T.38

T.38 — это стандарт Международного союза электросвязи по передаче факсимильных сообщений в реальном времени через IP сети.

Для факсов, передаваемых по протоколу T.38 зарезервирован тип image/t38.

История

Стандарт T.38 факс реле был разработан в 1998 году как способ передачи факсов в IP сетях между существующими факс терминалами третьего класса (G3). Предыдущие стандарты факсимильной связи ITU Т.4 разрабатывались Международным союзом электросвязи в 1980 году, перед стремительным ростом развития Интернет. В конце 90-х технологии VoIP начали делать успехи в качестве альтернативы обычной ТФОП. Однако, вследствие того, что большинство VoIP систем оптимизировалось для голоса, а не для данных, обычные факсимильные машины не работали, или работали плохо из-за особенностей сети типа задержек, флуктуации, потерь пакетов, и т. д. Таким образом был необходим надёжный способ передачи факсов по IP .

Обзор

На практике посылка факса Т.38 проходит хотя бы частично через ТФОП, которая не регулируется стандартом Т.38, однако, существуют устройства публичного доступа Internet-Aware Fax (IAF), которые могут пересылать факсы друг другу полностью по IP сетям и не используя линии ТФОП. Типичный сценарий посылки факса стандартным факсимильным аппаратом Т.30 через голосовой VoIP шлюз с поддержкой Т.38, который инкапсулирует факсовый протокол Т.30 в поток данных Т.38. Далее данные маршрутизируются обычным способом, используя обычно транспортный протокол UDP, к месту назначения — факс серверу или другому голосовому VoIP шлюзу или терминалу с поддержкой Т.38, к которому подключен обычный Т.30 факс аппарат.

Рекомендации Т.38 описывают использование обоих протоколов транспортного уровня — TCP и UDP, на практике же, однако, в подавляющих случаях используется UDP ввиду усложнённой избыточности требований протокола TCP в случае потери пакетов и перепосылки. При использовании UDP чувствительность к потерям пакетов компенсируется посылкой пакетов с избыточными данными. Протокол Т.38 не затрагивает сигнализацию, и, таким образом, встраивается в стек других VoIP протоколов: H.323, SIP, MGCP и IAX.

Операции

Файл:T.30 Protocol Figure 01.jpg

Существует два основных пути, по которым факсимильные сообщения передаются через IP сети. Стандарт T.37 определяет использование электронной почты, по которой факсимильное изображение передаётся в виде вложенного объекта, и, таким образом, доставляется получателю. Понятно, что при этом используются процессы с промежуточным накоплением (например — очередь на отправку/приём почтового сервера). T.38, однако, определяет протокол, который оговаривает использование протокола T.30 и в терминалах отправителя и в получателя. (См. диаграмму выше.) T.38 позволяет каждому передавать факс через IP сети в режиме реального времени, так же, как оригинальные стандарты факса G3 сделали это возможным для традиционной телефонной сети (мультиплексный канал с разделением по времени (TDM)), также называемой публичной телефонной сетью или ТФОП.

Специальный протокол потребовался для факса в реальном времени при передаче по IP, так как существующие факсимильные терминалы поддерживали только подключения к ТФОП, где сигнал был в общем то гладок и непрерывен, в противоположность неровной отправке и прибытию пакетов IP. Способ передачи протокола должен был уничтожить эти несоответствия и сделать IP сеть «невидимой» для конечных факс терминалов, то есть пользователь так называемого обычного факс аппарата не должен знать, что факсимильный запрос передавался через IP сеть. Сетевые взаимодействия, поддерживаемые T.38 проиллюстрированы выше. Два факсимильных терминала с обеих сторон соединяются с использованием факсимильного протокола T.30, изданного Международным союзом электросвязи в 1980 году. Взаимосвязь ТФОП с коммутируемой или маршрутизируемой IP сетью требует «шлюза» между IP сетями и ТФОП. Голосовые IP шлюзы поддерживают TDM (для цифровых Т1/Е1 и BRI портов) на стороне ТФОП и VoIP и FoIP на стороне IP.

При голосовой сессии шлюз получает пакеты со стороны IP, накапливает несколько пакетов в буфер, чтобы гарантировать непрерывность потока данных TDM перед их отправкой, и далее, до конечного телефона или терминала, где их в конечном счете слышит человек или они сохраняются на компьютере для последующего воспроизведения. Шлюз использует методы управления пакетами, чтобы улучшить качество речи при наличии сетевых ошибок, используя естественную способность человека к неслышимым случайно пропавшим или повторенным пакетам. Но факсимильные данные передаются модемами, которые более чувствительны к ошибкам. Современные факс протоколы имеют встроенные механизмы коррекции ошибок Error Correction Mode (ECM), но для их работы также требуется защита от потерь.

Недостающие пакеты будут в худшем случае терминировать факсимильный сеанс или создавать одну или более линий изображения при ошибке в лучшем случае. Таким образом работа T.38 должна «вводить в заблуждение» факс терминалы таким образом, что они общается непосредственно с другим терминалом T.30. Это также может восполнить сетевые задержки и так называемые методы фальсификации, а также средства борьбы с пропавшими пакетами или пакетами с большой задержкой с тем, чтобы организовать отправку и приём факсов методом полной буферизации данных.

Имитация работы Т.30 использует логику, осуществленную в механизме протокола реле T.38, который изменяет команды протокола и ответы на стороне TDM, чтобы даже при наличии сетевых задержек на стороне IP не прерывать факсимильную передачу. Это делается, например, путём дублирования линий изображения или преднамеренно посылая сообщение с запросом повторной передачи, чтобы в итоге сделать прозрачной посылку и получение для факс терминалов. Сети, которые не имеют потерь пакетов или чрезмерных задержек, могут показать приемлемую факсимильную работу без T.38, если внутренний тайминг Импульсно-кодовой модуляции во всех шлюзах имеет очень высокую точность (объяснения ниже). T.38 не только удаляет эффект зависимости от Импульсно-кодовой модуляции в соединених, которые обычно требуют синхронизации, но также уменьшает необходимую сетевую пропускную способность примерно в 10 раз, и в то же время исправляет потери и задержки пакетов.

Факс при VoIP-соединении отправляется следующим способом:

• во время голосового разговора факсовый аппарат (факс-модем или иное факсовое устройство) инициирует передачу факса путём посыла специальных тонов, которые обнаруживаются и с помощью сигнализации H.245 (в случае протокола H.323) или стандартной сигнализации SIP голосовой логический канал передачи (по протоколам G.729, G.723 и т. п.) закрывается, и открывается логический канал передачи по протоколу T.38.

После завершения передачи факса (при потере управляющих тонов факсового аппарата) в свою очередь закрывается логический канал для T.38 и открывается голосовой логический канал для продолжения разговора.

Уменьшение полосы пропускания

Как показано на диаграмме ниже, шлюз T.38 состоит из двух первичных элементов: факс-модем и подсистема T.38. Факс-модем модулирует и демодулирует сэмплы аналоговых данных, превращая представленные аналоговые сигналы в оцифрованные данные (бинарные), и наоборот. В цифровых сетях TDM ТФОП аналоговый сигнал голоса или факс-модема (там этому нет различий) дискретизируется 8 000 раз в секунду, и кодируется как 8-битовые байты данных. Таким образом 8000 в каждом байте организуются в полосу 8000 х 8 = 64 000 (64 Кбит) бит в секунду, по которой передаются данные модема (или голоса) в одном направлении. Для направлений в обе стороны модема потребуется 128 000 битов (128 Кбит) полосы пропускания сети. Однако, типичный модем при передаче факса передает данные только со скоростью 14 400 бит/сек. Следовательно, если аналоговые данные сначала преобразованы к цифровому виду, они будут занимать только 14 400 бит/сек (плюс небольшие издержки сети в виде дополнительных нескольких байтов). И так как факс протокол T.30 является полудуплексным протоколом, сеть только необходима в основном для передачи только в одну сторону.

Синхронизация при импульсно-кодовой модуляции

На предыдущей диаграмме в факс терминале и в голосовом шлюзе используется кварцевый генератор, который нужен чтобы модулировать сэмплы аналоговой линии 8 000 раз в секунду. Этот генератор как правило очень точен, но в некоторых дешевых терминальных адаптерах (в одно- или двухлинейных шлюзах), генератор может быть удивительно неточным. Если терминал будет посылать данные шлюзу, и генератор шлюза будет немного медленней, то буфер (джиттер-буфер) на шлюзе окажется переполненным, и таким образом передача оказывается прерванной. Так как разница хода генераторов является, часто, весьма мала, то эта проблема обнаруживается при длинных, многостраничных отправках факсов, при которых джиттер-буфер оказывается совсем не заполненным, или переполненным в шлюзе, или размеры его просто выходят за пределы при нефиксированной длине буфера, в который попадают данные об отсутствующих или дублированных пакетах.

Файл:PSTN-IP Gateway Figure 02.jpg

См. также

• G.711 — факсы можно передавать и в «чистом» (без сжатия голоса) протоколе G.711.
• FoIP — Fax over IP: все методы передачи факсимильных сообщений по IP сетям.

Ссылки

• ITU-T Recommendation T.38, Procedures for real-time Group 3 facsimile communication over IP networks, April 2002.
• ITU-T Recommendation T.38, Procedures for real-time Group 3 facsimile communication over IP networks, June 1998.
• ITU-T Recommendation T.38 Amendment 2 Annex D, 'SIP/SDP Call Establishment Procedures', February 2000.
• ITU-T Recommendation T.38 : Procedures for real-time Group 3 facsimile communication over IP networks
• T.38 на voip-info.org
• RFC 3362: Real-time Facsimile (T.38) — image/t38 MIME Sub-type Registration