汎用ストリームカプセル化

Generic Stream Encapsulation (GSE) は、DVBによって定義されたデータリンク層プロトコルです。 GSE は、 DVB-S2、DVB-T2、DVB-C2などの単方向物理層上でIPなどのパケット指向プロトコルを伝送する手段を提供します。

GSE は、IP データグラムの純粋な伝送を超えて、プロトコルの柔軟性と適用性を高める追加機能を提供します。主な GSE 機能/特性は次のとおりです。

• マルチプロトコル カプセル化のサポート ( IPv4、IPv6、MPEG、ATM、Ethernet、802.1pQ VLANなど)
• IP 暗号化や IPヘッダー圧縮などのネットワーク層機能に対する透過性。
• 複数のアドレス指定モードをサポートします。6 バイトのMAC アドレス(マルチキャストとユニキャストを含む) に加えて、MAC アドレスなしモードとオプションの 3 バイト アドレス モードをサポートします。
• ACM / VCM をサポートするために、ベースバンドフレーム上でIP データグラムまたはその他のネットワーク層 パケットを断片化するメカニズム。
• ハードウェアフィルタリングのサポート。
• 拡張性:特定のプロトコル タイプ値 (レイヤー 2セキュリティ、IP ヘッダー圧縮など)を通じて追加のリンク プロトコルを含めることができます。

プロトコル仕様はETSI TS 102 606として公開されている。^[1]付随する実装ガイドライン文書はETSI TS 102 771 として公開されている。^[2]

IP データグラム、イーサネット フレーム、またはその他のネットワーク層パケットは、1 つ以上の GSE パケットにカプセル化されます。カプセル化プロセスでは、ネットワーク プロトコル タイプやアドレス ラベルなどの制御情報が追加され、必要に応じて全体的な整合性チェックが行われます。

ペイロード フレームは、単一の GSE パケットにカプセル化することも、フラグメントに分割されて複数の GSE パケットにカプセル化することもできます。GSE パケットは、入力 IP トラフィックを最小限のオーバーヘッドで一致させるために、一般に可変長になっています。

GSE パケットは、必ずしも連続している必要はなく、同じ送信パラメータ (変調フォーマット、コーディング レート) でなくても、異なるベース バンド フレームで送信できます。ベース バンド フレーム内の GSE パケットの位置には制約はありません。ただし、GSE パケットは、カプセル化装置とカプセル化解除装置の間で順序を変更することはできません。一般に、ベース バンド フレームには、複数の GSE パケットを含めることができます。ベース バンド フレームの長さは固定または可変です。

GSEは、単一のGSEパケットの整合性をチェックするメカニズムを提供していません。CRC -32は、再構成操作の正確さを検証するために、断片化されたペイロードの最後のフラグメントにのみ追加されます。GSEは、必要なエラー検出および/または訂正確率を物理層が保証できることに依存しています。^[3]

GSE パケット ヘッダーは非常に動的で、多くのオプションが用意されています。最小ヘッダーは 2 バイトで、3 つのフラグ フィールドと 12 ビットのペイロード長フィールドで構成されます。下の図は、考えられるすべてのフィールドを示しています。

GSE ペイロード フラグメンテーションの基本的なメカニズムでは、開始フラグと終了フラグが使用されます。開始フラグはペイロード フレームの開始を示し、終了フラグは終了を示します。これは、下の図に示されています。

DVB-S2、DVB-T2、およびDVB-C2では、ACM/VCM モードにより、伝送条件に応じてベースバンド フレームのサイズが変化する場合があります。そのため、ペイロード フレームの最初のフラグメントが送信されたが、カプセル化装置が現在のペイロード フレームを強制的に保留し、新しいペイロード フレームの処理を開始する状況が発生する可能性があります。これは、たとえば、伝送条件が良好なときに大きなフラグメントが準備されていたが、突然条件が悪化し、小さなベースバンド フレームしか使用できなくなった場合に発生する可能性があります。

ここで、フラグメント IDフィールドが重要になります。これは、ペイロード フレームの短期的な識別です。カプセル化装置が前のペイロード フレームの送信を完了せずに次のペイロード フレームに移動する必要がある場合は、次の使用可能なフラグメント ID を使用します。このようにして、最大 256 個のペイロード フレームをいつでも「開いたまま」にすることができます。カプセル化解除装置は、フラグメント ID を使用して、フラグメントを格納する再組み立てバッファーを選択します。

「ラベル タイプ」(LT) ビットは、次の表に従って GSE パケット アドレスがエンコードされる方法を決定します。

ペイロード フレームの最後のフラグメントを含む各 GSE パケットは、ペイロード フレームを介して CRC-32 チェックサムを伝送します。チェックサムは、中間フラグメントの損失を検出するために使用されます。

チェックサムは、0x104C11DB7 で表される生成多項式に従って計算された 32 ビットの値です。

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

ペイロード フレームの最後のフラグメントが失われた場合、デカプセル化装置はその事実を直接検出できません。エンド フラグが設定され、CRC-32 を含む GSE フレームは検出されません。この状況では、デカプセル化装置はデータ レートとアプリケーションに基づいて適切なタイムアウトを選択する必要があります。

GSE パケットは変調方式のベースバンド フレームに直接挿入されるため、GSE 製品は「GSE ルーター」または「GSE モデム」の形で提供され、外見上は消費者が使用する DSL ルーターまたは DSL モデムと非常によく似た動作をします。より一般的には、これらのデバイスは「GSE エンカプスレーター」とも呼ばれます。これらの製品には、IP トラフィックを収集するための標準 IP ネットワーク インターフェイス (ほとんどの場合、イーサネットまたは同様のLAN インターフェイス) があり、もう一方の端で単方向リンクを介して転送されます。ベースバンド フレームへのパッケージ化を最適化するために、これらのデバイスは通常、GSE パケットをペイロードとして完全なベースバンド フレームを生成し、 2 番目のインターフェイスを介してDVB-S2、DVB-T2、またはDVB-C2変調器に転送されます。

以下は、GSE カプセル化およびカプセル化解除ツールのリストです (おそらく不完全です)。

• ニューテック
  • EL470 IP 衛星モデム
  • EL970 IP 衛星復調器
• ワークマイクロウェーブ株式会社
  • チャレンジ シリーズ 衛星高速 DVB-S2 IP モデム SK-IP 2011-04-10 にWayback Machineでアーカイブ
• テブコム GmbH
  • ODG200 ACM サポート付き IP/DVB-S2 カプセル化装置/変調装置
• アドバンテックワイヤレス株式会社
  • AMT 75e DVB-S/S2 高速放送モデム
• コムテックEFデータ株式会社
  • CDM-840 リモートルーター
• KSトランスプラネタ株式会社
  • dpi4502 DVB2 (S2/T2/C2) 準拠 IPv4 / IPv6 カプセル化装置
• コンピュータモジュール株式会社
  • DVB ロケット™/S2
• アイエッカコミュニケーションシステムズ株式会社
  • SR1 - ハードウェア ベース、ワイヤ スピード、GSE デカプセル化機能を備えた高度な DVB-S2 デモジュレータ
  • ST1 - ハードウェア ベースのワイヤ スピード GSE カプセル化機能を備えた高度な DVB-S2 変調器
  • SM1 - ハードウェア ベース、ワイヤ スピード、GSE EnCapsulator / DeCapsulator を備えた高度な DVB-S2 モデム

IP-over-satelite サービスは数多く提供されており、たとえばSESのASTRA2ConnectやEutelsatの Tooway などがあります。ただし、受信機はサービスの一部として事業者から提供されており、技術的な詳細はほとんど公開されていないため、使用されているプロトコルについての詳細はほとんどわかっていません。

• DVBからGSE標準とガイドラインを無料で入手
• GSEに関するDVBファクトシート
• ESAの GSE プロジェクト ホームページ
• GSEのオープンソース実装