Confronto fra T38 e G711 per la Trasmissione Fax over IP- FoIP – Parte 2

Nella prima parte dell’articolo sul FoIP, abbiamo effettuato un confronto tra l’invio tradizionale di un Fax su rete PSTN e quello su Rete IP. Abbiamo analizzato i principali protocolli di trasmissione Fax e considerato le variabili strategiche che determinano il successo di una trasmissione Fax su rete Dati. In questa seconda parte dell’articolo andremo a valutare l’efficacia dei protocolli e a fornire alcune raccomandazioni per ottimizzare la trasmissione e garantire risultati soddisfacenti nell’ambito FoIP.

I problemi di rete possono causare il fallimento dell’invio fax in molti modi diversi. Diversi livelli e fasi sono impiegati dal FoIP e ognuno può risponde diversamente a seconda della complessità e delle performance della rete. La reazione specifica è in gran parte determinata dalla gravità delle alterazioni dovute a latenza, perdita di pacchetti, jitter, clock e regole di routing. Esistono diverse fasi nelle quali può presentarsi un fallimento del processo di invio e ricezione di un Fax Over IP.

Controllo della Chiamata

La prima fase di trasmissione di un fax che può essere influenzata da problemi di rete è la fase di controllo delle chiamate. Nell’ambito FoIP,  i collegamenti sono generalmente controllati con il protocollo SIP Session Initiation Protocol). Ad esempio, se i pacchetti vengono persi sulla rete durante il setup della chiamata, la parte ricevente non saprà che si è verificata una richiesta di chiamata. Il mittente attenderà una risposta: alla fine la sessione scadrà con un errore di setup o un semplice messaggio di linea occupata.
Altre operazioni di controllo delle chiamate che possono essere interessate includono:

• Le negoziazioni del trasporto fax (ovvero l’impostazione di T.38 o G.711)
• Lo specifico codec attraverso il quale avviene lo switch da T38 a G711. Alcuni VoIP provider prevedono lo switch da G711 a T38 esclusivamente con codec G711A o G711U.
• L’implementazione dell’ ECM
• Le impostazioni di ridondanza
• La presenza di algoritmi di soppressione dell’eco
• La presenza di Buffer per il Jitter

Controllo del FAX

Una volta che una chiamata è passata correttamente in modalità fax, utilizzando T.38 o G.711, la chiamata entra nella fase di controllo del fax. Durante questa fase le operazioni di invio fax tradizionale, avvengono in modalità T.30, ad esempio adeguando il bitrate del modem al valore ottimale e negoziando l’invio delle successive pagine fax. La perdita di pacchetti, in questa fase, potrebbe comportare un riallineamento per ridurre la velocità del fax che in casi estremi, potrebbe generare un fallimento della trasmissione.
L’elevata latenza può causare errori nel controllo del fax perché il T.38 richiede esplicitamente dei valori di timer per il completamento di alcune sequenze di comandi. Ad esempio, la maggior parte dei comandi utilizzano un timer di tre secondi per ricevere una risposta. Se una risposta è eccessivamente ritardata, questi timer verranno superati e la chiamata fallirà.

Dati Immagine

Durante la fase di invio dati da parte del fax, vengono trasmessi i dati effettivi relativi all’immagine per ciascuna pagina fax. A seconda che venga utilizzata l’ ECM, i dati persi verranno nuovamente richiesti oppure omessi dall’immagine ricevuta. Se verranno richiesti nuovamente, il tempo di trasmissione del fax aumenterà. Se i pacchetti per la ritrasmissione delle richieste vengono persi, vi saranno ulteriori ritardi e se vengono raggiunti i limiti dei tentativi, subentrerà il fallimento dell’invio fax. Se l’ ECM non viene utilizzata, la perdita di dati potrebbe causare la compromissione del file immagine ricevuto e risultare illeggibile o errato.

Frequenza di Compromissione della Trasmissione FoIP

La frequenza con cui si verificano errori sulla rete ha un grande impatto sul tasso complessivo di completamento dell’invio dei fax. Se la problematica è continua, (ad esempio, un elevato tasso di pacchetti persi), l’impatto sulla velocità e sul corretto completamento del fax sarà più marcato.
Inoltre, con una perdita di pacchetti elevata, i fax con durate più lunghe (cioè quei fax con un numero di pagine  elevato ) avranno un’esposizione maggiore alla compromissione, aumentando così la possibilità che il fax fallisca o si interrompa prematuramente.

E’ importante notare che alcuni pacchetti all’interno di una trasmissione fax sono più critici e vulnerabili alla perdita di pacchetti rispetto ad altri.

1. Confronto Prestazionale tra T38 e G711 in caso di Perdita di singoli pacchetti.

Il T.38 utilizzato con la ridondanza dei pacchetti può fornire un’eccellente protezione contro la perdita di un singolo pacchetto. Quando infatti la ridondanza T38 viene disabilitata, le trasmissioni fax sono più vulnerabili al fallimento da perdita di pacchetti.

Il G.711 è molto vulnerabile alla perdita di un singolo pacchetto. Anche una piccola percentuale di perdita di pacchetti può determinare il completo fallimento dell’invio del fax oppure una qualità inaccettabile. Dai test eseguiti in laboratorio si è dimostrato che la disattivazione dell’ECM, aumenta significativamente il tasso di completamento del fax, a scapito però della qualità complessiva dell’immagine e della sua corrispondenza all’originale.

CONCLUSIONE: Il Protocollo T.38 con ridondanza attivata risulta, di gran lunga superiore al G.711 relativamente al problema della perdita di singoli pacchetti dati. Anche con ridondanza disabilitata, T.38 è comunque molto più affidabile di fronte alla perdita di pacchetti rispetto al G.711.

2. Confronto Prestazionale tra T38 e G711 – Tasso di durata e di successo della Trasmissione

Al contrario del G711, i fax inviati utilizzando il protocollo T.38 non sono pressoché influenzati, a livello di durata della trasmissione, se la percentuale di singoli pacchetti persi è inferiori allo 0,5%.
La combinazione T.38 / V.17 comporta una velocità massima di trasmissione pari a 14.4 kbps, mentre la configurazione T.38 / V.34 comporta una velocità massima di trasmissione pari a 33,6 kbps. Nel caso del G711 invece, più lungo è il tempo di trasmissione del flusso di dati del fax, maggiore sarà la possibilità di compromissione dell’invio.

CONCLUSIONE: Il Protocollo T.38 in presenza di perdite di singoli pacchetti, garantisce un buon esito della trasmissione indipendentemente dalle quantità di pagine trasmesse. Al contrario, il protocollo G711 tende a diminuire drasticamente la possibilità di successo con l’aumentare del numero di pagine trasmesse.

3. Confronto Prestazionale tra T38 e G711 in caso di Perdita di pacchetti a raffica (Burst Packet Loss).

Nel caso di perdita a raffica di una sequenza di pacchetti, occorre effettuare una distinzione tra sequenze brevi di pacchetti persi e sequenze più lunghe. Per il FoIP G.711, i pacchetti vengono generalmente inviati ad intervalli fissi di 20 ms; nel caso di T.38, la velocità di trasmissione del pacchetto non è fissa e varia in funzione delle fasi della chiamata (setup della chiamata, negoziazione dei parametri e trasmissione delle immagini.)
La perdita sequenziale di pacchetti con T.38 genera un calo del tasso di successo più marcato rispetto alla perdita di un singolo pacchetto. Una perdita sequenziale di pacchetti di durata elevata, riduce l’efficacia della ridondanza dei pacchetti. La ridondanza funziona infatti replicando i dati su pacchetti sequenziali, quindi quando vengono persi più pacchetti sequenziali, aumenta le probabilità di perdere tutte le copie ridondanti per un particolare pacchetto. In generale, il protocollo V.34 tende ad essere più sensibile alla perdita di pacchetti rispetto al V.17 a causa del suo ciclo di training più lungo e della maggiore velocità di trasmissione. Per questo motivo, i più comuni apparati gateway e i Fax server adottai dai PBX IP utilizzano preferenzialmente o esclusivamente la combinazione T38/v17 non supportando, spesso, la combinazione T38/v.34.

CONCLUSIONE: Confrontando le prestazioni T.38 e G.711 in caso di perdita sequenziale di pacchetti, si nota, ancora una volta, che il T.38 è molto più robusto, anche senza ridondanza abilitata. A un livello di perdita sequenziale di 30 ms al secondo, nessun fax riesce ad essere trasmesso in modalità G711, mentre i fax T.38 continuano ad avere un alto tasso di completamento.

4. Confronto Prestazionale tra T38 e G711 in caso di Latenza.

Con l’aumentare della latenza sulla connessione di rete, T.38 e G.711 hanno comportamenti analoghi. Il G.711 si dimostra leggermente meno tollerante rispetto alla latenza del T.38. Ciò è dovuto alla latenza aggiunta dal buffer di jitter del G.711 sia sul lato di invio che di ricezione di una chiamata. L’impiego della ridondanza e l’ ECM hanno, in questo caso, un impatto limitato sulla tolleranza alla latenza.

Il FoIP è generalmente tollerante per latenze di rete fino a circa 2,5 secondi, oltre i quali tutti i tentativi di fax iniziano a fallire. La maggior parte dei comandi ha un timeout dei tentativi di tre secondi, quindi quando le risposte vengono ritardate ulteriormente, l’endpoint del fax deciderà che l’altro endpoint non risponde e interromperà, di conseguenza, la chiamata.
In ambito reale, il G.711 potrebbe subire una minore latenza di rete rispetto al T.38 poichè i gateway possono aggiungere latenza durante la transcodifica da T.38 alle connessioni PSTN. Potrebbero inoltre verificarsi casi in cui le chiamate T.38 passano attraverso più gateway e vengono transcodificate più di una volta. Questo fenomeno può essere mitigato parzialmente dallo spoofing via fax che viene fatto dalla maggior parte dei gateway. Con lo spoofing del fax, il gateway invierà messaggi “keep alive” su lato PSTN di una chiamata FoIP transcodificata, per impedire il timeout di un dispositivo fax PSTN tradizionale in caso di latenza elevata sul lato IP della chiamata.

CONCLUSIONE: Anche a livello di latenza, il protocollo T38 si dimostra più efficace del G711 nel portare a termine la corretta trasmissione FAX. E’ comunque doveroso considerare che la scelta di una idonea connettività a bassa latenza e l’impiego di una rotta di routing il più possibile lineare sono elementi imprescindibili per garantire il successo dell’invio Fax in ambito T38.

Quale Protocollo Scegliere per l’invio Fax su Rete dati IP

Tutte le evidenze teoriche ed empiriche dimostrano che la combinazione di protocolli T38/v.17 costituisce la scelta ottimale per l’invio di fax su reti dati IP. Il Protocollo T38 è infatti l’unico in grado di compensare, in maniera efficace, i fenomeni di perdita di pacchetti lineare e sequenziale, e i fenomeni di latenza e di jitter.

Qualora i gateway o fax server IP lo consentano, è possibile incrementare la percentuale di  successo della trasmissione fax impiegando i seguenti accorgimenti:

• Abilitare il protocollo T38 con modulazione V.17 e velocità massima di 14400 bps
• Implementare la ridondanza T38 con valore massimo impostato a 3. Tale valore può essere ridotto, riducendo conseguentemente anche i tempi necessari all’invio fax, in caso di presenza di reti con bassissimi tassi di latenza e perdita di pacchetti.
• Disabilitare gli algoritmi di cancellazione dell’eco, che alterano la modulazione fax.
• Aumentare la dimensione del Buffer relativo al Jitter
• Abilitare funzionalità ECM sull’apparato ATA/Fax server SIP

Qualora si intenda inviare Fax tramite un provider di servizi VoIP è di fondamentale importanza che lo stesso implementi, a livello T38 tutte le funzionalità appena descritte. L’affidabilità FoIP di un provider è legata ad una seria implementazione del protocollo T38.

Nel caso in cui si decida di inviare un fax in T38 attraverso un gateway su linea PSTN andranno invece considerati altri fattori. In particolare è importante distinguere le linee analogiche RTG native da quelle emulate. Le linee PSTN emulate, infatti, fornite da molti provider, non sono altro che linee VoIP native riconvertite nello stadio terminale. In questo caso la percentuale di successo di invio FAX potrebbe essere molto inferiore rispetto all’utilizzo di un trunk SIP VoIP con supporto T38.