Fax unter der Haube

Der reale Weg einer Seite, Sekunde für Sekunde, von einem Gerät zum anderen.

Faxen bedeutet, jede Seite in ein Punktraster aus Schwarz und Weiß zu überführen, dieses Bild zu komprimieren und dann ein Modem es als Tonsignal übertragen zu lassen. Das angerufene Modem stellt das Signal wieder her, und die Seite wird rekonstruiert. Der gesamte Anruf folgt der Empfehlung T.30 der ITU-T — dem ehemaligen CCITT —, veröffentlicht 1980; die Schwesterempfehlung T.4 beschreibt die Bildcodierung. Diese beiden Texte definieren das Fax «Gruppe 3», das heute von nahezu allen Faxgeräten und Online-Diensten verstanden wird.

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Der Anruf in fünf Phasen

Vor dem ersten Bildpunkt verhandeln die beiden Geräte; nach jeder Seite ziehen sie Bilanz.

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    Anruf und Vorstellung

    Der Anrufer wählt die Nummer und sendet einen kurzen Signalton bei 1.100 Hz (CNG), und zwar alle drei Sekunden. Das angerufene Gerät hebt den Hörer ab, woraufhin ein Dauerton bei 2.100 Hz (CED) folgt: Verbunden sind zwei Geräte, keine zwei Personen.

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    Fähigkeitskatalog

    Der Empfänger listet auf, was er kann (DIS-Rahmen): zulässige Auflösungen, Papierbreite, Komprimierungsmodi, verfügbare Übertragungsraten. Der Sender wählt aus diesem Katalog (DCS-Rahmen) und sendet einen kurzen Test (TCF). Test unversehrt: grünes Licht. Beeinträchtigt: Neuversuch mit niedrigerer Rate.

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    Bildübertragung

    Zeile für Zeile wird die Seite komprimiert und als Punktreihen übertragen. Ein Modem überführt sie in Schall — je nach Gegenüber bei 9.600, 14.400 oder 33.600 Bit/s. Die Steuersignale laufen weiter bei 300 Bit/s: Bei schlechter Leitung müssen sie lesbar bleiben.

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    Überprüfung nach jeder Seite

    Nach jeder Seite teilt der Sender mit, ob noch welche folgen; der Empfänger antwortet «ordnungsgemäß empfangen» (MCF) oder meldet den Vorfall. Mit Fehlerkorrektur (ECM) gehen nur die beschädigten Blöcke erneut über die Leitung, niemals die ganze Seite.

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    Verbindungsende

    Nach Bestätigung der letzten Seite sendet das sendende Gerät das Endsignal (DCN), und die Leitung wird freigegeben. Das Gerät — beziehungsweise ein Online-Dienst — kann anschließend im Protokoll eine erfolgreiche Übermittlung verzeichnen, Seite für Seite.

Auflösung und Übertragungsrate: Was die Zeit pro Seite bestimmt

Gemäß T.4 wird eine A4-Seite mit 1 728 Punkten Breite abgetastet, horizontal etwa 204 Punkte pro Zoll. Die vertikale Auflösung hängt vom Modus ab: Im Standardmodus sind es 98 Zeilen pro Zoll, im Feinmodus 196 und im Superfeinmodus 391. Der Wechsel vom Standard- zum Feinmodus schärft kleine Schriftzeichen und Stempel und verdoppelt dabei nahezu die Datenmenge.

Übertragungsgeschwindigkeit: 9,6 kbit/s bei einem V.29-Modem, 14,4 kbit/s bei einem V.17, 33,6 kbit/s bei »Super-G3«-Geräten mit V.34-Modulation. Je nach Übertragung kann eine Seite einige Sekunden bis fast eine Minute dauern. Entscheidend ist nicht die Größe der PDFs, sondern deren Inhalt — eine locker aufgebaute Seite erzeugt wenig Daten; ein schwarz-weißer Scan oder ein gescannedes Muster benötigt dagegen deutlich mehr Speicher.

Fax und VoIP: ein fragiles Verhältnis

Das Modem eines Faxgeräts benötigt ein durchgehendes, geordnetes Signal ohne Unterbrechung. Bei Voice over IP dagegen wird der Ton in kurze Pakete zerlegt, von einigen zehn Millisekunden. In einem Gespräch fällt ein verspätetes oder verlorenes Paket kaum auf; beim Fax wird dadurch eine Bildzeile zerstört oder die Verhandlung abgebrochen.

Sprachnetze fügen eine Verarbeitung hinzu, die für Sprache nützlich und für Fax verhängnisvoll ist: Echounterdrückung, Stille-Erkennung, komprimierte Codecs wie G.729, unzureichend kompensierte Jitter. Das Modem, das die winzigen Signalvariationen auswertet, verliert dabei seine Referenz.

Es gibt eine normierte Lösung: T.38, die die ITU-T im Jahr 1998 verabschiedet hat. Am Eingang des IP-Netzes decodiert das Gateway den Modem-Ton, überträgt Seitendaten und T.30-Signale paketweise und formt am Ausgang daraus wieder ein sauberes Faxsignal. Versagt Ihr Faxgerät nach einem Leitungswechsel? Erkundigen Sie sich zuerst bei Ihrem Provider, ob T.38 eingeschaltet ist; wenn nicht, kann ein unkomprimiertes G.711-Codec oft Abhilfe schaffen.

Drei Punkte zum Merken

  • Die Gegenstelle erhält ein Bild Ihrer Seiten, keine Datei: nichts auszuwählen, nichts zu verändern — ein Vorteil des Fax für amtliche Unterlagen.
  • Die Gegenstelle quittiert jede Seite einzeln, ehe die nächste verschickt wird: Ein »OK«-Bericht ist somit eine Rückmeldung des Empfangsgeräts — keine Annahme des Absenders.
  • Das Ziel ist eine Festnetzleitung, die an ein Faxgerät, einen Faxserver oder ein Gateway angeschlossen ist: Ein Smartphone oder eine E-Mail-Adresse kann den T.30-Versand nicht abschließen.

Was häufig gefragt wird

Woher kommt dieses Rauschen, wenn man während einer Faxübertragung den Hörer abnimmt?
Zunächst ertönt der Antwortton von 2 100 Hz, anschließend folgen die als Audio übertragenen Verhandlungsrahmen. Ein Modem erkennt darin Daten, menschliche Ohren hingegen lediglich ein Rauschen.
Lässt sich Farbe per Fax übertragen?
Eine Erweiterung der Norm sieht Farbe in JPEG vor, aber fast kein Gerät setzt sie um. Rein schwarz-weiß wird jede Seite übertragen; Grautöne erscheinen als Rasterpunkte, wodurch Fotos körnig wirken.
Seit dem Glasfaseranschluss schlagen meine Faxe fehl: Was sollte ich prüfen?
Ihr Endgerät ist nun an der Box angeschlossen und nutzt Voice over IP für Telefongespräche. Fragen Sie Ihren Provider, ob T.38 verfügbar ist — falls nicht, hilft häufig ein unkomprimiertes G.711-Codec. Eine Reduzierung der Datenrate auf 9 600 bit/s führt mitunter ebenfalls zu einer Verbesserung.
Ist die Übertragung verschlüsselt?
Nein: T.30 bietet keine Verschlüsselung, der Signalweg über die Telefonleitung bleibt unverschlüsselt. Faxeroo verschlüsselt das PDF über HTTPS bis in unsere Rechenzentren; der letzte Abschnitt bis zum angesprochenen Faxgerät bleibt auf dieser Protokollgrenze stecken — wie bei jedem Anbieter.

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