傳真機 嗶嗶聲-原來是有意義的-通訊解密

各位一定有聽過 傳真機 與對方接通時候的 嗶嗶聲 ,這些聲音其實並不是響好玩的,它們是真的有意義喔,今天就來帶各位了解這些聲音的秘密,以後或許各位就可以光靠聲音就能知道是哪台傳真機有問題。

建置電話錄音環境

為了將傳真機的聲音錄下來,我做了一個線路可以跨接在電話線的Tip/Ring兩端監聽電話線的聲音,也就是下圖中綠色電路板的裝置,它可以將電話線的訊號轉接到錄音設備裡面,如此我就可以把錄下來的聲音作分析,而圖中的黑色USB裝置,則是USB FAX,原本是想借一台傳統大台傳真機,但身邊的朋友早就不用傳真機,於是就買了這台迷你型USB傳真機,便宜又好用。

USB傳真機與電話錄音裝置
USB傳真機與電話錄音裝置

針對我自己做的電話錄音線路,若有興趣了解的朋友,可以看我另一篇文章,裡面有詳細介紹。

撥號與即時頻譜

既然要用傳真機,那就一定要撥號,那要撥給誰呢? 有鑑於目前傳真機用的人真的是越來越少,所以我選擇了公家單位的傳真機,基本上公家單位的傳真機還是處於服役的狀態,才能適用於各層面的需求,於是我鎖定了台北市信義區的戶政事務所傳真電話號碼,之後我會傳一張A4的英文說明文件,我想應該會被戶政事務所當成垃圾文件處理,下圖的右手邊就是我預計要傳出的文件。

預計將右方的文件傳真到戶政機關
預計將右方的文件傳真到戶政機關

那該怎麼將pdf文件用傳真送出去呢? 就是按下”列印”如下圖,在列印的選項裡面,有個裝置名稱Name的選項,原先可能是某台印表機,現在要手動將它改成Fax,如此一來列印功能就會將文件透過Fax列印到對方的傳真機上了。

列印選項裡的FAX裝置
列印選項裡的FAX裝置

但剛才的列印視窗,並沒有可以輸入對方傳真機號碼的欄位啊,電腦怎麼知道要印去哪裡呢? 原來它是要在你按下OK之後,才會跳出一個視窗,它長得很像email的對話框,裡面的”To”欄位就可以讓各位輸入傳真機號碼,然後按下Send就會開始撥號了。

傳真號碼的輸入視窗
傳真號碼的輸入視窗

接著耳機馬上就傳來撥號時的聲音,再來就是連線時的嗶嗶聲,我用軟體將這些聲音的頻率分布即時的顯示在螢幕上,同時也將這些聲音錄下來,後面就來說明這些嗶嗶聲的意義。

傳真機撥接時的視窗與聲音頻率分布
傳真機撥接時的視窗與聲音頻率分布

音頻分析-撥號

我把錄下來的聲音用音頻軟體打開,簡單介紹一下介面如下圖,它裡面有三個部分,最上面是Waveform波形,中間是Spectrum頻譜,下方是Spectrogram頻譜圖,有時也稱為時頻譜。

撥接時的音頻分析

Waveform的部分較好理解,一般的音樂剪輯都會用這個模式來呈現;Spectrum的部分可以讓我們知道某個時間點上的聲音頻率分布,這個時間點是以位在波形視窗中央的所在位置作為分析的時間點,所以不同的時間點會有不同的頻率分布;Spectrogram時頻譜則是把所有的時間點上的頻譜按時間順序排列在一起,這樣就可以一眼認出頻率在時間軸上的變化。

接著就來觀察撥號的波形吧,上圖波形中的八個短波型,分別代表剛才電話號碼的8個數字,它稱為雙音複頻DTMF,每個數字都是由兩個不同的頻率所組成,各位可以在頻譜圖上發現確切的頻率組合。

音頻分析-呼叫音Calling Tone (CNG)

在DTMF之後出現的東西稱為CNG,它是一個1100Hz的弦波訊號,如下圖中間的波形,單純用來呼叫對方告知自己是一台傳真機或數據機,但前提是對方要把電話接起來,對方若沒有接,CNG會重複送個幾次才罷手。CNG定義於ITU T.30的文件裡面,直接就是以CNG來稱呼,並告訴大家這個叫做Calling tone,我看起來它應該只是個代號,並沒有與Calling tone有相對應的縮寫關係。

Calling Tone CNG訊號
Calling Tone CNG訊號

音頻分析-響鈴音Ringing Tone

對方若是沒有接電話,自己這端就會持續聽到響鈴音Ringing tone如下圖右方,它是一個由440Hz與480Hz組成的頻率,由於頻率很相近,所以會出現拍差,類似40Hz的調變訊號,聽起來會有震動的感覺,Ringing tone是由中華電信的系統送出來的訊號,由於訊號源是在遠端所以振幅較小。

Ringing tone響鈴訊號
Ringing tone響鈴訊號

音頻分析-應答音ANSam

若對方的傳真機有接電話的話,就會發出應答音ANSam,如下圖右方。ANSam的完整名稱是Modified answer tone,它是一個由2100Hz的弦波信號,外加15Hz振幅調變,所以聽起來聲音會有點忽大忽小的感覺。

應答音ANSam
應答音ANSam

音頻分析-協議速率DIS/DCS

當雙方已經確認彼此的存在之後,接下來就是要確認之後要用哪個速率來傳送資料,於是對方會傳送DIS(Digital identification signal)訊號,如下圖右邊前半部,這個訊號已經不再是單一頻率所組成了,它是一個由較複雜的數位調變所構成的訊號,目的是用來傳送更多的資訊,因為對方的傳真機必須要列舉自己支援那些速率,用來徵得本地端的同意,所以資料量較大,佔的頻寬也較多,各位看頻譜圖就知道。

DIS/DCS資訊交換確認速度
DIS/DCS資訊交換確認速度

本地的傳真機收到DIS之後,就要回應給對方DCS(Digital command signal),如上圖右邊後半段,在這裡就確認了將來要用哪種速率傳輸,你會發現DCS所佔的頻寬又更寬了,因為出了傳輸速率之外,它們還有溝通其他事項,只不過我沒有再詳列出來。

音頻分析-通話品質調整Training

確認速率之後,就開始傳資料了嗎? 還沒呢,這裡還有一個步驟,就是要調整通道參數,因為每條電話線的通話品質不一,兩台傳真機之間必須要彼此互相做測試與調整,這部分稱為Training如下圖黃點的部分,Training裡面的細節想也知道很複雜所以我沒有深究,但它的目的就是要盡可能的讓通話品質提高,所以你會看到Training所佔的頻寬還滿寬的,基本上已經把電話線能用的頻寬都佔滿了,電話線的頻寬大約是3.4kHz,以現在的眼光來看當然不寬,但是以電話線的本質來說,這已經是它的物理極限了。所以各位大概就知道在實際傳送資料之前,這兩台傳真機其實已經默默做了很多事情了。

通話品質Training
通話品質Training

音頻分析-資料傳送Message

把前面所有的通訊參數都確認了之後,對方就會傳送一個CFR(Confirm)訊號,如下圖中間那個窄窄的訊號,表示對方答應使用這些參數。那如果對方不答應怎麼辦? 欸,這裡的答應只是用來告知雙方程序走到這個階段了,如果中途斷線那就整個程序要重來。

接下來就真的要傳資料了,我們稱為Message,這個時候傳真機的紙就會開始送進去掃描了,然後嘎嘎作響的運作了,這時候電話線的頻寬基本上就是被用得滿滿滿,你看下面的頻譜圖就知道了。

傳送資料Message
傳送資料Message

音頻分析-結束訊號

文件再多也總有送完的時候,當所有文件送完時,兩台傳真機會互相傳送結束訊號,然後斷線如下圖。至於這個結束訊號的代碼與意義,我就懶得再去查了,這部分只要去查ITU T.30或ITU V.8應該都可以找得到資料。

通訊結束訊號
通訊結束訊號

傳真訊號回顧

如果把剛才整段的傳輸過程塞到一個畫面裡面的話,各位就可以知道整個運作時間內,真正傳輸資料只佔了50%,有另外一半的時間都在處理雙方的技術參數與溝通,所以傳真機如果只傳一張紙的話,看來效率是很差的,多傳幾張才能把這些時間成本分攤掉。

其實現在傳真機越來越少人用了,僅剩下一些傳統產業在使用,若放眼全球似乎也是如此,目前好像只有日本還是傳真機的使用大戶,畢竟更高頻寬的網際網路已經可以完全取代傳真機,傳真機其實就是慢啊,我想在不久的將來應該會有所改變。

相關文章

電話雜音-如何消除-市內有線電話-維修DIY
電話訊號-差分訊號觀察-示波器祕技上集
電話訊號-降低60Hz干擾-示波器祕技下集
電話技術-類比電話系統詳情大解密
有線電話-POTS運作原理-搞懂用了上百年的電話系統

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*