传真通信简介

1.1.1       传真过程

传真通信，最早由英国物理学家Alexander Bain于1843年提出，1925年美国贝尔实验室研制出了第一台实用的传真机。从1972年电话网开放业务传真以来，传真通信得到迅速的发展。传真通信系统由发送方、接收方和传真线路组成，传统传真通信一般通过电话网进行传输。传真图像扫描信息从发送方经过编码、调制后送往传输线路，经过线路传送至接收方后，再进行解调、译码，最后将发送方的扫描图像还原。一个传真通信系统如图 2‑1所示^[2]。

 

图 2‑1 传真通信系统

Fig 2‑1 Facsimile communication system

对上图方框的功能说明如下：

1. 在传真发送命令下达后，电机带动进纸结构，由扫描器进行扫描，首先通过图像传感器如CIS，CCD等，将原稿逐行转换成连续的电信号。CIS是紧贴原稿表面进行接触式扫描的一种方式。它是通过CIS光源对原稿进行照射，然后将原稿反射后的光强度转换为不同的电信号，再由扫描组件的AD转换电路将电信号转换为数字信号。

2. 扫描的数字信号由于信息量非常大，不适合传输。为了减少信号中的冗余度，缩短传输时间，对报文信息进行压缩编码，目前编码方式有MH、MR和MMR。编码后形成传输的传真报文。

3. 传真报文经过调制解调器将基带数字信号调制到载频上，再送到传输线路。传输线路可能是电话网，也可能是卫星线路等。在接收方调制解调器将载频上所包含的基带信号解调还原。

4. 译码过程与编码过程相对应。译码后的报文利用记录电路和机构，恢复到记录纸上，还原为发送的图文信息。

1.1.2       T.30通信协议

T．30协议规定了在公用电话交换网上的传真传输过程。一个标准的传真分为5个阶段，分别是呼叫建立（阶段A）、识别和协商（阶段B）、报文传输（阶段C）、页后过程（阶段D）和呼叫释放（阶段E）^[3]。如图 2‑2所示。

 图 2‑2 T.30的五个阶段

Fig 2‑2 the five phases of T.30

       首先，两个调制解调器将建立一个电话连接；然后，以300bps速率的半双工同步连接交换HDLC的信息包，这两个调制解调器将实现一个带差错控制的“T.30会话”；第三，两个调制解调器交换自身能力，并协商成双方都能支持的能力参数，此时，发送方将按照协商的通信协议和速率发出一串高速载波脉冲，以验证电话线路的质量是否能支持这样的通信速率。如果不通过，则降速再次验证。如果通过了验证，两个调制解调器将切换到一个高速状态，以半双工方式一次一页的传输图像数据；第四，在每一页的结束处，调制解调器回到低速协议（通常是300bps），以协商下一页或协商重发上页；最后，当无更多页发送时，调制解调器释放连接。

1.1.3       传真的五个阶段

在传统上，一个传真的发送和接收分为五个阶段。这五个阶段构成完整的传真流程。

阶段A：呼叫建立

这个过程一般包括拨号和应答，形式可以是通过人工，也可以是通过自动拨号或自动应答。T.30协议规定了四种操作方法来完成这个阶段。在完成拨号后，调制解调器监听目标传真机的应答音或一个HDLC信息包的先导序列。如果发方不进行通话，直接转到传真模式，则发方modem会发出CNG的音频（一个1100Hz的音调），以通知应答传真机正在被一个传真机呼叫。这时，应答机的用户按下“开始”或自动进入传真模式，应答机modem将会发出CED的音频（一个2100Hz的音调），以表明自己准备接收传真。如果发方仍未听到所希望的信号，则发方释放线路；反之，发方监听到应答音或HDLC信息包，则呼叫建立完成，双方进入阶段B。

阶段B：识别和协商

在呼叫建立之后，发送方和接收方就进入协商阶段。基本的流程是这样：首先，接收方向发送方发送一个包含其性能参数的DIS信息包；当发送方收到DIS后，把接收方的性能参数与自身的性能参数进行比较，然后根据比较结果，发送方整理出双方都兼容的最优的性能参数集合，并放到DCS信息包中，发送给接收方。双方协商过程结束后，发送方采用DCS中规定的载波，发送一个1.5秒的零脉冲串（TCF）进行训练，在另外一端，接收方将收下这些脉冲，这些脉冲经过线路后可能会产生差错；接收方对这个脉冲结果进行评估，然后发送一个信息包给发送方，表示接受或拒绝。如果接收方接受这个训练，则发送一个“接收确认”

（CFR），这时双方进入阶段C，开始传输图像数据。反之，接受方发现训练结果不理想，有很多误码，则发送一个“训练失败”（FTT），这时收发双方都将重新进入DCS/TCF过程。接收方发送“训练失败”，意味着电话线质量不能支持所选的协议和速度，所以要求发送方改变速率重新协商。如果在线路支持的最低速度下，接收方仍然“不满意”，那么发送方将不再尝试，而断开连接。

阶段C：报文传输

双方协商完成后，即进入阶段C。这时收发双方以协商的速度传输图像数据。当发送完所有数据之后，发送方将发送RTC序列，表示报文结束，然后关闭高速载波，并开始阶段D。接收方负责按照协商的载波接收页数据并进行解码，当它检测到RTC序列后，也转入阶段D。

阶段D：页后过程

    在收发双方关闭页载波后，发送方立即发送一个HDLC信息包告诉收方，是否要进行第二页传输。这个HDLC信息包分为三种：

1. EOP（过程结束）：表示一页结束，没有后续页；

2. MPS（多页信号）：表示一页结束，还有相同规格的页要传输；

3. EOM（报文结束）：表示一页结束，还有不同规格的页要传输。

此时，接收方先判断刚才收到的页传真质量，如果传真质量可以接受，则给发方发送MCF（确认报文），双方继续；如果传真质量几乎不可接受，虽然不需要重发，但是需要重新进行训练，则发送RTP（积极性重训练）；如果传真质量完全不可接受，则必须重新训练，而且必须重发上页传真，接收方向发方发送RTN（消极性重训练）。

阶段E：呼叫释放

呼叫释放发生在过程最后的报文后信号之后，或在传真过程中发生未在指定的时限内收到对方的回应等过程中。线路被有序释放，首先发出“DCN”信息包，然后挂机。若呼叫释放在非正常的过程中，发送方将直接挂断线路。

1.1.4       HDLC信息包

所有传真控制过程的二进制码均使用HDLC帧结构^[3]。基本HDLC信息包由多个帧组成，每帧分为若干字段。这种结构提供帧标志、差错检验和证实正确收到信息了。如图 2‑3所示。

图 2‑3 HDLC信息帧

Fig 2‑3 HDLC frame structure

HDLC信息字段的长度是不定的。它包含用于两个传真终端之间控制的特定信息。它。HDLC信息字段由两部分组成，一部分为传真控制字段（FCF），另一部分为传真信息字段（FIF）。传真控制字段为特定的控制命令构成。在T.30中，共定义了如下信号：

       表 2‑1 FCF字段

Table 2‑1 FCF control field