曾 勇

（成都三零瑞通移動(dòng)通信有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

傳真通信由于真跡傳送的特點(diǎn)，被政府、企業(yè)等各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。隨著應(yīng)用需求和通信技術(shù)的快速發(fā)展，傳真通信不僅在公用電話交換網(wǎng)中普及，而且在3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中也有強(qiáng)烈的需求。

在3GPP中制定了基于CS域的實(shí)時(shí)傳真通信標(biāo)準(zhǔn)[1]。以TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)為例，其CS域傳真通信模型如圖1所示。

首先發(fā)端G3傳真機(jī)通過(guò)撥號(hào)方式與接收方建立TD網(wǎng)內(nèi)的傳真通信信道。通信建立后發(fā)端傳真適配器（FA）首先通過(guò)T.30協(xié)議接收傳真報(bào)文，解析傳真報(bào)文后再按照E-T.38（增強(qiáng)型T.38）協(xié)議封裝后發(fā)送給TD無(wú)線MODEM。收端傳真適配器收到傳真數(shù)據(jù)后，首先解析E-T.38協(xié)議，提取傳真數(shù)據(jù)，然后對(duì)傳真數(shù)據(jù)重新按 T.30協(xié)議封裝，送給收端G3傳真機(jī)，完成傳真通信的全過(guò)程。

圖1 TD網(wǎng)絡(luò)CS域傳真通信協(xié)議模型

通過(guò)CS域?qū)崿F(xiàn)傳真具有傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，使用方便，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，但由于運(yùn)營(yíng)商并未開(kāi)展該項(xiàng)業(yè)務(wù)，因此現(xiàn)階段只能基于PS域?qū)崿F(xiàn)傳真通信。

1 3G網(wǎng)絡(luò)PS域接入

和CS域進(jìn)行傳真通信類似，G3類傳真機(jī)通過(guò)傳真適配器連接到3G路由器（帶3G上網(wǎng)卡）接入3G網(wǎng)PS域。傳真適配器包括模擬部分和數(shù)字部分，分別對(duì)于2個(gè)接口：①與傳真機(jī)相連的Z接口，②與3G路由器相連的RJ45以太網(wǎng)接口，如圖2所示。其功能描述如下。

圖2 傳真適配器功能模塊

（1）模擬部分處理

與傳真機(jī)之間的調(diào)制解調(diào)，實(shí)現(xiàn)V.21、V.27ter、V.29 和V.17以及T.30協(xié)議。

處理Z接口音頻信令，比如呼叫和應(yīng)答。

（2）數(shù)字部分處理

實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)傳真適配器的控制功能。

處理3G網(wǎng)PS域的呼叫流程。

實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議，TCP/IP協(xié)議等。

實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)和PSTN網(wǎng)傳真通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

2 3G網(wǎng)VPN的建立

為了實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)PS域的傳真通信，需要在PS域建立傳真信道。目前通過(guò)PS域，3G終端能夠與外網(wǎng)（如Internet）終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，但 3G網(wǎng)內(nèi)的終端不能進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)傳輸（移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)這種傳輸方式進(jìn)行了限制）。為了實(shí)現(xiàn)PS域的端到端的通信，只能通過(guò)在公眾3G網(wǎng)內(nèi)建立VPN隧道實(shí)現(xiàn)終端之間的互通。VPN隧道協(xié)議采用PPTP協(xié)議[2]，通過(guò)PPTP，移動(dòng)終端可采用撥號(hào)方式接入公共IP網(wǎng)絡(luò)，利用隧道IP地址進(jìn)行通信。

以圖3為例，3G路由器首先按常規(guī)方式首次撥號(hào)到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的ISP服務(wù)器建立PPP連接，獲取3G網(wǎng)內(nèi)的IP地址10.30.73.174 和10.246.171.93，但該IP地址之間不能互通。在此基礎(chǔ)上，傳真適配器進(jìn)行二次撥號(hào)建立到PPTP服務(wù)器（公網(wǎng)IP地址為118.122.119.17）的連接，該連接稱為PPTP隧道，實(shí)質(zhì)上是基于IP協(xié)議上的另一個(gè)PPP連接。VPN建立完成后，傳真適配器分別獲得的隧道 IP 地址 10.240.60.2和10.240.60.3，傳真適配器之間利用該隧道IP地址實(shí)現(xiàn)傳真報(bào)文的相互發(fā)送。

PPTP協(xié)議結(jié)構(gòu)包含控制消息和數(shù)據(jù)消息，如圖4所示?？刂葡⒌目煽總鬏斢蒚CP來(lái)保證，數(shù)據(jù)消息不重發(fā)，可靠性由上層應(yīng)用協(xié)議保證。

（1）PPTP控制連接與隧道維護(hù)

PPTP 控制連接建立在傳真適配器IP地址和PPTP服務(wù)器IP地址之間，傳真適配器使用動(dòng)態(tài)分配的TCP端口號(hào)，而PPTP服務(wù)器則使用保留TCP端口號(hào)1723。PPTP控制連接攜帶PPTP呼叫控制和管理信息，用于維護(hù)PPTP隧道，其中包括周期性地發(fā)送回送請(qǐng)求和回送應(yīng)答消息，以檢測(cè)出傳真適配器與服務(wù)器之間可能出現(xiàn)的連接中斷。

圖3 3G 網(wǎng)VPN 的建立

圖4 PPTP協(xié)議結(jié)構(gòu)

（2）PPTP數(shù)據(jù)封裝和處理

初始傳真數(shù)據(jù)報(bào)文封裝成IP幀后（IP地址為隧道地址），添加PPP報(bào)頭，封裝形成PPP幀。PPP幀再進(jìn)一步添加GRE報(bào)頭，經(jīng)過(guò)第二層封裝形成 GRE報(bào)文。PPP有效載荷的第三層封裝是在GRE報(bào)文外，再添加IP報(bào)頭。IP報(bào)頭包含公網(wǎng)分配的源和目的IP地址。數(shù)據(jù)鏈路層封裝是IP幀多層封裝的的最后一層，在傳真適配器和3G路由器之間采用用以太網(wǎng)報(bào)頭和報(bào)尾對(duì)IP幀進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層封裝。

（3）PPTP數(shù)據(jù)包的接收處理

傳真適配器或PPTP服務(wù)器在接收到PPTP數(shù)據(jù)包后，將做如下處理：處理并去除數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)頭和報(bào)尾；處理并去除IP報(bào)頭；處理并去除GRE和PPP報(bào)頭；對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行接收或轉(zhuǎn)發(fā)處理。

3 傳真模式的選擇

與PSTN相比，3G網(wǎng)PS域的傳真通信在呼叫控制、傳輸方式等方面均有所不同，可以分為實(shí)時(shí)傳真模式和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式（非實(shí)時(shí)傳真）。假設(shè)傳真通信時(shí)已利用PPTP協(xié)議建立VPN隧道。

3.1 實(shí)時(shí)傳真模式

在實(shí)時(shí)傳真方式下，傳輸報(bào)文之前，需要雙方傳真機(jī)建立呼叫連接，包括發(fā)送端傳真機(jī)到傳真適配器之間的呼叫、傳真適配器之間的呼叫、接收端傳真適配器與傳真機(jī)之間的呼叫三個(gè)過(guò)程。

首先發(fā)端傳真機(jī)向發(fā)端傳真適配器以 DTMF方式發(fā)送收端傳真機(jī)的電話號(hào)碼，然后雙方進(jìn)入傳真模式。發(fā)端傳真適配器根據(jù)此電話號(hào)碼查找收端傳真適配器的IP地址，傳真適配器雙方根據(jù)SIP協(xié)議進(jìn)行設(shè)備間的呼叫建立。收端傳真適配器從網(wǎng)絡(luò)上傳送的呼叫信息中提取出被叫傳真機(jī)的電話號(hào)碼，并根據(jù)PSTN呼叫規(guī)程向收端傳真機(jī)發(fā)起呼叫。

呼叫過(guò)程完成后，傳真通信鏈路建立，發(fā)端傳真適配器對(duì)傳真機(jī)的模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，解析T.30協(xié)議[3]數(shù)據(jù)報(bào)文，按照T.38協(xié)議[4]封裝為IFP包，采用RTP和UDP/IP傳輸技術(shù)在3G網(wǎng)中傳輸。收端傳真適配器將IFP包轉(zhuǎn)換成T.30數(shù)據(jù)報(bào)文通過(guò)MODEM傳輸給收端傳真機(jī)，完成傳真通信。

3.2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式下雙方傳真機(jī)之間無(wú)需建立連接，只需分別在發(fā)送端傳真機(jī)與傳真適配器之間、傳真適配器之間以及接收端傳真適配器與傳真機(jī)之間建立連接即可。

發(fā)端傳真機(jī)摘機(jī)撥號(hào)（號(hào)碼為對(duì)方IP地址），發(fā)端傳真適配器和傳真機(jī)進(jìn)入T.30流程，發(fā)端傳真適配器接收?qǐng)?bào)文并保存。之后發(fā)端傳真適配器通過(guò)IP地址與收端傳真適配器建立TCP鏈接，發(fā)端傳真適配器將傳真報(bào)文封裝成普通數(shù)據(jù)發(fā)送，收端傳真適配器接收并保存。傳真報(bào)文接收完畢后，收端傳真適配器與收端傳真機(jī)按照T.30協(xié)議進(jìn)行傳真報(bào)文的傳輸。

3.3 兩種傳真模式的比較

在3G網(wǎng)PS域進(jìn)行實(shí)時(shí)傳真模式具有傳輸效率高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)時(shí)傳真對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸時(shí)延和信號(hào)抖動(dòng)有較高的要求。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的QoS要求不高，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、傳輸正確性高的特點(diǎn)，但傳真時(shí)延較大。

根據(jù)文獻(xiàn)[5]，對(duì)于3G網(wǎng)PS域傳輸特性，即使在同一會(huì)話中，實(shí)際抖動(dòng)特征的變化也是很大的，即便具有良好無(wú)線條件的用戶處于低負(fù)載的蜂窩中，也會(huì)遇到抖動(dòng)。若用戶處于惡劣的無(wú)線環(huán)境中，或者處于擁擠的蜂窩中，那么抖動(dòng)范圍及其偏差就會(huì)明顯加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成數(shù)據(jù)包丟失甚至鏈路中斷。為了保證傳真報(bào)文的實(shí)時(shí)傳輸，PS域需要更多的帶寬和保護(hù)機(jī)制來(lái)補(bǔ)償移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的延遲和丟包，但目前 PS域缺乏對(duì)QoS能力提供較好的支撐。綜上所述，PS域傳輸不能滿足實(shí)時(shí)傳真嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求，因此3G網(wǎng)PS域傳真選擇存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì) 3G網(wǎng)絡(luò)下的傳真應(yīng)用進(jìn)行了研究，分析了 3G網(wǎng)絡(luò)PS域信道的特點(diǎn)，提出了基于3G VPN專網(wǎng)進(jìn)行傳真通信的方案和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳真模式。在CS域傳真通信未能開(kāi)通的情況下，可以有效的擴(kuò)大傳真應(yīng)用的范圍。雖然現(xiàn)階段3G網(wǎng)絡(luò)PS域不能滿足實(shí)時(shí)傳真的需求，但隨著3G網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P網(wǎng)方向不斷演進(jìn)，以及IMS的引入，PS域的傳輸帶寬和QoS能力將大為提升[6]，必將對(duì)3G網(wǎng)PS域傳真應(yīng)用起到促進(jìn)作用。

[1] 3GPP TS 23.146.2008-12,Technical realization of facsimile group3 non-transparent[S].

[2] IETF RFC2637.1999-7,Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)[S].

[3] ITU-T T.30.2005-9,Procedures for document facsimile transmission in the general switched telephone network[S].

[4] ITU-T T.38.2005-9,Procedures for real-time Group 3 facsimile communication over IP networks[S].

[5] Chakraborty S.基于蜂窩系統(tǒng)的IMS—融合電信領(lǐng)域的VoIP演進(jìn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009:140-153.

[6] 李富強(qiáng),趙利,張為東.IMS的QOS架構(gòu)和控制機(jī)制以及一種新的服務(wù)模型[J].通信技術(shù),2009,42(04):93-95,101.