汎用ストリームカプセル化
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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に加え、プロトコルの柔軟性と適用性を向上させる追加機能を提供します。GSEの主な機能／特性は以下のとおりです。

プロトコルの概要

GSEのカプセル化と断片化の図
GSEがデータグラムを伝送し、物理層で伝送される仕組み

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の種類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トラフィックに最小限のオーバーヘッドで適合させるため、一般的に可変長です。

GSEパケットは、必ずしも連続している必要はなく、同じ伝送パラメータ（変調方式、符号化レート）でなくても、異なるベースバンドフレームで送信されることがあります。ベースバンドフレーム内のGSEパケットの位置は制限されません。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長または可変長です。

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

GSEヘッダー

GSEパケットヘッダーは非常に動的で、多くのオプションを提供します。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。

展開されたGSEヘッダー
ビットオフセット 0 1 2-3 4～7 8～15歳 16～23歳 24-31
0 始める 終わり ラベルタイプ GSEの長さ フラグメントID 全長
32 全長 プロトコルタイプ ラベル（3バイト）
64 ラベル（継続、長さ3バイト） ラベル（継続、長さ6バイト）
96 ラベル（継続、長さ6バイト） ULE拡張ヘッダー（オプション）
... ... データ
...  
データ
 

断片化と再構成

GSEペイロードのフラグメンテーションの基本的なメカニズムは、開始フラグと終了フラグを使用します。開始フラグはペイロードフレームの開始を示し、終了フラグはペイロードフレームの終了を示します。これは下の図に示されています。

断片化の原則
始める 終わり GSEパケットの内容
1 0 ペイロードの合計サイズ / プロトコルの種類 / ペイロードの開始
0 0 ペイロードの継続
0 1 ペイロードエンド / CRC-32

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にもかかわらず、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破棄し、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、例えば、伝送条件が良好な状態で大きなフラグメントを準備していたものの、突然伝送条件が悪化し、小さなベースバンドフレームしか利用できなくなった場合など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情報です。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へ移動する必要がある場合、次の利用可能なフラグメントIDを使用します。これにより、最大256個のペイロードフレームを常に「オープン」にしておくことができます。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構成バッファを選択します。

GSEアドレス

「ラベル タイプ」(LT) ビットは、次の表に従って GSE パケット アドレスがどのようにエンコードされるかを決定します。

アドレッシングモード
LTビット アドレッシングモード
00 6 バイトのラベルが存在し、フィルタリングに使用されることを示します。
01 3 バイトのラベルが存在し、フィルタリングに使用されることを示します。
10 ラベルが存在しません。すべての受信側がこのパケットを処理する必要があります。
11 ラベルの再利用：ラベルは存在しません。ラベルは、同じベースバンドフレーム内の前のGSEパケットと同じです。LT=11は、中間パケットと終了パケット（つまり、スタートビット0）にも使用されます。LT=11は、スタートビット1を持つベースバンドフレームの最初のGSEパケットには使用されません。

CRC-32 トレーラー

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に CRC-32チェックサムを乗せて伝送します。このチェックサムは、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る 32 ビットの値です。

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 {\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、カプセル化解除装置はその事実を直接検出できません。カプセル化解除装置は、Endフラグが設定されCRC-32を含むGSEフレームを認識できません。このような状況では、カプセル化解除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実装

GSEをサポートする製品

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、外観は一般消費者が使用するDSLルーターやDSLモデムと非常によく似ています。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。これらの製品は、標準的なIPネットワークインターフェース（通常はイーサネットまたは同様のLAN インターフェース）を備えており、IPトラフィックを収集して、反対側の単方向リンクを介して転送します。ベースバンドフレームへのパッケージング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含む完全なベースバンドフレームを生成し、それを第2インターフェースを介してDVB-S2、DVB-T2 、またはDVB-C2変調器に転送します。

以下は、GSE のカプセル化およびカプセル化解除ツールの一覧です (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年4月10日アーカイブ - Wayback Machine
  • テブコムGmbH
    • ODG200 ACM対応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のワイヤースピードGSEデカプセル化機能を備えた高度なDVB-S2復調器
    • 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

GSEベースのIPサービス提供

SESのASTRA2ConnectやEutelsatの Toowayなど、IP over Satelliteサービスは数多く提供されています。しかし、受信機は事業者によってサービスの一部として提供されており、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はほとんど情報が知られていません。

参考文献

  1. ^ ETSI TS 102 606：「デジタルビデオ放送（DVB）；汎用ストリームカプセル化（GSE）プロトコル」
  2. ^ ETSI TS 102 771：「デジタルビデオ放送（DVB）；汎用ストリームカプセル化（GSE）実装ガイドライン」
  3. ^ IETF RFC  3819:「インターネットサブネットワーク設計者へのアドバイス」
  • 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プロジェクトのホームページ
  • GSEのオープンソース実装
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