網(wǎng)絡傳真的工作原理

網(wǎng)絡傳真的工作原理

網(wǎng)絡傳真(FoIP)，又稱為IP傳真，已經(jīng)面世多年。如果您通過電腦發(fā)送過傳真的話，那么您已經(jīng)使用過FoIP的一種形式。過去的IP傳真感覺并不像是常規(guī)的傳真會話，它沒有蜂鳴聲，所以您老得擔心是否已經(jīng)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(tǒng)則將傳統(tǒng)傳真的優(yōu)勢與互聯(lián)網(wǎng)傳送方式節(jié)約成本的優(yōu)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(lián)網(wǎng)的無縫傳真所面臨的挑戰(zhàn)。

基礎知識

FoIP中的“IP”代表互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol)，它是用于通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸_的目標地址的一系列標準與步驟。傳真信息以“IP分組數(shù)據(jù)”的形式經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，而不是以模擬信號的形式經(jīng)過電話線傳輸。一個IP分組數(shù)據(jù)只是一塊經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)，使互聯(lián)網(wǎng)路由器和目標機器能夠理解它的內(nèi)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(tǒng)的（稱為3G）傳真機使用電話線與互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)關在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)。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(lián)網(wǎng)的IP傳真機。當您在兩臺IP傳真機之間發(fā)送傳真時，不但發(fā)送成本與發(fā)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(fā)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(fā)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(xiàn)。有些公司也生產(chǎn)針對VoIP和FoIP兩種應用進行優(yōu)化的服務器。

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

FoIP有兩種主要的傳輸方法：

• 在存儲并轉(zhuǎn)發(fā)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(wǎng)關）之間傳送。這種方法使用了較低層的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（如SMTP）。如果您在近五年中都在從PC發(fā)送傳真，那么您可能已經(jīng)在使用“存儲并轉(zhuǎn)發(fā)”方法。這種方法類似于發(fā)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(tǒng)的傳真。傳真機并不會交流彼此的功能（如果發(fā)送方是彩色傳真機而接收方是黑白傳真機，那么結(jié)果將令人大失所望），而且發(fā)送方無法立即確認每一頁都已經(jīng)收到。
  
• 在實時IP傳真方法中，通過使用高級互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（如TCP或UDP），傳真信息以IP分組數(shù)據(jù)的形式在傳真服務器之間傳送。這些協(xié)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(tǒng)互連(OSI)標準簡介以了解協(xié)議層的更多信息）。實時IP傳真感覺與傳統(tǒng)電話線傳真無異。

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

• G3（傳統(tǒng)）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(lián)網(wǎng)的設備的識別代碼。如果您在兩臺IP傳真機之間發(fā)送傳真，傳真要發(fā)送到的電話號碼只不過是別名而已。這個號碼立即被轉(zhuǎn)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(fā)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(chǎn)生昂貴的長途費用。

下圖較為詳細地展示了IP傳真機（發(fā)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(jīng)顯示了IP傳真?zhèn)鬏數(shù)乃袃?nèi)容。但在這些內(nèi)容的背后，在電話線傳真（采用T.30協(xié)議）和實時IP傳真（采用T.38協(xié)議）之間還要經(jīng)過很多步驟來完成轉(zhuǎn)換。在下一節(jié)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(jīng)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(fā)出信號以啟動傳真會話。如果接收傳真機發(fā)出我們都已熟悉的那一系列鈴音來響應，發(fā)送傳真機就知道連接已經(jīng)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(shù)據(jù)壓縮類型等信息。

這里需要注意的是傳真機在本質(zhì)上是數(shù)字設備。他們開始生成的是數(shù)字信號，最終識別的也是數(shù)字信號。但電話線是模擬線路。所以G3傳真機使用T.30協(xié)議在發(fā)送端將數(shù)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(shù)字信息。

當傳真機知道了對方的功能后，發(fā)送傳真機開始掃描頁面并生成一系列位（1或0）來以數(shù)字形式表示頁面上的黑白區(qū)域。然后，將這些位轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)再次解碼回數(shù)字形式，讀取這些位并根據(jù)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(fā)送并確認收到頁面數(shù)據(jù)、發(fā)送并確認多頁面告警以及結(jié)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(jié)已經(jīng)說過，互聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)壓縮和解譯方法，但它在傳輸數(shù)據(jù)時使用不同的協(xié)議。實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的實時傳真的協(xié)議就是T.38協(xié)議。

T.38協(xié)議將傳統(tǒng)傳真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合互聯(lián)網(wǎng)的格式。它采用的方法基本上就是在發(fā)送端將T.30傳真信號和數(shù)據(jù)打包為IP分組數(shù)據(jù)，并在接收端將這些IP分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回T.30信號和數(shù)據(jù)。下圖顯示了兩臺G3傳真機之間FoIP會話的一個階段中發(fā)生的轉(zhuǎn)換過程：

從上圖您可以看到，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送傳真可能需要大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。從效率的角度上看，拋棄舊的T.30協(xié)議并采用完全基于數(shù)字和分組數(shù)據(jù)的協(xié)議更有意義。但由于傳真是作為一種電話線技術發(fā)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(tǒng)T.30階段的實時會話需要穩(wěn)定的定時，而這正是互聯(lián)網(wǎng)所無法提供的。這只是FoIP面臨的挑戰(zhàn)之一。在下一節(jié)，我們將了解無縫IP傳真會話所遇到的阻礙。

FoIP挑戰(zhàn)

有幾種操作問題會影響到基于互聯(lián)網(wǎng)的傳真的成功傳輸。協(xié)議轉(zhuǎn)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(xié)議，因此FoIP必須將T.30數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為T.38數(shù)據(jù)來傳輸，然后在接收時將T.38數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回T.30數(shù)據(jù)。這種轉(zhuǎn)換發(fā)生在傳真服務器/網(wǎng)關上。

傳真服務器中的軟件包在這兩種協(xié)議之間起到了橋梁的作用。傳真/調(diào)制解調(diào)器組件在發(fā)送端將模擬傳真信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，然后在接收端將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)回傳真信號。傳真/網(wǎng)絡組件在發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)打包到IP分組數(shù)據(jù)中，然后在接收端將這些包拆開。傳真/協(xié)議組件按照T.30期望的定時來調(diào)整T.38的實際定時。例如當信息包延遲時，軟件將發(fā)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(wǎng)絡定時。經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)各個節(jié)點的傳輸時間并不像電話線定時那樣已經(jīng)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(xiàn)由于以下原因引起的延遲：

• 處理——傳真網(wǎng)關執(zhí)行T.30/T.38轉(zhuǎn)換以及將傳真數(shù)據(jù)收集為IP分組數(shù)據(jù)以便傳送都需要時間。
• 網(wǎng)絡延遲如果網(wǎng)絡的任何一環(huán)出現(xiàn)了異常高的流量，分組數(shù)據(jù)的到達時間可能晚于預計時間。
• 抖動緩沖——傳真網(wǎng)關可能會在接收端延遲分組數(shù)據(jù)以補償分組數(shù)據(jù)到達時間的不同。傳真網(wǎng)關希望所有分組數(shù)據(jù)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(shù)定時不準確的情況下，網(wǎng)關可以與接收傳真機協(xié)商以在傳輸完成前保持正常連接。如果分組數(shù)據(jù)未按照正確順序到達網(wǎng)關，網(wǎng)關可以讀取每個分組數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)丟失，就沒有順序編號可以讀取。而且當您在使用互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡時，分組數(shù)據(jù)有時會丟失。FoIP會使用各種糾錯方法來補償丟失的分組數(shù)據(jù)。一種是冗余分組數(shù)據(jù)。在通過UDP/IP協(xié)議層傳輸傳真時會使用這種方法。每個分組數(shù)據(jù)都包含自己的數(shù)據(jù)以及前一個分組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，這樣只有在連續(xù)兩個分組數(shù)據(jù)都丟失的情況下才可能丟失數(shù)據(jù)。另一種糾錯方法已經(jīng)內(nèi)置在TCP/IP 協(xié)議層中。TCP對每個發(fā)送的分組數(shù)據(jù)都要求確認收到，如果沒有確認則會重新發(fā)送該分組數(shù)據(jù)。

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