home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Magnum One / Magnum One (Mid-American Digital) (Disc Manufacturing).iso / d7 / hscomm.arc / V42BIS.TXT < prev   
Text File  |  1991-04-04  |  12KB  |  224 lines

  1.                A Layman's Explanation of High Speed Modems
  2.  
  3.                              Stan Simmons
  4.                  Business Forms Estimating Systems, Inc.
  5.                              April 4, 1991
  6.  
  7. High speed modems have 4800 bps or faster data transfer rates. Until
  8. recently most high speed modems used proprietary modulation schemes. In
  9. other words, one manufacturers' modem would not connect to another
  10. manufacturers' modem. Standards exist now that allow the interconnection
  11. of different manufacturers modems.
  12.  
  13. MODULATION STANDARDS
  14.  
  15. In the mid 1980's the International Consultative Committee on Telephone
  16. and Telegraph (CCITT in French) established the V.32 standard. The V.32
  17. standard describes how modems should "talk" to each other using two-way
  18. signaling at 4,800 and 9,600 bps over dial-up telephone lines.
  19.  
  20. Unfortunately the V.32 standard did not provide a method for error
  21. control. Since V.32 signaling is more sensitive to noise and echoes on
  22. the telephone line than lower-speed protocols are, you need an error
  23. control scheme to retain accuracy.
  24.  
  25. In early 1991, the CCITT issued the V.32bis standard. The V.32bis
  26. standard adds 7,200, 12,000, and 14,400 bps transfer rates and a faster
  27. renegotiation protocol to the V.32 standard.
  28.  
  29. It is important to understand that the V.32 standard primarily describes
  30. the electrical signaling scheme used over the telephone wire. Other
  31. standards, such as MNP, V.42, and V.42bis, describe actions taking place
  32. above the level of electrical signaling. So you can have modems using
  33. different combinations of signaling and error correction protocols.
  34.  
  35. ERROR CONTROL STANDARDS
  36.  
  37. Microcom developed its own standard for asynchronous data error control,
  38. Microcom Network Protocol (MNP). MNP Class 4 is the most commonly used
  39. version of this family of error control. The error checking operates
  40. independently of the signaling scheme used by the modem.
  41.  
  42. In 1988, the CCITT issued a hardware-implemented asynchronous error
  43. correction standard called V.42, which describes two error correction
  44. schemes. The primary protocol is Link Access Procedure for Modems (LAPM).
  45. The secondary protocol is functionally equivalent to MNP Class 4. The
  46. LAPM method offers slightly better error recovery and reliability than
  47. MNP Class 4.
  48.  
  49. While the V.42 and MNP Class 4 protocols help maintain reliability, they
  50. do little to improve throughput. Both protocols convert asynchronous data
  51. characters to a synchronous data stream, making it a bit oriented
  52. protocol instead of character oriented. Most asynchronous characters
  53. consist of one start bit, eight data bits, and one stop bit, for a total
  54. of ten bits per character. V.42 removes the start and stop "framing"
  55. bits, which results in a 20% increase in efficiency. However, in order
  56. for the protocol to work, V.42 adds about 12% in overhead back into the
  57. transmission. The resulting 8% cushion helps maintain full transfer speed
  58. during periods of moderate error correction activity (usually caused by
  59. noisy telephone lines.)
  60. For all practical purposes, the result of the V.42 link is an error free
  61. transmission. Using the 16 bit redundancy check, it will detect every
  62. error that is 16 bits or smaller, with 100% probability. As a result, the
  63. chances of an error occurring are so small that you can, in practice,
  64. ignore them.
  65.  
  66. DATA COMPRESSION STANDARDS
  67.  
  68. The next step in increasing throughput involves data compression. Data
  69. compression can be used to provide a modem with an effective data
  70. throughput rate that is higher than the modem's bps transmission speed.
  71. The amount of this increase in throughput will depend largely on the type
  72. of data being transferred.
  73.  
  74. Microcom introduced the MNP Class 5 data compression protocol. Software
  75. supporting the MNP Class 5 protocol offers the ability to compress files
  76. to half their original size during transmission, thus providing a 100%
  77. increase in speed. However, 80-85% increases in speed are more typical.
  78. MNP Class 5 requires concurrent error correction using MNP Class 4.
  79.  
  80. In late 1989, the CCITT issued the V.42bis standard, describing how to
  81. implement data compression in hardware. V.42bis uses the Lempel-Ziv
  82. compression algorithm and offers a 35% greater data compression than MNP
  83. Class 5. For 9600 bps modems this means a potential throughput of 38,400
  84. bps. For most file transfers, however, a throughput of 19,200 bps on non-
  85. compressed files can be expected.
  86.  
  87. The V.42bis standard adapts to the data flow more quickly than MNP Class
  88. 5, turning data compression on and off as required. This gives it an
  89. advantage over MNP Class 5 when transmitting previously compressed files,
  90. since the MNP Class 5 compression algorithm can cause compressed files to
  91. expand, reducing throughput. V.42bis simply passes pre-compressed data
  92. through without trying to compress it. V.42bis compression software only
  93. works with hardware that uses the V.42 error correction protocol.
  94.  
  95. DATA TRANSFER
  96.  
  97. When using a file transfer protocol to send and receive data, the type of
  98. protocol used will have a big effect on the speed gain due to
  99. compression. In general, a protocol that uses long data blocks (the
  100. longer the better) will transfer files quicker. To take full advantage of
  101. MNP or V.42 error correction, you should select the software's no-error-
  102. correction option.
  103.  
  104. To make use of the data compression, the modems need to be driven at full
  105. capacity. In other words, the data needs to be present at enough volume
  106. (file transfers and batch operations) and speed to get maximum
  107. compression benefits. For a V.32bis connection with V.42bis compression
  108. the serial ports should be set for 38,400 bps.
  109.  
  110. In order for data compression to take place, both the answer and
  111. originate modems at each end of the telephone line must have compression
  112. and error correction enabled. If one unit does not have data compression
  113. enabled, only error correction takes place.
  114.  
  115. Overall, on-the-fly compression with V.42bis on a V.32bis connection is
  116. the most desirable and economical mode of operation for most
  117. applications.
  118.  
  119. COMPUSERVE
  120.  
  121. At the present time all of CompuServe's 9600 bps modems are US Robotics
  122. Dual Standard modems. These modems support the V.32 modulation standard,
  123. the V.42 error correction protocol, and V.42bis & MNP level 5 compression
  124. protocols. The US Robotics Dual Standard is also upgradeable to V.32bis
  125. modulation.
  126.  
  127. CompuServe sets the modems to V.32 mode, and leaves both the MNP level 5
  128. and V.42bis data compression enabled. But, even when using compression,
  129. nothing is gained during normal operation because the ports are locked at
  130. 9600 bps. If an error occurs during transmission the re-transmitted
  131. frames will be compressed. The result is that the throughput will remain
  132. close to the maximum port speed even with some phone line noise or other
  133. interference.
  134.  
  135. CompuServe's Host-Micro Interface (HMI), used by the CompuServe
  136. Information Manager (CIM) and other CompuServe software products, uses B+
  137. protocol full-time as the transport layer, and results in a measure of
  138. data compression due to "bit packing" of transmitted data into a smaller
  139. number of bits, using a technique similar to V.42. As with V.42, it
  140. primarily acts to maintain throughput at a high level by offsetting the
  141. protocol overhead, rather than increasing throughput significantly beyond
  142. that achieved at the same baud rate without compression or error
  143. detection.
  144.  
  145. CIM and other HMI products enjoy continuous error detection and
  146. correction as a function of the B+ protocol transport layer, and this
  147. error correction, being integral to the HMI, cannot be disabled. As a
  148. result, the use of other error correction protocols such as MNP-4 or V.42
  149. "in series" with the software's own error correction may be, in many
  150. cases, redundant and unnecessary, and can actually slow down data
  151. transfer and/or interfere with flow control. For this reason, it is
  152. sometimes suggested that hardware error correction not be activated when
  153. using HMI products.
  154.  
  155. CompuServe does not, at this time, permit data transfer rates at the port
  156. above 9600 baud. The reasons for this have mainly to do with the
  157. "backbone" of CompuServe's network, which handles the overall data
  158. traffic for many users simultaneously, and the need to manage the
  159. expansion of local nodes and the backbone itself in tandem.
  160.  
  161. CompuServe's dial-up data network currently includes approximately 20,000
  162. "1200 bps equivalents," each representing the load on the network
  163. presented by a port operating at 1200 baud. Logically, a port operating
  164. at 9600 baud represents 8 "1200bEs" in terms of the demands placed upon
  165. the network. Currently, 9600 baud ports represent approximately 3% of the
  166. total number of ports, but account for as much as 15% of network load.
  167.  
  168. During the current fiscal year, CompuServe plans to expand the number of
  169. 9600 baud ports in the network by a full 200 percent. Overall, the impact
  170. on the CompuServe network "backbone" will be an increase in total data
  171. traffic by as much as 50 percent. Such an increase requires effective
  172. planning and more than a little control over how, when and where the
  173. expansion is performed.
  174.  
  175. If CompuServe was to allow the use of data compression to increase the
  176. effective data rate at the port, and hence demand on the network, by a
  177. factor of as much as 4:1, the effective increase in network load as a
  178. result of expansion of the 9600 baud ports could easily jump to 200
  179. percent of the current load. Needless to say, that's not something that
  180. can be done with a "flip of a switch." The network "backbone" must be
  181. expanded in tandem with the addition of 9600 baud ports; there's much
  182. more involved than simply hooking up a 9600 baud modem at the port end.
  183. Hardware and software must be replaced, enhanced and reconfigured, and
  184. new facilities brought on-line on the host end to deal effectively with
  185. the increased amount of data coming into the computer centers.
  186.  
  187. While the primary benefits of data compression are not available to
  188. CompuServe users now, they will be available in the not-distant future.
  189. For now, CompuServe's primary concern is to make sure that the expansion
  190. of the 9600 baud service does not negatively impact other users of the
  191. network, while providing maximum benefit from the expansion and the
  192. availability of basic 9600 baud service.
  193.  
  194. ELECTRONIC BULLETIN BOARD SYSTEMS
  195.  
  196. Electronic Bulletin Board System's (BBS's) have been around for a number
  197. of years now, and their numbers are growing on an almost daily basis. All
  198. major cities boast several BBS's, and many smaller cities have at least
  199. one BBS. Most BBS's limit each user's time on-line, so it is in your best
  200. interest to transfer as much data as possible while you are on-line.
  201.  
  202. High speed modems can allow as much as 16 times the data transfer per
  203. unit of time over standard 2400 bps modems. US Robotics, and several
  204. other modem manufacturers, often provide high speed modems to established
  205. BBS system operators (SysOps) at or below cost. These promotions are
  206. usually in the best interest of the manufacturer. The SysOps become
  207. familiar with the product and recommend it to the users.
  208.  
  209. If you are connecting to a BBS over long distance a high speed modem the
  210. savings on your phone bill can greatly offset the initial cost of high
  211. speed data transfer. The best way to save on telephone line charges is to
  212. use scripts or front end programs to automate your BBS activities. Many
  213. BBS's use a similar format for message and upload/download areas. As
  214. BBS's become more standardized perhaps better front end programs for the
  215. various BBS's will be written.
  216.  
  217. DISCLAIMER
  218.  
  219. The information in this document is correct to the best of my knowledge.
  220. I make no warranty as to accuracy of the information, nor do I accept any
  221. responsibility for the use or misuse of it. This document may be freely
  222. copied and distributed in any form, as long as it is presented unaltered,
  223. in its entirety and not for profit. Copyright (c) 1991, Stan Simmons.
  224.