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傳真服務器和IP FAX 產品
嵌入式網絡傳真系統設計與實現
王祁遠 韓俊崗 蔣林 2009/08/31
1.引言
隨著通信技術的發(fā)展，尤其是 Internet網絡的普及，為雙網數字傳真機奠定了實現的基礎，也為傳真業(yè)務的發(fā)展注入了新的活力。而網絡傳真功能作為雙網數字傳真機與普通傳真機最大的區(qū)別，其實現方案就顯得尤為重要。本文深入研究行業(yè)標準《IP傳真數據非實時傳送技術要求》，在分析 Internet網絡實現非實時傳真收發(fā)與處理的基礎上，提出了基于 Internet的網絡傳真實現方案，描述了 IP網絡傳真系統的設計與實現，以及所涉及到的相關協議與技術，并且描述了在 SMARTARM2200開發(fā)板上實現該解決方案的細節(jié)。通過對網絡傳真終端的實現，深入分析以 ARM處理器實現網絡傳真通信系統的可行性、可靠性和穩(wěn)定性。
本文第2部分簡單介紹了國家通信行業(yè)標準《 IP傳真數據非實時傳送技術要求》；第3部分提出了網絡傳真的系統架構和通信流程，并提出了基于嵌入式操作系統 uClinux，以及 ARM處理器實現網絡傳真系統的設計思路和實現方法；第4部分對設計過程進行了簡單總結。
2.協議簡介
西安郵電學院聯合西安亞森通信股份有限公司在國內率先制定的國家通信行業(yè)標準《IP傳真數據非實時傳送技術要求》（標準號：YD/T1650-2007），以國際電信聯盟電信標準化部門建議 ITU-T T.37《在 Internet上利用存儲轉發(fā)方式傳送傳真數據的規(guī)程》為基礎，并結合國內多家廠商的 IP非實時傳真設備的實際情況制定。規(guī)定了 IP傳真數據非實時傳送的技術要求，包括 IP非實時傳真終端的信令格式、通信協議、流程和數據編碼格式的要求。結合實現網絡非實時傳真通信時的用戶在傳真清晰度、傳輸時間、彩色化、成本、群發(fā)等的需求，提出了一種通過網絡非實時發(fā)送傳真的信令格式，來解決網絡傳真的發(fā)送和接收問題。
3.IP網絡傳真系統簡介
本課題的網絡傳真通信系統采用非實時通信方式中一種重要的實現方式，也是目前在 Internet上使用最為廣泛的一種應用—電子郵件（ E-Mail）[1]。電子郵件在客戶機與服務器之間提供松耦合的、異步的交互，而這種方式確保了傳真郵件安全的應用。電子郵件的可靠性高，這是因為它是基于 TCP基礎上的，而 TCP是可以提供端到端的可靠通信。因此將電子郵件與電話或傳真結合起來，則可以進一步拓展 Internet的應用范圍。網絡傳真通過電子郵件的方式實現，在進行網絡傳真通信時，需要將傳真樣張轉換為電子郵件即可，其中的技術關鍵是文件格式的轉換。本系統中，文件格式的轉換在客戶端設備處完成。
3.1 網絡傳真終端設計
實現完整網絡傳真收發(fā)的功能與步驟，可以分為網絡傳真發(fā)送處理及網絡傳真接收處理兩個部分。其中網絡傳真接收端的處理可以理解為網絡傳真發(fā)送處理的逆過程。
在發(fā)送端，對傳真樣張進行分解、量化處理、編碼、調制；而在接收端進行解調、譯碼、記錄（處理）和傳真圖像合成的過程。所謂“分解”，就是將傳真圖像按照一定的密度，在水平和垂直兩個掃描方向上，順序進行分割，分割出來的微小基本單元稱之為像素或像點[1]。此后，再利用光 /電轉換技術，把像素點按一定次序轉換成電信號，再將電信號進行各種處理，包括二值處理、壓縮編碼等，再將圖像信息按 Tiff協議格式進行封裝，接著再把包含圖像信息的 Tiff格式的文件作為郵件的附件形式發(fā)送到傳輸線路[4]，即 Internet網絡，通過傳真服務中心轉發(fā)到接收端。
在接收端，接收方首先從傳真服務中心取回包含傳真信息的郵件，經過解析郵件，取出包含圖像信息的郵件附件，接著提取出 Tiff格式文件中的圖像信息，再經過譯碼恢復出與發(fā)送端二值圖像信號相對應的圖像數據序列。最后送入記錄部件，恢復出與發(fā)送端圖像一致的傳真圖像，即傳真樣張（文件、圖表、圖形或圖像）。
3.2 網絡傳真系統實現
該系統主要分為三個主要（層次）部分：
1. 基于 ARM7的嵌入式硬件開發(fā)平臺；
2. 嵌入式操作系統 uClinux的移植[2]，為嵌入式軟件提供可靠的操作系統支持，主要包括基本的 TCP/IP網絡功能支持，ram disk文件系統支持（用于暫存系統運行過程中的數據）以及 JFFS2文件系統的支持（主要用于在 Flash中長期保存?zhèn)髡鏀祿完P鍵的系統數據等）；
3. 網絡傳真處理程序：主要包括網絡傳真終端處理程序（圖 1中所列功能）以及與傳真服務器中心之間的傳真收發(fā)接口（其中傳真的內容遵循協議標準），以及傳真命令控制的接口（主要實現傳真的網絡發(fā)送、網絡傳真打印以及傳真機參數設置等功能），并提供傳真的存儲管理等功能[4]。
3.3 系統性能測試
對嵌入式系統進行綜合測試分析，以保證系統的軟件、硬件具有兼容性、高可靠性和高可用性。并能在發(fā)生故障時，迅速準確定位系統中的問題。本項目采用周立功公司開發(fā) SMARTARM2200[3]開發(fā)板為雙網數字傳真機硬件測試平臺，以保證系統硬件平臺的可靠性與穩(wěn)定性。本項目對目標系統的內存使用和功能實現兩個方面進行了測試。
內存使用的監(jiān)控，采用 VxSim，它是時下流行的 Wind River公司的 VxWorks RTOS的模擬系統。VxSim允許設備驅動程序以及用戶開發(fā)的應用程序在放置到嵌入式系統前，可以在主機環(huán)境中測試。通過對網絡傳真處理終端進行郵件收發(fā)的壓力測試：全速啟動郵件服務接收端與發(fā)送端（模擬傳真服務中心，進行閉環(huán)測試），POP3客戶端，SMTP客戶端四個進程，根據嵌入式系統內存情況[3]，最大限度允許 10個不同的用戶進程連接。如果要加大可連接用戶進程的數量，則進一步增大目標系統內存即可。
功能測試是通過將所開發(fā)的網絡傳真應用程序移植[2][3]到 SMARTARM2200開發(fā)板上，使網絡傳真系統作為能夠獨立運行在 Internet網絡和 PSTN網的數字網絡傳真的實體終端，并進行了如下幾方面的功能測試[4]：
測試網絡數字傳真機的接收傳真功能
4.結束語
本文分析了用于數字雙網傳真機的網絡傳真系統的設計，通過對網絡非實時傳真通信協議的研究，提出一種可行的網絡傳真通信實現方案。在具體實現完整的雙網傳真系統的時候，從物理層到應用層，從軟件開發(fā)到系統移植，其所涉及到的方面遠遠多于本文所討論的問題，但限于篇幅，僅給出了網絡傳真設計的基本思路以及實現時的關鍵問題。本項目經過這兩年多的沉淀與積累，已經得到了迅速的發(fā)展，在去年年初更是通過信息產業(yè)部科技司的鑒定驗收。本文作者創(chuàng)新點：通過對非實時網絡傳真通信協議的研究，提出了一種基于 ARM處理器和 uClinux嵌入式操作系統的網絡傳真通信的實現方案，并通過鑒定與驗收。
參考文獻
[1]劉立柱著傳真圖像和傳真信號處理原理與技術 [M].國防工業(yè)出版社
[2]徐睿，黃健，徐辰著基于 ARM的嵌入式系統開發(fā)與應用[M].人民郵電出版社，
[3]周立功等著 ARM嵌入式系統實驗教程（二）[M].北京航空航天大學出版社
[4]李哲雙網數字傳真機設計與實現 [j]微計算機信息 2007 ，5-2：120-121
微計算機信息
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