DICOM上层协议为DIMSE提供透明的网络数据传输服务，即以上层协议规定的协议数据单元传送接收DIMSE的命令流与数据流。上层协议中制定了上层服务以及协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。
PDU是处在同一层的对等体用来交换的信息格式，DICOM根据上层服务定义了以下七种PDU：
- ASSOCIATE-RQ PDU：连接建立请求PDU
- A-ASSOCIATE-AC PDU：连接建立接受PDU
- A-ASSOCIATE-RJ PDU：连接建立拒绝PDU
- P-DATA-TF PDU：数据传输PDU
- A-RELEASE-RQ PDU：连接释放请求PDU
- A-RELEASE-RP PDU：连接释放响应PDU
- A-ABORT PDU：异常终止PDU
一个PDU应该由PDU头和PDU数据组成。PDU头一共6个字节：第一个字节用来标识PDU类型；第二个字节保留作为协议将来发展用，一般置为零；第三到第六个字节用来表示PDU数据的长度，这四字节的长度应是按网络字节序来排序。
PDU数据的格式由不同的PDU类型决定。
1、 A-ASSOCIATE-RQ PDU
A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中包含协议版本、应用环境条目、表达环境条目、抽象语法子条目、传输语法子条目以及用户信息条目等需要双方协商的重要信息，它的结构如下：
- 1、类型标识
A-ASSOCIATE-RQ PDU的PDU类型标识为01H；
A-ASSOCIATE-AC PDU的PDU类型标识为02H。 - 2、协议版本
用来标识当前所使用的DICOM协议版本。 - 3、被调用实体名称
标识与本地应用程序进行通信的应用程序，它的主要作用是当有多个远端应用程序与本地同时进行通信时，区分有相同端口号的不同应用程序。 - 4、调用实体名称
标识本地应用程序AET。 - 5、应用环境条目
A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，均标识为10H。应用环境表示DICOM协议特有的使用环境，它的值在DICOM中规定为：1.2.840.10008.3.1.1.1。 - 6、表示环境条目
在A-ASSOCIATE-RQ此条目类型标识为20H；
在A-ASSOCIATE-AC中为21H。
一个字节的表示环境ID，用于标识一个特定的表达环境。它的值为1到255之间的奇数，在同一个A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中如果有多个表示环境条目，那么它们的表示环境ID应该不同，即是说在一个A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中最多可有(255-1)/2+1=128个表示环境条目。
一个字节的结果/原因，只用在A-ASSCIATE-AC PDU中，通信程序客户端可通过检验此参数的值来判断连接协商成功与否，在A-ASSOCIATE-RQ PDU中这个值设为零。这个条目包含若干抽象语法子条目和传输语法子条目。其中，抽象语法子条目：在A-ASSOCIATE-RQ此条目类型标识为30H，这个条目不出现在在A-ASSOCIATE-AC中。
抽象语法表示整个应用程序要使用的服务对象对SOP，比如患者根查询/找回信息模块SOP类的UID值为：1.2.840.10008.5.1.4.1.2.1.1。每个SOP类对应的UID值在DICOM标准第六章数据词典的附录A中的DICOM唯一标识符(UID)注册表中有详细规定。
传输语法子条目：在A．ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，此条目类型均标识为40H。通信程序双方协商好传输语法之后，也就规定了双方以后的PDU中DICOM消息信息服务元(DIMSE)的封装格式。
最常用的传输语法有：明确小Endian、模糊小Endian和明确大Endian，小Endian、大Endian就是常说的两种字节排列顺序：本地字节序和网络字节序。明确与模糊的区别在于有没有VR(值表示域)。 - 7、用户信息条目
在A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，此条目类型均标识为50H。这个条目一般包含最大长度子条目，还可包含实行体类UID子条目以及实行体版本子条目。其中，最大长度子条目包含在A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，其类型均标识为51H。用于协商在连接建立以后，客户端在P-DATA．TF PDU变量域中最多能够封装的字节数。
2、A-Associate-RQ传输数据实例
按照上述描述，标注传输数据：
C-Store应用中Associate实例：
