Faksimileübertragung

Heim-Faxgerät

Ein Fax (das Fax) ist die Übertragung eines oder mehrerer Dokumente in Form eines in Linien und Pixel gerasterten Bildes über das Telefonnetz oder per Funkfax-Betrieb im Amateurfunk. Als Sender und Empfänger dienen dabei meistens analoge Faxgeräte. Faxe verschicken und empfangen kann man auch von und zu einem PC mittels

• Fax-Server und Modem,
• ISDN-Karte oder -Telefonanlage oder
• Fax over IP.

Dabei ist jedes Faxdokument eine Bilddatei.

Zur Faxübertragung werden die Normen G2 oder G3 (siehe CCITT Recommendation T.4 Standardization of Group 3 Facsimile Apparatus for Document Transmission und T.30-Protokoll) verwendet. Für Fax zwischen ISDN-Anschlüssen gibt es die Norm G4.

Das Wort Fax ist eine Verkürzung von Telefax, welches wiederum eine Verkürzung ist von Telefaksimile (vergleiche Faksimile), also eine Fernbildabschrift, daher auch die deutsche Bezeichnung Fernkopie.

Technik und Normung

Für ISDN existiert mit der Norm G4 ein Standard für ein digitales Fax, der mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit (64 kbit/s) als die Norm G3 für analoge Anschlüsse (bis 14,4 kbit/s; Super G3 bis 33,6 kbit/s) arbeitet, in der Praxis jedoch nur selten verwendet wird.

Für die Übertragung per Fax over IP stehen die ITU-T-Empfehlungen T.37 für asynchrone und T.38 für synchrone Übertragung zur Verfügung.

Der MIME-Typ image/g3fax und die Dateiendung .g3 sind nach der Norm G3 benannt.

Programme, mit denen Faxe am PC empfangen und dann betrachtet werden können, sind zum Beispiel:

• unter dem X Window System xli und kfax;
• unter Mac OS X der systemeigene Empfangsdienst (erreichbar über Systemeinstellungen → Drucker und Fax) in Verbindung mit einem Betrachtungsprogramm wie das mitgelieferte Preview.app (das bei deutscher Systemsprache unter dem Namen Vorschau erscheint) oder das zu erwerbende GraphicConverter.app; oder das Programm FAXstf zum Empfangen und Betrachten;
• unter Microsoft Windows NT4, 2000 und XP der zum Betriebssystem gehörende Faxdienst zusammen mit einem Bildbetrachter.
• Wenig bekannt ist, dass der Faxdienst in Microsoft Windows Vista Home Basic und Home Premium nicht mehr enthalten ist und sich auch nicht nachinstallieren lässt. In den Varianten Business, Ultimate und Enterprise ist dagegen das neue Programm „Windows-Fax und -Scan“ verfügbar.

Es gibt auch Faxsoftware, die mit TIFF-, GIF- oder SFF-Dateien arbeitet.

Codierung und Komprimierung der Daten

In Schwarz/Weiß-Faxen werden die Bildinformationen nach dem Einlesen durch eine Fotodiodenzeile verlustfrei mit den Algorithmen MH (Modified Huffman, RLE-basiert), MR (Modified READ, auch als "Fax Group 3" oder eindimensionale Kodierung bezeichnet, siehe auch Error Correction Mode) oder MMR (Modified Modified READ, auch als "Fax Group 4" oder zweidimensionale Kodierung bezeichnet) komprimiert. Die Komprimierungsraten sind abhängig von den Bilddaten, im Allgemeinen liefert MMR jedoch die beste Komprimierung, gefolgt von MR. Die relativ einfach zu implementierende MH-Kodierung wird heute noch verwendet, um mit älteren Faxgeräten oder mit Faxsoftware über die CAPI-Schnittstelle zu kommunizieren.

Die Bildinformationen in Farbfaxen werden üblicherweise mit verlustbehafteter JPEG-Kompression übertragen. Verlustfreie JPEG-Komprimierung ist zwar vorgesehen, wird jedoch so gut wie nicht verwendet. Die Farbinformationen sind dabei im Lab-Farbraum kodiert. Graustufenbilder enthalten nur die L-Komponente.

Papierformate und Auflösungen

Bei der Negoziierung (aus dem Englischen negotiation) wird dem Empfänger das vom Sender verwendete Papierformat mitgeteilt. Dieses bestimmt die Länge der abgetasteten Zeile (Scanline). Zusammen mit der Anzahl der abgetasteten Bildpunkte pro Zeile ergibt sich die Auflösung. Nach T.4 sind folgende horizontalen Auflösungen möglich:

• Für ISO A4, Letter und Legal
  • 1728 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 3456 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 2592 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)
• Für ISO B4
  • 2048 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 4096 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 3072 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)
• Für ISO A3
  • 2432 Pixel auf einer Scanline von 303 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 4864 Pixel auf einer Scanline von 303 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
  • 3648 Pixel auf einer Scanline von 303 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)

Mögliche vertikale Auflösungen sind 3,85 Zeilen/mm, 7,7 Zeilen/mm und 15,4 Zeilen/mm für Schwarz/Weiß-Faxe sowie 7,7 Zeilen/mm und 15,4 Zeilen/mm für Farbfaxe. In Annex E zu T.4 werden für Farbfaxe nicht nur die Auflösungen 200 dpi und 400 dpi, sondern zusätzlich 300 dpi, was 11,55 Zeilen/mm entspricht, zugelassen. Bei Farbfaxen gilt die Einschränkung, dass horizontale und vertikale Auflösung übereinstimmen müssen.

Die beiden gebräuchlichsten Schwarz/Weiß-Formate sind:

• 1728 Pixel bei 203 oder 204 dpi horizontal; 98 dpi vertikal (niedrige Auflösung)
• 1728 Pixel bei 203 oder 204 dpi horizontal; 196 dpi vertikal (hohe Auflösung)

Farbfaxe sind wenig verbreitet.

Einfaches Nach- und Umrechnen zeigt, dass die in T.4 aufgeführten Zeilenbreiten und Auflösungen ungenau oder widersprüchlich sind. So muss eine 1728 Pixel breite 200-dpi-Zeile etwa 219,5 mm lang sein; beim Ausdruck eines Farbfaxes kann dies zu Problemen führen. Eine Scanline von 215 mm Breite entspricht den US-Formaten Letter und Legal, ist aber auf A4 nicht darstellbar. Um eine Zeile mit 1728 Bildpunkten auf A4 darzustellen, wird eine Auflösung von 209 dpi benötigt. In diversen Dateiformaten, die zum Speichern von Faxdokumenten geeignet sind (zum Beispiel TIFF), werden für Faxdokumente häufig horizontale Auflösungen von 200, 203 oder 204 dpi sowie vertikale Auflösungen von 98/100 dpi und 196/200 dpi verwendet.

Das Papierformat bestimmt lediglich die horizontalen Abmessungen des Faxdokumentes. Die Länge einer Faxseite ist nicht festgelegt. Sie kann wenige Zeilen betragen oder sich über mehrere Papierseiten erstrecken, so dass beispielsweise ein zweiseitiges Faxdokument auf drei oder mehr Papierseiten ausgedruckt werden muss.

Die meisten Geräte sind nicht in der Lage, eine Seite über ihre gesamte Breite zu bedrucken oder einzuscannen. Der Faxstandard begegnet dieser Tatsache, indem die Übertragung einiger Millimeter der Seitenränder nicht garantiert wird.

Kennung

Aufgrund des vermeintlichen Dokumentencharakters von Faxen war das Einstellen der Absendernummer in Faxgeräten in Deutschland bis Ende 1992 ausschließlich den Servicetechnikern des Geräteherstellers vorbehalten und die korrekte Einstellung wurde beim Eintrag in das Faxtelefonbuch überprüft. Zum Schutz vor unbefugter Veränderung war die Absendernummer nur in einem versteckten Servicemodus einstellbar. (Siehe auch: Security through obscurity).

FAX-Protokoll

Das T.30-Protokoll ist die Grundlage des G3-Faxstandards, welches die Kommunikation zwischen Faxgeräten, Faxmodems, Faxkarten und Fax-Servern ermöglicht.

In diesem Protokoll wird der Verbindungsaufbau, die Übertragung von Rufnummer, Datum und Uhrzeit sowie die Empfangsquittierung definiert. Die Übertragung kann dabei mit einer Datenübertragungsrate von 2400 bit/s bis 33.600 bit/s erfolgen.

 Begrüßungsantwort eines angerufenen Faxes.^?/i

Bei der Übermittlung eines Faxes werden Daten in Töne umgewandelt. Damit sich die Geräte verstehen, legt das FAX-Protokoll fest, wie Sender und Empfänger aufeinander reagieren (Handshake).

CNG (Calling tone)

Beim Protokoll gemäß Gruppe 3 (s. o.) sollte sich der Sender beim Empfänger mit einem Signal der Frequenz 1100 Hz melden, jeweils von 0,5 s Dauer und 3 s langen Pausen, um eine FAX-Übertragung zu signalisieren.

CED (Called terminal identification)

Den Anruf beantwortet das empfangende FAX-Gerät mit einem ca. 3 s langen 2100 Hz Ton (siehe Tonbeispiel, erstes Signal).

DIS (Digital identification signal)

Unmittelbar nach dem CED-Ton lässt das angerufene Gerät ein Signal von 2s Länge folgen und wiederholt es im 3s Abstand, wenn der Anrufer nicht reagiert. Das Signal enthält in V.21 FSK-Modulierung (300 bit/s) Angaben über das Gerät und seine Empfangscharakteristika (siehe Tonbeispiel, zweites und drittes Signal).

DCS (Digital command signal)

Der Anrufer überträgt seinerseits seine Leistungsmerkmale. Auf diese legen beide Geräte den bestmöglichen Übertragungsstandard für die gegenseitige Kommunikation fest.

Training und TCF (Training check function)

Der Anrufer schickt Testdaten, die es mit einem TCF-Signal beendet.

CFR (Confirmation to receive)

Das angerufene FAX quittiert mit CFR, wenn es die Daten verstehen konnte.

Training, Daten und EOP (End of procedure)

Der Anrufer schickt die Daten und schließt die Übermittlung mit EOP ab.

MCF (Message confirmation)

Der Empfänger bestätigt den Empfang mit MCF.

DCN (Disconnect)

Der Anrufer beendet die Datenverbindung.

Faxübertragungen über Funk

Faxübertragungen können auch über Funk erfolgen. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) betreibt Lang- und Kurzwellensender in Pinneberg bei Hamburg. Dort werden Wettervorhersagen als Funkfernschreiben (RTTY) und Wetterkarten als Faksimile (F1c) gesendet. Die Vorhersagen decken die Gebiete Nord- und Ostsee, Ostatlantik sowie Mittelmeer ab.

Faxübermittlung als Telebrief

Der Telebrief (Hauptartikel) ist ein im Wesentlichen historischer Briefdienst, bei dem der Transport eines Briefes durch Faxübermittlung der Post über das Fernsprechnetz oder Satellitenfunk ersetzt wird oder wurde. Dabei kann ein Kunde ohne Faxgerät einen Brief über ein Postformular bei einer Telebriefstelle aufgeben und an eine empfangende Telebriefstelle übermitteln lassen, von wo aus er dann per Postversand oder Eilzustellung den Empfänger erreicht oder per Postfach oder Abholung bereitgelegt wird. In Deutschland und den meisten anderen Ländern wurde der Telebriefdienst inzwischen als technisch überholt eingestellt.

Berührungspunkte mit anderen Technologien

Es existieren auch Kombilösungen, bei denen eine E-Mail an ein Gateway gesendet wird, welche diese dann als Fax weiterschickt (siehe Mail2Fax). Da das Fax über das öffentliche Fernsprechnetz gesendet wird, sind diese Lösungen zumeist kostenpflichtig. Auch den umgekehrten Weg gibt es. Einige E-Mail-Anbieter bieten Faxnummern an, um eingehende Faxe in Dateien umzuwandeln und diese als E-Mail-Anlage an den Empfänger weiterzuleiten, der somit kein eigenes Faxgerät benötigt (Fax2Mail). Diese finanzieren sich entweder über die Einnahmen aus der Servicerufnummer oder über Gebühren, mit denen der Inhaber der Faxnummer belastet wird.

Als weitere Entwicklung ist die Integration des Faxgeräts in sogenannte Multifunktionsgeräte zu beobachten, die Scanner-, Drucker-, Fotokopierer- und Faxfunktionalität beinhalten.

Die heute noch erhältlichen Analogmodems (früher die einzige Faxschnittstelle vom und zum PC) sind ebenfalls in der Regel faxtauglich. Faxe werden über einen virtuellen Fax-Druckertreiber aus jedem druckenden Programm heraus gesendet, eingehende Faxe vom Modemtreiber empfangen, teilweise auch in einem Puffer-Speicher des Modems bei ausgeschaltetem PC und stehen nach dem Start des Computers zur Verfügung.

Geschichte

Der schottische Uhrmacher Alexander Bain konstruierte bereits 1843 einen Kopiertelegrafen, der es gestattete, Handschriften und Zeichnungen, also Schwarzweiß-Bilder, elektrisch zu übertragen. Dies also noch, bevor überhaupt in Europa das erste Mal die Morsetelegrafie im Jahre 1848 genutzt wurde. Sein System wurde vor allem durch Frederick Collier Bakewell im Jahre 1847 dadurch ganz entscheidend verbessert, dass er das zu übertragende Bild auf einer rotierenden Walze aufspannte und Bildelement für Bildelement durch einen Metallstift schraublinienförmig abtastete. Die Registrierung erfolgte auf der Empfangsseite in ähnlicher Weise. Der erste kommerzielle Telefax-Dienst wird 1865 zwischen Paris und Lyon eingerichtet („Pantélégraphes“). Diese teleautographische Methode wurde später durch Elisha Gray, Arthur Korn und Dieckmann entscheidend verbessert, denen während des Ersten Weltkrieges recht gute Bildübertragungen gelangen. Viele andere waren ebenfalls auf diesem Gebiet aktiv, so auch Rudolf Hell. Mitte der 1920er Jahre wurden mit diesem System auch Bilder per Rundfunk übertragen. Das System Hell für Schriftübertragung lieferte auch bei stark gestörtem Übertragungskanal noch lesbare Schrift.

Der frühe Bildtelegraph wurde aufgrund von Aufwand und Kosten nur punktuell eingesetzt, etwa in Polizeiverwaltung und Zeitungsredaktionen. Erste Prototypen einer neuen öffentlich zugänglichen Telefaxgeneration finden sich im Deutschland der 1970er Jahre, damals noch unter der Bezeichnung Fernkopierer. In Verkennung der Möglichkeiten einer auch privat genutzten Gerätetechnik erfolgte zunächst keine Vermarktung.

Infotec 6000 Fernkopierer

1974 brachte Infotec mit dem Infotec 6000 erstmals einen Fernkopierer auf den freien Markt. Die Technologie der Infotec 6000 war die Basis für den heute immer noch gültigen Gruppe-3 Standard.

In Japan konnten sich Fernkopierer leichter durchsetzen, weil die bisher üblichen Fernschreiber mit ihren nur etwa 60 Zeichen die japanischen Schrift nur unvollständig übertragen konnten. Der in Kanji geschriebene Text musste in lateinischem Alphabet neu geschrieben werden. Daher war dort die Nachfrage nach einer bildlichen Übertragungsmethode höher.

1979 wurde der Faxdienst durch die Deutsche Bundespost offiziell eingeführt.

Zunächst fehlte es an einer Welt-Norm. Zwischen Japan und Deutschland war wegen Norm-Unterschieden offiziell kein Fax-Verkehr möglich. Inoffiziell wurden aber Umschalter eingebaut.

Heimisch wurde das Faxgerät in den deutschen Büros aber erst Ende der 1980er Jahre. Besonders als das zunächst für den Empfang benötigte Thermopapier durch normales Schreibpapier ersetzt werden konnte, ging es rasant aufwärts. Bereits ab Anfang der neunziger Jahre kam kaum mehr ein Büro ohne Faxgerät aus.

Von besonderer Bedeutung für die Akzeptanz des Faxgerätes in Deutschland war es, als die Gerichte Mitte der neunziger Jahre den Zugang einer Willenserklärung gemäß § 130 BGB auch dann anerkannten, wenn die Willenserklärung durch Fax übermittelt worden war. Ein Faxschreiben ist und bleibt aber eine (Fern-)Kopie eines Schreibens und wahrt daher ein gesetzliches oder vertragliches Schriftformerfordernis nicht, da hierzu die originale Namensunterschrift erforderlich ist; so sind beispielsweise schriftliche Kündigungen per Fax nicht rechtswirksam möglich. Andererseits tragen viele Unternehmen der modernen Kommunikation Rechnung und räumen ihren Kunden inzwischen die Möglichkeit der Kündigungen per Fax oder E-Mail ein und erkennen diese entsprechend an.

Mit der allgemeinen Verbreitung des Internets ab Mitte der neunziger Jahre wurde der Telefaxdienst zunehmend durch E-Mail verdrängt.

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Allerdings ist aus den im vorletzten Abschnitt genannten Gründen die Übertragung von rechtsgültigen Unterschriften mit Hilfe eines Faxgerätes leichter möglich als über E-Mail, bei dem man hierfür zusätzlich eine nicht ohne weiteres erhältliche Signaturkarte benötigt.

Da Faxe zum einen problemlos modifizierbar sind (es ist eine Graphik, zudem mit geringer Auflösung), zum anderen kein einziges Sicherheitsmerkmal einer händischen Unterschrift übertragen wird (sehr geringe Auflösung, keinerlei Information über Druck und Schriftführung und Geschwindigkeit), sind diese Unterschriften aus graphologischer Sicht vollständig wertlos.

Ein weiteres Problem ist, dass die Gegenstation nicht sicher identifizierbar ist. Das wird von dubiosen Firmen genutzt, die unverlangt Werbung oder sogar unseriöse bis betrügerische Vertragsangebote zuschicken (mit unterdrückter Fax-Nr.). Beim klassischen Fernschreiben war dieses Problem bereits gelöst: Durch einfachen Tastendruck konnten die Details der Gegenstation angefordert werden. Damit konnte man einfach und sicher Fehler vermeiden, z.B. den nicht seltenen Fehler, dass man eine falsche Nummer gewählt hat, der richtige Empfänger das Schreiben nicht bekommt, und dass evtl. wichtige Informationen an falsche Empfänger gehen.

Literatur

• Markus Aigner: Das Fax- Handbuch. Technik, Tips und Trends. Richard Pflaum Vlg GmbH, München 1996, ISBN 978-3-7905-0178-0. 

Siehe auch

• Bildtelegrafie
• Fax2mail
• Faxweiche
• Fernschreiber
• Telex
• Hellschreiber
• Fultograph
• Mail2Fax
• Called Subscriber Identification (CSID)

Weblinks

• Historische Fax- und Schreibtechnik
• Faksimile darc.de – FAX
• Was tun gegen unerwünschte Fax-Zusendungen (Fax-Spam)?, IHK Stuttgart