DICOM上層協議為DIMSE提供透明的網路資料傳輸服務，即以上層協議規定的協議資料單元傳送接收DIMSE的命令流與資料流。上層協議中制定了上層服務以及協議資料單元(Protocol Data Unit，PDU)。
PDU是處在同一層的對等體用來交換的資訊格式，DICOM根據上層服務定義了以下七種PDU：

• ASSOCIATE-RQ PDU：連線建立請求PDU
• A-ASSOCIATE-AC PDU：連線建立接受PDU
• A-ASSOCIATE-RJ PDU：連線建立拒絕PDU
• P-DATA-TF PDU：資料傳輸PDU
• A-RELEASE-RQ PDU：連線釋放請求PDU
• A-RELEASE-RP PDU：連線釋放響應PDU
• A-ABORT PDU：異常終止PDU

一個PDU應該由PDU頭和PDU資料組成。PDU頭一共6個位元組：第一個位元組用來標識PDU型別；第二個位元組保留作為協議將來發展用，一般置為零；第三到第六個位元組用來表示PDU資料的長度，這四位元組的長度應是按網路位元組序來排序。
PDU資料的格式由不同的PDU型別決定。

1、 A-ASSOCIATE-RQ PDU

A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中包含協議版本、應用環境條目、表達環境條目、抽象語法子條目、傳輸語法子條目以及使用者資訊條目等需要雙方協商的重要資訊，它的結構如下： 

• 1、型別標識 
  A-ASSOCIATE-RQ PDU的PDU型別標識為01H；
  A-ASSOCIATE-AC PDU的PDU型別標識為02H。
• 2、協議版本 
  用來標識當前所使用的DICOM協議版本。
• 3、被呼叫實體名稱 
  標識與本地應用程式進行通訊的應用程式，它的主要作用是當有多個遠端應用程式與本地同時進行通訊時，區分有相同埠號的不同應用程式。
• 4、呼叫實體名稱 
  標識本地應用程式AET。
• 5、應用環境條目 
  A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，均標識為10H。應用環境表示DICOM協議特有的使用環境，它的值在DICOM中規定為：1.2.840.10008.3.1.1.1。
• 6、表示環境條目 
  在A-ASSOCIATE-RQ此條目型別標識為20H；
  在A-ASSOCIATE-AC中為21H。
  一個位元組的表示環境ID，用於標識一個特定的表達環境。它的值為1到255之間的奇數，在同一個A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中如果有多個表示環境條目，那麼它們的表示環境ID應該不同，即是說在一個A-ASSOCIATE-RQ(AC) PDU中最多可有(255-1)/2+1=128個表示環境條目。
  一個位元組的結果/原因，只用在A-ASSCIATE-AC PDU中，通訊程式客戶端可通過檢驗此引數的值來判斷連線協商成功與否，在A-ASSOCIATE-RQ PDU中這個值設為零。這個條目包含若干抽象語法子條目和傳輸語法子條目。其中，抽象語法子條目：在A-ASSOCIATE-RQ此條目型別標識為30H，這個條目不出現在在A-ASSOCIATE-AC中。
  抽象語法表示整個應用程式要使用的服務物件對SOP，比如患者根查詢/找回資訊模組SOP類的UID值為：1.2.840.10008.5.1.4.1.2.1.1。每個SOP類對應的UID值在DICOM標準第六章資料詞典的附錄A中的DICOM唯一識別符號(UID)登錄檔中有詳細規定。
  傳輸語法子條目：在A．ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，此條目型別均標識為40H。通訊程式雙方協商好傳輸語法之後，也就規定了雙方以後的PDU中DICOM訊息資訊服務元(DIMSE)的封裝格式。
  最常用的傳輸語法有：明確小Endian、模糊小Endian和明確大Endian，小Endian、大Endian就是常說的兩種位元組排列順序：本地位元組序和網路位元組序。明確與模糊的區別在於有沒有VR(值表示域)。
• 7、使用者資訊條目 
  在A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，此條目型別均標識為50H。這個條目一般包含最大長度子條目，還可包含實行體類UID子條目以及實行體版本子條目。其中，最大長度子條目包含在A-ASSOCIATE-RQ和A-ASSOCIATE-AC中，其型別均標識為51H。用於協商在連線建立以後，客戶端在P-DATA．TF PDU變數域中最多能夠封裝的位元組數。

2、A-Associate-RQ傳輸資料例項

按照上述描述，標註傳輸資料：

C-Store應用中Associate例項：