Общая инкапсуляция потока - Generic Stream Encapsulation

Общая инкапсуляция потока, или сокращенно GSE, это Уровень канала передачи данных протокол, определенный DVB. GSE предоставляет средства для передачи пакетов ориентированных протоколов, таких как IP поверх однонаправленного физические уровни Такие как DVB-S2, DVB-T2 и DVB-C2.

GSE предоставляет дополнительные функции, помимо простой передачи IP-дейтаграмм, которые увеличивают гибкость и применимость протокола. Некоторые ключевые функции / характеристики GSE:

• Поддержка многопротокольной инкапсуляции (IPv4, IPv6, MPEG, Банкомат, Ethernet, 802.1pQ VLAN, так далее.)
• Прозрачность функций сетевого уровня, включая IP шифрование и IP сжатие заголовка.
• Поддержка нескольких режимов адресации. В дополнение к 6-байтовому MAC-адрес (включая многоадресная передача и одноадресная передача ), он поддерживает режим без MAC-адреса и дополнительный режим 3-байтового адреса.
• Механизм фрагментации IP дейтаграммы или другой сетевой уровень пакеты над Базовый диапазон рамки для поддержки ACM /VCM.
• Поддержка оборудования фильтрация.
• Расширяемость: дополнительная протоколы связи могут быть включены через определенные значения типа протокола (например, Слой 2 безопасность, сжатие IP-заголовков и т. д.).

Схема протокола

Как GSE передает дейтаграммы и передается на физическом уровне

В протокол Технические характеристики был опубликован как ETSI ТС102 606.^[1] Сопровождающий выполнение руководящие указания документ опубликован как ETSI ТС 102 771.^[2]

Дейтаграммы IP, кадры Ethernet или другие пакеты сетевого уровня инкапсулируются в один или несколько пакетов GSE. В процессе инкапсуляции добавляется управляющая информация, такая как тип сетевого протокола и адресная метка, и при необходимости обеспечивается общая проверка целостности.

Кадр полезной нагрузки может быть инкапсулирован в один пакет GSE или разделен на фрагменты и инкапсулирован в несколько пакетов GSE. Пакеты GSE обычно имеют переменную длину, чтобы соответствовать входящему IP-трафику с минимальными накладными расходами.

Пакеты GSE могут отправляться в разных кадрах базовой полосы, не обязательно подряд или с одинаковыми параметрами передачи (формат модуляции, скорость кодирования). Никаких ограничений на положение пакета GSE в кадре базовой полосы не предполагается. Однако нельзя переупорядочивать пакеты GSE между инкапсулятором и деинкапсулятором. В общем, кадр базовой полосы может содержать более одного пакета GSE. Кадры базовой полосы могут иметь фиксированную или переменную длину.

GSE не обеспечивает механизма проверки целостности отдельного пакета GSE. А CRC-32 добавляется только к последнему фрагменту фрагментированной полезной нагрузки для проверки правильности операции повторной сборки. GSE полагается на способность физического уровня гарантировать требуемую вероятность обнаружения и / или исправления ошибок.^[3]

Заголовок GSE

Заголовок пакета GSE очень динамичен и предоставляет множество опций. Минимальный заголовок составляет два байта, включая три поля флагов и 12-битное поле длины полезной нагрузки. На диаграмме ниже показаны все возможные поля.

Развернутый заголовок GSE

битовое смещение	0	1	2-3		4–7				8-15								16-23								24-31
0	Начинать	Конец	Тип этикетки		Длина GSE												ID фрагмента								Общая длина
32	Общая длина								Тип протокола																Метка (3 байта)
64	Метка (3 байта)																Метка (6 байт)
96	Метка (6 байт)								ULE Заголовки расширений (необязательно)
...	...																								Данные
...	Данные

Фрагментация и повторная сборка

Базовый механизм фрагментации полезной нагрузки GSE использует флаги начала и конца, где флаг Start указывает начало кадра полезной нагрузки, а флаг End указывает его конец. Это показано на диаграмме ниже.

Принцип фрагментации

Начинать	Конец	Содержимое пакета GSE
1	0	Общий размер полезной нагрузки / Тип протокола / Начало полезной нагрузки
0	0	Продолжение полезной нагрузки
0	1	Конец полезной нагрузки / CRC-32

На DVB-S2, DVB-T2, и DVB-C2 Режимы ACM / VCM могут привести к изменению размера кадров базовой полосы в зависимости от условий передачи. Следовательно, могут быть ситуации, когда первые фрагменты кадра полезной нагрузки были отправлены, но инкапсулятор вынужден отложить текущий кадр полезной нагрузки и начать работу над новым. Это может, например, возникают, когда большие фрагменты были подготовлены при хороших условиях передачи, но внезапно условия ухудшаются, и доступны только небольшие кадры базовой полосы.

Это когда ID фрагмента поле становится важным. Это кратковременная идентификация кадра полезной нагрузки. Всякий раз, когда инкапсулятору необходимо перейти к следующему кадру полезной нагрузки, не закончив передачу предыдущего, он использует следующий доступный идентификатор фрагмента. Таким образом, до 256 кадров полезной нагрузки могут быть «открыты» в любое время. Декапсулятор использует идентификатор фрагмента, чтобы выбрать буфер повторной сборки, в котором будет сохранен фрагмент.

Адреса GSE

Биты «Тип метки» (LT) определяют способ кодирования адреса пакета GSE в соответствии со следующей таблицей:

Режим адресации

LT биты	Режим адресации
00	Указывает, что имеется 6-байтовая метка, которая должна использоваться для фильтрации.
01	Указывает, что имеется 3-байтовая метка, которая должна использоваться для фильтрации.
10	Ярлык отсутствует. Все получатели должны обработать этот пакет.
11	Повторное использование этикеток: этикетка отсутствует; метка такая же, как у предыдущего пакета GSE в том же кадре основной полосы частот. LT = 11 не должен использоваться для первого пакета GSE в кадре основной полосы частот.

CRC-32 Прицеп

Каждый GSE-пакет, содержащий последний фрагмент кадра полезной нагрузки, несет Контрольная сумма CRC-32 над кадром полезной нагрузки. Контрольная сумма используется для обнаружения потери промежуточных фрагментов.

Контрольная сумма - это 32-битное значение, вычисленное в соответствии с полиномом генератора, представленным 0x104C11DB7:

${\displaystyle y=x^{32}+x^{26}+x^{23}+x^{22}+x^{16}+x^{12}+x^{11}+x^{10}+x^{8}+x^{7}+x^{5}+x^{4}+x^{2}+x^{1}+x^{0}}$

Если последний фрагмент кадра полезной нагрузки потерян, декапсулятор не может напрямую обнаружить этот факт. Он никогда не видит кадр GSE с установленным флагом End и содержащий CRC-32. В этой ситуации декапсулятор должен выбрать подходящий тайм-аут в зависимости от скорости передачи данных и приложения.

Реализации GSE

Продукты, поддерживающие GSE

Поскольку пакеты GSE непосредственно вставляются в кадры основной полосы частот схемы модуляции, продукты GSE выпускаются в форме "маршрутизаторов GSE" или "модемов GSE", которые - извне - действуют очень похоже на DSLRouter или DSL-модемы, используемые потребителями. . В более общем смысле эти устройства также называются «инкапсуляторами GSE». Эти продукты имеют стандартный сетевой интерфейс IP (чаще всего Ethernet или аналогичный LAN interface) для сбора IP-трафика, который должен быть перенаправлен по однонаправленному каналу на другом конце. Для оптимизации упаковки в кадры базовой полосы эти устройства обычно генерируют полные кадры базовой полосы с пакетами GSE в качестве полезной нагрузки, которые затем передаются в DVB-S2, DVB-T2 или же DVB-C2 модулятор через второй интерфейс.

Вот (скорее всего, неполный) список эн- и декапсуляторов GSE:

• Newtec
  • Спутниковый IP-модем EL470
  • Спутниковый демодулятор EL970 IP
• WORK Microwave GmbH
  • Спутниковый высокоскоростной IP-модем DVB-S2 серии Challenge SK-IP
• Tebkom GmbH
  • ODG200 IP / DVB-S2 инкапсулятор / модулятор с поддержкой ACM
• Advantech Wireless Inc.
  • AMT 75e DVB-S / S2 высокоскоростной вещательный модем
• Comtech EF Data Corporation
  • CDM-840 Удаленный маршрутизатор
• ООО "К.С. Транспланета"
  • dpi4502 DVB2 (S2 / T2 / C2) совместимый инкапсулятор IPv4 / IPv6
• Компьютерные модули, Inc.
  • DVB Rocket ™ / S2
• ООО "Айецка Коммуникационные системы"
  • SR1 - Демодулятор Advance DVB-S2 с аппаратным обеспечением, скоростью передачи данных, декапсулятором GSE
  • ST1 - Модулятор Advance DVB-S2 с аппаратным обеспечением, скоростью передачи данных, инкапсулятором GSE
  • SM1 - модем Advance DVB-S2 с аппаратным обеспечением, скоростью передачи данных, GSE EnCapsulator / DeCapsulator

Предложения IP-услуг на основе GSE

Есть много предложений IP-услуг по спутниковой связи, в том числе, например, ASTRA2Connect из SES или же Tooway изEutelsat. Однако мало деталей известно об используемых протоколах, поскольку приемники предоставляются операторами как часть услуги, и раскрывается очень мало технических деталей.

Рекомендации

1. ETSI TS 102 606: «Цифровое видеовещание (DVB); протокол общей инкапсуляции потока (GSE)»
2. ETSI TS 102 771: «Цифровое видеовещание (DVB); рекомендации по реализации общей инкапсуляции потока (GSE)»
3. IETF RFC  3819: "Советы разработчикам подсетей Интернета"

внешняя ссылка

• Получите стандарт и рекомендации GSE от DVB бесплатно
• Информационный бюллетень DVB о GSE
• Домашняя страница проекта GSE по адресу ЕКА
• Реализация GSE с открытым исходным кодом