Fax versenden und empfangen per „VOIP“ Anschluss

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Fax trotz VoIP, ja das geht!

1. Quelle: c´t Fachzeizschrift
[1] Peter Röbke-Doerr, Faxen@Home, Faxdokumente von zu Hause aus senden und empfangen, c’t 4/09, S. 148

Immer mehr Telefonanschlüsse arbeiten mit Voice over IP als sogenannter Next-Generation-Technik, nicht nur die von Kabel-TV-Anbietern. Während man diesen Umstand beim Telefonieren meist kaum bemerkt, kann VoIP das Faxen massiv stören: Je nach Anbieter, Technik und Leitungsqualität reichen die Resultate von „es geht überhaupt nichts“ über „nie mehr als zwei Seiten“ bis „klappt einfach“.

Die VoIP-Anbieter nehmen in ihrer Werbung den Mund ziemlich voll: Tolle Qualität, keinerlei Einbußen gegenüber dem Telefonnetz lauten die Versprechen. Für reine Telefonate mag das noch stimmen, mit Modem-Übertragungen wie beim Faxen kommt ein für Sprachübertragung optimierter VoIP-Anschluss aber nicht besonders gut zurecht.

Das liegt an der verwendeten Technik: Die analoge oder digitale Sprache wird in kleine Pakete gepackt; jedes enthält ungefähr 20 Millisekunden Nutzdaten. Diese werden per UDP, also unprotokolliert auf den Weg geschickt. Auf der Gegenseite werden die erhaltenen Pakete gesammelt, gegebenenfalls in die richtige Reihenfolge gebracht und wieder dekodiert. Eine Sprachverbindung leidet nicht allzu sehr, wenn mal ein Paket ausfällt. Die fehlenden Informationen von einer vierzigstel Sekunde Länge machen sich als kleiner Knackser bemerkbar. Erst wenn zahlreiche Pakete hintereinander den Empfänger nicht erreichen, nimmt dieser das als kurzen Aussetzer wahr.

Eine VoIP-Verbindung ist also auf einen kontinuierlichen Pakettransport angewiesen. Nachfragen bei der Gegenstelle, um fehlende Pakete anzufordern, sind nicht möglich, denn dafür müsste Zeit vorgesehen werden, die sich dann wiederum als permanente Verzögerung bemerkbar machte. VoIP-Verbindungen haben einen Jitter-Puffer, der nur wenige Pakete enthält, um allfällige Laufzeitschwankungen von wenigen Millisekunden auszugleichen. Kommt ein Paket zu spät an, kann es nicht mehr ausgewertet werden. Typischerweise wird der Jitter-Puffer automatisch erhöht, wenn das während einer Verbindung öfters passiert. Muss der Adapter die Pufferzeit von beispielsweise 100 auf 200 Millisekunden hochsetzen, erkauft er das mit einem einmaligen Aussetzer von 100 Millisekunden, der eine Telefonverbindung kaum merklich stört. Ein Faxmodem reagiert auf solche Aussetzer mit Zeitverschiebung allergisch, denn dann verliert es die Synchronisierung und die Verbindung bricht ab. Je länger eine Übertragung dauert, desto größer ist deshalb die Chance, dass die Verbindung scheitert.

Erschwerend kommt hinzu, dass die VoIP-Adapter zusätzliche Funktionen aufweisen, die die Sprachübertragung optimieren und gleichzeitig die übertragene Datenmenge minimieren sollen, etwa indem der Frequenzgang optimal an die menschliche Sprache angepasst wird. Liegt kein Audio-Signal an, erzeugen einige Geräte ein „Komfortrauschen“, das dem Nutzer unbewusst signalisieren soll, dass die Verbindung noch steht. Gleichzeitig werden vermeintliche Rauschanteile während der Übertragung unterdrückt. Obendrein versuchen die Adapter, ein zeitverzögertes Echo aus dem Signal herauszurechnen. All das ist Gift für eine Modemübertragung. Und wenn das Faxmodem mit all dem zurechtkommt, scheitert es spätestens dann, wenn – wie bei Audio üblich – ein verlustbehaftet komprimierender Codec für die Übertragung eingesetzt wird, da dieser wichtige Informationen unter den Tisch fallen lässt.

Der Hersteller AVM hat das Problem erkannt und ergreift in der Logik der Fritz!Box Gegenmaßnahmen. Ist die an der Box angeschlossene Endstelle als Faxgerät konfiguriert, schaltet das Gerät jegliche Signalaufbereitung, also Echo-Unterdrückung, Rauschunterdrückung und sonstige Signalnachbearbeitung ab, optimiert die Größe des Jitter-Puffers und erzwingt die Nutzung des nicht komprimierenden G.711-Codecs. Wenn die digitale Signalverarbeitung einen Faxträger erkennt, greifen diese Maßnahmen ebenfalls.

Auch die VoIP-Anbieter haben darauf reagiert, dass immer noch bei vielen Kunden Faxgeräte werkeln. Sie versuchen, über Priorisierung die VoIP-Daten möglichst verzögerungsfrei und ohne Paketverluste zuzustellen, was ganz nebenbei auch die Qualität der Sprachübertragung erhöht. Allerdings sind diese Bemühungen nicht immer von Erfolg gekrönt, denn zahlreiche Komponenten bieten unzählige Fehlermöglichkeiten. Die gröbsten Schnitzer sind inzwischen ausgebügelt, bei der c’t-Redaktion gehen nur noch selten Beschwerden über schlechte VoIP-Verbindungen ein.

Eine gute Grundlage für zuverlässige Faxübertragung schafft das Protokoll T.38. Ein VoIP-Adapter, der diese Technik beherrscht, fungiert quasi als Gegenstelle für das Fax, nimmt dessen Informationen auf der analogen Leitung entgegen und stimmt sich mit der Gegenstelle ab, beispielsweise über die maximal unterstützte Übertragungsgeschwindigkeit. Die Adapter übermitteln die analog empfangenen Daten dann in digitaler Form zur Gegenstelle. Üblicherweise ist diese wieder ein Gateway, entweder ebenfalls ein VoIP-Adapter mit T.38-Unterstützung oder ein Gateway zum Festnetz, denn Faxgeräte, die T.38 beherrschen, sind noch wenig verbreitet.

Die neueren VoIP-Router des deutschen Marktführers AVM sprechen durchweg T.38, optional ist sogar ein Faxprogramm für den PC dabei. Die reinen VoIP-Provider, beispielsweise Sipgate oder dus.net, bieten aber mehrheitlich keine Gateways dafür an. Ein T.38-Angebot hat aber beispielsweise der Schweizer VoIP-Anbieter Sipcall.

Der Aufbau einer Faxverbindung via VoIP findet grundsätzlich zunächst mit dem Standard-Sprachcodec statt, üblicherweise G.711. Erkennt der angerufene Teilnehmer anhand des Pilottons eine Faxsendung, handelt er einen Codecwechsel auf T.38 aus, sofern er und die Gegenstelle das unterstützen.

Die Komplettanschluss-Anbieter 1&1, Arcor und O2 setzen inzwischen auf T.38. Das funktioniert für ausgehende Faxe problemlos, wenn der VoIP-Adapter und das Gateway als Gegenstelle richtig konfiguriert sind. Kabel Deutschland und Hansenet setzen hingegen weiterhin auf das G.711-Protokoll für die Sprachübertragung, bei dem die Signale des Faxmodems übermittelt werden. Hansenet gibt an, man habe damit „gute Erfahrungen gemacht“.

Statt die wacklige IP-Verbindung zu verwenden, kann man auch auf Dienste der Provider ausweichen, die sich per Web-Interface oder E-Mail nutzen lassen. Das kann auch Geld sparen: Wer nur ab und an ein Fax bekommt, möchte dafür nicht unbedingt ein Gerät anschaffen, denn selbst billigste Modelle kosten mindestens 50 Euro. Dazu kommen laufende Kosten von rund acht Euro im Jahr für den Strom, wenn das Gerät sich mit fünf Watt im Standby begnügt. Bei drei Faxen pro Jahr und einer Lebensdauer des Gerätes von acht Jahren muss der Anwender also stolze 3,75 Euro pro Fax investieren.

Immer auf Empfang

Im Internet finden sich zahlreiche Angebote von Faxversendern, die sich an mittlere bis große Unternehmen mit hohem Faxaufkommen richten und zahlreiche Zusatzleistungen bieten. Solche Angebote sind für den Gelegenheitsnutzer aber in jeder Hinsicht überdimensioniert. Günstiger und auf Privatkunden und Kleinunternehmen besser zugeschnitten sind die Faxzusatzleistungen der Freemailer, etwa Arcor oder GMX. Allerdings gestatten viele dieser Dienste nicht den Versand an Sonderrufnummern, beispielsweise an die auch für Faxanschlüsse weitverbreiteten 01805-Rufnummern.

 

Meist geschieht der Versand über ein Web-Interface. Die Faxnummer des Empfängers und Texte lassen sich direkt in dafür vorgesehene Felder eintragen. Meist kann man zusätzlich oder alternativ PDF-Dateien oder Bilder anhängen, die dann in ein Fax umgewandelt werden. Dabei muss man allerdings oft mit erheblichen Einschränkungen zurechtkommen. Sipgate beispielsweise erlaubt nur Dateien mit maximal 2 Megabyte Größe, GMX gestattet immerhin 3. Will man auf diesem Wege eine eingescannte und auf PDF gewandelte Seite übertragen, muss man erheblichen Aufwand treiben, um die Größe der Datei unter die magische Grenze zu drücken. Bei mehrseitigen Faxen wird das nahezu unmöglich.

Nur bei kostenpflichtigen Diensten findet sich ein Mail2Fax-Gateway, bei dem der Versand des Fax per E-Mail erfolgt. Die Rufnummer des Empfängers wird dann entweder in der Mail-Adresse oder im Betreff-Feld angegeben, das zu sendende Dokument als Anlage beigefügt. Wer nur selten Faxe verschickt, wird aber vermutlich Probleme bekommen, sich an die korrekte Syntax für die Angabe der Empfängernummer zu erinnern. Diese Form des Versandes eignet sich daher am ehesten für regelmäßige Nutzer.

Am komfortabelsten sind Druckertreiber für Windows. Das zu versendende Dokument oder Bild wird einfach an den Faxdrucker geschickt, der dann noch die Eingabe der Zielrufnummer verlangt. Kostenlos bietet diesen Service beispielsweise Sipgate an.

Beim Empfang von Faxen hat sich als Standardverfahren das Fax2Mail-Gateway eingebürgert. Eingehende Faxe werden in eine PDF-Datei gepackt und an die vom Anwender vorgegebene E-Mail-Adresse versendet. Dieser kann das Fax dann am Bildschirm betrachten oder ausdrucken.

Achten sollte man allerdings auf die Rufnummer: Die häufig angebotenen 032-Rufnummern für VoIP-Dienste sind aus vielen Netzen immer noch nicht erreichbar. Dazu kommt, dass eine abweichende Vorwahl des Faxanschlusses für häufige Rückfragen von Kommunikationspartnern sorgt. Den Vorzug sollte man daher Diensten mit der ganz normalen Ortsnetznummer geben.

Die Kostenunterschiede sind nicht unerheblich: Fällt keine Grundgebühr an, etwa bei Web.de oder Arcor, sind dafür die pauschal nach Seiten abgerechneten Faxe unverhältnismäßig teuer. Günstiger wird es bei SIP-Providern. Die rechnen oft nach tatsächlicher Übertragungsdauer ab, verlangen aber häufig einen kostenpflichtigen Account. Wer nur selten faxt, fährt mit den Freemailer-Angeboten besser; schon bei einem Fax pro Monat lohnt sich jedoch der Wechsel zu einem Anbieter mit Abrechnung nach Zeit. Eine bereits bestehende Faxnummer kann man bei Bedarf sogar zu einem SIP-Provider mitnehmen und dort weiter nutzen.

Quelle: c´t Fachzeizschrift
[1] Peter Röbke-Doerr, Faxen@Home, Faxdokumente von zu Hause aus senden und empfangen, c’t 4/09, S. 148

FoIP – Fax over IP

2. Quelle: http://www.voip-information.de

Bei derzeit etwa 120 Millionen Faxgeräten weltweit und rund 50 Milliarden Euro an Telefongebühren durch das Faxen liegt die Kostensenkung natürlich auch in diesem Bereich nahe. Insbesondere Unternehmen haben hier einen Anteil von durchaus 35% an den Telefongebühren für das Faxen aufzubringen.

Durch Voice over IP wurden im deutschen Markt auch Flatrates ins deutsche Festnetz für unter 10 Euro eingeführt, so dass darüber schon länger versucht wird auch zu faxen. Allerdings nicht ohne Probleme, wie folgender Beitrag zeigen wird.

Zunächst könnte man ein analoges Gruppe-3-Fax ganz einfach an einen analogen Telefonadapter (ATA) anschließen. Anstelle des Telefonnetzes wird dann das IP-Netz eines VoIP-Carrier (ITSP) für die Faxübertragung genutzt. Allerdings kommen hierbei die Codecs von VoIP für die Sprachübertragung zum Einsatz. Meist ist es unkomprimiert und verlustfrei nach ITU-T G.711, aber auch in den Netzen der VoIP-Carrier wird teils G.729 mit auf 8 kbit/s netto komprimierten Signalen eingesetzt. Durch die nichtlinearen Komprimierungsalgorithmen sind die Codecs bei VoIP für die Faxübertragung eigentlich ungeeignet. Neben schlechten Resultaten nach der Übertragung bei den fernkopierten Dokumenten kommt es meistens schlicht zu Abbrüchen der Verbindung.

Fax over IP

Neben der reinen Datenübertragungen können auch die Faxtöne nach ITU-T T.30 durch geringe Güte bei den ATAs verfälscht werden. Hier sind die Rauschunterdrückung, Silence Surpression oder Echokompensation zu nennen. Was für die ATAs an den Faxgeräten gilt, trifft natürlich auch für die VoIP-Gateways zum Telefonnetz bei den VoIP-Carriern zu. Große Anbieter setzen auf Softswitch-Architekturen, kleine und mittlere VoIP-Carrier setzen aber häufig netzintern auf die Open Source IP-PBX “Asterisk”.

Jede paketorientierte Datenübertragung über IP-Netze unterliegt einer Laufzeitverzögerung (engl. Delay), viel schlimmer ist allerdings der so genannte Jitter, nämlich die Laufzeitschwankungen bei den aufeinander folgenden IP-Paketen. Ausgeglichen wird dies durch Dejitter-Buffer im Endgerät in der Größenordnung von ca. 50ms, jedoch kann es trotzdem zu Interpolationen bei vorausgegangenen Paketverlusten kommen.

Apropos Paketverluste (engl. Packet Loss): Dies stellt das weitaus größte Problem dar. Toleriert die Sprachübertragung bei VoIP Paketverluste bis 5%, welche für das menschliche Ohr nicht so sehr wahrnehmbar sind, stellt die Faxübertragung eine – im gewissen Sinne – Datenübertragung dar, wo keinerlei Verluste akzeptabel sind. Deshalb würden nicht nur die Resultate einer Faxübertragung schlecht, nein, die Verbindungen brechen einfach während der Faxübermittlung zusammen.

All diese Probleme bei Fax over VoIP sind mittlerweile bekannt, deshalb wurden von der ITU-T auch die Satndards T.37 und T.38 spezifiziert. Bei T.37 handelt es sich um die Store-and-Forward-Variante. Faxe werden einfach als Anhang per Email über das SMTP-Protokoll der IETF übertragen. Genau aus diesem Grunde referenziert T.37 auch auf einige RFC der IETF. So gut dieses Prinzip auch funktioniert, so wenige Produkte sind in der Praxis vorhanden.

Verbreiteter ist hier schon T.38, was auch als Fax over IP bekannt ist. Faxe werden hierbei nicht mehr als digitale Sprachsignale aus dem Frequenzband 300 bis 3.400 Hz übertragen, sondern in einem eigenständigen Protokoll mit eigenem Paketformat und eigenen Regeln. Die Pakete heißen IFP (Internet Facsimilé Protocol) und werden direkt in UDP/TCP und IP eingebettet (Kapselung).

T.38 löst damit das Problem der VoIP-Codecs, die Qualitätsparameter Verzögerung, Jitter und Paketverluste bleiben allerdings bestehen. Verzögerungen sind durch ausreichende Timeout-Zeiten bei der Faxübertragung kein Problem, Jitter lässt sich durch ausreichend große Puffer auch in den Griff bekommen. Kritisch bei der Echtzeit-Faxübertragung bleibt aber die Paketverlustrate. Um sich hier zu behelfen, könnten die Datenpakete einfach doppelt gesendet werden, was dem Empfangsgerät eine Fehlerbehebung erlauben würde oder es finden ganz einfach Fehler korrigierende Maßnahmen statt. Letzteres wäre zwar sicherer, erhöht aber die Gesamtverzögerung der Faxübertragung durch erforderlichen Handshake.

Kurzum, Fax over VoIP funktioniert nicht wirklich brauchbar. Und wenn, dann nur bis etwa 5 Seiten. Praktikabler ist da schon T.38, allerdings bei den T.30/T.38 Gateways in ATAs erst zukünftig im Kommen. Auch bei den Hardwareherstellern steht T.38 heute erst auf der Roadmap, als im Entwicklungsplan. T.37 wäre die sicherste Variante, es gibt aber so gut wie keine Produkte dafür, deshalb setzt man weiterhin auf die Echtzeit-Übertragung (engl. Real-Time) mit T.38, aber nicht heute, sondern erst in Zukunft.

Weltneuheit!
Als Weltneuheit stellte SAGEM Communication Ende Januar 2007 eine IP-Phonefax-Serie vor, mit der die Übertragung von Voice und Fax over IP in einem Gerät möglich wird. Nutzer können damit noch mehr Kosten sparen, ohne auf den gewohnten Telefon- und Faxkomfort, wie bei ihren herkömmlichen Geräten, zu verzichten. Mit der neuen Phonefax-Serie bietet SAGEM als weltweit erster Hersteller eine Kommunikationszentrale, die neben der IP-Voice- auch eine IP-Fax-Funktion bietet. Die neue IP-Serie besteht aus insgesamt vier WLAN-fähigen Geräten, davon jeweils zwei Modelle mit WLAN-Karte.

Das Top-Gerät der IP-Phonefax-Range, das 49A, bietet als kompakte Kommunikationszentrale die kompletten Telefon- und Fax-Funktionen über IP inklusive eines Schnurlos-/DECT-Mobilteils. Das Schnurlostelefon verfügt über ein Farbdisplay mit 256 Farben, Clip-Funktion, 200 Speicherplätze für Telefonnummern und 12 HiFi-Klingeltöne. Zusätzlich ist im IP-Phonefax 49A ein Anrufbeantworter mit einer Aufzeichnungsdauer von bis zu 30 Minuten integriert. Das Kombigerät unterstützt das gängige IP-Protokoll SIP sowie die Protokolle RTP, DHCP, STUN und FTP. Außerdem die Voice Codecs G.711 und G.729. Die Fax-Übertragung via IP wird über das T.38-Protokoll abgewickelt.

Quelle: http://www.voip-information.de

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