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 alle drei Sekunden einen kurzen Piepton bei 1.100 Hz (CNG). Das angerufene Gerät geht ab und antwortet mit einem Dauerton bei 2.100 Hz (CED): Da sind zwei Geräte, nicht zwei Personen, verbunden.

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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

    Die Seite wird Zeile für Zeile komprimiert in Punktreihen übertragen. Ein Modem wandelt sie in Schall um — mit 9.600, 14.400 oder 33.600 Bit/s, abgestimmt auf das Gegenüber. 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.

Übertragungsrate: 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. Pro Seite dauert es je nach Modus wenige Sekunden bis knapp eine Minute. Maßgeblich ist nicht die Größe des PDF, sondern sein Inhalt — eine locker gesetzte Seite ergibt wenig Daten; ein grauer Scan oder eine gerasterte Grafik erfordert deutlich mehr.

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.

Die standardisierte Lösung existiert: T.38, verabschiedet von der ITU-T im Jahr 1998. Das Gateway decodiert den Modem-Ton am Eingang des IP-Netzwerks, überträgt die Seitendaten und T.30-Signale als Pakete und bildet am Ausgang daraus wieder ein sauberes Faxsignal. Ein Faxgerät, das nach einem Leitungswechsel versagt? Fragen Sie zuerst den Anbieter, ob T.38 aktiviert ist; falls 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.
  • Das Empfangsgerät bestätigt jede Seite, bevor die nächste abgeschickt wird: Ein »OK«-Bericht spiegelt also eine Antwort der Gegenstelle wider, keine Vermutung des Absenders.
  • Das Ziel muss eine Festnetzleitung sein, die mit einem Faxgerät, einem Faxserver oder einem Gateway verbunden ist: Ein Mobiltelefon oder eine E-Mail-Adresse kann den T.30-Dialog nicht führen.

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. In der Praxis wird jede Seite rein schwarz-weiß; Grautöne werden als Rasterpunkte wiedergegeben, was zu der körnigen Darstellung von Fotos führt.
Seit dem Glasfaseranschluss schlagen meine Faxe fehl: Was sollte ich prüfen?
Ihr Gerät kommuniziert jetzt mit der Box, also mit Voice over IP. Prüfen Sie beim Anbieter, ob die Leitung T.38 unterstützt — andernfalls hilft oft ein unkomprimiertes G.711-Codec. Auch die Begrenzung des Geräts auf 9 600 bit/s kann ebenfalls manchmal Abhilfe schaffen.
Ist die Übertragung verschlüsselt?
Nein: T.30 kennt keine Verschlüsselung, das Signal durchquert die Telefonleitung unverschlüsselt. Faxeroo schützt das PDF über eine HTTPS-Verbindung bis hin zu unseren Rechenzentren; das letzte Stück bis zum angerufenen Faxgerät bleibt dieser Protokollgrenze verhaftet — wie bei jedem Anbieter.