В соответствии с рекомендацией МСЭ различают три вида систем документальной факсимильной связи: построенные по абонентскому принципу Телефакс (передача сигналов по телефонной сети общего применения) и Датафакс (передача сигналов по сетям передачи данных), а также построенную по клиентскому принципу Бюрофакс (рисунок 12.4).

Рисунок 12.4. Классификация систем документальной факсимильной связи

При абонентском принципе построения терминальные устройства, включённые в сеть электросвязи, устанавливаются непосредственно у абонентов, они подключаются к телефонным аппаратам. В случае клиентского принципа обслуживания групповые терминальные факсимильные устройства устанавливаются непосредственно в городских отделениях связи и в районных узлах связи. Сбор оригиналов, изображения которых следует передать, осуществляется через почтовые ящики, как и в традиционной почте. В нашей стране данный вид факсимильной электросвязи получил развитие для передачи фототелеграмм. Кроме того, он позволяет значительно снизить затраты ручного труда в отделениях связи при передаче обычных телеграмм. Основной эффект документальной факсимильной связи заключается в резком уменьшении времени передачи сообщения. Поэтому он наиболее полно выражен при абонентском принципе, и значительно меньше при клиентском, где неизбежны большие затраты времени на доставку сообщений от отправителя в отделение связи и обратно. Во всех названных системах факсимильная информация кодируется в передатчике по каналам связи в цифровой форме.

Достоинством всех систем, использующих факсимильный метод, является возможность передачи не только буквенно-цифровой, но и графической информации. Основным недостатком факсимильных систем по сравнению с буквенно-цифровым является значительно больший объем кодовых комбинаций, необходимых для передачи оригинала, т.е. избыточность информации. Так для передачи буквенно-цифровой информации, расположенной на оригинале размером А4, методом Телетекс требуется бит, а позначным способом Телефакс и ему подобным - бит, т.е. в 100 раз больше.

Большая избыточность факсимильного метода существенно осложняет его применение на коммутируемых сетях связи, так как требует большой пропускной способности сетей. Поэтому при разработке систем документальной факсимильной связи особое внимание уделяется методам сокращения избыточности.

Факсимильный сигнал на выходе передатчика представляет собой последовательность случайных по длине серий импульсов, соответствующих последовательностям чёрно-белых растр-элементов (за единичный принят импульс, соответствующий одному растр-элементу). Для уменьшения имеющейся в рассматриваемой последовательности информационной избыточности за счёт статистических зависимостей между элементами изображений необходимо произвести декорреляцию. С этой целью используют два известных метода декорреляции : укрупнение и предсказание

Метод укрупнения заключается в том, что сообщение разбивают не на элементы, а на отрезки, каждый из которых содержит по нескольку элементов. Вероятностные связи между такими отрезками слабее, чем между элементами изображения, в результате чего уменьшается избыточность. Практическая реализация метода укрупнения состоит в передаче не самих серий импульсов, а только информации об их длине или о положении, элементов, на которых происходит изменение яркости.

Метод предсказания основывается на том, что характер вероятностных взаимосвязей между частями сообщений в ряде случаев позволяет, приняв некоторую часть сообщения, предсказать его недостающую часть. Если бы такое предсказание могло быть сделано точно, то в передаче остальной части сообщения необходимость отсутствовала бы и, следовательно, время передачи могло быть сокращено. В общем случае точное предсказание невозможно.

На практике кодирования факсимильных сигналов используется модифицированный код Хаффмана. Принцип построения кода Хаффмана состоит в том, что часто встречающимся группам символов сообщения соответствуют более короткие кодовые комбинация, тогда как редко встречающимся - более длинные. Такой неравномерный код сказывается более экономичным, чем равномерные коды, из-за меньшего числа элементарных сигналов, приходящихся на один символ. Практически достигнуты коэффициенты сжатия информация порядка 6 – 8.

Рекомендация МСЭ, кроме использования одновременного кодирования, допускает применение двухмерного, так называемого модифицированного кода выбора относительного адреса элемента (READ). В этом коде позиция каждого меняющегося элемента кодируемой строки кодируется с учётом либо предыдущего меняющегося элемента, либо позиции соответствующего меняющегося элемента опорной строки, расположенной непосредственно под кодируемой. Каждая строка после кодирования используется в качестве опорной для следующей кодируемой строки. Благодаря частичному учёту корреляции растр-элементов и в вертикальном направлении двумерный код позволяет получить достаточно большие коэффициенты сжатия по сравнению с одномерным..

В случае планарного кодирования, применяющегося в отечественной аппаратуре передачи метеокарт, изображение разбивается на отдельные фрагменты. Фрагменты, содержащие чёрные элементы, первоначально обозначаются единицами, а не содержащие черные элементы – нулями. Затем фрагменты, которые имеют в своём составе чёрные элементы, снова разбиваются на более мелкие фрагменты с аналогичной обработкой. В результате получается кодовое описание изображения. Короткие коды обеспечивают коэффициент сжатия информации до 4.

В целом современные методы кодирования факсимильных сообщений в 6-8 раз снижают объём передаваемой информации. Однако и в этом случае он остаётся в 12-15 раз больше, чем при буквенно-цифровых способах передачи. Одновременно способы эффективного кодирования приводят к снижению помехоустойчивости факсимильного метода передачи, и это снижение тем сильнее, чем больше коэффициент сжатия.

Поэтому при использовании эффективных кодов приходится принимать меры по повышению верности передачи, чтобы искажения отдельных разрядов кодовой комбинации не приводили к ошибкам, допускается только незначительное изменение контуров изображения. Для этой цели применяют как способы избыточного кодирования с использованием решающей обратной связи для повторной передачи искаженных элементов сообщения, так и методы, основанные на использовании собственной избыточности факсимильных сигналов и служащие для маскирования ошибок. К числу последних относятся: 1) замена всей искажённой строки белой строкой; 2) повторение предыдущей строки; 3) печатание искажённой строки; 4) использование корреляционного метода для регистрации. В большинстве практических случаев используются два первых метода.

Для передачи факсимильной информации в системах электронной почты наряду с сетями передачи данных широко используется телефонная сеть общего пользования. Это объясняется широкой разветвленностью телефонной сети, интенсивным её развитием, а также автоматизацией установления соединений.

Поскольку телефонная сеть при своём создании не предназначалась для передачи дискретных сигналов, некоторые ее характеристики (неравномерности амплитудно-частотной характеристики, группового времени запаздывания, кратковременные перерывы, импульсные помехи и др.), не оказывающие заметного влияния на качество передачи речи, значительно снижают верность передачи дискретной информации. Снижение верности вызывается в основном помехами, возникающими в электромеханическом оборудовании городских АТС. Внедрение квазиэлектронных, а затем и электронных АТС и МТС будет способствовать значительному повышению качества передачи дискретных сигналов по телефонной сети.

На данном этапе развития телефонной сети считается целесообразным осуществлять передачу дискретных сигналов со скоростью до 2400 бит/с. Исследования показали, что передача дискретной информации на более высоких скоростях приводит к снижению верности. Например, при скорости 4800 бит/с вероятность ошибок увеличивается в 4-6 раз. Такое снижение верности может быть скомпенсировано использованием модемов с адаптивной корреляцией сигналов.

Для уменьшения загрузки телефонной сети применяется двухпроводная схема включения факсимильных аппаратов в четырёхпроводный канал ТЧ (рисунок 12.5). В этом случае сигналы, вырабатываемые передатчиком факсимильного аппарата, отделяются от сигналов, поступавших из канала связи в приемное устройство с помощью дифференциальной системы.

1 – приемно-передающий факсимильный аппарат; 2 – АТС; 3 – дифференциальная система; 4 – четырехпроводный канал ТЧ; 5,9 – индивидуальное оборудование передачи-приема; 6,8 – групповое оборудование передачи-приема; 7 – двухпроводная линия связи

Рисунок 12.5. Организация факсимильной связи по двухпроводной схеме включения факсимильных аппаратов

По мнению специалистов, предполагается, что в ближайшем будущем факсимильная связь займет второе место после телефона. Например, исследования, проведенные в США, показали, что уже в настоящее время факсимильная связь в 42% случаев заменяет почту, в 19% - Телекс, в 17% - телефон, в 22% - используется для передачи информации на подвижные объекты. Многие специалисты считают, что факсимильные системы с наибольшим правом претендуют на роль электронной почты будущего. К настоящему времени в разных странах мира эксплуатируется более 15 млн факсимильных аппаратов.