网络传真的工作原理

网络传真的工作原理

网络传真(FoIP)，又称为IP传真，已经面世多年。如果您通过电脑发送过传真的话，那么您已经使用过FoIP的一种形式。过去的IP传真感觉并不像是常规的传真会话，它没有蜂鸣声，所以您老得担心是否已经连接到目标传真机，并且无法确认是否传送成功。最新一代FoI系统则将传统传真的优势与互联网传送方式节约成本的优点融于一体。

在本文中，我们将了解不同形式的IP传真、典型的FoIP设置和基于互联网的无缝传真所面临的挑战。

基础知识

FoIP也称为IP传真，是一种基于互联网发送传真的方法。FoIP改变了传真的传输介质，正如VoIP（基于互联网协议的语音）改变了电话的传输介质一样。在两种情况下，数据在发送设备和接收设备之间的全部或者大部分传输过程都是在分组数据交换网络（通常是互联网）上进行的，且无需使用电路交换电话网络的长途电话线（请参阅VoIP工作原理以了解线路交换与分组数据交换的区别）。这样就降低了传输成本，而且可以为已经能够访问互联网宽带的企业提供一种更加高效的方案。

FoIP中的“IP”代表互联网协议(Internet Protocol)，它是用于通过互联网将数据传输到正确的目标地址的一系列标准与步骤。传真信息以“IP分组数据”的形式经过互联网传输，而不是以模拟信号的形式经过电话线传输。一个IP分组数据只是一块经过整理的数据，使互联网路由器和目标机器能够理解它的内容并进行解码。

要使用FoIP，并不需要购买新的传真机。FoIP允许传统的（称为3G）传真机使用电话线与互联网之间的网关在互联网上传输数据。如果您希望完全跳过电话线，那么您可以使用直接连接到互联网的IP传真机。当您在两台IP传真机之间发送传真时，不但发送成本与发送电子邮件的成本完全相同，而且速度更快，因为传输是完全通过宽带通路进行的。

FoIP设置与VoIP设置非常相似，您甚至可以使用VoIP服务器来发送IP传真。不过，由于传真比语音需要更多的带宽，所以VoIP服务器并不能直接自动发送传真。它通常需要进行一些修改，这些修改可以通过安装软件来实现。有些公司也生产针对VoIP和FoIP两种应用进行优化的服务器。

实现FoIP的方法有很多种。在下一节中，我们将为您介绍的是简单的IP传真系统。

FoIP有两种主要的传输方法：

• 在存储并转发方法中，传真信息作为电子邮件附件在传真服务器（也称为网关）之间传送。这种方法使用了较低层的互联网协议（如SMTP）。如果您在近五年中都在从PC发送传真，那么您可能已经在使用“存储并转发”方法。这种方法类似于发送目的地是传真机而不是收件箱的电子邮件。它的缺点是传真机并非实时交换信息，所以感觉并不像是传统的传真。传真机并不会交流彼此的功能（如果发送方是彩色传真机而接收方是黑白传真机，那么结果将令人大失所望），而且发送方无法立即确认每一页都已经收到。
  
• 在实时IP传真方法中，通过使用高级互联网协议（如TCP或UDP），传真信息以IP分组数据的形式在传真服务器之间传送。这些协议允许实时连接，使传真机能够在传送过程中随时交换信息（请参阅开放系统互连(OSI)标准简介以了解协议层的更多信息）。实时IP传真感觉与传统电话线传真无异。

目前大多数FoIP都采用实时方法。实时IP传真系统的配置方案有很多种。其中较常见的一些方案包括：

• G3（传统）传真机到G3传真机

• 具有传真功能的PC到G3传真机

• IP传真机到G3传真机

• IP传真机到IP传真机

无论采用哪种方法，传输过程中都一定会涉及到IP地址。IP地址是连接到互联网的设备的识别代码。如果您在两台IP传真机之间发送传真，传真要发送到的电话号码只不过是别名而已。这个号码立即被转换为接收方传真机相应的IP地址。如果您是在从IP传真机发送到G3传真机，IP传真机将使用目标电话号码来生成与接收传真机最近的传真服务器的IP地址。距离非常重要，因为通过本地的传真服务器把传真从服务器传送到接收传真机时不会产生昂贵的长途费用。

下图较为详细地展示了IP传真机（发送方）和G3传真机（接收方）之间的一次简化的实时FoIP会话：

实时IP传真会话包含传统传真会话中发生的所有交换。

表面上看，这已经显示了IP传真传输的所有内容。但在这些内容的背后，在电话线传真（采用T.30协议）和实时IP传真（采用T.38协议）之间还要经过很多步骤来完成转换。在下一节中，我们将为您详细介绍这个过程。

要知道IP传真会话中需要哪些步骤，先了解传真的各个阶段会有很大帮助。如果您已经阅读了传真机工作原理，您应该知道把文件放入传真机拨号时，传真机会通过电话线向接收传真机发出信号以启动传真会话。如果接收传真机发出我们都已熟悉的那一系列铃音来响应，发送传真机就知道连接已经建立。这时，两台传真机会交换一系列控制信号来告诉对方所处理的纸张大小、是否为黑白传真机以及所支持的数据压缩类型等信息。

这里需要注意的是传真机在本质上是数字设备。他们开始生成的是数字信号，最终识别的也是数字信号。但电话线是模拟线路。所以G3传真机使用T.30协议在发送端将数字信息编码为模拟信号，并在接收端将这些模拟信号再次解码为数字信息。

当传真机知道了对方的功能后，发送传真机开始扫描页面并生成一系列位（1或0）来以数字形式表示页面上的黑白区域。然后，将这些位转换为模拟信号使之在电话线上进行传输。在另一端，接收传真机将页面数据再次解码回数字形式，读取这些位并根据这些位提供的指令将页面打印出来。

在传真会话中，定时很重要。电话线在这方面非常出色，因为它们能为传真会话的每个阶段提供保持不变的定时：建立链接、交换控制信号、发送并确认收到页面数据、发送并确认多页面告警以及结束会话。在这个过程中的每一个步骤，传真机都在相互通信以确认一切正常。上一节已经说过，互联网上的实时传真会话包含所有这些阶段和确认。FoIP与G3使用相同的图像数据压缩和解译方法，但它在传输数据时使用不同的协议。实现基于互联网的实时传真的协议就是T.38协议。

T.38协议将传统传真数据转换为适合互联网的格式。它采用的方法基本上就是在发送端将T.30传真信号和数据打包为IP分组数据，并在接收端将这些IP分组数据转换回T.30信号和数据。下图显示了两台G3传真机之间FoIP会话的一个阶段中发生的转换过程：

从上图您可以看到，通过互联网发送传真可能需要大量的数据转换。从效率的角度上看，抛弃旧的T.30协议并采用完全基于数字和分组数据的协议更有意义。但由于传真是作为一种电话线技术发展起来的，所以T.30是唯一一种所有传真机都能够识别的语言。FoIP还不能将它抛弃。但要完成一次包含所有传统T.30阶段的实时会话需要稳定的定时，而这正是互联网所无法提供的。这只是FoIP面临的挑战之一。在下一节，我们将了解无缝IP传真会话所遇到的阻碍。

FoIP挑战

有几种操作问题会影响到基于互联网的传真的成功传输。协议转换就是其中之一。由于世界上大概有2.5亿台传真机只能识别T.30协议，因此FoIP必须将T.30数据转换为T.38数据来传输，然后在接收时将T.38数据转换回T.30数据。这种转换发生在传真服务器/网关上。

传真服务器中的软件包在这两种协议之间起到了桥梁的作用。传真/调制解调器组件在发送端将模拟传真信号转换为数字数据，然后在接收端将数字数据转回传真信号。传真/网络组件在发送端将数字数据打包到IP分组数据中，然后在接收端将这些包拆开。传真/协议组件按照T.30期望的定时来调整T.38的实际定时。例如当信息包延迟时，软件将发送信号以防止接收传真机超时。

这就使IP传真遇到了另一个问题：网络定时。经过互联网各个节点的传输时间并不像电话线定时那样已经标准化。如果传真会话中关闭了定时，那么传真机可能无法相互识别，并且信息的传输最终可能受到破坏甚至彻底失败。IP传真中可能出现由于以下原因引起的延迟：

• 处理——传真网关执行T.30/T.38转换以及将传真数据收集为IP分组数据以便传送都需要时间。
• 网络延迟如果网络的任何一环出现了异常高的流量，分组数据的到达时间可能晚于预计时间。
• 抖动缓冲——传真网关可能会在接收端延迟分组数据以补偿分组数据到达时间的不同。传真网关希望所有分组数据都能按照正确的顺序和时间间隔到达接收传真机。

在抖动缓冲的情况下，补偿定时问题的方法实际上会造成额外的延迟。在大多数定时不准确的情况下，网关可以与接收传真机协商以在传输完成前保持正常连接。如果分组数据未按照正确顺序到达网关，网关可以读取每个分组数据中的顺序编号以将其放置在序列中的正确位置。

当然，如果分组数据丢失，就没有顺序编号可以读取。而且当您在使用互联网等网络时，分组数据有时会丢失。FoIP会使用各种纠错方法来补偿丢失的分组数据。一种是冗余分组数据。在通过UDP/IP协议层传输传真时会使用这种方法。每个分组数据都包含自己的数据以及前一个分组数据的数据，这样只有在连续两个分组数据都丢失的情况下才可能丢失数据。另一种纠错方法已经内置在TCP/IP 协议层中。TCP对每个发送的分组数据都要求确认收到，如果没有确认则会重新发送该分组数据。

FoIP的可靠性与传统的电话线传真相比还有很大的差距，但对经常发送长途传真的人来说，实时IP传真方案的实现已经使它成为一种颇具吸引力的选择。在大多数情况下，FoIP节约成本和网络集成的特点已经远远弥补了偶尔需要重新发送未传到的传真的缺点。