解调器与单一DOCSIS网络上的机顶盒数据流整合起来。虽然环境和频谱拓扑结构是根据数据要求而确定的(即每个网段寻址机顶盒数量更少)，但将设备和运行整合到一个网络之中所能带来的显著成本效益使得这种情况成为非常理想的选择。

　　因为目前的机顶盒应用在下行和上行方向需要较少带宽，因此这种情况中的OOB数据流非常适合于现有数据信道且数据吞吐量消耗相对很少。然而，随着视频点播(VOD)或游戏等更成熟的服务的面市，要想能支持高级信令就需要高得多的吞吐量和处理容量。为满足这一需求，DSG将DOCSIS的高级监控和管理功能以及扩展的吞吐量容量结合到了视频基础设施之中，以支持越来越多的数据流。

行业接受情况

　　美国和韩国在市场中率先采纳了DSG技术。在接下来的一整年里，有线运营商将与头端设备、CAS以及高级机顶盒厂家合作进行评估并推出DSG技术。这一努力的目标在于，确定将传统头端和机顶盒设备升级到基于DSG的头端和机顶盒设备的最佳解决方案，从而向网络融合迈出重大一步。

　　DSG为数字视频网络提供了一个可实现DOCSIS持续创新的网关，其中包括频谱监控与分析的高级功能以及网络管理等。正如有线运营商将要发现的那样，DSG不但能针对越来越大的用户群体将OOB、视频和数据数据流整合起来从而实现成本节省效益；而且还能通过提供交互式服务开辟新的营业收入来源。