ГОСТ Р 56451-2015 Телевидение вещательное цифровое. Общий протокол инкапсуляции потока. Основные параметры (Переиздание)

     4.1 Принципы инкапсуляции общего потока

Рисунок 1 иллюстрирует схему процесса инкапсуляции GS со стеком протоколов DVB. В процессе выполнения GSE участвуют дейтаграммы IP или кадры Ethernet или другие пакеты сетевого уровня.

Блоки данных протокола (Protocol Data Units; PDU), которые запланированы для передачи, инкапсулируются в нескольких пакетах GSE.

Рисунок 1 - Схема инкапсуляции GS со стеком протоков DVD

В процессе инкапсуляции определяется начало и конец каждого PDU сетевого уровня с добавлением управляющей информации (тип сетевого протокола и метка адреса). При необходимости обеспечивается полная проверка целостности PDU.

PDU может инкапсулироваться в единственном пакете GSE или нарезаться на фрагменты PDU и инкапсулироваться в нескольких пакетах GSE. Пакеты GSE имеют в общем случае переменную длину, что позволяет обеспечить передачу входного трафика IP с минимальными издержками.

Пакеты GSE могут быть отправлены в различных кадрах основной полосы (необязательно последовательных и необязательно с одинаковыми параметрами передачи (формат модуляции, скорость кодирования)). Какие-либо ограничения на позицию пакета GSE в кадре не накладываются. Перераспределение пакетов GSE между инкапсулятором и деинкапсулятором не допускается. В целом допускается мультиплексирование в кадре основной полосы нескольких пакетов GSE. Длина кадров основной полосы может быть фиксированной или переменной.

В процессе инкапсуляции GS не предусматривается проверка целостности одного пакета GSE. Для проверки правильности операции сборки только к последнему фрагменту фрагментированного PDU присоединяется пакет CRC-32. На физическом уровне возможность применения GSE основывается на условии обеспечения необходимого обнаружения ошибок и/или коррекции вероятности ошибок ([4]) и не зависит от конкретной реализации физического уровня при условии, что он соответствует требуемому уровню возможности обнаружения ошибки.

В системе при использовании ACM параметры передачи изменяются от кадра к кадру. Приемник успешно декодирует те переданные кадры, параметры передачи которых совместимы с текущими параметрами канала приема. Протокол GSE не требует, чтобы кадры основной полосы содержали в начале полезной нагрузки блок индикации положения в кадре первого пакета GSE. По условиям применения протокола GSE кадр основной полосы должен начинаться с заголовка GSE в первом пакете GSE. Фрагментация пакетов GSE между кадрами основной полосы не допускается.

Пакеты GSE, в том числе фрагменты инкапсулированных PDU, могут передаваться без каких-либо ограничений параметров передачи кадра, позиции кадра в последовательности кадров или положения пакетов GSE в кадре основной полосы.

Передача фрагментов должна выполняться в последовательности, обеспечивающей сохранение порядка передачи. Должна обеспечиваться поддержка механизмов сборки GSE, восстанавливающей исходный PDU независимо от позиции пакетов GSE в переданных кадрах.

По условию обеспечения оптимальной эффективности протокола GSE на физическом уровне при работе с ACM инкапсулятор/планировщик должны априорно знать длину кадров основной полосы (или фиксированной, или переменной). Использование поля данных DataField кадра основной полосы может быть оптимизировано путем разделения PDU на фрагменты произвольного размера.

Дополнительная информация о процессе обработки потока инкапсулятором приведена в приложении A.

4.1.1 Фрагментация и сборка PDU

Основной заголовок GSE включает поля протокола для выполнения фрагментации и инкапсуляции. Процесс фрагментации и последующей сборки использует метку идентификатора фрагментации (ID Frag). Поле ID Frag присутствует в заголовке GSE каждого пакета GSE, который переносит фрагмент PDU, и указывает на PDU, которому принадлежит фрагмент. Этот механизм поддерживает сборку пакетов GSE, которые перемежаются, но переносят фрагменты различных PDU, адресуемых как одному приемнику, так и различным приемникам. Блок проверки целостности CRC-32 добавлен в конце фрагмента для обнаружения ошибок сборки.

Максимальное количество фрагментов PDU, которые могут одновременно присутствовать в каждом потоке GS, равно N=256. В случае прямого канала предполагается единственный поток данных типа "точка-многоточек", используемый совместно терминалами приемников. В случае обратного канала, соединение типа "многоточек-точка" представляется в форме нескольких потоков данных "точка-точка" между каждым передатчиком и терминалом приемника. Когда отправитель завершает передачу конкретного PDU, связанное с ним значение идентификатора фрагмента освобождается и может использоваться при фрагментации другого PDU. Предполагается, что количество ID Frag, равное 256, превышает потребности существующих систем и достаточно для использования в системах следующего поколения. Поэтому количество буферов в приемниках может не превышать 256 в зависимости от системы. Правила работы приемника в соответствии с приложением Б. Заголовок каждого пакета GSE переносит бит S (индикатор старта) - старший значащий бит. Бит S величиной "1" указывает на начало PDU после заголовка GSE. Дополнительно заголовок GSE содержит индикатор конца (бит E) - второго старшего значащего бита в заголовке. Бит E с величиной " 1" указывает на окончание PDU в поле данных пакета GSE. В случае если биты S и E имеют величину "1", пакет GSE должен перенести полный PDU. Максимальная длина пакета GSE составляет 4096 байтов, значение этой длины переносится в самых правых 12 битах первых двух байтов в заголовке GSE.PDU, который не размещается в единственном пакете GSE, должен быть фрагментирован.

4.1.2 Идентификация сетевого протокола

Заголовок GSE содержит 2 байта поля тип протокола/расширение (Protocol Type/Extension), которое указывает на тип протокола, который переносит PDU, и на наличие расширения заголовка. Поле тип протокола размещено в заголовке GSE каждого полного PDU или первого фрагмента инкапсулированного PDU и использует метод, определенный протоколом однонаправленной облегченной инкапсуляции (Unidirectional Lightweight Encapsulation; ULE) [5]. Применение облегченной инкапсуляции позволяет определять расширенные заголовки в соответствии с ULE. Это обеспечивает эффективную поддержку нескольких форматов PDU, включая IPv4, IPv6, Ethernet, MPLS, ARP, 802.1pQ, и разрешение включения новых типов протокола. Кроме того, этим поддерживается формат механизма безопасности уровня 2, обеспечивающий такие функции, как шифрование, сокрытие идентификационных данных и методов аутентификации без изменения структуры заголовка GSE.

4.1.3 Адресация и аппаратурная фильтрация

Протокол GSE поддерживает четыре формата адресации:

- формат адресации "по умолчанию" использует 6-байтовую метку (например, MAC-адрес IEEE);

- формат адресации, уменьшающий издержки в случаях, рассмотренных в разделе 5 настоящего стандарта, индицируется 3-байтовой меткой;

- формат адресации без метки применяется для служб вещания или для сетей, в которых реализована обработка IP-адресов (или адресации другого типа сетевого уровня);