網絡傳真的工作原理

網絡傳真的工作原理

網絡傳真(FoIP)，又稱為IP傳真，已經面世多年。如果您通過電腦發送過傳真的話，那么您已經使用過FoIP的一種形式。過去的IP傳真感覺并不像是常規的傳真會話，它沒有蜂鳴聲，所以您老得擔心是否已經連接到目標傳真機，并且無法確認是否傳送成功。最新一代FoI系統則將傳統傳真的優勢與互聯網傳送方式節約成本的優點融于一體。

在本文中，我們將了解不同形式的IP傳真、典型的FoIP設置和基于互聯網的無縫傳真所面臨的挑戰。

基礎知識

FoIP中的“IP”代表互聯網協議(Internet Protocol)，它是用于通過互聯網將數據傳輸到正確的目標地址的一系列標準與步驟。傳真信息以“IP分組數據”的形式經過互聯網傳輸，而不是以模擬信號的形式經過電話線傳輸。一個IP分組數據只是一塊經過整理的數據，使互聯網路由器和目標機器能夠理解它的內容并進行解碼。

要使用FoIP，并不需要購買新的傳真機。FoIP允許傳統的（稱為3G）傳真機使用電話線與互聯網之間的網關在互聯網上傳輸數據。如果您希望完全跳過電話線，那么您可以使用直接連接到互聯網的IP傳真機。當您在兩臺IP傳真機之間發送傳真時，不但發送成本與發送電子郵件的成本完全相同，而且速度更快，因為傳輸是完全通過寬帶通路進行的。

FoIP設置與VoIP設置非常相似，您甚至可以使用VoIP服務器來發送IP傳真。不過，由于傳真比語音需要更多的帶寬，所以VoIP服務器并不能直接自動發送傳真。它通常需要進行一些修改，這些修改可以通過安裝軟件來實現。有些公司也生產針對VoIP和FoIP兩種應用進行優化的服務器。

實現FoIP的方法有很多種。在下一節中，我們將為您介紹的是簡單的IP傳真系統。

FoIP有兩種主要的傳輸方法：

• 在存儲并轉發方法中，傳真信息作為電子郵件附件在傳真服務器（也稱為網關）之間傳送。這種方法使用了較低層的互聯網協議（如SMTP）。如果您在近五年中都在從PC發送傳真，那么您可能已經在使用“存儲并轉發”方法。這種方法類似于發送目的地是傳真機而不是收件箱的電子郵件。它的缺點是傳真機并非實時交換信息，所以感覺并不像是傳統的傳真。傳真機并不會交流彼此的功能（如果發送方是彩色傳真機而接收方是黑白傳真機，那么結果將令人大失所望），而且發送方無法立即確認每一頁都已經收到。
  
• 在實時IP傳真方法中，通過使用高級互聯網協議（如TCP或UDP），傳真信息以IP分組數據的形式在傳真服務器之間傳送。這些協議允許實時連接，使傳真機能夠在傳送過程中隨時交換信息（請參閱開放系統互連(OSI)標準簡介以了解協議層的更多信息）。實時IP傳真感覺與傳統電話線傳真無異。

目前大多數FoIP都采用實時方法。實時IP傳真系統的配置方案有很多種。其中較常見的一些方案包括：

• G3（傳統）傳真機到G3傳真機

• 具有傳真功能的PC到G3傳真機

• IP傳真機到G3傳真機

• IP傳真機到IP傳真機

無論采用哪種方法，傳輸過程中都一定會涉及到IP地址。IP地址是連接到互聯網的設備的識別代碼。如果您在兩臺IP傳真機之間發送傳真，傳真要發送到的電話號碼只不過是別名而已。這個號碼立即被轉換為接收方傳真機相應的IP地址。如果您是在從IP傳真機發送到G3傳真機，IP傳真機將使用目標電話號碼來生成與接收傳真機最近的傳真服務器的IP地址。距離非常重要，因為通過本地的傳真服務器把傳真從服務器傳送到接收傳真機時不會產生昂貴的長途費用。

下圖較為詳細地展示了IP傳真機（發送方）和G3傳真機（接收方）之間的一次簡化的實時FoIP會話：

表面上看，這已經顯示了IP傳真傳輸的所有內容。但在這些內容的背后，在電話線傳真（采用T.30協議）和實時IP傳真（采用T.38協議）之間還要經過很多步驟來完成轉換。在下一節中，我們將為您詳細介紹這個過程。

要知道IP傳真會話中需要哪些步驟，先了解傳真的各個階段會有很大幫助。如果您已經閱讀了傳真機工作原理，您應該知道把文件放入傳真機撥號時，傳真機會通過電話線向接收傳真機發出信號以啟動傳真會話。如果接收傳真機發出我們都已熟悉的那一系列鈴音來響應，發送傳真機就知道連接已經建立。這時，兩臺傳真機會交換一系列控制信號來告訴對方所處理的紙張大小、是否為黑白傳真機以及所支持的數據壓縮類型等信息。

這里需要注意的是傳真機在本質上是數字設備。他們開始生成的是數字信號，最終識別的也是數字信號。但電話線是模擬線路。所以G3傳真機使用T.30協議在發送端將數字信息編碼為模擬信號，并在接收端將這些模擬信號再次解碼為數字信息。

當傳真機知道了對方的功能后，發送傳真機開始掃描頁面并生成一系列位（1或0）來以數字形式表示頁面上的黑白區域。然后，將這些位轉換為模擬信號使之在電話線上進行傳輸。在另一端，接收傳真機將頁面數據再次解碼回數字形式，讀取這些位并根據這些位提供的指令將頁面打印出來。

在傳真會話中，定時很重要。電話線在這方面非常出色，因為它們能為傳真會話的每個階段提供保持不變的定時：建立鏈接、交換控制信號、發送并確認收到頁面數據、發送并確認多頁面告警以及結束會話。在這個過程中的每一個步驟，傳真機都在相互通信以確認一切正常。上一節已經說過，互聯網上的實時傳真會話包含所有這些階段和確認。FoIP與G3使用相同的圖像數據壓縮和解譯方法，但它在傳輸數據時使用不同的協議。實現基于互聯網的實時傳真的協議就是T.38協議。

T.38協議將傳統傳真數據轉換為適合互聯網的格式。它采用的方法基本上就是在發送端將T.30傳真信號和數據打包為IP分組數據，并在接收端將這些IP分組數據轉換回T.30信號和數據。下圖顯示了兩臺G3傳真機之間FoIP會話的一個階段中發生的轉換過程：

從上圖您可以看到，通過互聯網發送傳真可能需要大量的數據轉換。從效率的角度上看，拋棄舊的T.30協議并采用完全基于數字和分組數據的協議更有意義。但由于傳真是作為一種電話線技術發展起來的，所以T.30是唯一一種所有傳真機都能夠識別的語言。FoIP還不能將它拋棄。但要完成一次包含所有傳統T.30階段的實時會話需要穩定的定時，而這正是互聯網所無法提供的。這只是FoIP面臨的挑戰之一。在下一節，我們將了解無縫IP傳真會話所遇到的阻礙。

FoIP挑戰

有幾種操作問題會影響到基于互聯網的傳真的成功傳輸。協議轉換就是其中之一。由于世界上大概有2.5億臺傳真機只能識別T.30協議，因此FoIP必須將T.30數據轉換為T.38數據來傳輸，然后在接收時將T.38數據轉換回T.30數據。這種轉換發生在傳真服務器/網關上。

傳真服務器中的軟件包在這兩種協議之間起到了橋梁的作用。傳真/調制解調器組件在發送端將模擬傳真信號轉換為數字數據，然后在接收端將數字數據轉回傳真信號。傳真/網絡組件在發送端將數字數據打包到IP分組數據中，然后在接收端將這些包拆開。傳真/協議組件按照T.30期望的定時來調整T.38的實際定時。例如當信息包延遲時，軟件將發送信號以防止接收傳真機超時。

這就使IP傳真遇到了另一個問題：網絡定時。經過互聯網各個節點的傳輸時間并不像電話線定時那樣已經標準化。如果傳真會話中關閉了定時，那么傳真機可能無法相互識別，并且信息的傳輸最終可能受到破壞甚至徹底失敗。IP傳真中可能出現由于以下原因引起的延遲：

• 處理——傳真網關執行T.30/T.38轉換以及將傳真數據收集為IP分組數據以便傳送都需要時間。
• 網絡延遲如果網絡的任何一環出現了異常高的流量，分組數據的到達時間可能晚于預計時間。
• 抖動緩沖——傳真網關可能會在接收端延遲分組數據以補償分組數據到達時間的不同。傳真網關希望所有分組數據都能按照正確的順序和時間間隔到達接收傳真機。

在抖動緩沖的情況下，補償定時問題的方法實際上會造成額外的延遲。在大多數定時不準確的情況下，網關可以與接收傳真機協商以在傳輸完成前保持正常連接。如果分組數據未按照正確順序到達網關，網關可以讀取每個分組數據中的順序編號以將其放置在序列中的正確位置。

當然，如果分組數據丟失，就沒有順序編號可以讀取。而且當您在使用互聯網等網絡時，分組數據有時會丟失。FoIP會使用各種糾錯方法來補償丟失的分組數據。一種是冗余分組數據。在通過UDP/IP協議層傳輸傳真時會使用這種方法。每個分組數據都包含自己的數據以及前一個分組數據的數據，這樣只有在連續兩個分組數據都丟失的情況下才可能丟失數據。另一種糾錯方法已經內置在TCP/IP 協議層中。TCP對每個發送的分組數據都要求確認收到，如果沒有確認則會重新發送該分組數據。

FoIP的可靠性與傳統的電話線傳真相比還有很大的差距，但對經常發送長途傳真的人來說，實時IP傳真方案的實現已經使它成為一種頗具吸引力的選擇。在大多數情況下，FoIP節約成本和網絡集成的特點已經遠遠彌補了偶爾需要重新發送未傳到的傳真的缺點。