FoIP - Fax over IP

Telefonverbindungen werden nicht nur für Telefongespräche, sondern auch zum Übertragen von Fax-Dokumenten genutzt. Doch diese Anwendung ist in Voice-over-IP-Umgebungen technisch nicht vorgesehen. Dokumente als Fax mit Voice over IP zu übertragen gestaltet sich in der Regel schwierig. Im Gegensatz zu Telefonen reagieren Faxgeräte empfindlich auf noch so kleine Störungen. Sie führen zu einem sofortigen Abbruch der Verbindung. Unvollständig übertragene Dokumente, die etwa ab der Hälfte abgeschnitten sind, sind die Regel.
Aus diesem Grund gibt es Standards, um Fax-Dokumente per Voice over IP zu übertragen. Man ordnet diese Standards Fax over IP zu. Fax over IP kennt zwei Standards. Einmal T.37 für die Store- and Forward-Übermittlung von Facsimilies und T.38 für die Faxübermittlung in Echtzeit.

Auch wenn es T.37 und T.38 gibt, von einer Faxübertragung per VoIP muss man eher abraten. Die meisten VoIP-Provider unterstützen T.37 und T.38 nicht. Dasselbe trifft auch bei dem Versuch zu, eine VoIP-Übertragungsstrecke zur Datenübertragung mit analogen Modems zu verwenden.

Technischer Hintergrund: Warum Fax via VoIP nicht funktioniert?

Bei der Übertragung von Sprache wird das analoge Sprachsignal in ein digitales Signal umgewandelt. Jeweils 20 ms der Sprache wird in einem Datenpaket per UDP bzw. RTP auf die Reise geschickt. Der Empfänger setzt die erhaltenen Pakete in die richtige Reihenfolge wieder zusammen und wandelt das digitale Signal wieder in ein analoges Signal zurück.

Um die Sprache in guter Qualität wiedergeben zu können ist der Empfänger auf einen kontinuierlichen Datenstrom angewiesen. Kommt ein Paket nicht an, dann fehlen 20 Millisekunden oder mehr. Wenn das digitale Signal wieder in ein analoges Sprachsignal zurückgewandelt wird, dann ist ein Knackser hörbar. Allein das fehlen eines Datenpakets führt zum Abbruch einer Fax-Verbindung. Denn die Faxgeräte sind nicht nur auf einen kontinuierlichen, sondern auch auf einen vollständigen Datenstrom angewiesen. Das fehlende oder fehlerhafte Paket einfach noch mal beim Sender anzufordern, würde zu lange dauern. Durch die Verzögerung verschlechtert sich die Übertragungsqualität noch mehr.

Das nächste Problem wird durch Laufzeitschwankungen hervorgerufen. Wie bereits erwähnt braucht eine Fax-Verbindung einen kontinuierlichen Datenstrom. Das bedeutet, zwischen den Datenpaketen darf nur eine gleichmäßige Verzögerung auftreten. Um die Laufzeitschwankungen zwischen den Paketen auszugleichen kommen die empfangenen Pakete zuerst in einen Jitter-Puffer. Der Jitter-Puffer verzögert die Pakete, um am Ausgang eine gleichmäßige Verzögerung und damit einen gleichmäßigen Datenstrom zu erreichen. Eine Verzögerung von 100 bis 200 ms stellt kein Problem dar. Auch wenn die Pufferzeit ab und zu angepasst wird und zum Beispiel ein Aussetzer von 100 ms entsteht, nimmt man das bei einer Sprachverbindung kaum war. Aber, ein Faxmodem verliert dadurch die Synchronisierung zur Gegenstelle und bricht die Verbindung ab. Erschwerend kommt hinzu, dass je länger ein Übertragung dauert, desto eher bricht die Verbindung ab.

Eine weitere Schwierigkeit ist die Tatsache, dass die üblichen VoIP-Adapter für die Sprachübertragung optimiert sind. Das bedeutet, sie minimieren die Datenmenge, unterdrücken Rauschanteile und passen den Frequenzgang an die menschliche Sprache an. Zusätzlich wird in Sprechpausen ein künstliches Rauschen eingestreut, damit die Nutzer das Gefühl haben, dass die Verbindung noch steht, auch wenn nicht gesprochen wird.

Alle diese Maßnahmen sind Gift für eine Fax-Übertragung. Wenn dann noch ein verlustbehafteter Codec für die Analog/Digital-Wandlung der Sprache eingesetzt wird, dann kann das Faxmodem auf der Gegenseite mit dem Signal nichts mehr anfangen.

Lösung ohne zusätzliche Protokolle

Gelegentlich kann man VoIP-Adapter und VoIP-Gateways für Fax-Übertragungen konfigurieren. In diesem Fall verzichtet der VoIP-Adapter auf Signalaufbereitung, Echo-Unterdrückung, Rauschunterdrückung und andere Signalbearbeitungen. Zusätzlich wird die Größe des Jitter-Puffers optimiert und der komprimierungsfreie Codec G.711 verwendet. Manche VoIP-Adapter sind sogar so gut, dass sie den Faxträger erkennen und dann automatisch alle Einstellungen für die Fax-Übertragung optimieren.

T.37

T.37 basiert auf der Übertragung per E-Mail. Das Fax wird in eine TIFF-Bilddatei umgewandelt. Dann wird eine E-Mail mit der Bilddatei als Anhang und mit der Empfänger-Faxnummer als Adresse verschickt. Die Übertragung ist unabhängig von Zeit und Bandbreite. Aber die Umwandlungsprogramme müssen ständig aktuell sein.

T.38

Für zuverlässige Faxübertragungen ist das Protokoll T.38 geeignet. Ein VoIP-Adapter mit T.38 kann als Gateway für ein Fax dienen. Es nimmt die die Faxsignale entgegen und stimmt sich mit der Gegenstelle ab. Die Daten werden in digitaler Form übertragen. Die Gegenstelle kann wiederum ein T.38-VoIP-Adapter sein oder ein Gateway zum Festnetz. Faxgeräte beherrschen üblicherweise kein T.38.
Bei T.38 wird eine Echtzeit-Verbindung zwischen den Gegenstellen vorausgesetzt. T.38 basiert auf H.323. Zuerst wird eine H.323-Verbindung aufgebaut und dann die Faxe darüber mit T.38 übertragen.

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