T.38
T.38 to zalecenie ITU dotyczące zezwalania na transmisję faksu przez sieci IP (FoIP) w czasie rzeczywistym.
Historia
Standard przekazywania faksów T.38 został opracowany w 1998 r. jako sposób na przesyłanie faksów przez sieci IP między istniejącymi terminalami faksowymi grupy 3 (G3) . T.4 i powiązane standardy faksu zostały opublikowane przez ITU w 1980 roku, przed powstaniem Internetu. Pod koniec lat 90. XX wieku technologia VoIP lub Voice over IP zaczęła zyskiwać na popularności jako alternatywa dla konwencjonalnej publicznej komutowanej sieci telefonicznej (PSTN). Ponieważ jednak większość systemów VoIP jest zoptymalizowana (poprzez zastosowanie agresywnej, stratnej kompresji oszczędzającej przepustowość) pod kątem połączeń głosowych, a nie transmisji danych, konwencjonalne faksy działały słabo lub wcale nie działały na nich ze względu na zakłócenia w sieci, takie jak opóźnienia, fluktuacje, strata i tak dalej. Tak więc jakiś sposób nadawania potrzebny był faks przez IP .
Przegląd
W praktycznych scenariuszach połączenie faksowe T.38 ma przynajmniej część połączenia przenoszonego przez PSTN, chociaż nie jest to wymagane przez definicję T.38, a dwa urządzenia T.38 mogą wysyłać do siebie faksy. Ten szczególny typ urządzenia nosi nazwę Internet-Aware Fax device lub IAF i jest w stanie zainicjować lub zakończyć połączenie faksowe w sieci IP.
Typowy scenariusz, w którym używany jest T.38 to - T.38 Fax relay - gdzie faks T.30 wysyła faks przez PSTN do bramki T.38 Fax Gateway, która konwertuje lub hermetyzuje protokół T.30 na dane T.38 strumień. Jest on następnie wysyłany do punktu końcowego obsługującego standard T.38, takiego jak faks lub serwer faksów , lub innej bramki T.38, która konwertuje go z powrotem na sygnał PSTN PCM lub sygnał analogowy i kończy faks na urządzeniu T.30.
Zalecenie T.38 definiuje użycie zarówno protokołu TCP, jak i UDP do przesyłania pakietów T.38. Implementacje zwykle wykorzystują UDP ze względu na wymagania TCP dotyczące pakietów potwierdzających i wynikającą z tego retransmisję podczas utraty pakietów, co wprowadza opóźnienia. Podczas korzystania z UDP, T.38 radzi sobie z utratą pakietów, używając redundantnych pakietów danych.
T.38 nie jest protokołem konfiguracji połączenia , dlatego urządzenia T.38 muszą używać standardowych protokołów konfiguracji połączenia do negocjowania połączenia T.38, np. H.323 , SIP i MGCP .
Operacja
Transakcje faksowe są przesyłane w sieciach pakietowych na dwa podstawowe sposoby. Standard T.37 określa, w jaki sposób obraz faksu jest umieszczany w wiadomości e-mail i ostatecznie transportowany do odbiorcy przy użyciu procesu „przechowaj i przekaż” za pośrednictwem podmiotów pośredniczących. T.38 definiuje jednak protokół, który obsługuje użycie protokołu T.30 zarówno w terminalach nadawcy, jak i odbiorcy. (Patrz diagram powyżej). T.38 umożliwia przesyłanie faksu przez sieć IP w czasie rzeczywistym, tak jak oryginalne standardy faksu G3 dla tradycyjnej sieci (zwielokrotnienia z podziałem czasu (TDM)), zwanej także publicznym telefonem komutowanym sieć lub PSTN .
Do wysyłania faksów w czasie rzeczywistym przez IP (protokół internetowy) potrzebny jest specjalny protokół, ponieważ istniejące terminale faksowe obsługiwały tylko połączenia PSTN, w przypadku których przepływ informacji był na ogół płynny i nieprzerwany, w przeciwieństwie do przerywanego nadejścia pakietów IP. Sztuczka polegała na opracowaniu protokołu, który sprawia, że sieć IP jest „niewidoczna” dla terminali faksowych w punktach końcowych, co oznaczałoby, że użytkownik starszego terminala faksowego nie musi wiedzieć, że połączenie faksowe przechodzi przez sieć IP.
Połączenia sieciowe obsługiwane przez T.38 pokazano powyżej. Dwa terminale faksowe po obu stronach rysunku komunikują się za pomocą protokołu faksu T.30 opublikowanego przez ITU w 1980 r. Wzajemne połączenie PSTN z siecią pakietową IP wymaga „bramy” między sieciami PSTN i IP. Bramy PSTN-IP obsługują głos TDM po stronie PSTN oraz VoIP i FoIP po stronie pakietowej.
W przypadku sesji głosowych brama przyjmuje pakiety głosowe po stronie IP, akumuluje kilka pakietów, aby zapewnić płynny przepływ danych TDM po ich zwolnieniu, a następnie mierzy je przez TDM, gdzie ostatecznie są słyszane przez człowieka lub przechowywane na komputer do późniejszego odtwarzania. Brama wykorzystuje techniki zarządzania pakietami, aby poprawić jakość mowy w przypadku błędów sieciowych, wykorzystując naturalną zdolność słuchacza do niesłyszenia sporadycznych brakujących lub powtarzających się pakietów.
Ale dane faksowe są przesyłane przez modemy , które nie są tak wyrozumiałe jak ludzkie ucho w przypadku mowy. Brakujące pakiety często powodują w najgorszym przypadku awarię sesji faksu lub w najlepszym przypadku utworzenie jednej lub więcej błędnych linii obrazu. Tak więc zadaniem T.38 jest „oszukać” terminal, aby „myślał”, że komunikuje się bezpośrednio z innym terminalem T.30. Koryguje również opóźnienia sieciowe za pomocą tak zwanych technik spoofingu oraz brakujące lub opóźnione pakiety za pomocą technik zarządzania buforem uwzględniających faksy.
Fałszowanie odnosi się do logiki zaimplementowanej w silniku protokołu przekaźnika T.38, który modyfikuje polecenia protokołu i odpowiedzi po stronie TDM, aby opóźnienia sieci po stronie IP nie powodowały niepowodzenia transakcji. Odbywa się to na przykład poprzez dopełnienie linii obrazu lub celowe spowodowanie ponownej transmisji wiadomości w celu uczynienia opóźnień sieci przejrzystymi dla wysyłających/odbierających terminali faksowych.
Sieci, które nie mają utraty pakietów ani nadmiernych opóźnień, mogą wykazywać akceptowalną wydajność faksu bez T.38, pod warunkiem, że zegary PCM we wszystkich bramach mają bardzo wysoką dokładność (wyjaśnione poniżej). T.38 nie tylko usuwa efekt braku synchronizacji zegarów PCM, ale także zmniejsza wymaganą przepustowość sieci o współczynnik 10, jednocześnie korygując utratę pakietów i opóźnienia.
Redukcja przepustowości
Jak pokazano na poniższym schemacie, bramka T.38 składa się z dwóch podstawowych elementów: faksmodemów i podsystemu T.38. Faksmodemy modulują i demodulują próbki PCM danych analogowych, zamieniając reprezentację próbkowanych danych sygnału analogowego terminala faksowego na translację binarną i odwrotnie. Sieć PSTN próbkuje sygnał analogowy głosu lub sygnału modemu (nie zna różnicy) 8000 razy na sekundę (SPS) i koduje je jako 8-bitowe bajty danych. Oznacza to 8000 próbek na sekundę razy 8 bitów na próbkę lub 64 000 bitów na sekundę (bit/s) reprezentujących dane modemu (lub głosu) w jednym kierunku. W obu kierunkach transakcja modemowa zużywa 128 000 bitów przepustowości sieci.
Jednak typowy modem w terminalu faksowym przesyła dane obrazu z szybkością 33 600 bitów na sekundę, więc jeśli dane analogowe są najpierw konwertowane na reprezentowaną przez nie zawartość cyfrową, potrzebne jest tylko 33 600 bitów (plus kilka bajtów narzutu sieciowego). A ponieważ faks T.30 jest protokołem półdupleksowym, sieć jest potrzebna tylko w jednym kierunku na raz.
Patrz dokument RFC 3261
Synchronizacja zegara PCM
Na powyższym schemacie znajduje się zegar częstotliwości próbkowania w terminalu faksowym i jeden w modemach bramki, który jest używany do wyzwalania próbkowania linii analogowej 8000 razy na sekundę. Zegary te są zwykle dość dokładne, ale w niektórych tanich adapterach terminali (bramka jedno- lub dwuliniowa) zegar PCM może być zaskakująco niedokładny. Jeśli terminal wysyła dane do bramki, a zegar bramki jest zbyt wolny, bufory (bufory jittera) w bramce ostatecznie się przepełnią, powodując niepowodzenie transakcji. Ponieważ różnica jest często niewielka, problem ten występuje w przypadku długich, szczegółowych obrazów faksów, dając zegarom więcej czasu na spowodowanie niedopełnienia lub przepełnienia bufora jitter w bramie, co jest dokładnie tym samym, co brakujące lub zduplikowane pakiety.
Utrata pakietu
T.38 zapewnia funkcje eliminujące skutki utraty pakietów poprzez redundancję danych. Gdy pakiet jest wysyłany, powtarzane jest zero, jeden, dwa, trzy lub nawet więcej wcześniej wysłanych pakietów. (Specyfikacja nie narzuca limitu.) Zwiększa to wymaganą przepustowość sieci (jest to wciąż znacznie mniej niż brak T.38), ale umożliwia bramce odbierającej odtworzenie pełnej sekwencji pakietów, nawet przy dość wysokim poziomie utraty pakietów .
Powiązane normy
- T.4 to ogólna specyfikacja dla faksu. Określa standardowe rozmiary obrazu, dwie formy kompresji danych obrazu (kodowanie), format danych obrazu i odniesienia, T.30 i różne standardy modemowe.
- T.6 określa schemat kompresji, który skraca czas potrzebny do przesłania obrazu o około 50 procent.
- T.30 określa procedury używane przez terminal wysyłający i odbierający do nawiązywania połączenia faksowego, określania rozmiaru obrazu, kodowania i szybkości przesyłania, rozgraniczenia między stronami oraz zakończenia połączenia. T.30 odwołuje się również do różnych standardów modemowych.
- V.21 , V.27ter , V.29 , V.17 , V.34 : standardy modemów ITU używane w faksach. Pierwsze trzy zostały ratyfikowane przed 1980 rokiem i zostały określone w oryginalnych standardach T.4 i T.30. Wersja V.34 została opublikowana dla faksu w 1994 roku.
- T.37 Standard ITU dotyczący wysyłania pliku z obrazem faksu pocztą elektroniczną do zamierzonego odbiorcy faksu.
- G.711 pass through - tutaj połączenie faksowe T.30 jest przesyłane w połączeniu VoIP zakodowanym jako dźwięk. Jest to wrażliwe na utratę pakietów sieciowych , jitter i synchronizację zegara. W przypadku korzystania z technik kodowania głosu o wysokim stopniu kompresji, takich jak między innymi G.729 , niektóre sygnały tonowe faksu mogą nie być poprawnie przesyłane przez sieć pakietową.
- RFC 3362 definiuje typ nośnika image/t38 (wcześniej znany jako typ MIME) do użytku z protokołem Session Description Protocol .
Powiązane oprogramowanie
- Asterisk (PBX) open source pbx obsługuje faksowanie T.38
- Freeswitch Softswitch / pbx obsługuje również T.38
- ICTFax Web fax / Email to fax gateway z obsługą T.38