Encapsulación de flujo genérico

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La encapsulación de flujo genérico , o GSE para abreviar, es un protocolo de capa de enlace de datos definido por DVB . GSE proporciona medios para transportar protocolos orientados a paquetes, como IP, sobre capas físicas unidireccionales , como DVB-S2 , DVB-T2 y DVB-C2 .

GSE proporciona características adicionales más allá del simple transporte de datagramas IP que aumentan la flexibilidad y aplicabilidad del protocolo. Algunas funciones / características clave de GSE son:

• Soporte para encapsulación multiprotocolo ( IPv4 , IPv6 , MPEG , ATM , Ethernet , VLAN 802.1pQ , etc.)
• Transparencia en las funciones de la capa de red, incluida la encriptación de IP y la compresión de encabezado de IP .
• Soporte de varios modos de direccionamiento. Además de la dirección MAC de 6 bytes (incluidas multidifusión y unidifusión ), admite un modo sin dirección MAC y un modo de dirección opcional de 3 bytes.
• Un mecanismo para fragmentar datagramas IP u otros paquetes de capa de red sobre tramas de banda base para admitir ACM / VCM .
• Soporte para filtrado de hardware .
• Extensibilidad: se pueden incluir protocolos de enlace adicionales a través de valores de tipo de protocolo específicos (por ejemplo , seguridad de capa 2 , compresión de encabezado IP, etc.).

Esquema del protocolo

Cómo GSE transporta datagramas y se transporta en la capa física

La especificación del protocolo se ha publicado como ETSI TS 102 606. ^[1] Un documento de directrices de implementación adjunto se ha publicado como ETSI TS 102 771. ^[2]

Los datagramas IP, las tramas Ethernet u otros paquetes de la capa de red se encapsulan en uno o más paquetes GSE. El proceso de encapsulación agrega información de control, como el tipo de protocolo de red y la etiqueta de dirección, y proporciona una verificación de integridad general cuando es necesario.

La trama de carga útil puede encapsularse en un solo paquete GSE o dividirse en fragmentos y encapsularse en varios paquetes GSE. Los paquetes GSE tienen, en general, una longitud variable, con el fin de igualar el tráfico IP de entrada con una sobrecarga mínima.

Los Paquetes GSE pueden enviarse en diferentes tramas de Banda Base, no necesariamente consecutivas o con los mismos parámetros de transmisión (formato de modulación, tasa de codificación). No se supone ninguna restricción sobre la posición del paquete GSE dentro de la trama de la banda base. Sin embargo, los paquetes GSE no se pueden reordenar entre el encapsulador y el desencapsulador. En general, una trama de banda base puede contener más de un solo paquete GSE. Los fotogramas de la banda base pueden tener una longitud fija o variable.

GSE no proporciona un mecanismo para la verificación de la integridad de un solo paquete GSE. Un CRC-32 solo se adjunta al último fragmento de una carga útil fragmentada para verificar la exactitud de la operación de reensamblaje. GSE se basa en que la capa física puede garantizar la detección de errores requerida y / o la probabilidad de corrección. ^[3]

Encabezado GSE

El encabezado del paquete GSE es muy dinámico y ofrece muchas opciones. El encabezado mínimo es de dos bytes, que comprende tres campos de indicadores y un campo de longitud de carga útil de 12 bits. El diagrama siguiente muestra todos los campos posibles.

Encabezado GSE desenrollado

desplazamiento de bits	0	1	2-3		4-7				8-15								16-23								24-31
0	Comienzo	Fin	Tipo de etiqueta		Longitud de GSE												ID de fragmento								Largo total
32	Largo total								Tipo de protocolo																Etiqueta (3 bytes)
64	Etiqueta (3 bytes)																Etiqueta (6 bytes)
96	Etiqueta (6 bytes)								Encabezados de extensión ULE (opcional)
...	...																								Datos
...	Datos

Fragmentación y reensamblaje

El mecanismo básico de la fragmentación de la carga útil de GSE utiliza los indicadores de inicio y fin, donde el indicador de inicio indica el comienzo de una trama de carga útil y el indicador de finalización indica su final. Esto se muestra en el diagrama siguiente.

Principio de fragmentación

Comienzo	Fin	Contenido del paquete GSE
1	0	Tamaño de carga útil total / Tipo de protocolo / Inicio de carga útil
0	0	Continuación de la carga útil
0	1	Extremo de carga útil / CRC-32

En DVB-S2 , DVB-T2 y DVB-C2, los modos ACM / VCM pueden hacer que los fotogramas de la banda base varíen en tamaño según las condiciones de transmisión. Por lo tanto, puede haber situaciones en las que se hayan enviado los primeros fragmentos de una trama de carga útil, pero el encapsulador se vea obligado a dejar de lado la trama de carga útil actual y comenzar a trabajar en una nueva. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando se han preparado grandes fragmentos mientras las condiciones de transmisión eran buenas, pero de repente las condiciones se deterioran y solo están disponibles pequeñas tramas de banda base.

Aquí es cuando el campo ID de fragmento se vuelve importante. Es una identificación a corto plazo de la trama de carga útil. Siempre que el encapsulador necesita pasar a la siguiente trama de carga útil, sin haber terminado de transmitir la anterior, utiliza el siguiente ID de fragmento disponible. De esa forma, se pueden "mantener abiertos" hasta 256 tramas de carga útil en cualquier momento. El desencapsulador usa el ID de fragmento para elegir el búfer de reensamblaje en el que almacenar el fragmento.

Direcciones GSE

Los bits "Tipo de etiqueta" (LT) determinan cómo se codifica la dirección del paquete GSE de acuerdo con la siguiente tabla:

Modo de direccionamiento

Bits LT	Modo de direccionamiento
00	Indica que hay una etiqueta de 6 bytes y se utilizará para el filtrado.
01	Indica que hay una etiqueta de 3 bytes y se utilizará para el filtrado.
10	No hay etiqueta presente. Todos los receptores procesarán este paquete.
11	Reutilización de etiquetas: no hay etiqueta presente; la etiqueta es la misma que el paquete GSE anterior en la misma trama de banda base. LT = 11 también se utiliza para paquetes intermedios y finales ( es decir, bit de inicio 0). LT = 11 no se utilizará para el primer paquete GSE en una trama de banda base con el bit de inicio 1.

Remolque CRC-32

Cada paquete GSE que contiene el último fragmento de una trama de carga útil lleva una suma de comprobación CRC-32 sobre la trama de carga útil. La suma de comprobación se utiliza para detectar la pérdida de fragmentos intermedios.

La suma de comprobación es un valor de 32 bits calculado según el polinomio generador representado por 0x104C11DB7:

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

Si se pierde el último fragmento de una trama de carga útil, el desencapsulador no puede detectar directamente ese hecho. Nunca ve la trama GSE con la bandera de fin establecida y que contiene el CRC-32. Para esta situación, el desencapsulador debe elegir un tiempo de espera adecuado en función de la tasa de datos y la aplicación.

Implementaciones de GSE

Productos compatibles con GSE

Dado que los paquetes GSE se insertan directamente en las tramas de banda base del esquema de modulación, los productos GSE vienen en forma de "enrutadores GSE" o "módems GSE", que, desde el exterior, actúan de manera muy similar a un enrutador DSL o un módem DSL utilizado. por los consumidores. De manera más genérica, estos dispositivos también se denominan "Encapsuladores GSE". Estos productos tienen una interfaz de red IP estándar (la mayoría de las veces Ethernet o una interfaz LAN similar ) para recopilar el tráfico IP que se reenviará a través del enlace unidireccional en el otro extremo. Para optimizar el empaquetado en tramas de banda base, estos dispositivos suelen generar tramas de banda base completas con los paquetes GSE como carga útil, que luego se transfieren a DVB-S2 , DVB-T2 o DVB-C2. modulador a través de una segunda interfaz.

Aquí hay una lista (muy probablemente incompleta) de desencapsuladores y desencapsuladores GSE:

• Newtec
  • Módem satelital IP EL470
  • Demodulador de satélite IP EL970
• TRABAJO Microwave GmbH
  • Módem IP satélite DVB-S2 de alta velocidad de la serie Challenge SK-IP
• Tebkom GmbH
  • Encapsulador / Modulador ODG200 IP / DVB-S2 con soporte ACM
• Advantech Wireless Inc.
  • Módem de transmisión de alta velocidad AMT 75e DVB-S / S2
• Comtech EF Data Corporation
  • Enrutador remoto CDM-840
• KSTransplaneta Ltd.
  • Encapsulador IPv4 / IPv6 compatible con dpi4502 DVB2 (S2 / T2 / C2)
• Módulos de computadora, Inc.
  • DVB Rocket ™ / S2
• Sistemas de comunicación Ayecka LTD
  • SR1: demodulador Advance DVB-S2 con Decapsulador GSE basado en hardware, velocidad de cable
  • ST1 - Modulador avanzado DVB-S2 con encapsulador GSE basado en hardware, velocidad de cable
  • SM1 - Módem avanzado DVB-S2 con EnCapsulator / DeCapsulator basado en hardware, velocidad de cable

Ofertas de servicios IP basados ​​en GSE

Hay muchas ofertas de servicios de IP por satélite, que incluyen, por ejemplo, ASTRA2Connect de SES o Tooway de Eutelsat . Sin embargo, se conocen pocos detalles sobre los protocolos utilizados, ya que los operadores proporcionan los receptores como parte del servicio y se revelan muy pocos detalles técnicos.

Referencias

1. ETSI TS 102606: "Transmisión de video digital (DVB); Protocolo de encapsulación de flujo genérico (GSE)"
2. ETSI TS 102771: "Difusión de vídeo digital (DVB); Directrices de implementación de encapsulación de flujo genérico (GSE)"
3. IETF RFC  3819 : "Consejos para diseñadores de subredes de Internet"

enlaces externos

• Obtenga el estándar y las pautas de GSE de DVB de forma gratuita
• Hoja de datos de DVB sobre GSE
• Página de inicio del proyecto GSE en la ESA
• Implementación de código abierto de GSE