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 ist in der Regel schwierig. Im Gegensatz zu Telefonen reagieren Faxgeräte empfindlich auf noch so kleine Störungen, die zum Beispiel durch Paketverluste oder Verzögerungen entstehen. Sie führen zu einem sofortigen Abbruch der Verbindung. Unvollständig übertragene Dokumente, die etwa ab der Hälfte abgeschnitten sind, sind die Regel. Dieselben Probleme treten auch beim Versuch auf, eine VoIP-Verbindung zur Datenübertragung mit analogen Modems zu verwenden. Auch hier bricht die Verbindung ab.
Lösungen für die Faxübertragung in einer VoIP-Umgebung
Es gibt zwei Standards, um Fax-Dokumente in einem IP-Netzwerk zu übertragen. Man ordnet diese Standards Fax over IP zu.
- T.37 für die Store- and Forward-Übermittlung von Facsimilies.
- T.38 für die Faxübermittlung in Echtzeit.
Auch wenn es T.37 und T.38 gibt, ist die Faxübertragung per VoIP eher unüblich. Die meisten VoIP-Provider unterstützen T.37 und T.38 nicht.
Technischer Hintergrund: Warum Fax per 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 der richtigen Reihenfolge wieder zusammen und wandelt das digitale Signal 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. Fehlende oder fehlerhafte Paket einfach noch mal beim Sender anzufordern, würde zu lange dauern. Die Verzögerung verschlechtert die Qualität der Sprachverbindung noch mehr.
Das nächste Problem wird durch Laufzeitschwankungen hervorgerufen. Das bedeutet, zwischen den Datenpaketen darf nur eine gleichmäßige Verzögerung auftreten. Eine Fax-Verbindung braucht einen kontinuierlichen Datenstrom möglichst ohne Laufzeitschwankungen. 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 kommt es zu Laufzeitschwankungen und desto 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 eingesetzt wird, dann kann das Faxmodem auf der Gegenseite mit dem Signal nichts mehr anfangen.
T.37
T.37 basiert auf der Übertragung per E-Mail. Hierbei werden die Faxnachrichten an ein Gateway übermittelt, in dem das Fax gespeichert und umgewandelt wird. 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. An der Gegenstelle wird das Fax dann wieder zurückgewandelt.
T.38
Für zuverlässige Faxübertragungen ist das Protokoll T.38 geeignet. T.38 basiert auf H.323, weshalb zuerst eine H.323-Verbindung aufgebaut werden muss. Die Daten werden dann in Echtzeit übertragen. Die Faxsignale werden dabei nicht mit einem Sprachcodec, sondern einem speziellen Verfahren in Datenpakete umgewandelt. Zusätzliche Redundanzen stellen sicher, dass verlorene Datenpakete zu keinem Datenverlust führen. Dabei steigt das Datenvolumen.
Typischerweise kümmert sich ein Adapter oder Router um die Umsetzung auf das T.38-Protokoll. Außerdem muss der VoIP-Provider das T.38-Protokoll anbieten, was aber nicht immer der Fall ist.
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.
Fax over VoIP
Neben T.37 und T.38 können Faxsignale auch wie Sprachdaten übertragen werden. Bei Fax over VoIP wird der Codec G.711 verwendet, beim dem die Faxsignale wie Sprachsignale behandelt und übertragen werden. Das funktioniert meist recht gut, wenn ein Fax im VoIP-Netz und das andere im herkömmlichen Telefonnetz stehen. Wenn beide Faxgeräte im VoIP-Netz stehen, dann kommt es bei längeren Faxverbindungen (mehrere Seiten) zu Problemen.
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.
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