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Text File  |  1993-03-01  |  19.0 KB  |  367 lines

  1.  
  2.  
  3.                              INTRODUCTION TO V.42
  4.             **********************************************************
  5.  
  6.  
  7.         As modem technology continued to make ever increasing
  8. advancements in data transfer speeds, interactive communications
  9. applications and PC-to-host asynchronous links, the requirement for
  10. modem-to-modem error-control came to the forefront as an issue needing
  11. a standardized procedure.
  12.  
  13.         Hayes announced the implementation of V.42 in V-series system
  14. products in November 1988.  By offering V.42 compliant products the
  15. company underscored its support for international standards and helped
  16. establish this new standard by making it available in the market.
  17.  
  18.         Study Group XVII of the International Telegraph and Telephone
  19. Consultative Committee (CCITT) began work on an error-control
  20. recommendation in 1984.  The result of the group's efforts is CCITT
  21. Recommendation V.42, Error-Correcting Procedures for DCEs Using
  22. Asynchronous-to-Synchronous Conversion.
  23.  
  24.   The primary V.42 protocol, Link Access Procedure for Modems (LAPM),
  25. is based on High-level Data Link Control (HDLC) procedures specified by
  26. the International Standards Organization (ISO).  Basing the new V.42
  27. standard on such a widely tested, accepted and utilized technique will
  28. provide great benefits for LAPM implementation.
  29.  
  30.         This new standard is important to the present, but it is
  31. equally important for the future.  V.42 provides an international
  32. error-control standard for point-to-point communications which also
  33. provides the foundation for developing advanced modem capabilities.
  34. Also provided is a means by which manufacturers can provide proprietary
  35. enhancements without interfering with the future development and
  36. evolution of the functions covered by the standard.
  37.  
  38.  
  39. BACKGROUND
  40.  
  41.         CCITT is a United Nations agency whose voting members are
  42. countries, i.e. each country has only one vote which is cast by a
  43. designated representative.  Most countries select CCITT representatives
  44. from their Postal, Telephone and Telegraph Administration (PTT), but
  45. the United States, lacking such a body, is represented by the U.S.
  46. CCITT National Committee, a Department of State body.  The U.S.
  47. committee is comprised of five study groups, of which one, Study Group
  48. D, is in charge of positions related to modems and provides input to
  49. CCITT Study Group XVII.
  50.  
  51.         The International Standards Organization is made up of the
  52. national standards-making bodies of each country, ANSI in the case of
  53. the U.S. ISO, in cooperation with the International Electrotechnical
  54. Commission (IEC), develops information processing standards.  Of
  55. particular interest to modem manufacturers is the ISO's activities
  56. concerning the bottom four layers of the Open Systems Interconnection
  57. (OSI) reference model.
  58.  
  59.         CCITT, ISO and a variety of governmental and data
  60. communications industry experts began work in 1984 to sort out the
  61. variety of concerns, issues, features and related matters that needed
  62. to be addressed by a point-to-point modem error-control protocol.
  63.  
  64.         Following more than three years of analysis and discussion,
  65. CCITT Study Group XVII met in Geneva, Switzerland in April 1988 to
  66. finalize Recommendation V.42 for error-control in asynchronous modems.
  67. The final recommendation specifies LAPM as the primary error-control
  68. protocol and includes an alternative protocol in Annex A for backward
  69. compatibility with MNP class 2-4 modems.  The CCITT specifies an
  70. alternate procedure to recommendations in either an annex or an
  71. appendix.  Procedures in annexes are mandatory for full compliance with
  72. the recommendation while implementation of procedures defined in
  73. appendices is optional.  Recommendation V.42 states that "Compliance
  74. with this Recommendation requires implementation of both protocols.
  75. However, unless otherwise specified by user options, two V.42 DCEs will
  76. commicate using LAPM."
  77.  
  78.         As proposed in January 1988, all future enhancements for
  79. error-control in Recommendation V.42 will be directed toward LAPM and
  80. not the annex protocol. At the request of several European PTTs, the
  81. Annex A protocol was made mandatory for full compliance, but this could
  82. be dropped in four years.  Study Group XVII completed its work in the
  83. spring of 1988 and passed the V.42 recommendation to the full CCITT for
  84. approval at its Plenary Meeting in Melbourne, Australia in November
  85. 1988.
  86.  
  87.  
  88. V.42 - ITS FUNCTION AND THE NEEDS IT FULFILLS
  89.  
  90.         V.42 provides the process by which data communications
  91. equipment (DCE) handles error-control during an exchange of data.  That
  92. is, V.42 specifies an error-control protocol for V.22, V.22bis, V.26ter
  93. and V.32 modems to implement.
  94.  These modems are full-duplex, two wire, dial-up products used on the
  95. Public Switched Telephone Network (PSTN) that use
  96. asynchronous-to-synchronous conversion.
  97.  
  98.         When two V-series system products implement LAPM to exchange
  99. data, the receiving modem uses a Frame Check Sequence (FCS) to verify
  100. the accuracy of the data it has received in a data frame.  Based on the
  101. FCS, the receiving modem acknowledges receiving accurate data or tells
  102. the sending modem to retransmit the data frame if FCS indicates an
  103. error has occurred.
  104.  
  105.         The protocol defines the link establishment process,
  106. error-control procedures and negotiation parameters for establishing,
  107. maintaining and conducting data transfer.
  108.  
  109.         The V.42 standard does not explicitly apply to half-duplex ping
  110. pong modems.  Hayes has enhanced the V-series Smartmodem 9600 to use
  111. LAPM over the high-speed link between two of these modems and allows
  112. data compression to operate in this mode.
  113.  
  114. LAPM features include:
  115.  
  116.         %       Benign detection phase - V.42 modems must have the
  117. capability to detect the presence or non-presence of another V.42 modem
  118. at the other end of a connection.  This detection phase must not
  119. interfere with a V.42 modem's capability to establish a connection with
  120. a non-V.42 modem.  This detection phase may be enabled or disabled with
  121. no impact on the V.42 modem's performance.
  122.  
  123.  
  124.         %       Extension of LAPB and LAPD - LAPM is an extension of
  125. LAPB and LAPD.  It uses basically the same connection establishment and
  126. termination procedures, as well as similar data transfer procedures.
  127. Implementors familiar with either of these protocols should have no
  128. difficulty with a LAPM implementation.
  129.  
  130.    %       Poll/Final bit procedure - The P/F bit procedures allow one
  131. modem to force the other to transmit a response.  This LAPM feature
  132. improves error recovery capabilities by bypassing timer expiration
  133. recovery mechanisms.*
  134.  
  135.         %       Separate primitives for ACK, NAK and BUSY - LAPM
  136. provides seperate frame types for these functions which improves
  137. protocol reliability and eliminates the chance of lockups due to
  138. misinterpretation of frame contents.*  V.42 includes an enhanced Reject
  139. capability to improve error recovery performance in the presence of
  140. line noise.
  141.  
  142.         %       8-bit address field default - The address field allows
  143. for differentiation of commands and responses, and in the future will
  144. also allow for multiple simultaneous virtual data paths between the
  145. modems for remote configuration, network management or user data such
  146. as multiplexing multiple terminals or devices.*
  147.  
  148.         %       Address extension bit used - The address extension bit
  149. may be used to provide for multi-octet addresses.
  150.  
  151.         %       Modulo-128 I-frame sequence numbers - The large
  152. numbering base for information frames permits a larger "window size"
  153. (number of outstanding frames) than would be permitted under modulo-8
  154. sequence numbering.  This improves performance on connections with long
  155. propagation delays, such as satellite links.
  156.  
  157.         %       XID frame exchange for negotiation - LAPM uses the
  158. internationally standardized procedures for negotiation defined by ISO
  159. and CCITT.  Using this standard mechanism, V.42 modems can negotiate
  160. standard parameters as well as manufacturer-specific enhancements.
  161.  
  162.         %       Private parameter negotiation - Enhancements provided
  163. by individual modem manufacturers may be negotiated through a mechanism
  164. defined in V.42.
  165.  
  166.         %       Parameter renegotiation - V.42 permits the
  167. renegotiation of link parameters between the stations any time during
  168. the connection.  This may be useful if line or user data flow
  169. conditions change and the modem determines that different data link
  170. parameters would improve performance.
  171.  
  172.         %       UI frame exchange for break signalling - Unnumbered
  173. Information (UI) frames are used for break signalling out-of-band with
  174. the user.  V.42 supports three types of breaks: in-sequence, expedited
  175. and destructive.
  176.  
  177.         %       Break length preserved (10 msec to 2.54 seconds) - In
  178. some environments the length of the break sent is important.  LAPM
  179. preserves the break length up to a maximum of 2540 milliseconds in 10
  180. millisecond increments.*
  181.  
  182.  
  183.         The rich functionality of V.42's LAPM satisfies a variety of
  184. needs for personal computer modem data communications.
  185.  
  186.         First among the needs met is the establishment of the
  187. point-to-point error-control international standard.  Much had been
  188. said in recent years about how best to meet the error-control needs for
  189. PC communications, but the rhetoric confused potential users and
  190. delayed the progress needed for continuing the evolution of data
  191. communications.  LAPM provides an expandable standard for
  192. error-control.  This enables manufacturers to provide products based on
  193. an internationally recognized standard and provides users with both a
  194. reliable protocol and peace of mind because it is an approved
  195. international standard.
  196.  
  197.         Users' comfort level needs are especially addressed by V.42
  198. since the previous environment featured multiple, incompatible
  199. techniques.  Knowing that future products implementing V.42's LAPM
  200. protocol will interact with other V.42 modems will be of great benefit
  201. to users.  Planning for future point-to-point communications systems
  202. can proceed with the knowledge that error-control concerns have been
  203. fully and adequately addressed by LAPM.
  204.  
  205.         Another future benefit provided by V.42 is a well defined
  206. platform for advanced functions.  These advanced functions will be
  207. applicable to LAPM only and not the alternative protocol in Annex A of
  208. V.42.  Enhancements to V.42 will furnish the next-generation
  209. communications features required by the high-speed, sophisticated PCs
  210. of the future.
  211.  
  212.         Future V.42 plans include addressing issues as they relate to
  213. LAPM such as:
  214.  
  215.         %       Data compression - Improving data throughput by means
  216. of data compression is one of the most widely discussed error-control
  217. topics in the data communications industry.  A standardized technique
  218. is likely to be approved through accelerated procedures early in the
  219. next CCITT study period. Contributions relating to existing techniques
  220. have already been made to the CCITT and others are expected in the
  221. future.  The resulting data compression standard will likely be based
  222. on the best attributes of the existing methods.
  223.  
  224.         %       Network management and remote configuration - In large
  225. networks there is a great need to receive status reporting and
  226. diagnostic information from widely dispersed, often unmanned equipment.
  227. Additionally, the capability to set parameters and run tests remotely
  228. is desirable. Error-control modems are currently among the different
  229. types of equipment being studied in the area of network management by
  230. ISO and CCITT.
  231.  
  232.         %       Data encryption - Currently, this topic is still being
  233. approached at the feasibility level.  Issues which need resolution
  234. include implementation at the data link layer versus higher layers such
  235. as presentation layer and key management.  Significant progress on this
  236. feature will most likely come in the 1990s provided other regulatory
  237. issues such as export controls can be overcome.
  238.  
  239.         %       Forward error correction (cellular radio) - Cellular
  240. radio applications present monumental challenges to modem designers.
  241. Not only do drop-outs occur during cell transitions, but even normal
  242. traffic (i.e. a large truck driving by) can interfere with the signal
  243. and produce significant fading and other impairments.  Error rates can
  244. be very high, causing any normal error-control protocol to break down
  245. and not be able to transfer even a single frame (the human ear masks
  246. the resulting noise, but a modem cannot).  Forward error correction,
  247. such as used in compact discs, could be applied to V.42 modems.
  248.  
  249.         %       Transport of interface state information - In addition
  250. to prerving user data, it is sometimes desirable to have end-to-end
  251. carriage of interface state information.  For example, this may occur
  252. if the remote device is a printer with a paper-out signal that needs to
  253. be received by the host.  V.120 has this capability today and a similar
  254. scheme could be added to V.42.
  255.  
  256.         %       Statistical multiplexing (multi-port) - As mentioned in
  257. the address field section of LAPM features, the capability exists in
  258. V.42 for multiple simultaneous virtual circuits between the modems.
  259. High speed modems are currently used to connect multiple terminals or
  260. remote terminals.  This capability would also be desirable in an
  261. error-control modem.
  262.  
  263.         %       ISDN compatibility (terminal adapter interworking) -
  264. The similarity between the V.42 LAPM protocol and the LAPD-like
  265. protocol used in the V.120 terminal adaption standard will permit the
  266. development of rules for interworking between these devices.  This
  267. allows devices on the ISDN to easily interwork with devices on the PSTN
  268. without significant protocol conversion resources.
  269.  
  270.         %       Asymmetrical and half-duplex operation - Many existing
  271. error-control modems, such as Hayes V-series Smartmodem 9600, use
  272. half-duplex ping-pong or asymmetrical transmission techniques to
  273. achieve high throughput at reduced cost.  Most of these modems use
  274. proprietary techniques (since there was no standard) resulting in one
  275. manufacturer's modems not being able to communicate with another
  276. manufacturer's at 9600 bps.  Work is in progress in the CCITT to
  277. develop standard techniques for such lower-cost, high-speed solutions,
  278. and error-control using V.42 will be an essential part.  Changes in the
  279. timers and acknowledgment rules may be necessary.
  280.  
  281.         %       Modem rate negotiation (multi-speed modems) - Although
  282. significant degradation of circuit quality during a single call is
  283. quite rare, there may be some benefit gained by the ability for modems,
  284. based on error rates or other objective factors, to request a change to
  285. alternative (slower) modulation methods with improved performance (and
  286. to switch back if conditions improve).
  287.  
  288.         %       Character format indication and negotiation - Some
  289. confusion currently exists in error-control connections due to the fact
  290. that the character format (parity, stop bits) is independently set on
  291. each DTE-modem interface, with an 8-bit format used between the modems.
  292.  Rules are provided in V.42 for encoding 5,6,7 and 8-bit data into
  293. protocol frames, but no method is provided to coordinate this setting
  294. between the two modems.  Establishment of a method to coordinate data
  295. frame formats settings between the modems and a method for warning the
  296. user of possible problems need to be addressed.
  297.  
  298.         %       Preservation of framing and parity errors - There are
  299. some cases where it is desirable for modems to pass along data with
  300. improper parity rather than adjusting it as currently performed by
  301. existing error-control modems.  Tandem modem links where part of the
  302. connection has error-control and part does not would benefit from
  303. preserving irregular parity formats.
  304.  
  305.         %       Multi-frame selective reject - This will allow several
  306. individual frames to be requested in one SREJ frame, thereby reducing
  307. substantially the overhead on asymmetrical links.
  308.  
  309.         There is no guarantee that any of these will become part of the
  310. V.42 standard.  As work continues in the CCITT study groups, the fact
  311. that all of these are on the agenda gives an idea of the intensity of
  312. work focused on this standard by the international telecommunications
  313. community.  While some of these may have little or no market value, the
  314. study groups will continue to evaluate and establish the enhancements
  315. which are practical, based on the technical merit arguments of the
  316. participating members.
  317.  
  318. V.42 COMPLIANCE
  319.  
  320.         V.42 specifies that a modem claiming full "compliance" to the
  321. standard must implement all parts of the standard, including both the
  322. primary and alternative protocols.  The standard is written to be
  323. compatible even with modems having no error-control capabilities.  As a
  324. result, modems implementing a portion of the standard or other modems
  325. (such as a non-error-control V.22 or V.32 modem) which can communicate
  326. with a V.42 modem may claim "compatibility". In short, a claim of V.42
  327. compatibility does not necessarily mean a modem provides error control.
  328.  While these semantic differences may seem insignificant, users must
  329. understand the product capabilities they will receive with a compliant
  330. versus compatible modem.  A V.42 compatible modem may only implement
  331. selected portions of the standard, rendering it less useful in some
  332. applications where it must interact with a V.42 compliant modem which
  333. offers users the full range of V.42 error-control capabilities.
  334.  
  335.  
  336. HAYES COMMITMENT TO V.42
  337.  
  338.         Hayes believes strongly that V.42 is the point-to-point modem
  339. error-control technique of the present and the future, consistent with
  340. existing standardized techniques and independent of proprietary
  341. control.  The achievement of the goal of a standardized error-control
  342. technique will eliminate uncertainty in the marketplace, greatly
  343. increasing the demand for modems with LAPM error-control capability.
  344. Additionally, the establishment of an international standard will
  345. promote the evolution of a more homogeneous communications environment.
  346.  
  347.         In keeping with its history of implementing international
  348. standards, Hayes is offering V.42 compliant data communications
  349. products which will also be compatible with the installed base of the
  350. company's current V-series system products.  Where applicable, the
  351. company will also offer upgrades to add V.42 capabilities to existing
  352. V-series system products.
  353.  
  354.         The CCITT's recommendation of an HDLC-based procedure for modem
  355. error-control affirms the Hayes decision to base error-control in its
  356. V-series system products on an extension of the LAPB protocol.
  357. Knowledge concerning HDLC-based protocols has enabled Hayes to be an
  358. active, early supporter of V.42's LAPM.  The new standard includes a
  359. number of error-control features (XID frames and benign recognition
  360. sequence) which Hayes has already successfully used in its V-series
  361. system products.
  362.  
  363.         Hayes engineers have taken a very active role in the
  364. development of the new error-control standard and will continue to work
  365. within the CCITT and ANSI to develop new standards and enhance the
  366. existing standards.
  367.