DrWang
王金土.博士(Dr.Jimmy Wang){董事長.教授.理事長}事略.
戴博士.宏興2010.9.4編輯。 CHTr首頁
聽王金土教授唱.台大校歌;下圖V:李.連.王,三位博士.都曾經是台大教授

王金土博士之生平事蹟; 王金土博士之貢獻; 金土文宜輸入法; 高雄中學
  1. 回憶四五十年前我國國際電信之運作概況:
      王金土(前中華電信副總經理)
    • 一、概要 本文記述本人於民國五十一年九月十五日到交通部台北國際電台報到上班,一做就近四十年,當時所擔任的工作就是「微波系統的維運及建設工作」,這個微波系統較台管局、台電、軍方的微波系統的引進都早,沒想到這個微波系統是台灣第一個引進的微波系統, 而這個微波系統就是連結台北終端機室及在桃園及板橋的收發訊台之間之鏈路,後來又擴充到中壢及埔心的第二收發訊台。從此微波系統帶出五十年前國際電信的運作,包括終端機室、第一收發訊台、第二收發訊台的運作,以及建於東園街及板橋的各兩個「防空洞機房」。而座落在枋山的「越地平微波系統」係就本人所知並電訪同事,以補足早期國際電信的運作,使其更為完整。
    • 二、我國第一個微波系統 (一)到東園街終端機室及微波室報到上班 民國五十一年九月十五日是我正式從高雄到台北東園街報到的第一天,也是我進電信局(當時稱為「國際電台」)的第一天,沒想到這一做就是四十年,我是民國九十一年八月廿七日從中華電信辦理退休的,差二十天就是四十年。我是到國際電台工務處「微波室」報到上班的,同一天有另一位同仁也到東園街報到,他是簡俊彥先生,他是到「終端機室」報到的。終端機室與微波室那時都是在東園街100巷28號(後來100巷改大了,改名德昌街,為現在台北北區第一線路中心)第一棟木造樓房的二樓不到30坪大的同一間辦公室上班。終端機室的主管是朱德華工程師,下面有一位主管技術員是李元勳,還有一位女同事叫江淑華,她是我的長官張世權工程師的太太,有美國Arkansas州某一大學的碩士,她在交大兼課。我們微波室除了張工程師外,有一位主管技術員叫李森城,後來到美國FCC工作。微波室除了我之外,還有曾繁藤、鄭春雄,及三年後才進來的陳呈祿,及因為張工程師出國離職後,由報房派來的朱筆岫來擔任微波室的主任。而終端機室除了上述同事之外擔任過值機員的有林慶昌、陳瑞昌、林清水、江拱模、陳由國、錢嵊生、蔡景雲、陳金錶、及技佐張學信及茅希孔等。有些離職後當了老闆,有的出國另謀發展去了。 (二)終端機室的運作 終端機室是管控國際電話話音品質的中心,那時國際電話電路是依賴短波(高頻High Frequency, HF)通訊,電波需要經過電離層、海面或陸地的輾轉反射才能達到目的地。由於電離層游離電子的濃度及高度均受到天候及太陽照射的影響,隨時有明顯的變化,終端機室值機同仁就必須隨時注意在接收情況不佳的時候,請對方更換頻率,直到接收話音清晰為止。對方都是在國外,遠的有如美國是在加州奧克蘭,近的有日本的東京及菲律賓的馬尼拉。另外終端機室有一項「加密」功能,就是把話音訊號分成五個頻段分離後再依約定的組合「炒亂」(Scramble),在接收方再依約定的組合還原成原來清晰的語音。這一道程序可使話音訊號在傳輸途中即使被攔劫也不易聽出它清晰的語音。這個功能就是早期的類比式加密技術。 這些值機員與對方的呼叫不時可聽到:「哈囉Oakland!」,「哈囉Tokyo!」,可真枯燥無味呀!不過他們也有美好的一面,那是遇國際電路都很平穩的時候,偶而也可以偷閒跟線路的另外一端「國際台100」的話務小姐談談目前線路話音品質的狀況,以顯現他們的功勞,但也偶而會「假公濟私」聊聊天呢!另外也有悲痛的一面,在越戰末期,美軍撤退,西貢(現叫胡志明市)淪陷,這些值機員無論呼叫多少聲「哈囉Saigon」,都聽不到對方的回話,那是西貢淪陷共黨手中,對外通訊中斷。簡俊彥就是當時值班同仁,這個情景是他生前講給我聽的,我牢記在心。簡兄後來也調到地面電台當過主任,也調到頭城海纜站當過主任,不幸因肺癌英年早逝,真是可惜!否則他的貢獻會更大。 (三)板橋發訊台及桃園收訊台及波微系統 那時國際電話向外發音的「發訊台」是在板橋現在中華電信訓練所的位置,其對面稻田裡有十多幅菱形天線(Rhombic Antenna),尖端都對準目標國家的方向,用四根接長了的木幹撐起來。而國際電話接收對方話音的「收訊台」是在桃園電台(現料庫),也有十幾幅菱形天線,尖端也都對準對方國家的方向。也是用四根接長了的木幹撐起來。微波室的工作是要把在桃園收訊台收到的訊號,傳送到台北東園街,再轉送至終端機室,而把要發送出去的話音訊號,從台北東園街終端機室過來的話音訊號轉送到板橋發訊台去(這僅是電話電路,尚有電報電路容後敘述)。我們所使用的傳輸媒介是6 GHz「微波系統」。這是民國47年台灣最早第一套引進的商用微波系統,以後才有台灣電信管理局及台電的微波系統,軍方所引進者在陸軍通信學校有一套,僅在作訓練用,我在大三暑期還去實習過。 (四)微波系統 國際電台的微波系統是Motorola製作的產品。是用所謂的「雙調頻」(Double FM)的方式構成的,本地振盪器是用調速管(Klystron)。話音的訊號以劃頻的方式組合成12路,24路,或48路做為基頻,輸入「中頻放大器」,而此中頻訊號再以調頻的方式調變調速管所產生的微波,用導波管導引到天線。這個天線也很特別,不是把碟形天線直接掛在鐵塔上面,而是平躺在屋頂上,垂直射上掛在鐵塔上面的「被動反射板」(Passive Reflector),經過一次像鏡子一樣的反射,射到遠方。 在板橋也有微波鐵塔,把東園街鐵塔天線發射過來的微波經過被動反射板向下射入平躺的碟形天線,經過匯焦後注入天線號角,此一微波訊號經過本地振盪器也是調速管的「超外差式」解調後,輸出中頻信號,經過放大後就成為劃頻多路的訊號,再用過濾器把每一路電話的話音取出。 那時網路的拓樸(Topology)很簡單,東園街到板橋發訊台的只有單跳躍(Single Hop),而到桃園收訊台的者卻需要經過三峽鳶山上的一個「中繼站」(現在北二高三峽交流道附近)來轉接,所以桃園的系統是雙跳躍(Double Hops)。微波室同仁初期的工作是維護及操作微波系統,與板橋及桃園兩地保持專線聯絡。板橋每次以專用電話呼叫對方時,出來應答協同維護者是何清雲,而桃園每次呼叫出來應答協助維護者則是高金樹。何清雲後來調到枋山擔任越地平電台的主任,而高金樹調到台北電信總局技術處,擔任正工程司,那時我正好當技術處副處長,不幸有一次勘察台澎海纜時,忘了隨身攜帶「小炸彈」因為心臟病突發在海纜船上失救,感嘆失去了一位昔日優秀的工作伙伴。 (五)三峽的微波中繼站 我在微波室很要好的工作伙伴是曾繁藤,別人都叫我們倆「王哥柳哥」,每當三峽中繼站故障時,我們倆駕著微波室唯一的「公務機車」到三峽去修護,兩人輪流開,由東園街出發經光復橋、埔墘、板橋、土城、三峽,感覺滿遠的。三峽的中繼站是蓋在山上一塊私人的地上,選擇這個地點主要是從它到台北東園街及到桃園收訊台都有很好的視線(Line of Sight)。地主叫陳炳芳,也順便請他做看護工,給他一點津貼,就近照顧中繼站,以防中繼站被人破壞。三峽因地處在山上,時常下雨及打雷,如果遇到這種天候,中繼站的微波系統都會跳掉或故障,我們去時經過仔細檢查後,換幾個真空管,或換換保險絲等簡單的維護工作,但是如果遇到比較困難的問題時,則必須等下次老闆親自來一趟。 (六)擴建至第二收發訊台的微波系統 微波室在後期的工作比較累,要建立台北東園街經三峽到中壢第二收訊台(在現今中華電信研究所的大門口附近),另一路由是由台北東園街經過三峽到埔心第二發訊台(現在研究所標頻台)。第二收發訊台的建立是為了與日本大阪KDD對試「電離層散射」(Ionosphere-scattering)想用來取代短波通訊,希望能夠用作國際電話電報通訊。曾繁藤那時負責設計微波反射板鐵塔機械架構,發包由廠商建造,我負責電子設備的裝設及調整。記得有一次在中壢調整微波反射板的時候,起先找不到三峽的方向,後來通知在三峽的陳炳芳雇工爬到鐵塔上面拿一面鏡子在太陽西下的時候往太陽照並左右擺動,我們在中壢的工作人員都爬上鐵塔,注視三峽的方向,結果看到像一把火一樣的在閃動,工人把反射板的方向對準那個火把的方向,結果收到了對方傳過來的微波訊號,再將反射板左右調整,使限制電流(Limiter Current)最大,固定反射板後完成天線的調整工作。同樣的方法也用在三峽對埔心的鏈路上,很輕易的調整完成了。說也奇怪,當初來中壢裝微波,而在二十年後被調到這個當初認為是「不毛之地」「鳥不生蛋」的「鬼地方」(這是當時一位從美國西北大學拿了博士學位回國服務的楊鍵樵博士講的)來擔任電信研究所的「兼主任」、「副所長」及「所長」共計十三年,似乎對中壢這塊地有緣似的。 微波室的老闆張世權先生很喜歡搞研究發展,他用簡單的架子及零件組裝成自己發展的微波系統,用銅片彎成L形,面對面焊接起來,成為導波管,還要鄭春雄幫忙銼銼打打,雖然他的「系統」並沒成功運作過,但是他的研究發展的精神確實是難能可貴的,這可能也是影響我以後對研究發展有興趣的原因吧!。 (七)板橋發訊台的官司 板橋第一發訊台是現址板橋營運處及電信訓練所的位置,在四十年前它的對面是一片綠油油的稻田,但是可惜的是被從上海撤退來時無處可棲的「交通部國際電台」所「佔用」,那時沒有所謂的民主,官府最大,其實也不是所謂的「佔用」,只是像台電一樣為了公眾的利益插了幾根木幹而已,上面再掛上菱形天線,那時還不知道「電磁波」會有害人體的概念,但是那種動不動就是幾十K瓦的強力電磁波,如果在那下面長期曝曬一定會有負面影響的。可是由於你的佔用,民間就無法蓋房子了,影響社區的發展,一狀告到板橋地方法院,經過三審定讞後,國際電台終於敗訴而撤掉天線還地。這個也許是後來往埔心去蓋那第二發訊台的一個原因吧!現在電信訓練所的對面蓋滿了連棟的大樓,國際電台的敗訴還地確實對板橋社區的發展有貢獻呢!而我兒子最近也在訓練所正對面買了一棟店面透天大樓,準備裝璜後當牙醫診所。 (八)第二收發訊台的廢台 上面提到微波系統後來增建兩個鏈路到第二收、發訊台,現在順便把第二收發訊台的人地事物一併的回憶一下。那時是事務室宗海若主任負責買地,朱德華副處長負責蓋機房。第二收訊台是在中壢與楊梅的交界處屬楊梅的土地,是現在中華電信研究所的大門口左右側的位置,包括現在托兒所、籃球場、宿舍及池塘前的土地。這些土地因為有部份產權不全,後來成為共同持有,而共同持有者後來又賣給第三者,由第三者提出民事官司告電信研究所,並透過立委加壓電信研究所還返不當取得之土地。本人當時剛好擔任所長職務,妥善處理了這項官司,和解後,買回第三者持有之部份,也完成了完整的土地所有權的登記。後來電信研究所又加買了池塘後面的地,很多建築物都蓋在池塘後面新買的地,也在後面這塊地上發展,但是池塘這塊地卻沒有買,那時在總局總務處工作的鄭茂川為了研究所的安全作了圍牆把它一起圍了起來,使得這個池塘成了研究所的範圍而無產權。這個池塘的十幾個所有人告到法院,還請很多重量級的立委來關說要研究所編列預算高價購買這塊土地,但經過許許多多次議價始終無法達成協議,否則可能會變成有「圖利他人」之嫌,據洪副所長最近告訴我,他最棘手的工作是圓滿處理了這個池塘土地的所有權。 至於電離層散射電台之建設及維運,最初所派的主任是李森城,後來李森城去了美國,改由顧紹箕接任,屬下有主管技術員鄭進喜,及差工溫光亮等(他後來留任到現在成了電信研究所的元老)。這個電台是要試驗「電離層散射」是否可以用在國際通訊,跟日本KDD在大阪的一個電台對試。那時所用的天線是幃幕天線(Curtain Antenna),左右高掛著兩幅雙極天線(Di-pole),高度約有100公尺,是使用空間分徑(Space Diversity) 接收技術,即兩幅天線看那一幅所接收的信號雜訊比較佳就採用那一幅的。每一雙極天線的一極是用多條導線擺成圓柱狀組合而成的。通訊設備也是由日本KDD提供,接收大阪送過來的幾路電報。這個系統幾年後就因為信號越收越弱,達不到預期的效益,加以衛星通訊技術的崛起,這個電台就廢台了,所有土地及設備撥給電波研究所。 第二發訊台是設在埔心的位置,現今是電信研究所標準頻率及時間電台,就在現幼獅工業區西側,是一塊很方整的土地,也沒有產權的糾紛。最初派去機房維運的有張連旺主任,及張福煙主管技術員,這個電台的天線比較簡單,只有一幅幃幕天線,高度也是近一百公尺,架起超大型的雙極天線,因為它是發射用的,可是所發射的電力是十數K瓦的高功率,工作在這樣的環境下,就像在一高功率的廣播電台工作般,有些壓迫感。這個電台後來也是因為對方接收訊號有漸弱的趨勢,加以衛星通訊崛起,這個電台也同第二收訊台一樣的走入了歷史。後來土地及機房全都撥給交通部電波研究所,當做標準頻率時間的廣播電台之用。 (九)東園街的兩座防空洞 現在再回到台北東園街100巷,除了第一棟木造的二層樓外,在後面還有兩座長約五十米高約三米的「防空洞」,第一座防空洞成「凸」字形是終端機室的機房及微波室的機房,第二座防空洞是中央室報房。這兩座防空洞是剛撤退來台時為了怕空襲轟炸而建的,無論牆及屋頂都是用厚厚的水泥保護著,所以叫「防空洞」,其實是保護這些電信設備及作業的人員即使有空襲也可以不受影響的作業,可見那時有多麼緊張。終端機室是要值班的,一天分三班,而微波室是不值班的,有事才下樓來進防空洞看看,或是連絡對方出來調整一下。第二座的防空洞是「公眾電報的交換中心」,名叫「中央室」,是各方電報來到此地「人工交換」的地方。 (十)國際電報的運作 先說來報,國際電報來報的訊號是由桃園第一收訊台或中壢第二收訊台接收到了以後,由微波系統傳到台北東園街微波機房,這些訊號就用專線拉到中央室,於是由世界各國傳來的公眾電報,每一國家一台用收報機把它們印出來及鑿成紙條(Paper Tape),看看每一通的電報掛號(Cable Address),憑它從幾萬個橡皮圖章內找到有登記的商家或個人,那上面有收報人的地址,如果是在台北區域,則由國際電台的「報差」直接去投遞,如果是外縣市或長途的,再用紙條轉送「長途局」轉至全省較大電信局,請他們去投遞。再說去報,由各營業窗口傳來的客戶電報,或由較大電信局傳來的國際去報電報,看看要到那一個國家,就把紙條拿到每一個目的國家一台的發報機,把紙條一放,那電報信號就變成0與1的調頻信號傳至東園街微波室,由微波系統傳送到板橋第一發訊台或埔心第二發訊台發射出去到國外。電報的訊號早期是50鮑的(50 Bauds),如果每一頻率的變化代表一個位元,那50鮑就是50位元/每秒,後來有發展出75鮑的,即每秒75位元,那是早期的「數據通訊」技術,那時「公眾電報」的收費是計字的,所以一通電報稿都盡可能的寫幾個鍵字,以節省費用,不像現在的網際網路電郵,任你收發都不用計費的,還可以收發照片及影片,真是不可同日而語。中文的電報是用電報碼來傳送的,來去報需經過譯碼的手續,譯碼是以電報碼本作依據,把每一個中文字翻譯成四個阿拉伯數字,四個數字一組,如果要「加密」時,可以約定加減多少行列的方式,也可以得到簡單的保密效果,報文即使被攔劫也看不懂電報中的文意。在中央室上班,所接觸的盡是電報紙條、電報捲筒紙、電報紙以及那嘀嘀噠噠的收發報機印字所發出的聲音,並不是一個像微波室那樣比較幽靜的辦公環境。那時在中央室報房上班的有楊永言、李天雲、葉世長、蕭如文、范 雲、劉恕節、朱筆岫、倪再雲、林忠烈等,除了朱筆岫住在東園街宿舍之外,他們每天坐著漆有CGRA招牌的交通車,由市內來東園街上班,下班再坐交通車回家。CGRA是從大陸帶來的機關名稱,是Chinese Government Radio Administration 的簡縮字,直譯的話應該稱為「中國政府無線電管理局」,可見當時「裁判兼球員」的意味非常濃厚。其實CGRA的中文名稱就叫「國際電台」,如果各地設立分台,設在台北的就叫國際電台台北支台,後來大陸淪陷既然沒有支台,台北就形成獨一無二的「國際電台」,並先後改名為「國際電信局」及「國際電信管理局」,亦就是目前「國際分公司」的前身。 報房的作業完全是人工的,枯燥、無味而繁雜,於是有以後的「國際公眾電報電腦化自動處理」系統的發展,這個容我另文下回分解慢慢道來。 (十一)國際傳真的運作 國際電信的業務除了國際電話、國際公眾電報及國際電報交換(Telex)之外,尚有國際傳真的服務,把影像或照片在國際間傳送,這個業務早期所傳的是黑白的照片,多半是報社在海外重大事件的現場照片,少數是彩色照片,因為彩色照片的價格要比黑白的貴很多。作業時是靠一部傳真機把一張照片捲在一個滾筒上,靠一個感光點來感覺照片上黑或白的亮度,有的傳真機也可以感覺若干層次的「灰色」階層,使影像較為逼真些,而彩色傳真機要能夠感覺出各種不同的顏色,把這些亮度或顏色轉換成不同的層級的信號,用來調變語音載波信號,再靠微波傳到發訊台,而發訊台再把微波換成短波載具送到國外。而國外傳來的傳真也是以反方向由桃園第一收訊台接收後,以微波傳送到台北傳真室,再以適當的傳真機把影像在滾筒上掃描出來,所以早期的傳真影像在信號情況不是很好的情況下,可以看到一圈一圈的掃描線。傳真的收費方式是看影像的大小來收費。記得當時傳真室的主管是程耀祺工程師,而下面的主管技術員是陳文華。 (十二)李局長的兩項趣談 這裡我要提供幾段前李局長元勳所增補的當時國際電台工作實境,描述當時辦公室流行的方言「想愛我」(上海話)所引起的趣談,以及在板橋「防空洞」內穿短褲辛苦值機的糗事: 「當時CGRA的主管和基層值機報務員和技術員大部分是由中國大陸上海、南京以及最後自廣州支台撤退而來(前電信總局長梁賡平曾任廣州支台台長),其中又以上海撤離來台的人數為最多。所以在辦公室或報房中講上海話的最為吃香,對一些後來從台灣招考進局的同人而言,聽他們講上海話,簡直就如同鴨子聽雷。所以早期在板橋發訊台工作過的張連旺(退休時為用戶機械中心主任),到現在為止,如果一提到上海話,他就會娓娓道來一段往事,他說:當初他進局不久派在板橋發訊台值班,有一天上班時電話鈴響了,只聽到聽筒裡嘰哩呱啦的還有「BCS念尼」幾個音,聽得他一頭霧水,不知所云,雖然有請對方重複一遍,但還是丈二和尚摸不著腦袋,亦不便再問一次,只得在發訊台找一位懂上海話的同事,問什麼叫「BCS念尼」?經過解釋後才領悟,原來「念尼」是22之意。 BCS22是無線電頻率的呼號(call-sign),原因是中央室要請發訊台將原用頻率更換為BCS22而已。無線電頻率的使用常因信號強度的衰減,或其他頻率的干擾,或天候如太陽黑子、天電雷擊的影響隨時需要更換,所以通信品質很差,相較於目前高品質的衛星和海纜電路,實有天壤之別。 至於以上多次提到的防空洞,東園街有兩座,板橋發訊台亦有兩座,前者因無高熱量的真空管發散高溫,故在防空洞工作還不覺得有何痛苦,但在板橋發訊台的防空洞內值班就完全不同,特別是在夏天,那種痛苦也只有經歷過的同人才會知道。對年輕一代的同仁而言,簡直是難以想像的。因為每座防空洞都建立在地面上,除了一扇厚鐵板製成的大門作出入外,另有六、七個約50公分見方的排氣口是用來裝置抽風馬達的,防空洞頂端雖有幾個藉風力旋轉的出風口,但無濟於事,在夏天室外?度30度以上時,防空洞內的溫度至少還要加五度,原因是那時沒有冷氣設備,每部發訊機除變電器有熱量散發外,後級放大所用的真空管猶如二個火柱,其散發之熱量更大,而且冷卻系統是利用吹風的,因此熱空氣一直在防空洞內?旋,非但無法降溫,反而比外面溫度為高。所以防空洞內的悶熱,一班六小時下來,汗流夾背,工作非常辛苦,而且心情特別煩躁。那時唯一的辦法只有將鐵製的大門暢開,再用一具大風扇把熱氣吹出去,雖然效果不好,但亦無計可施,好在防空洞值班平時僅有一人,因此乾脆把防空洞外圍圍牆大門閂起來,脫去外衣僅穿汗衫內褲應付。那時還好只有一位女同事叫謝雲清(武漢大學電機系畢業),當她來接班時,就得麻煩她在圍牆外多逗留幾分鐘,以便先整理衣衫後好去開門。這些往事因歷盡堅苦,實難以忘懷。」
    • 三、台灣第一越地平微波系統(台港系統) 上面所描述的是「地上微波系統」及以高頻為基礎的國際電信。其中地上微波系統一個躍距大概從10公里至50公里之間,如果超過這個距離,就必須加建「中繼站」,把一方傳過來的信號放大再傳到另一方,如三峽微波中繼站是也。但是若兩點間的距離超過五十公里以上或一百公里以上,則無法建立此一「中繼站」,如台灣到菲律賓呂宋島間(約550公里)及台灣到香港間(約630公里),此時必須要靠那時的一項新技術,這項技術是利用「統計通訊理論」的「對流層散射」(Tropo-Scattering)技術。微波技術本來是一種「視線內」(Line of Sight)的資訊傳遞技術,亦即發收站間必須要相互看得見,但由於地球是圓的,距離太大時,對方即要落在地平線以下,即不能相互看得見了。但是依對流層散射技術,若以強力微波向遠處的「對流層」發射,則在遠處某範圍內(500公里至1000公里)亦可收到微弱但仍足夠使用的信號,這些信號是由「對流層」不規則物(irregularities)所散射的向量和,如台菲及台港間,選擇在一處山上(枋山),對準海平面發射微波信號,則對方仍然可以收到可用強度的信號。 由於對流層隨著風雨的變化並非很穩定,因此接收的信號有強弱不一的現象,因此接收方需要使用兩幅天線來接收對方的信號,兩者再相互比較其信號雜訊比,選取較高者來使用。此一方法叫做空間分徑(Space Diversity),以選取較佳之信號。同時,對流層的散射現象也會因頻率的不同而有信號強弱之時,因此,通常也要同時發射兩個微波載波頻率,對方再從這兩個頻率中挑選較佳信號雜音比者來使用,這個方法叫頻率分徑(Frequency Diversity),兩種空間分徑信號加上兩個頻率分徑信號,最後是四選一,以挑選出最佳信號雜音比。 為了描述當時營運的系統,本人特別電訪當時在枋山越地平微波站擔任「主任」的何清雲先生,他特別提供下列的資訊: 中菲系統 台港系統 系統廠商 Maconi Page 頻率範圍 780~900 MHz 同左 方向及跨距 南北550公里 東西630公里 仰角 -4至–5度 同左 載運電路(12/g) 96路DSI成240路 64路x 2 =128 路 天線反射板型式 鋁合金面板組成 網狀 分徑技術 空間及頻率 同左 雙倍容量技術 豬背Piggy Back 同左 電功率 10 K瓦 10 K瓦 啟用年月 民國 59年 民國56年 主要用戶 美軍 48 路用DSI 何主任說:「中菲系統有一半是提供美軍使用,他們把48路的電路利用數位語音插補技術(Digital Speech Interpolation, DSI),使一路電話電路最多可以供6路電話來使用」。按一般雙向電話,一方講話,另一方大多靜止聽話,於是電路有一半的時間即呈空閒狀態,如果使用DSI技術,則把數位化後的語音信號,不但在本路傳送,而且其空閒的時段也可以拿其他路有語音的信號來傳送。如此則可有效使用租來的電話電路。 對於枋山越地平微波系統,最大的貢獻者是程總工程司思鈞及何主任清雲,一位是負責規劃建設,一位是負責電台的維運,尤其是何主任由板橋調到那「鳥不生蛋」的地方來工作,並非一般人所能忍受得了的。
    • 四、結語 國際電信陪伴著我國外貿的成長––民國五十、六十年代,台灣的外貿正是急速成長的年代,而這樣高成長率的外貿所必須依賴的就是可靠的國際電信。那時的國際電信主要是靠電離層反射的高頻無線電及靠對流層散射的越地平微波,來傳遞這些國際貿易的訂單交貨及付款等資訊。本文所描述的第一、第二收發訊台及越地平微波電台就是擔負並完成了這項可靠國際電信的進出埠,而連結第一、第二收發訊台所使用的微波系統就是這個平台的神經系統。這裡本人要強調的是微波系統是台灣第一系統,中壢的電離層散射系統也是台灣第一的系統,而座落在南台灣枋山的對流層散射系統也是台灣第一的系統,這些系統,對台灣早期的經濟發展及外貿成長伴演了重要角色。 國際電信的江何日下日落黃花––國際電信的業務雖然四五十年前靠的是那不可靠的短波跨海傳送技術,但是曾經是電信局裡面最賺錢的區塊,為電信局壘積了現在這麼龐大的資產。像電話是依每分鐘幾十元計算的,電報也是按字計算的,電報交換也是按分鐘計算的,國際傳真也是按圖面的尺寸來計價的。雖然貴,但只此一家別無分店,有點叫「專賣電信局」,但是客戶為了要做海外生意,逼得客戶不得不使用。所賺來的錢除了每年盈餘全額繳國庫之外,利用這些收來的錢來擴充電信設備及線路,使得今天的中華電信有那麼多的資產及土地機房,認真的講,有點「不當得利」,這些資產都是全民的貢獻。但是曾幾何時,因為科技的進步,電信自由化的施行,這國際電信的業務已急速萎縮,「江河日下」,不久將成「明日黃花」、「夕陽餘暉」。 先講網際網路的崛起,先是取代了電報、電報交換及國際傳真,它可以「幾乎免費」的傳送文字及圖像,後來網路電話的興起,尤其是近兩年來Skype網路電話的興起,使得長途電話幾乎被取代了,透過Skype的軟體在國際及國內長途電話的使用上幾乎是免費的,只有不知道使用電腦的還在打那國際電話,於是整個國際電信的業務被挖空了;加以大容量的光纖海纜的興起,使得「衛星通訊」無用武之地,本來一條光纖只有一路,現在的光纖技術有兩百多個顏色,也就是兩百多路載波,於是國際通訊的容量供過於求,也非常便宜;另外,一個很關鍵的因素是電信營運的自由化,使得營運這國際電信業務之經營者不只一家,去除了以往電信局一己壟斷的現象,由於競爭,所以其價格降低許多,到時國際電信的費用可能會比國內電信費用便宜,這點是當初想都沒想到的。
  2. 電信系統的演進與未來的發展 電信系統的演進與未來的發展(中)無線傳輸系統之演進 作者:王金土
    • 一、前言 本人在上上期「工程」季刊中,投稿一篇本題之(上)篇,其內容是敘述「四、五十年前電信系統的運作」,此內容涵蓋了:(1)電報及電報交換系統{A. Morse Code 發報機時代, B.鮑竇碼發收報機時代C. 電傳打字機時代報房D. 人工交換時代E. 電報交換(Telex)交換機時代F. 公眾電報自動處理時代}、(2)電話及電話交換機系統{A. 磁石式電話機B. 共電式的電話機C. 撥號電話機D. 按鍵電話機 E. 無線電話機}、(3)交換系統的演進{A. 線路交換系統B. 信息交換系統 C. 分封交換系統}、(4)黑白及彩色傳真系統、(5)有線傳輸系統的演進{A. 開放式架空線B. 漆包線C. 同軸電纜D. 光纖}。本篇(中)擬就:(6)無線傳輸系統之演進作一個描述 ,這一篇包括了:{A.短波通訊B.超短波通訊C.微波通訊 D.電離層散射通訊 E.越地平微波通訊(對流層散射通訊) F. B. B. Call G.行動通訊H.衛星通訊},而最後一篇(下)擬就(7)網際網路解構了傳統的電信系統、(8)以IP為基礎的數據、語音及視訊系統當道、 (9)未來的發展朝節能減碳及零污染,做一觀察及描述,及(10)大膽的展望一下四、五十年後之電信系統可能會變成怎麼樣了,做一點預測。
    • 二、四、五十年前電信系統的運作(續) (6) 無線傳輸系統的演進 A. 短波通訊 最早引進台灣之無線電技術可以說是短波通訊技術,這項技術早用在廣播系統之短波段,這個波段可以接收到國外傳來的廣播節目。而早期沒有什麼高科技的東西,只有拿當時算是最高科技的短波技術來載送國際電話電報服務。那時「超外差式五燈真空管」收音機可比美現在的iPhone手機了。 所謂短波是使用3MHz~30MHz之間的載波,以調幅方式載運語音訊號或電報訊號,利用「電離層」及海平面之輾轉反射而傳送到遠方。所以這「電離層」就是當時天空上最佳的「電子反射板」,把一方投射過來的短波訊號像鏡子一樣的反射到另一方。當然有一部份的能量會被電離層所吸收。這電離有D, E, F1, F2層,視太陽照射大氣上層的強弱所產生空氣分子游離的程度而有不同的濃度(Intensity)及高度。這D層最低而F2層最高。如太陽照射較弱或無太陽之照射,這D層或E層也會消失。 談到電離層,在當時是一門很熱門的研究,世界各國都在做「電離層探測」(Ionospheric Sounding),把各種頻率垂直投射進入太空中,而測試其反射波的強弱,以繪製本地之通信頻率之預報曲線圖(Contour),公告全世界,作為利用本區電離層的參考資料。我國電信研究所的前身「電波研究所」早期就是專門從事這一方面的工作,而第一任所長馮 簡教授也是我台大「無線電」的老師,早期還到過北極圈內從事電離層的研究,舉世聞名。我在1967年暑期,利用在美國夏威夷大學進修的機會,花三個月的時間到科羅拉多州波爾德(Boulder)美國環境科學服務局(Environmental Science Service Administration, ESSA)所屬的無線電實驗室(Radio Lab.)去研究電離層有關的科學及分析龐大的資料,獲得不少的學識與經驗。 台灣的短波通訊用於國際電信是在民國38年前後由上海撤遷來台者,當時發射台是設在現板橋在訓練所內,而其所用之許多菱形天線(Rhombic Antenas)則裝設在對面之稻田之中,每一幅菱形天線對準目標國之方向。因為菱形天線是有方向性的天線,其尖端方向的之電場強度最強,這些菱形天線使用四支接長了的木桿,每支約三十公尺高,四支桿子插在地上成為菱形豎立起來,鄰桿間頂上懸掛了導線。而機房是設在一座「防空洞」內,裡面有好多部高功能發射機(每部約10KW),每一部饋電至一幅菱形天線。由於短波通訊對方的接收訊號不是很可靠,常因電離層之變化而有所變動,故機房很頻繁的工作是時常要更換頻率,以最佳化對方接收情況。又由於當時局勢緊張,那些高功率發射機都是珍貴的進口貨,恐怕成為敵機轟炸的對象,故躲在堅固的防空洞內,可是這就苦了值機人員,那時又沒有強力冷氣機,因此只有脫光了上身赤膊上班了。 另外,這些菱形天線霸道地佔用稻田民地,用行政命令頒布禁建令,影響都市發展,後來被板橋市民及地主告到監察院及立法院,廢除禁建令,國際局只有拆除天線還地了,將第一發訊台遷移到楊梅高頻台,後來短波停用後,高頻台就移交給海岸電台埔心台。好在以後越地平微波及衛星通信起來了,這短波通訊也漸漸式微了。 接收國外電訊的收訊台設在桃園埔子,也是由多幅天線架設在稻田之中,每一幅由菱形天線收到的訊號饋接至一部靈敏度極高的接收機,這些收到的訊號再經由微波系統(在C節中描述)送至台北市東園街100巷28號終端機室,此終端機室係將國際台的國際話音截分成去話及來話訊號,去話送至板橋發訊台,而由桃園收到的來話訊號即由此匯合送至國際台。所以終端機室是兩線制變為四線制的分界點,而且是國外終端機室的對口單位,監聽每一路訊號之優劣,作出是否更換頻率之決定,並協調發訊台作必要的更換頻率動作。這一點是短波通訊最特殊的作業方式。 板橋發訊台早期的工程師是王炳宇,後來由劉銘正接手,技術人員有何清雲及張連旺等,桃園收訊台的工程師是郭競雄,技術人員有高金樹等。高金樹後來調總局技術處,因上船探勘台澎海纜及澎金海纜,心臟病突發,未帶「小炸彈」急救而因公殉職。 B. 超短波通訊 (徐永德提供) 超短波(VHF, Very High Frequency),其頻率範圍在30MHz∼300MHz之間。是一種用於中短距離以提供中、小容量電路之無線電通信。 其電波傳播方式,依電波傳播路徑之不同,可略分為直接波(Direct Wave),反射波(Reflected Wave),折射波(Refracted Wave),繞射波(Diffrected Wave),表面波(Surface Wave),散射波(Scattered Wave)等。 電信局之超短波通信,原則上是利用繞射波達到通信的目的,多用於多山及鄉村地區。在早期民國五十年代起,提供台灣東部地區通信使用。 於台灣光復之初,百廢待舉,約在民國38年左右,採用第二世界大戰美軍報廢的無線電收發訊機型號1815提供四路電話電路。在民國48年,採用NEC u-228超短波通信系統,使用頻段為150MHz頻段,利用繞過尖削山脊的刀鋒(Knife Edge)效應,提供較高通話容量及較優通信品質之通信系統,其容量為60CH頻路分割多工制(FDM)類比通話頻道。建設於東部的幹線電路。 期間由台北(終端站)-北方澳(中繼站)-花蓮(終端兼中繼站)-玉里(中繼站)-台東(終端站),共六個站。另外在花蓮-玉里,玉里-台東,則拆裝1815收發訊機各提供2路電話電路,其後又在台東-高雄之間建設超短波電路完成東、西部電路之連接。 由於經60~70公里間多山之繞射波,其收訊強度非常微弱約在數μν/m,非一般八木天線(Yapi Antenna),三元件增益5~7dB,五元件7~9dB之增益所能達成,於是在同仁們共同努力之下,自行開發以半波長偶極天線組合成混合天線,再裝反射器平面網組成多元件平面反射器天線列。東部超短波天線均採用32元件平面反射器天線。其天線增益達到18.2dB。 又於57~58年間為達成鄉鄉有電話、村村有電話之政策,於多山區建設大量超短波通信電路,先後完成花蓮-風林、花蓮-光復、花蓮-玉里、台東-成功、台東-池上、台東-關山、玉里-瑞穗、恆春-屏東、恆春-枋寮、枋寮-屏東、大埔-嘉義、阿里山-嘉義、古坑-斗六、和平-梨山、高雄-旗山、玉里-池上等,其電路數為FDM1~5電路數。 在組織方面係成立「超短波段」,由高廷樞主持,成員有徐永德及張江雄等工程師,高段長後來高升至電信總局總工程司之職。(本段由作者加入者) C. 微波通訊 台灣最開始使用微波通訊技術的也是國際局那時叫國際電台,是用以連接桃園收訊台與東園街的終端機室,及終端機室至板橋發訊台。設備是採用Motorola 的雙調頻系統,而微波是由調速管(Kystron)所產生,頻率在6G 範圍。由東園街到板橋是單躍路徑,而由桃園至東園街是採雙躍式路徑,中間設一中繼站在三峽鳶山腰(現高速公路旁由南向北快到三鶯交流道過大科崁溪時所看到在半山腰的民房處),從此處遠望桃園及東園街都是在視線距離(Line of Sight)內。 本人在民國51年9月15日因在台大領了「電信獎學金」而得以申請報到進入電信局工作,沒想到這一報到就工作了四十年,把電信工作當做終身職,而且兩個小孩也都是「吃電信奶水長大」的。那時申請報到電信局還要經設在三重埔的電信總局核准,被派到國際電台設在台北市東園街100巷28號的微波室工作。微波室的工作剛開始滿輕鬆的,只有現有微波系統的維運工作,而我的主管張世權工程師除了維運工作之外,喜歡敲敲打打裝裝拆拆的,自力研製微波收發訊機,除了調速管使用庫存備料者外,其他零件及導波管都是自行銼焊而成,還要一位鄭春雄技佐來幫忙。所以東園街微波室簡直就像一處小型的「電信研究室」,最後的結果當然是玩玩而已,但是也學到不少微波機器的工作原理。 在維運微波系統方面,最為頻繁的是時常要到三峽的中繼站維護微波設備,每遇雷雨過後,設備常自動跳到備用(Standby),於是我跟同仁曾繁藤常有機會共騎著唯一的公務機車,從東園街經光復橋、埔墘、板橋、土城到三峽,再爬上鳶山半山腰,把故障的零件換掉,通常比較會故障的是中頻模組及電源供應模組的真空管或者保險絲,這樣一趟來回要花一天的時間,若問題比較嚴重時,則需要請張老闆下次親自來一趟。圖一是三峽中繼站的照片,大家好像順便去打鳥的樣子。 圖一、三峽國際電台微波中繼站––圖中人物:王金土(後排靠在鐵塔者)、張世權(二排左2)、林清水(二排右2)、簡俊彥(二排右1曾任海纜站主任) 微波室後期的工作較多部份是在建設新路由的工程方面,由於要跟日本KDD試驗「電離層散射」試驗,在埔心現研究所標頻台的位置設立第二發訊台,而在中壢現研究所大門口及池塘附近設立第二收訊台,為了用微波載送訊號的需求,需要把訊號由東園街送到埔心,而由中壢接收到的訊號要輾轉送到台北東園街來,所以就由三峽建立了一個路由至埔心,而由中壢建立了單躍路由到三峽。這些工作除了架設鐵塔工程外包外,凡是鐵塔設計,天線方位之調整都是自己來。現在仍記憶清楚,在調整中壢天線反射板時,請一位陳姓工友在三峽鳶山上拿了一面大鏡子對準夕陽照射,在中壢我們爬上鐵塔可以清楚的看到像火把一樣的閃動光芒,於是把天線反射板調向那個方向,於是在微波設備上就捉到了清楚的限制電流(Limit Current),這個經驗也用在埔心對三峽的鏈路上,總算大功告成了。 國際局後來建設衛星通信地面電台的同時,也由日本NEC承包建設了陽明山菁山里地面電台至台北東園街100巷28號介面站(Interface Location)的一條微波鏈路,擔任所有傳送至或接收自地面電台所有電話、電報、視訊等訊號的重任。在台北東園街機房旁建立了一座自行支撐(Self Support)約80公尺高的鐵塔,上面掛了一只碟型天線,微波訊號確從機房以導波管拉了那麼長的距離饋至在高空中的碟型天線,射向陽明山;而在陽明山後面七星山高處架立了一面反射板,把來去東園街的訊號反射到在山谷中的地面電台,而地面電台只有一層樓高的控制機房,只樹立了約五公尺高的天線架,也是掛上碟型天線,這樣的微波鏈路是「間接」的視線距離,等於是透過一面無線電鏡子才能看到對方。這樣的鏈路曾經在地面電台開台前,試收了阿波羅13號登陸月球衛星現況轉播訊號,也試送到台北東園街,可惜那時尚未對外開放,試收訊號未傳送至電視公司,只供作業人員內部分享而已。那一次的登月記得沒登陸成功,僅繞月一週後安全降落太平洋。 國際局還有一個微波系統是由高雄中正路單躍跨海到枋山,把進出越地平微波的電路利用微波系統來載運,這個微波系統的天線在高雄端是直接把碟型天線掛在高二、三十公尺獨撐式的鐵塔上,射向枋山。在路程上有一段是越過海平面上,容易產生海平面反射波之干擾,但如果在設計上有妥善的考慮,運作起來也不會產生問題的。 國際局早期的的微波系統,除了中繼站外,以及上述高–枋鏈路外,都是把碟型天線放置在屋頂水平的位置,朝上射到鐵塔上方之金屬反射板,再經過掛在約30公尺高的反射板的反射到遠端,並無把碟型天線直接掛在鐵塔上水平的射向遠方。因為把碟型天線掛在鐵塔上面,需要很長的導波管把微波訊號導引到上面,這微波的損毫也不小。所以,國際局的微波系統在外觀上與台管局西部及東部微波系統不甚相似。而國際局早期的的微波系統之容量較小,最多只有24路,每一路不是電話的語音就是電報的訊號。而台管局微波的容量較大,可能都是幾個超群的,主要還是載送長途電話之語音了。另外,為了服務台灣山區電話,後來有建設「展頻微波系統」,以服務小區間的少量電信需求。 國內微波系統後來陸續有台管局的西部幹線及東部幹線,跟著台電及軍方也建設起微波系統來,好像那時有一股「微波熱」的現象。台管局的西部微波幹線是從台北南二局–壽山岩站–中壢老坑–苗栗吉山–水井子站–中心崙站–朴子鹿草–龍船站–高雄楠梓–高雄十全,而有一支線是從水井子站–台中長一,總共有11站,而東部微波幹線是由板橋長途–次格山站–鶯子領站–烏石鼻站–美崙山站–光復山站–舞鶴山站–台東池上–西川山站–太和山站–北里隴山–平埔厝山站–高雄覺民,其中有四條支線,由鶯子領站–頭城海纜及鶯子領站–宜蘭東村,另兩條是由舞鶴山站–玉里站及西川山站–台東台東站,總共有17站,這些微波站如果在市內的就可以把電路引出來或塞進去,如果在山上的就純做為中繼站了。最早所建設的微波系統是分別是由GTE及Rockwell所承包的類比式微波系統,後來更新為數位微波系統分別由AT&T及Rockwell所承包的。這兩條微波幹線都能提供國內長途電路所需要的容量。除了西部及東部微波幹線外,在山區或離島亦有使用5.8G工業及醫療用免費頻段,以提供少容量之長途電路。如台灣–烏坵,台灣–綠島及台灣–蘭嶼等就是典型的離島展頻微波鏈路。 但是曾幾何時,這個微波系統慢慢走向明日黃花,被高容量的光纖系統所取代,因為微波頻率的使用要付費的,而且不久之前還調高為十倍,迫使東西部微波幹線停用,也使得中華電信前所規劃建設的大樓頂的微波鐵塔變成無用武之地,是浪費資源抑或生不逢時?像在台北交通部後面的一棟企客分公司大樓頂、信義路四段的光世代大樓頂及台中原中區分公司大樓頂就是典型的例子,屋頂的微波鐵塔變成了點綴的花瓶或是藝術品了。雖然光世代大樓頂的那一座因地理位置的關係,還免強作為與101大樓作光通訊之塔台之用,但其他的實在都無用武之地了,真是可惜呀! D. 電離層散射通訊(Ionospheric Scatter) 中日電離層超短波散射傳輸系統(程思鈞提供) 高頻通信(3~30MHz)最為人詬病的原因在於高、低頻率極限整天繼續的在變動。每一作業頻率(Operating Frequency)都應被選擇在高低極限之間,方可保障順利傳輸。 這項任務,當時在國際電台交由機線科助理人員來辦理。他們依據向美國標準局(National Burea of Standard)買來的雜誌資料,按月對每一國際電路作出頻率預測表,分發各機房及報房參考使用。這畢竟是一項預測性的工作,和氣象預測一樣,常遭人埋怨,說是預測不夠準確。尤其是報房同仁反應最為敏銳。 全球許多先進國家的國際電信機構都有同樣的煩惱。日本國際電信電話株式會社(以後簡稱KDD公司)研究所人員認為高頻有此困擾,超高頻(VHF;30 ~ 300MHz)傳輸可能要好些。乃選擇建議我國國際電台(以後簡稱CGRA)共同推動一項試驗。 建議在日本關西Kawachi發訊台設立48.47MHz超高頻發訊機,使用幕形天線(Curtain Antenna)發射訊號,在我國宜蘭市郊東港路電信局倉庫設置超高頻收訊機,聯結菱形天線(Rhombic Antenna)和簡式天線(Long Wire Antenna),並且每15分鐘輪換聯結天線,記錄接收的信號強度,送日本KDD公司由電腦分析記錄。 民國49年開始實驗,當時國際電台在宜蘭並無工作單位,由台北派員前往操作。每次派兩人,工作一週,每天24小時,三班輪值。因為每15分鐘要替換聯結天線,工作人員不能遠離,十分辛勞。 民國50年實驗結束,經分析資料,認為值得裝機操作,改進通信品質。 民國52年國際電台在桃園高山頂及埔心分別價購土地,成立第二收訊台和第二發訊台。由前此去日本受訓四人組成工程隊,配備職工數人,安裝測試新購超高頻機器設備,建立幕形天線(Curtain Antenna)。以最合理價格由李阿萬工程行施工,但該行員工只是聽命行事作粗工而已。諸凡測量精確天線位置,配置天線每一部位,都要國際電台人員自己作或發號司令。高山頂第二收訊台地形崎嶇複雜,有水池,還有小土地廟。收訊天線為兩付高60公尺,寬120公尺的分集式幕形天線,三隻天線柱腳,橫跨水池,基地落差很大,而天線設計精確度是以公釐(mm)來計算的,可見施工的困難度了。又巨大的幕形天線靠近且位在小土地廟的上方,小土地廟是鄉下人的精神寄託,交涉協調,實在作了不少的公共關係。但是建成後,氣勢雄偉,每遇強風,常作金石聲響,十分悅耳。 幕形天線是好大的一幅雙極天線(Dipole Antenna),掛在每兩根柱子間,像一個「非」字形,而橫向的天線元件是以八根平行銅線固定在幾個圓圈圈上,模擬成一根很粗的天線棒。這樣的「非」字形在收訊台有兩大幅,而在發訊台僅有一幅,很明顯的是一種「空間分集式」的傳輸方式。(本段為作者加入者) 埔心第二發訊台幕形天線,高80公尺,寬80公尺,更見雄湋。但是埔心地形平坦,施工就方便多了。 機線裝妥之後,開機作了一星期的性能測試。驅車攜帶電場強度電表(Field Intensity Meter)遠去七星山等地,測量天線之放射圖形(Radiation Patterns)都完全切合原始設計數據,其後KDD公司看到數據,都說比KDD公司的好,稱讚國際電台派員赴日受訓,結果作出的成績比KDD公司原有設備好,青出於藍,十分可賀。 中日超高頻通信電路正式運作了好幾年,大體平穩。不過後來發現有從喜馬拉亞山區反射回來的雜訊,算是美中不足。不過那時候(大約民國五十六、七年)大家的注意力都已移轉到UHF(300~3000MHz)波段內900MHz左右的越地平微波通訊技術了,於是中日超高頻通信電路也就順理成章的功成身退了。 第二收訊台那時的主要成員有主任李森城(現在美國FCC工作)、工程師有顧紹箕(已過世)、及鄭進喜等,而第二發訊台那時主要成員有主任吳祖德、工程師有張復煙等。這兩個電台廢台之後移交給電信研究所,電信研究所後來在第二收訊台水池後面加買了很大塊地,成為現在大部份研究室建物的場所;而第二發訊台成了研究所的標準頻時廣播電台。(本段由作者加入者) E. 越地平微波通訊(對流層散射通訊) 台灣第一套越地平微波系統是台港系統在民國56年6月建設完成,是橫跨南部屏東枋山及香港Cape D’aguilar,距離656公里,枋山台天線向海平面以下負7.394千分弧度射出去,而香港台以負8.168千分弧度射過來。這微波訊號都以低於水平面的角度射向「對流層」,靠對流層的散射(Tropospheric Scattering)技術來通訊。這項技術是靠「統計通訊理論」來得到驗證的。我在1967年到美國科羅拉多大學選修一個學期,我就選修了捷克教授開的這一門課,依對流層散射技術,若以強力微波向遠處的「對流層」發射,則在遠處某範圍內(500公里至1000公里)亦可收到微弱但仍足夠使用的信號,這些信號是由「對流層」的不規則物(irregularities)所散射的向量和,對方仍然可以收到可用強度的信號。 台港越地平微波系統台港兩端電台採用相同型式機件與天線設備。發射系統是將基頻訊號輸入激發器,以頻調70兆赫之中頻,再經向上變換器(Up Converter)行波管(TWT)產生900兆赫之信號,其功率可達五瓦特,此後激發信號推動巨型電子調速管(Klystron),產生十千瓦強大電功率經導波管輸入天線而完成發射系統功能。接收系統採用頻率分集及空間分集雙重組合,故需四個基本接收機,共同注入Ratio Square Combiner後獲最佳之基頻訊號。發射與接收各使用不同的極化,香港端使用水平極化,而枋山端使用垂直極化波,故發射與接收可使用同一幅天線,不相互干擾。圖二是台港微波系統天線實體圖。 後來又建設了枋山到菲律賓呂宋島北端的維干(Vigan)之間南北向的越地平微波系統,提供當時美軍駐台及菲律賓間通話之需求。圖三就是台港及中菲兩系統的地理位置圖。這兩個系統一個東西向一個南北向,而傳輸的媒介是對流層的不規則物,這些不規則物經常會受到太平洋氣流之影響,尤其是冬天北風一吹,傳輸狀況多少會受到影響,據說東西向者受影響的程度較南北向者為大。 為了描述當時營運的系統,本人特別電訪當時在枋山越地平微波站擔任「主任」的何清雲先生,他特別提供下列的資訊: 中菲系統 台港系統 系統廠商 Maconi Page 頻率範圍 780~900 MHz 同左 方向及跨距 南北550公里 東西630公里 仰角 -4至–5度 同左 載運電路(12/g) 96路DSI成240路 64路x 2 =128 路 天線反射板型式 鋁合金面板組成 網狀 分徑技術 空間及頻率 同左 雙倍容量技術 豬背Piggy Back 同左 電功率 10 K瓦 10 K瓦 啟用年月 民國 59年 民國56年 主要用戶 美軍 48 路用DSI 何主任說:「中菲系統有一半是提供美軍使用,他們把48路的電路利用數位語音插補技術(Digital Speech Interpolation, DSI),使一路電話電路最多可以供6路電話來使用」。按一般雙向電話,一方講話,另一方大多靜止聽話,於是電路有一半的時間即呈空閒狀態,如果使用DSI技術,則把數位化後的語音信號,不但在本路傳送,而且其空閒的時段也可以拿其他路有語音的信號來傳送。如此則可有效使用租來的電話電路。 對於枋山越地平微波系統,最大的貢獻者是程總工程司思鈞及何主任清雲,一位是負責規劃建設,一位是負責電台的維運,尤其是何主任由板橋調到那「鳥不生蛋」的地方來工作,並非一般人所能忍受得了的。 (以下程思鈞提供) 圖二、台港越地平微波實體圖 台港越地平微波系統是國際電台進入現代化國際通信的發軔點。不僅在技術方面,國際電台的國際通信任務從此能與先進國家接軌,進入高品質,高效率的服務年代。在業務營運方面,也讓國際電台脫胎換骨,演進出一番新的局面。據說民國三十八年國際電台台北支台成立之初,營運收入極差,常常發不出員工薪水,必須透過電信總局向台灣電信管理局撥款支應。台灣–香港間的通信,當時由台北電話局管理營運,其高頻無線電話,就從來沒有通暢清晰過。民國五十六年六月二十四日台港越地平微波系統建成測試妥當,先行開放的16個話音通路(3KHz通路),使用幾週後就已額滿,需要擴增。營運收益,滾滾而來,奠定了以後發展衛星通信的財源基礎。經與香港C&W公司洽妥,聯結港美SEACOM海纜電路,於是台美電話品質與通信量均呈指數型成長。讓國人記憶最深刻的一次,當是中華少棒隊在威廉波特冠軍賽之役,就是經由該一海纜再經台港越地平微波電路實況轉播的。全國民眾深夜收聽,歡欣鼓舞,此皆現代化通信服務所能供獻者也。 中菲越地平微波系統建成後,美軍租用,年租金72萬美元。台港、中菲越地平微波系統建設經費各約美金100萬美元,如此優厚的投資報酬率,任何人都能看得出這是當時最為成功的經營成果。該兩系統順利營運了15年(法定壽年)本來擬有擴充延年計畫,後來因為更進步的通信設施,如衛星通信、光纖海纜通信系統在各國電信機構協商計畫後付諸實施。乃依法定壽年報請停用越地平微波系統。但是這一次成功的經驗,將永遠的保留在電信人員的腦海裡,也在我國電信歷史上留下光輝燦爛的一頁。 F. B.B.Call 在還沒有行動電話之前,B.B.Call可謂是別在身上的一件寶,如果有人無法在固網電話找到你,唯一最方便的方法是打你B.B.Call的號碼,B.B.Call基地台會發出電波,感應你的B.B.Call發出響聲,有的B.B.Call還會發出幾種不同的響聲,以辨認是那一處要找你,於是你就到有固網電話或公共電話的地方回撥電話。那時公共電話可說非常方便又好用,擔任B.B.Call回叫的任務,也發行了很多公話卡,增裕營收。後期的B.B.Call也可以顯示呼叫人輸入的代碼,以方便辨識及處理多處回叫。這項業務尤其方便在外奔跑的業務員,如遇B.B.Call響起,則記得撥電話回公司問個究竟,但同一B.B.Call也可知道是家裡要你撥個電話回去,真是沒有辦法中的辦法。四○、五○年代無線電通訊只有國家、軍方單位或電信局才能取得使用頻道。當中華電信第一套呼叫器系統問世後,盛況空前供不應求。曾幾何時,這種非常有機動性的配備,無情地被淘汰到歷史的垃圾桶中,被能直接通語音的大哥大行動通訊所取代,而各處所裝設的公共電話也就無人問津,成了裝飾品了。 圖四、太平山國家風景區三具孤零零的公話機 G. 行動通訊 行動通信的突破點在於能將廣大的涵蓋區域分成無數的「細胞」(Cells),而細胞間的通話交接(Handoff)要能夠不漏接不斷線。每一個細胞內就有一基地台,基地台上面掛滿了各個方位的天線,通常每一組天線射向一個120度的範圍。故如果要涵蓋全部範圍就需要三組天線。另外還有一個特色是軟體的設計,每一基地台的設備中的資料庫有所謂「在地記錄器」(Home Location Register, HLR)及「外地記錄器」(Visitors Location Register, VLR),這些記錄器隨時都在記錄使用者目前的位置,是在那一個基地台的那一位方位,以便能夠透過長途線絡來經轉每一通電話。 大約民國80年,電信局要建設行動電話系統,但是無線電頻段被國防單位所佔用,於是協調騰出所需的頻段,還付了七千多萬做為國防單位「汰舊換新」的費用。行動電話之演進可分四個階段:一、固定式行動電話。二、攜帶式行動電話。三、大哥大(黑金鋼)。四、手機。剛開始行動電話是裝在汽車上者,以後發展為攜帶者,但體積仍舊龐大,尤其是電池及天線部份。但以後因VLSI及高性能電池的發展,使得它的體積一再的縮小,成了個人身上不可或缺的一項配備。台灣電子工業也搭上這班列車,成為世界手機生產的的第一大國,各種樣式推陳出新。而自由化後之行動電話業者,往往以各種補貼政策來吸引客戶,以期望他能夠長期貢獻通話費。繼而手機的功能不斷加強,除了語音之外,有簡訊、照像、及上網等功能,而在頻寬上也越來越寬廣,從1G, 2G, 3G, 3.5G,4G, 到未來的5G永無止境。手機的盛行,使得許多公共場所成了大聲喊叫旁若無人的電話亭,而各式各樣的鈴聲也破壞了許多清靜的環境,因之許多會議場所及式場都預先警告使用者改成振動或禁聲模式,以免影響大家。而基地台的建設也像雨後春筍般的建立,廣寬地涵蓋住宅區、高速公路、風景遊樂區、商業區等。像中華電信的基地台2G的就有9300座,而3.5G的也有6000座,也涵蓋了高山離島,莫不以「無縫隙」來招攬客戶。這次八八水災,全國有上千基地台受損,也影響行動電話的通話,但是如果能夠奮力搶通,也是給客戶的一種安慰與關懷。 H. 衛星通訊 微波通訊是在視線距離內可以通達,但是地球是圓的,所以其傳輸距離若在50公里以上,必須靠「中繼站」才能傳遠,才能橫跨美國大陸。有人想出「中繼站設在太空」來中繼地面傳上來的微波訊號,於是1960年代開始就陸續有人造衛星發射上去,做為通訊用途,所以也叫「通訊衛星」。最早的是電星(Telestar),其後叫Intelsat II, III, IV, V, VI, …, 還有原供海上專用的海事衛星(Inmarsat)等。Intelsat的運作基本上甲地面電台發射6 GHz 頻帶的10KW左右的微波訊號,射向36,000公里高的同步軌道上的某一顆衛星,該衛星收到那麼微弱的訊號後,把它放大,並超外差2225 MHz變頻成4 GHz 的微波訊號,發射到地球,其波束可以涵蓋1/3地球,而在此1/3涵蓋區內之乙、丙、丁等地面電台就可以用大碟型天線來接收訊號,用低雜音接收機把它放大,由後端GCE設備及多工設備取出所要的訊號,這是一對多的傳輸機制。 台灣在民國58年起開始籌建衛星通訊地面電台,台址選在陽明山菁山里的山谷中,但對太平洋及印度洋區的Intelsat衛星有很好的仰角,有一座山擋住了台北方面來的雜訊。我那時由夏威夷大學兩年電機碩士修讀完畢,又奉准到歐湖島西邊的跑馬路(Paumalu)地面電台實習三個月回國,恭逢其盛地參與了衛星通訊之作業員訓練及地面電台的建設工作。那時有三位工程師分別負責天線及控制(曾繁藤)、地面通訊設備(Ground Communication Equipments, GCE)(本人)及多路設備微波系統及電力(陳呈祿),工作滿是勝任愉快的。 先說天線,那是由一個直徑100呎(33公尺)拋物面天線,必須要能自動追蹤在同步軌道上的衛星,所以有一伺服系統,來帶動天線的方位角及仰角,使其能正對衛星,這是靠接受衛星送下來的信標訊號(Beacon Signal),來隨時調整天線的角度。衛星雖然在同步軌道上,對地面是相對靜止的,但是每天也會作小8字形的漂動。天線的結構更是空前,因台灣為颱風帶,為了使天線能夠抵擋得注每秒40公尺之大風,那天線座下方深埋了長約50公尺深的圓柱(Kingpost)幾十根,以抗強風。今天這座天線成了中華電信衛星通訊最好的地上博物館了。 再說我負責的地面通訊設備GCE部份,在天線耳朵處掛了「低雜音接收機」(Low Noise Receiver, LNR)小機房,這LNR是用行波管TWT放置在一冷凍腔內用氦作冷媒冷凍到絕對溫度10度,以防分子間之碰撞。放大後之微波用導波管導至100公尺遠之機房。而在較低中央之吊掛平台上是強力放大器(High Power Amplifier, HPA),把由機房經由導波管送來的微波訊號放大至10KW的輸出,饋送至天線喇叭射向衛星。這兩個機房是靠一20公尺長的電梯上下服務值機同仁。 就在地面電台開幕典禮那一天,有三位貴賓來電台參觀,他們是當時副總統嚴家淦、國策顧問陳立夫、及行政院副院長蔣經國。我們的大家長方公賢齊陪同在側,而本人就是陪當時方公的解說工程師,引導他們搭乘電梯,到LNR及HPA兩機房參觀,至今回想起來甚有歷史價值,而且也一生難忘。 在機房內之GCE設備接收方有岔路器(Devider)及向下變換器(Down Converter),把每一路由導波管送下來的4 GHz之微波訊號降變為70MHz之中頻,又經中頻放大器及相位等化器,再到基頻解調器(Baseband Demodulator),把電話訊號各超群加A群解調出來,送至多路設備MUX;而發送方從多路設備MUX送過來的A群加各超群之訊號即基頻訊號送入基頻調變器(Baseband Modulator),此調變訊號再經相位等化器及中頻放大器,變換成70MHz之中頻,再經過混合器(Combiner)及向上變換器(Up Converter)轉變成6GHz之微波訊號,經由導波管送至高功率放大器。這裡上行只有電話及視訊兩路外加備援,而下行有各對方電台送過來者,再加備援。故設備數目眾多,簡直眼花瞭亂。以上所描述的都是早期的類比式微波系統。 再談談多路設備MUX,即是把電話訊號從12路組合成一群,而5群組合成一超群,要上行時把送往同一國家的電路組合在一群內,可能有若干群,跟至不同國家之各群在基頻上一字排開,集體送進基頻調變器;而下行是把解調出來的基頻通過一些過濾器,把所要的群及電路取出來。至於那一電路放在何處都是經過國際操作者會議協調訂定者。 另外,有一個重要的設備是不間斷供電系統。如遇市電故障,必須保持電力不間斷,在自備發電機承載負荷前,用數百個蓄電池串接,提供至多三十分鐘之無中斷交流電力。這在地面電台來講是最為重要的後勤支援。還有一個陸地微波系統,把下行電路重組,上行電路重配,經由一微波系統傳送至或接收自台北東園街100巷28號介面站機房。上述微波系統已有描述。 為了讓讀者更明確瞭解我國衛星通訊之建設,我特別請曾擔任過地面電台主任現任國際電信分公司衛星事業處處長張欽宗提供比較詳細的資料: 我國第一座衛星通信天線之建設 民國五十八年前,我國對外通信主要仰賴品質不穩定之短波及越地平微波通信,1965年Early Bird(後稱為Intelsat 1)發射成功,證實衛星可成為有效之通信媒體,當年負責國際通信之國際電台(後改組為國際電信局,於85/7/1公司化時改名國際分公司)即銜命負責我國第一座地面電台之籌設,並加入國際衛星組織成為會員,在工務處陳勤處長之指揮與美國衛星專家Mr. Fuguson指導下,選擇交通良好、近市區、有適當仰角,與地面微波又有良好屏敝之陽明山菁山里衛星通信中心現址建台,並完成規劃設計與規格草擬,後經公開招標由日本NEC負責承建,於民國五十八年十二月二十八日電信節完成建設並正式開放使用,展開我國衛星通信之新紀元。 初期僅有一天線一座對準太平洋(174°E)(Intelsat 3)衛星,通信地區包括美國(20MHz,132路)、日本(10MHz,60路)、泰國、越南(各5MHz,24路)等4國。後來增加新加坡、加拿大、韓國等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米King-Post 之凱氏天線(圓型極化饋波系統),總重量約為600噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,於民國76年時重新整修,將主反射板之背托支架更換,並將天線伺服驅動控制系統及發射功率放大器及低雜音接收機更新,於民國88年5月7日停止運轉,目前僅供展示用。 圖五、Intesat 三號 圖六、 Intelsat 四號 我國第二座衛星通信天線之建設 民國六十二年十二月二十八日電信節於陽明山衛星通信中心完成建設第二座衛星通信天線,對準印度洋(60°E) (Intelsat 4)衛星,通信地區包括南非、英國、奧地利、瑞典、丹麥、土耳其、阿聯、約旦、?利亞、肯亞等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米輪軌式四重反射之凱氏天線(圓型極化饋波系統),為雙BULL-Gear仰角驅動,總重量約為300噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,亦為日本NEC負責承建。該座天線主反射板於民國八十年整修為Intelsat Standard A型21米天線並將天線伺服驅動控制系統及發射功率放大器及低雜音接收機更新。 我國第三座衛星通信天線之建設 民國七十年十月於陽明山衛星通信中心完成建設第三座衛星通信天線,對準印度洋(62°E) (Intelsat 5)衛星,通信地區包括埃及、澳洲、紐西蘭、以色列、塞埔路斯、西臘、印度、尼泊爾等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米輪軌式四重反射之凱氏天線(圓型極化饋波系統),為單BULL-Gear仰角驅動,總重量約為270噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,亦為日本NEC負責承建。 而後隨著我國經濟之快速發展電路與通信國家快速增加,前後為國際通信建有九座天線(不含國內應用部份),並於民國八十年於枋山衛星通信中心建有五座天線(兩座21米Intelsat A型天線,兩座11米B型天線,1座8.1米E型天線),透過陸地微波及光纜,南北兩衛星通信中心可異地相互備援。 圖七、Intelsat 四A 號 圖八、 Intelsat 五號 圖九、Intelsat各號衛星發射日期、載具、容量及重量表1
    • 三、結語 本篇所介紹的是我國電信在無線系統方面的演進,從短波、越地平微波、呼叫器、微波、行動通訊、到衛星通訊等,都是當時非常賺錢的業務,今天中華電信有這麼龐大的資產,都是那個時候靠這些業務賺來的。而今天尚在營運的業務只有低容量的展頻微波,競爭非常激烈的行動通訊,及退居多媒體上鏈的衛星通訊業務,其他不是被淘汰就是被迫關閉。這些變化大部份都是因為科技的進步使然,俗語說:「長江後浪推前浪,前浪碰死沙灘上」是最好的寫照了。
    • 四、參考資料 1.王金土. 四、五十年前我國國際電信之運作,中華電信簡訊 2.程思鈞. 台港越地平微波系統概述,交通建設第十六卷第十二期,民國56年12月28日,p32
    • 五、作者簡歷 現任:中華電信退休同人協進會理事長 曾任:台灣國際標準電子股份有限公司董事長. 中華電信股份有限公司副總經理. 中華電信研究所所長. 學歷:美國俄亥俄州立大學電腦與資訊科學博士
  3. 921大地震緊急救災記實 衛星通訊祝壽晚會與921大地震緊急救災記實(王金土)
    • 前言: 民國57年8月我從夏威夷大學回國後,就參與交通部台北國際電信局在陽明山第一座衛星通訊地面電台的建台工作,那時王校長經常邀請畢業校友到週會上做專題演講,我記得我回母校演講三次,第一次在大操場,第二次在大禮堂,第三次在學生活動中心,第一次所講的是「衛星通訊」,沒想到這個科技成果在三十年後竟成為雄中旅北校友會由台北遙祝王老校長94歲生日不可缺少的媒介,更成了921大地震救災的英雄。 民國88年夏雄中旅北校友會原本規劃在台北舉辦一次晚會來祝賀王老校長94歲的生日,到了9月時,校友會討論要請王老校長坐飛機從高雄到台北來參加此次晚會,舟車勞頓,恐影響王老校長的健康,加以又聞王老校長近期內玉體微恙,又去看醫生,更覺不妥。因我當時在中華電信公司內督導衛星業務,因此建議校友會不仿來辦一次「衛星通訊祝壽晚會」,透過我國與新加坡共同發射的中新一號ST-1衛星作台北—高雄間的視訊會議,這樣王老校長就可在高雄而旅北校友就可在台北遙祝王老校長「生日快樂」了。那時,衛星通訊用的小型地面站(Very Small Aperture Terminal, VSAT)尚不普遍,中華電信採購的唯一一雙,已送到烏坵支援前線去了,於是我向國內自行研發的廠商租用一雙,一套裝在雄中校長室外面,另一套裝在國賓大飯店的摘星樓屋頂,向中華電信申請臨時租用兩小時的衛星轉頻器使用時間,順利的完成了台灣史上第一次透過衛星作VSAT視訊會議來舉辦祝壽晚會。 就在完成了這歷史性的衛星祝壽晚會後不到五小時,就發生了台灣近百年來最大規模的921大地震(震央在中部,7.3級),可說是「驚天動地」。中部除了發生走山現象之外,中橫及公路全毀或半毀,房屋倒塌不計其數。由於中華電信的南投的中央電信機房嚴重塌陷,進出電纜線全被剪斷,中部電信全部中斷,救援工作無法進行。中華電信公司的呂總經理在清晨三點多來話指示是否可用衛星緊急接通南投前進指揮所。也許是我們王老校長的德澤廣被,以及我們雄中旅北校友為王老校長做生日的善行感天,我們剛辦完王老校長的衛星祝壽晚會所用的一雙衛星小型地面站還來不及拆掉,上天就要我們拿這一雙已經花很多時間調好了的設備去支援救災工作。於是我緊急指揮將雄中校長室外的一套拆遷到南投前進指揮所,而在台北國賓大飯店的一套拆遷至台北襄陽路的消防署樓頂,在9月21日下午五時建立了台北至南投衛星視訊會議直達電路,恢復了災區至後方唯一的直通線路,災區的任何需求,均透過此一衛星視訊會議的方式得到滿足的供應。如果不是這一雙已經調好了的衛星小型地面站,要臨時去調料,再調整設備等工作,不知要多花幾天才能完成這項任務。由於中橫公路的中斷,對外通信也中斷,梨山也變成了孤島,於是呂總經理又指示加裝台北—梨山衛星電話電路,於是中華電信的衛星事業處的同仁在中秋節當晚將一套小型衛星地面站的設備裝滿一部箱型車連同人員連夜繞經宜蘭趕赴梨山,在一天內完成了梨山服務中心—台北南二局機房間的衛星直達電路,建立了七路電話電路,供梨山災民對外免費撥出以報平安之用,由於直接接到台北南二機房,因此梨山在這段救災期間所使用的區域碼也是(02)。 這次中部地區集集921大地震,由於災區道路橋樑損壞,電信電纜幹線中斷,致使災區對外通訊中斷。在這個時候,遠在離地面三萬六千公里高的衛星確實發揮了緊急救災的功能。除了中新一號衛星之外,INTELSAT及INMARSAT也都參加了救災的行列,為衛星通信這項高科技成果增添了一段佳話。又若非借助衛星祝壽晚會視訊會議的事先演練成功,這個百年來罕見的大災難,恐怕不容易得到及時的救難呢! 救災是一種付出,但是「人在做,天在看」,上天會在適當的時機給你回報的。在我擔任中華電信公司的副總經理時,就帶領公司的企業客戶處去標到了台北縣政府的「災害應變中心」的規劃標,統合電信研究所的人力資源,協助台北縣政府督導完成了該中心的建設標案,現在該中心更成為全國各縣市災害應變中心的表率;更萬萬沒有想到我從中華電信公司退休前,奉派到台灣國際標準電子公司(Alcatel TAISEL)擔任董事長職務竟標到消防署全國災害應變中心的通信系統建設標工程,這個系統就是要透過衛星及微波來作全國性的救災應變工作的,這印證了「有因必有果」、「有德必有報」的真理。我那段衛星通訊救災的辛苦,上天也給了我最佳的回報了。
    • 一、衛星通信祝壽晚會 『高雄中學旅北校友會』原規劃要在民國88年9月20日晚上6:30至8:30PM,在台北國賓大飯店十二樓摘星樓為祝賀母校王老校長家驥先生九秩晉四華誕祝壽晚會,本來要請王老校長從高雄搭乘飛機到台北接受校友們的祝賀,但是等日子快接近時才發現王老校長來台北的可能性不高,一方面是恐怕他老人家搭乘飛機,影響身心健康,另一方面又聽說他最近身體有些微恙又去看醫生了,而這項祝壽晚會報名參加的校友非常踴躍,有一百多人,估算擬開十五至十九桌宴席,真捨不得取銷。於是在籌備會上我建議使用視訊會議的方式,王老校長在高雄而旅北校友們的聚會在台北如期舉行,但是校友們是透過衛星視訊會議來遙祝王校長的生日快樂。此一構想經過籌備會主任委員許院長水德先生的同意後,就開始安排各項工作。 首先是由主任委員來函向中華電信租用兩小時衛星轉頻器使用的時間,繼而我向新竹科學園區的廠商凌康通訊公司租用他們發展製造的小型衛星地面站設備(Very Small Aperture Terminal, VSAT)。沒想到該公司一口答應,而我也想利用這次機會乘便試試國內這項研發成果的功能及可靠性如何,此一研發成果有部份係當初電信研究所Mini-VSAT技術移轉的成果。衛星事業處的同仁把兩小時的租費估算好了之後,跟著指配衛星發射的頻率及所使用的轉頻器。而凌康通訊公司的工作人員在五天前就南下高雄到高雄中學校長室貴賓室內外開始架設小型天線(1.2米直徑)及屋內外通信設備(Indoor & Outdoor Unit),而高雄端的視訊及聲音(Video & Audio)設備方面就請研究所高雄辦公室的同仁就近協助。而台北端也在五天前就到國賓大飯店摘星樓的屋頂架設小型天線並配合摘星樓無宴會時的空擋測試屋內外通訊設備。台北端的視訊及聲音比較復雜,由校友趙寧先生安排電視台的友人協助現場的導播、攝影及錄影工作。這樣的安排經過三四次的反複測試,確認現場的視訊及語音均能透過衛星傳遞到對方,而信號也要非常的穩定可靠。所幸上天也很幫忙,在這幾天的測試期間並沒有下雨,否則一來在戶外調整天線的方向不方便,二來下雨會使微波信號衰減,尤其是使用Ku頻的系統。 那一天的祝壽晚會是由趙寧主持的,首先是由校友許院長水德先生向校長祝賀生日快樂,並回憶他在學校時的許多受到校長照顧的事;繼由前教育部長劉真先生向王老校長祝賀生日快樂;前雄中的生物老師現為中華技術學院校長的孫永慶先生也上台向王老校長祝賀生日快樂;雄中旅北校友會會長洪登科先生也上台向王老先生祝賀生日快樂;而王校長也從高雄中學講話訓勉各位校友,看來校長中氣十足,面帶笑容,和藹可親;有一位校友王健先生在台北這邊致贈了一件巨幅校長畫像,由孫永慶老師代表接受。王健先生說他雖然念了九年雄中(有三年留級),他是五個校隊的隊長,但是王校長寧可雄中輸球也不願犧牲他的前途,如果沒有王校長的照顧,他就無法考上師大美術系,今天也不能在室內設計上出人頭地;也有若干校友登記上台向校長祝賀,我也第一個登記上台向校長祝賀,介紹了架設衛星視訊會議的概況,我套上中華電信的一句宣傳標語並改成:『溝通人間情,連結師生心』,隨後介紹了台北這邊我們那屆的若干出色的同學,也介紹了高雄那邊一直在雄中教數學的舍弟王克信先生,他負責把王老校長從家裡載到高雄中學校長室,全程陪伴著校長,他也由高雄那邊向台北學長們問候。在高雄中學那邊也有那時現任的潘校長及那時已經退休一年的朱校長迺武先生也向台北的校友問候,有一位在學學生也代表向學長們問候;在台北的校友們還一齊唱雄中校歌:『台灣良港,首數高雄.偉峨黌舍,是我雄中。英才齊集,迎受春風,禮義廉恥,是我尊從。..自強不息,前途無窮』。校友丁守中委員捐了一個九層的大蛋糕,在院長、會長、及師長們的領導下切蛋糕並唱生日快樂歌,這是一幅多麼美麗的圖畫呀!這次的VSAT視訊會議可以說圓滿成功,衛星傳輸及現場影音控制都很完美,可以打個一百分,校友們說如果不是這VSAT視訊會議,這個沒有壽星光臨的祝壽晚會的氣芬可真有天壤之別呢!這天晚上大家都累了,想VSAT設備就等明天再拆裝吧,沒想到再等五小時十七分也就是第二天(921)一大早一點四十七分,就發生了百年來罕見的大地震,真是『驚天動地』。這一雙VSAT後來就臨時拆裝到南投災區與台北消防署間,擔負起災區救難的消息傳遞工作。
    • 二、衛星通信救災指揮視訊會議及梨山緊急衛星電話的建立 在大地震過後第一個打電話進來的是住板橋的我二兒子,他匆促把妻小帶進車內由地下室開出來到空曠的馬路邊打行動電話報平安。可見地震過後在大停電的情況下,中華電信的大哥大還是不停話,更重要的是我家裡留裝了一部傳統式的話機,由局端供電,才能在這次大地震之後與外界連繫。其次我打了一個電話到美國大兒子那邊告訴他們我們平安無事,其實他們早先也打過,就是老打不通,可見國外通訊來話擁塞或斷線,去話尚可通行無阻。他們也在網站上也看到台灣發生世紀大地震,也知道了松山賓館及新莊博士的家倒塌的消息,可見網際網路的國際幹線還是通的。再過一會兒是呂總經理打電話進來,大約三點鐘左右,也就是靠這一部傳統式的電話機才能接到呂總經理打進來的電話,他問我上次中新一號衛星啟用儀式所展示的神木村到台北的VSAT有沒有備料,可否支援南投的災區。我想上次那一套VSAT小型地面站設備已經被長通分公司借去烏坵了,那有備料。但直覺的想到昨晚向凌康通訊租用的那一套還沒拆除,但是我又沒有凌康通訊人員的電話,於是一大早打電話給我的秘書林淑清要他到辦公室找連絡電話,才連絡上凌康通訊公司的陳揚昇先生,告訴他昨天用在祝壽晚會的這一套VSAT可否暫租借作救災用,希望能夠支援人力物力參與緊急救災。由於他們董事長出國,陳先生自作主張一口答應,於是我吩咐他們把高雄中學那一套拆移至南投,把台北國賓大飯店的這一套拆移至中華電信總公司大樓。就這樣開始了衛星通信緊急救災工作了。於是趕緊連繫有關人員,高雄方面找到研究所高雄辦公室負責的郭進德研究員負責把高雄那一套VSAT終端設備拆解後搬運到南投災區。郭研究員那一天剛好在中壢,於是他連絡在高雄辦公室的同仁江宏昇及凌康公司的人員,並找到南區分公司支援派車載運設備趕赴南投。起先他們真不知道要運到那裡裝設,我只告訴他們先運到南投電信機房再等候指示。沒想到他們到達了南投營運處時竟然空無一人,原來南投電信中央機房整個交換機全部塌陷,進出線路全部剪斷了,電信業務全部停擺了。我告訴他們去找消防隊問問看裝在那裡,這時連絡上了呂總經理,他已在南投座鎮指揮,要我們把VSAT設備搬到救災指揮中心前進指揮所,我們的人員於是又轉往該處,把設備架起來。在台北這邊,凌康通訊的人員一早就把在國賓大飯店屋頂的VSAT設備拆解運到總公司了,而衛星處工務科的同仁也一早就來幫忙架設天線及佈放電纜,起先他們架設在總公司大樓屋頂,而電纜也由屋頂垂放到三樓,準備把電視機放在衛星處的小會議室,後來我來了以後想不如放在一樓記者招待室比較有效益,讓記者可以跟災區連絡,於是要他們把屋頂上架好了的天線拆解下來裝在大門口處,於是他們又重複一次拆裝,等到他們快裝好了的時候,呂總經理來話要我們把它裝在消防署的救災指揮中心,於是又拆解下來,借了一部卡車再搬運到襄陽路一號消防署內的全國救災指揮中心。所以總共拆裝三次才定位。在裝置天線及調整天線的指向可說是煞費苦心,天線的方向要指向中新衛星的仰角及方位角,由一端先發射所指定的頻率信號,由另一端收訊,等收到信號後兩邊再把天線的指向調整,使信號最大,繼由另一端發射出另一頻率的信號,反覆操作,使信號最大,在調整的過程中,不時要連繫陽明山衛星控制站的同仁,不斷的監視衛星上的信號,頻率及功率是否正確及適度。為了怕碟型天線裝在屋頂被風吹走,同仁把水桶裝滿水來壓住底座,使其穩定可靠。在921的下午五時左右,調好了兩邊的小型地面站設備,以及屋內視訊及聲音信號後,宣告大功告成,台北消防署全國救災應變中心—南投前進指揮所唯一的一條直達視訊會議用的衛星電路終於完成,提供災區及後方間有關救災事務的資訊管道,那時透過這個管道要後方提供屍袋、救災生活必需品以及運到那裡等等的資訊都透過這個衛星視訊會議系統來達成,不但聲音清楚,而且可以看到對方的現場,把災區與後方的距離拉近了不少。 視訊會議系統是建設好了,但是系統要維護及運轉,由於這套VSAT系統是去臨時租來的,所以維運的工作不得不外包給凌康公司,由他們派工程師長駐現場維運,如系統的微調,視訊攝影機的操作等工作。該公司也因為救災是一種公益,那時全公司的人力物力都全力投入,連從國外回國的董事長也排入在南投前進指揮所擔任維運值班的工作,但由中華電信公司支付他們一點維運費用。 由於中橫公路嚴重塌方,電信幹線中斷,中華電信公司的呂總經理又要衛星事業處設法再租用一雙VSAT建立梨山至後方的衛星電話電路,於是我又緊急督導衛星事業處向凌康公司再拼湊一雙,並準備電話用電路板。由於中部到梨山的中橫損壞,無法進出梨山,於是交涉國軍海鷗直昇機隊,起先是恐怕碟型天線太大,無法進出直昇機門,最後知道工作人員要帶柴油上山,由於安全的理由被拒搭載,於是得自行想辦法。衛星事業處把所需的設備、碟型天線、發電機、油料準備妥當裝載於一部箱型車,在無法臨時找到司機情況下,只有拜託我的公務車司機高新發走一趟,在中秋夜的那一天晚上有三位衛星處工務科同仁陳伯欽、黃賢杰及吳進順等三人連夜從宜蘭繞道上山,到了梨山電信服務中心,架起了天線,對準中新衛星的方向;而台北這邊是架設在信義路總公司大門口,電話電路則就近接入鄰近的南二局電話機房,不久天線也調整好了,話音的音量也調好了,總共提供了七路給梨山受困觀光客免費打電話報平安,因為僅提供了七路電話,剛開始排隊打電話回家的人很多,看到這種情景,不禁又感嘆又覺榮幸,感嘆上天在發威讓這些遊客有家歸不得,而中華電信在這個時候適時提供必要的協助及貢獻,以減輕受災者的痛苦及迷失,身為中華電信的一份子真的倍感榮幸。由於梨山直接接至台北南二機房,所以這七具電話的區域碼跟台北一樣都是(02)。 上述衛星視訊會議及衛星電話一直維持正常的維運達三個月之久,所有的費用均由中華電信負擔,算是對社會做了一件公益,而這一陣子參與救災工作的同仁可能倍感辛苦,只有付出的精神,也著實令人感佩。
    • 三、台北縣政府災害應變中心的規劃 在民國89年至91年期間,我率中華電信企業客戶處的同仁去標台北縣政府「災害應變中心」的規劃標,協助台北縣政府在中山路新建的大樓的九、十層樓規劃作為各種災害的指揮、調度及應變的中心。這個中心必須由首長坐鎮指揮,以及各相關局處派員協同,與災害發生現場直接視訊連絡,視現場的需要提供後方支援必要的協助。災害現場規劃要有一部「前進指揮車」,透過中新衛星與災害應變中心建立視訊會議電路,遙控現場的救災工作。所以這個中心必須是各種資訊的集中處,各局處要調用任何一項資料都必須利用電腦在彈指之間即可獲得:諸如全縣各醫院的病床使用率狀況,以及附近醫院轉診資訊都必須匯聚齊全,以備不時之需;另外在救助水災的情況下必須引進第十河川局各水位監測的現況資訊,並指揮上游水壩作必要的管控;另外各處交通的狀況也要瞭如指掌,救護、消防車的調度等也都必須納入救災中心的功能規格中。 災害應變中心除了一些機電系統之外,主要是匯集各種通信系統及資訊系統的地方,讓指揮調度的救災工作可以順利、快速而有效。通信系統分有線、無線、視訊監控及集中管理維運等系統;而各種資訊系統有緊急醫療管理、地理資訊檢索、緊急通報及檢索系統、指揮派遣管理、化災及毒性物質救災管理、核子事故預警情報等資訊系統或作業系統。 台北縣「災害應變中心」的規劃標案中華電信花了許多人力物力並集合了中華電信研究所柯偉震博士等專家及各大學教授學者的建議始規劃完成,並協助台北縣政府成功的發包及監工,由仲琦公司得標建置完成,中華電信也間接的為台北縣政府提供了整體通信網路的服務。這個救災中心是蘇縣長貞昌一項功績,將為全省各縣市政府要建設相同的救災應變中心時之表率。
    • 四、消防署全國災害應變中心的建設 由於受到921大地震的影響,政府對緊急救災變得非常重視,中央消防署也要建設全國性的災害應變中心。本來中華電信有意參與建設標的投標,並擬結合我服務的公司ALCATEL TAISEL成為下游承包商,但後來預算太低,中華電信沒有意願投標。由於TAISEL的固網業務受到其他電信設備廠商的惡性競爭,電信固網業務受到擠壓,於是被迫出面投標非電信業務,於是我服務的公司TAISEL出面標到了消防署的全國災害應變中心的通信系統建設標案並反過來採用中華電信的衛星及網路。此一建設標案係與各縣市的災害應變中心連結,上節台北縣政府為本系統的一個地區性節點,以光纖、微波及衛星來連結各個地區性節點,微波與衛星乃兩層備援,使此一緊急災害應變中心之通信電路不要受到災害的發生而受到影響。本標內亦有「前進指揮車」之訂做,也請了新加坡科技公司為下游承包商,共同來完成前進指揮車的各項必備的功能,有災害時緊急開赴災害現場。
    • 五、結語
    「衛星通信」是我的老專長,但在民國五十七年後算是國內最高科技的通信技術,我也曾被王校長邀請回母校向雄中學弟們作過專題演兩次,後來我已經改行做「大型軟體工程」了,可是後來這個老專長卻在我生涯的後期發揮了效用,不但用來做雄中旅北校友會遙祝王老校長94歲的生日,而且更托王老校長的福氣及德澤,用來做三個月的921救災之用,而老天爺也很公正,竟把台北縣政府災害應變中心的規劃標賜給了我擔任副總經理時的中華電信公司,又把全國消防署災害應變中心通信系統的建設標案賜給了我退休後擔任董事長的台灣國際標準電子公司TAISEL。這個並非巧合,而是上天「因果及德報關係」的巧妙安排。 王金土小檔案: 現任:中華電信退休同人協進會理事(97~99.9.3); 曾任:中華電信退休同人協進會理事長;台灣國際標準電子股份有限公司董事長、中華電信股份有限公司副總經理、中華電信研究所兼主任、副所長、所長,交通部國際電信管理局副工程師、工程師,交通部電信總局正工程司、技術處副處長。 曾兼任:國立台灣大學電機系講師、副教授、教授,國立台灣大學資訊系及電機資訊合聘教授。 學歷:高雄中學(高中45級 初中42級)、國立台灣大學電機系工學士、美國夏威夷大學電機碩士、美國俄亥俄州立大學電腦與資訊科學碩士及博士。
  4. 生平事跡 王金土博士之生平事蹟 The Live Time Stories of Dr. Jin-tuu Wang王金土學歷 小學 高雄縣立仕隆國民學校 畢業 33.09.~39.06. 中學 省立高雄中學初中部及高中部 畢業 39.09.~45.06. 大學 國立台灣大學工學院電機系 National Taiwan University, Electrical Engineering Dept. 畢業 工學士 45.09.~49.06. 研究所 國立台灣大學電機研究所 疑業 54.09.~55.06. 研究所 美國夏威夷大學電機研究所 University of Hawaii, Electrical Engineering Dept. 畢業 電機碩士 1966.09~1968.06. 研究所 美國俄亥俄州立大學電腦與資訊科學研究所Ohio State University, Computer & Info. Science 畢業,電腦碩士,博士 1972.09~1974.12. 1978.05~1978.08. 研習班 教育部歐洲語文中心德文班 結業 53.~55. 研習班 國立政治大學企業經營管理班 結業 64.~67. 研習班 美國哈佛大學國際高階管理班(ISMP88) Harvard International Senior Management Program 1988 結業
  5. 榮譽 Honors 1. 中國工程師學會優秀青年工程師獎 64.11. 2. 傑出資訊人才獎 75.12. 3. 中國電機工程學會工程獎章 81.11.29. 4. 交通部?發成果特優獎 82.4.15. 5. 模範公務人員獎 83. 6. 俄亥俄州立大學傑出校友獎 1995.5.19. 7. 傑出資訊應用獎代表人 84.12. 8. 交通獎章 91.11.12. 著作 Publication 對社會、國家及人類的貢獻 Contributions to the Society, Country and Human Being
  6. 王金土博士自認對社會人類之貢獻 對人類最大的貢獻.我自認為有五項: 1.萬國碼(Unicode)之編碼架構的創始者 2.高速公路電子收費(ETC)計程收費方案之創始人 3.中文電腦輸入法輸入表之原創人 4.中文電腦字型輾轉輸出法產生技術發明人 5.救災工作不落人後有德必有報   現在讓我一項一項的來說明:
    • 第一章 萬國碼(Unicode)之編碼架構之創始人 民國65年(1976)至70年(1981)間,本人在交部部國際電信局主持國際公眾電報自動處理系統時,由於使用單位要求國際來報要能自動印出中文收報人地址,因而發明了一套中文電腦系統,在輸入法及輸出法方面有三個專利,而在中文內碼或交換碼方面也發明了一種「先筆劃後部首不避開控制碼」的編碼方式,受到行政院主計處電子處理資料中心(EDP Center of Executive Yuan)的賞識,該中心的顧問團一致贊同採用本人的編碼方式做為該中心正要編定之中文內碼標準。 本人所創始的編碼方式的特點是: (1)每一中文字使用2個位元組(Bytes); (2)每一個位元組不避開ASCII(American Standard Code for Informatin Interchange)的控制碼;即00~FF全部使用,不避開00~1F, 7F, 80~9F, FF 等控制碼; (3)中文的字序採「筆劃序」而同筆劃的再按部首的次序;也就是「先筆劃後部首」之字序; (4)第一次編碼採「跳號編碼」即先編奇數碼,而偶數碼留為第二次以後擴充之用; (5)在字碼的前面編定中文模式全形之「控制碼、特殊符號、阿拉伯數字、英文大寫及小寫、注音符號、日文片假名及平假名、及數學及繪圖符號等特殊符號」。 行政院主計處電子處理資料中心根據以上之編碼原則在民國70年2月印就「中文資訊交換標準碼」(Chinese Information Interchange Standard Codes, CIISC) (初稿),寄送全國各單位試用。附本編碼之前言及某些內頁取樣。 不料,在本碼公佈之後,受到另一派以交大謝清俊教授為首的「國字整理小組」等人的異議,此一小組所持之主要意見認為行政院主計處所編之碼,沒有依照ISO 2022的規定每一位元組必須避開ASCII的控制碼,該小組之編碼方式之特點是: (1)每一中文字使用3個位元組; (2)每一位元組必須避開ASCII控制碼; (3)中文之字序係採字典的字序,即「先部首後筆畫」; (4)編定常用字、次常用字、罕用字、異體字、簡體字、古字、及死字等。 而該小組幕後的支持者是當時的政務委員李國鼎先生及文建會。而這中文編碼這樣基礎性的工作在國內竟然鬧了雙包,於是上層授意當時國科會副主任委員兼資訊工業策進會執行長何宜慈博士出面協調,開了一次歷史性的「溪頭會議」,由全國資訊有關的學者專家約四五十人浩浩蕩蕩地到溪頭聽兩造報告他們的編碼方式及特點,會後由何副主委做結論,重新編定國家標準碼: (1)每一中文字採用2個位元組; (2)每一位元組必須依照ISO 2022之規定避開ASCII之控制碼; (3)字序按照常用字及次常用及罕用等學分段編排,每段按字典之次序;於是行政院主計處重新依照溪頭會議之結論編定另一碼,由何副主委命名為「通用漢字標準交換碼」,而捨棄原先編定之主計碼(初稿)。後來這重編之「通用漢字標準交換碼」在中央標準局之標準委員會中通過為國家標準CNS 11643. 而這被捨棄之主計碼(初稿)架構在十年後1991竟然被萬國碼協會(Unicode Consortium)視為珍品,採用為全世界的編碼標準,而組成這萬國碼協會者都是赫赫有名之電腦及資訊大廠商,如IBM, Microsoft, HP, Apple, 等,將此Unicode編碼標準製作在他們各式的電腦及資訊產品之中,舉例言之,現今Microsoft Word中所使用之中文碼(稱為中日韓表意文字)即是Unicode,其編碼方式如下: (1)其基本運作面(Basic Manipulation Plan, BMP)為每一中文字2個位元組;但可擴充至4個位元組; (2)每一位元組不避開ASCII控制碼;即00~FF均可使用; (3)中文字序是按字典的次序,先部首後筆劃。根據本人的研究,Unicode 的編碼架構及某些特殊符號之編碼有與主計碼(初稿)雷同之處: (1)每一中文字採2個位元組; (2)每一位元組不避開ASCII控制碼;即 00~FF 均可使用; (3)下列特殊符號之編碼完全相同: space ! “ # $ % ‘ ( ) * + , - . / 之編碼為 0020, 0021, 0022, 0023, 0024, …., 002F 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ? 之編碼為 0030, 0031, 0032, 0033, 0034, …, 003F @ A B C D E F G H I J K L M N O 之編碼為 0040, 0041, 0042, 0043, …., 004F P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ 之編碼為 0050, 0051, 0052, 0053, …., 005F ` a b c d e f g h i j k l m n o 之編碼為 0060, 0061, 0062, 0063, 0064, …., 006F p q r s t u v w x y z { | } – DEL 之編碼為 0070, 0071, 0072, 0073, …., 007F 上述被捨棄之主計碼(初稿),未能成為國家標準,故本碼之「原創始人王金土博士」應享有終身之著作權,而相對於Unicode之5.2版本,有部份雷同之處,如編碼架構不避開ASCII控制碼部份,及上述特殊符號之編碼有雷同之處。此為著作權與著作權之爭議,與專利權無關。主計碼初稿為民國70年2月(1981)出版者,而萬國碼組織在1991年十年後才成立,誰先誰後一目了然。在本文中所附之主計碼前言中亦明白說明:「本編碼之原始創始人王金土博士邀約電信總局工作同仁組成工作小組,....」亦可證明此一編碼之原創始人為本人。 本項著作權之爭議擬委請美國律師出面求償,若有任何獲益,將全數捐給全國就讀電機資訊學系之清寒學弟學妹們。
    • 第二章 高速公路電子收費計程收費系統實施方案之創始人 高速公路電子收費(Electronic Toll Collection, ETC),本來是由交通部直接委託中華電信研究所研發、建設及營運的,由電信研究所採購前端紅外線設備自行發展後端之帳務及執法系統,完成了樹林及龍潭兩收費站試用系統之建置,以及五千多部試用車輛之試用一年半,自動扣款成功率達99.8%,本擬繼續進行全區之建設,後來所要建設之預算在立法院被刪除,改為由交通部高速公路局BOT給民間廠商來建設及營運。 民國91年8月底我從中華電信退休後,擔任台灣國際標準電子公司(TAISEL)董事長職務,有兩類廠商在爭取ETC之BOT經營權,一類是前端使用紅外線 (Infrared) 者,另一類是使用微波(Microwave)者。由於以前在中華電信研究所時已經評估過了,紅外線系統之準確率遠高於微波系統,而且沒有污染,因此率了一批也是研究所及中華電信退休或離職同仁連我總共五名到遠通電收協助備標之工作。在這一個半月的工作期間,有關網路、安全、光電及管理等問題都極盡所能的給予協助,期望遠通電收能夠被評為最有利標而獲取BOT之經營權。後來開標結果,遠通電收獲選為最有利標。 在這期間,有一項本人的原創著作,亦提供給該公司一位小姐,把它的精髓加進去該標之建議書之中,而此一著作即是「第二階段所要實施之計程收費系統」,亦即在70%以上車輛都裝有車機 (On Board Unit, OBU) 時,要按所行走的里程來收費。本人所建議的方式剛好就是高速公路局所希望使用之方式,較為確實而可靠。 我們五人去協助他們備標的時間是2003年10月中至11月底,但我在8月就寫了一篇「計程收費系統」,一直保持了電腦檔案的日期,從未更新,亦即可以證明本人依法應享有原始著作權的。這一篇計程收費系統」之主要創新觀念是提供一個確實可靠之計程收費系統。附本篇「計程收費系統」之著作。 一個計程收費系統一般人的觀念是進入高速公路交流道時,刷第一下收費卡,記錄進入高速公路的時間及交流道編號,等出去時,電腦會讀取你的記憶卡中進入交流道之編號,然後去查表後,始知為多少公里,並乘以每公里所要收取之過路費,再從你的卡中扣除您所要繳交的過路費。這好麻煩哦!這像捷運一樣,而且出交流道時耗費太多的計算資源,而且不確實。 我所建議的收費方式是「兩兩交流道之間只要在中間設一處紅外線感測器,扣除這段交流道間之固定距離乘以每公里之過路費」即可。每一段不需計算而只扣掉固定的過路費用,所耗用之計算資源極少,適合作「多車道自由流」(Multi-lane Free Flow)之快速通過。這個收費方式除了確實可靠不會產生弊端之外,所設感測器只有進出都刷者之一半,投資費用減少一半。 這篇著作應該是百分之百有著作權,因為從民國75年開始,國內的著作權是「創始制」,每一個人的著作在完成時即享有其著作權,除非他與雇主間有另立同意書,同意著作權歸屬雇主,否則此一著作仍屬創作者本人所有。而對方所面對的是標書中的建議書,都是著作對著作,因為沒有申請專利,所以不談專利有關之事。
    • 第三章 中文電腦輸入法輸入表之創始人
      • 一、發明中文電腦輸入法的背景 民國65年到68年期間,本人奉派主持交通部國際電信管理局之「國際公眾電報自動處理系統」(International Telegrams Automatic Processing System, ITAPS)的發展工作, 由於作業單位要求國際來報要能自動印出中文地址,而當時現有的中文系統只有大鍵盤式的,作為資料處理之用者,像IBM及葉晨暉博士的兩種,無法作為即時線上之處理,因此就無法採用現有的系統。剛好,當時買來發展軟體用之電腦設備中,有一項終端CRT設備可以顯示簡單的繪圖功能,即按了某一控制碼之後,所按之鍵所顯示者不再是ABCD…了,而是3x2不同組合的方塊圖形,於是我靈機一動,為何不拿此功能來畫中文字呢? 因為這些終端CRT只供顯示英文字母,而要顯示中文字就得使用其繪圖功能自己畫了,一個中文字可以有12x8, 15x10, 18x12, … 點數越多則所顯示之中文字也越美觀細緻,這就是所謂的解析度(Resolution)的問題了,以後就發展成了16x16, 及24x24的點陣字型了。自己畫字太慢了,就向台大電機系江德耀教授購買了一套他的計畫所畫的明體中文字型了,大概有三千多字,以此為基礎來顯示中文字。有了中文字的顯示功能,那怎樣把所要的中文字叫出來,也就是「輸入法」,因些就去思考「如何把中文字叫出來」的問題。 中文字基本上是「字中有字」,也就是由許多「字根」(字加偏傍)組成的,如果把鍵盤的每一鍵當做字根,按照書寫的筆順當做輸入,則可提示電腦「我要那一個字」的資訊,但是鍵盤中有40多鍵,而中文字根有一兩百多個,因此,當時是把「一個鍵當六個鍵來用」,除了「下鍵」(non-shift)「上鍵」(shift)之外,還要有「上」「下」「左」「右」鍵。普通一個鍵按下去及按cntl所產生的碼是ASCII 碼,但一個位元組(byte)所能產生的組合可有256個碼,因此,如何以按鍵來產生「非ASCII碼」,來代表這「上下左右」鍵所貼的字根,變成了本發明的關鍵性問題,還好當時廠商General Automation現場支援軟體工程師Erny Ong很熱心的協助之下克服了這個困難。起先是用「cntr」「^」「\」「/」,後來用「g」「y」「h」「b」來當「前導鍵」,以產生「左上右下」所貼之非ASCII字根碼。 有了夠多的字根碼以後,還要完成「字根在鍵盤上的指配」,把常用及次常用的字根貼在「下鍵」及「上鍵」的位置,不常用的字根貼在鍵盤的「前」「後」「左」「右」面上,鍵盤看起來有點眼花撩亂,不熟字根的位置時還要前後左右探望一下。跟著就要定義每一個字是由那些「字根序列」所組成,譬如,「鑼」這個字,要定義它是由「金」「四」「糸」及「隹」組成,而「灣」這個字是由「?」?言??糸??糸??弓?所組成,?外還可以定義每一個字的其他輸入法,如簡寫,像上述的「鑼」可定義為(??)「金」「四」「夕」,而「灣」也可以定義為「?」:「?」???????八??弓?,這也是本輸入法的「多對一」(many to one)的選字特性。但是定義了這麼多的「字根序列」,如何去找呢?還好當時廠商所提供的設備有一項「檔案管理系統功能」(File Management System, FMS),只要以字根序列當「鍵字」(keyword)即可自動的把它所附掛的資料找出來,不需要自己去尋找了,這項FMS的軟體工具對本輸入法的發明也有關鍵性的作用,只要用「插入」(Insert)及「尋找」(Find)兩個命令,就可建立及找出所要字的「內碼」了。「內碼」找出來以後,再以它為「鍵字」去找尋它的字型資訊,也就是每一個字所畫的點陣圖型。這就是所謂的「兩段尋找法」的專利的由來。所謂「兩段尋找法」,就是透過「字根序列」的「輸入表」找到「內碼」,再由「內碼」去字型檔中去找到該字的字型資訊,這個「兩段尋找法」在當時沒有任何其他人有此環境來做這個工作的。 由於那個時候沒有個人電腦PC,只有迷你電腦(mini-computer),而記憶體也是「磁心記憶」(Core Memory)的時代,我們後端最大迷你電腦的記憶是118K,除了作業系統之外,應用程式都是上上下下(Swap In and Out)的在作業,不可能將龐大的輸入表放在記憶體上來運作,因此,當時只有朱邦復的倉頡輸入法,而他的輸入法是沒有輸入表的,也沒有內碼的觀念,他跟我說過,他的「輸入碼就是內碼」。因此,我這龐大的「輸入表」不能放在記憶體上來運跑,那放在那裡呢? 我用的迷你電腦有一個檔案管理系統,那是針對「磁鼓」(drum)及可動式磁碟(Movable Disk)在運作的,為了即時性的要求,只有把這龐大的輸入表放在磁鼓中了,因此,這樣的架構是全世界決無僅有的作法,可以說是全世界第一例。也就是掛了「輸入表」放在磁鼓來作中文的輸入法是全世界第一例。我的輸入法專利是在這個情況下申請的,那時的申請案號是6812213號,是民國68年12月申請的。
      • 二、發明所有權之歸屬 我在國際電信局內使用公家的設備因而發明了這中文電腦輸入法,專利的申請理應由公家出面申請,於是委託「國際專利事務所」來辦理申請,名稱叫「中文及多語言簡便靈活之輸入法」,申請人是國際電信局,而發明人仍是王金土,但是第一關沒有被核准,於是要進行第二關「訴願」及第三關的「再訴願」等法律程序,可是那時國際電信局的局長認為這訴願及再訴願的程序一再要花錢聘請專利事務所來辦理,公家無法支付這龐大的律師費,因此傾向不再訴願,如要訴願,由發明人本人自費來申請。因此,本人簽請國際局將本人發明的輸入法所有權及專利申請權還歸本人,由本人自費申請。那時國際局局長蔣廷章先生批示:「中文電腦輸入法乃文字之學,與本局國際電信之業務無關。本案中文電腦輸入法專利之訴願及再訴願等程序由發明人王金土自費申請」等語。
      • 三、兩個專利的申請與核准過程 後來經濟部的訴願又被駁回,而到了行政院的再訴願居然「再訴願有理」,發回更審。這個案子後來又重頭開始審查,到了第二關訴願時才「獲准專利」,可謂「歷盡艱辛」。在第一案尚未核准前,本人自行撰擬了第二案專利的申請,將裡面的內容稍加更改,並以不同的表示法來申請,名稱取為「中文電腦文化與宜人輸入法」,第一關就被核准了專利,因此,兩個案子的專利權一起被核准下來,兩個案子的專利維持費用不佌。 經過這一段時間的接觸,瞭解到專利的申請不一定要透過專利事務所,自己撰寫的申請案反而一關就被核准,而專利事務所撰寫的過了五、六關才被核准,真是白花錢。而這專利申請書之撰寫沒有人會比發明人清楚,請人代理可能會使申請案變質,或寫不清楚。再者,所碰到的審查委員也是關鍵,要真正在你這領域的專家才不會亂審一通。
      • 四、專利的使用情形 那時用小鍵盤的字根輸入法只有倉頡輸入法,由於本人所發明之輸入法字根較多,輸入起來會比較「自然」,簡直就似「你怎麼寫的就怎麼打」,不需什麼背記法則等。有一次參加三軍大學的評比,本人所發明的輸入法居然受到使用單位之愛好,那時的校長是蔣緯國將軍,對本人發明之輸入法讚譽有加。經過這次評比之後,許多單位紛紛來洽談授權使用及技術移轉。後來由家兄出資成立一家公司,授權外面一些電腦公司來使用。那時授權使用之單位有金宏達、榮電、系迪西、大同等,都是只賣一次,沒有後續的結果。 最後的這一次是花旗資訊,由一位美國老華僑之子饒立人先生成立的公司來做產品及行銷的工作,他結合了中央研究院許聞廉教授的輸出法的技術,把中文輸入及輸出結合在一起,本來期望他有一個順利的推廣,可是他後來錢燒完了,打包回美國去了,留下幾片磁片給我,這個輸入法一直陪伴著我,讓我能夠自己打自己的著作,而無需假借秘書或外人來打中文文件。 自從我民國91年退休以後,中華電信八個附屬單位共同贈送我一部個人電腦,而在這部電腦內的Word編輯器中有Unicode中日韓表意文字,我沒事就針對這些中文字重新定義它的輸入法,有兩萬多字及特殊符號都定義了它們的輸入法,用網路送給我的一位外甥陳官辰請他幫我做Parsing, Invert, and Sorting工作,前前後後不止20次以上,現已完成了一個「輸出表」可以掛在奇摩輸入法上,成為外部輸入法,我準備放在網站上讓人免費下載使用。這個輸入法就叫它做「金土文宜輸入法」吧! 如要看看這個輸入法的特性,可按這裡看到說明文件。 中文輸入法貴在輸入自然,而筆順是我們長久以來寫字的習慣,拿它來當做輸入順序,表示輸入者已進入中華文化的一個境界,而不是外行人寫中國字,毫無順序。另外,有一項中華文化的資產,那是「中國 數字系統」,即數字的大小寫、天干、地支及十二生肖,這些都是中國傳統數字系統,放在鍵盤的數字鍵上,也可以發揮一下傳統文化,不要只讓算命仙專美於前。
      • 五、專利權的保護過程及結果 在輸入法方面我雖然有兩個專利,但一直無法保護,幾乎每一家輸入法都在用我「輸入表」的專利,使得變成了「人家在使用我的專利,但是我在付專利維持費」。這專利維持費在十五年的後期是每年新台幣七仟五佰元,而兩件專利就要壹萬伍仟元,不是一個拿公務員薪水所能負擔得起的,而我還有輸出法也有一件專利也要付,後來乾脆把輸出法的專利放棄不繳了。 有一知名公司創辦人林××是我這一生上法院控告侵權的第一人,因為他在榮電當工程師的時候接受我技術移轉,我把整個輸入表移交給他,以便他的公司實作賣給軍方之中文系統。後來他在知道輸入表這個絕竅之後從榮電退職,自己創辦這家公司,把輸入法做在軟性磁片上,打敗了其他以中文IC板的系統。我控告他冒用我輸入表的專利,法院雖然受理,但一般法官都不太懂資訊,所以要委外檢驗,那時法官要我付新台幣拾捌萬元的檢驗費,而我的公務員薪每月才貳萬多元,我向法官說我無能力付這檢驗費,對造就說由他公司來支付,而由某一研究所來檢驗,檢驗結果說是沒有侵犯,這是不可能的,你要做輸入法,一定會走進輸入表這一範圍的。 從這個例子看專利的維護還要有大財團來支持專利維護的官司,包括聘請有能力的律師團,那不是一個公務人員之所能。因此,從此以後我不再申請任何專利了,因為申請了無法維護等於是零,終會落得「專利我在維護而眼巴巴的看著別人在使用你的專利」。
    • 第四章.中文電腦字型輾轉輸出法產生技術發明人 中文輸出字型早先是用點陣字型,每一字所要儲存的記憶空間很大,為了節省記憶體空間,可以僅有兩三百個字根及偏旁,而定義每一個字的組合公式,在叫到時即時組合,也就是拿時間換空間,因為很多中文字只有偏旁不同,其他部份相同,犯不著儲存有重複的資訊。 譬如,羅是由 ?維 上下組合而成,而維 是由 糸 隹 左右組合而成,而其他有 羅 的字都可用這幾個字根來組成,如 囉 玀 儸 欏 蘿 籮 等都可以用它的部首或偏旁來左右或上下組合而成。由於中文字是固定面積之方塊,所以這個 羅 字要左右縮或上下縮後才能跟這個部道合併(merge)而形成另一個字。 後來這個方法也延伸到向量組字,也提供給神通電腦來使用,神通後來也旋轉分離出一個公司叫做華康科技公司,專門做向量組字,也賣到日本去。這也算是對人類的貢獻吧! 這個專利我把它寫成技術論文,叫「中文字形輾轉合成法產生技術」,投稿到台大工程學報中(國立台灣大學工程學刊第三十八期民國74年9月pp. 35~59),我的教育部副教授升教授甄審就是拿這一篇論文通過甄審的。附本篇論文 本項技術也申請了專利,也是自行撰寫專利申請書的,第一關就被核准了,但後來因為專利維持年費負擔太重,因此就放棄了此項專利之繼續維護。
    • 第五章.救災工作不落人後有德必有報
      • 一、衛星通訊祝壽晚會 民國88年夏雄中旅北校友會原本規劃在台北舉辦一次晚會來祝賀王老校長94歲的生日,到了9月時,校友會討論要請王老校長坐飛機從高雄到台北來參加此次晚會,舟車勞頓,恐影響王老校長的健康,加以又聞王老校長近期內玉體微恙,又去看醫生,更覺不妥。因我當時在中華電信公司內督導衛星業務,因此建議校友會不仿來辦一次「衛星通訊祝壽晚會」,透過我國與新加坡共同發射的中新一號ST-1衛星作台北—高雄間的視訊會議,這樣王老校長就可在高雄而旅北校友就可在台北遙祝王老校長「生日快樂」了。那時,衛星通訊用的小型地面站(Very Small Aperture Terminal, VSAT)尚不普遍,中華電信採購的唯一一雙,已送到烏坵支援前線去了,於是我向國內自行研發的廠商租用一雙,一套裝在雄中校長室外面,另一套裝在國賓大飯店的摘星樓屋頂,向中華電信申請臨時租用兩小時的衛星轉頻器使用時間,順利的完成了台灣史上第一次透過衛星作VSAT視訊會議來舉辦祝壽晚會。 那一天的祝壽晚會是由趙寧主持的,首先是由校友許院長水德先生向校長祝賀生日快樂,並回憶他在學校時的許多受到校長照顧的事;繼由前教育部長劉真先生向王老校長祝賀生日快樂;前雄中的生物老師現為中華技術學院校長的孫永慶先生也上台向王老校長祝賀生日快樂;雄中旅北校友會會長洪登科先生也上台向王老先生祝賀生日快樂;而王校長也從高雄中學講話訓勉各位校友,看來校長中氣十足,面帶笑容,和藹可親;有一位校友王健先生在台北這邊致贈了一件巨幅校長畫像,由孫永慶老師代表接受。王健先生說他雖然念了九年雄中(有三年留級),他是五個校隊的隊長,但是王校長寧可雄中輸球也不願犧牲他的前途,如果沒有王校長的照顧,他就無法考上師大美術系,今天也不能在室內設計上出人頭地;也有若干校友登記上台向校長祝賀,我也第一個登記上台向校長祝賀,介紹了架設衛星視訊會議的概況,我套上中華電信的一句宣傳標語並改成:『溝通人間情,連結師生心』,隨後介紹了台北這邊我們那屆的若干出色的同學,也介紹了高雄那邊一直在雄中教數學的舍弟王克信先生,他負責把王老校長從家裡載到高雄中學校長室,全程陪伴著校長,他也由高雄那邊向台北學長們問候。在高雄中學那邊也有那時現任的潘校長及那時已經退休一年的朱校長迺武先生也向台北的校友問候,有一位在學學生也代表向學長們問候;在台北的校友們還一齊唱雄中校歌:『台灣良港,首數高雄.偉峨黌舍,是我雄中。英才齊集,迎受春風,禮義廉恥,是我尊從。..自強不息,前途無窮』。校友丁守中委員捐了一個九層的大蛋糕,在院長、會長、及師長們的領導下切蛋糕並唱生日快樂歌,這是一幅多麼美麗的圖畫呀!這次的VSAT視訊會議可以說圓滿成功,衛星傳輸及現場影音控制都很完美,可以打個一百分,校友們說如果不是這VSAT視訊會議,這個沒有壽星光臨的祝壽晚會的氣芬可真有天壤之別呢!
      • 二、921大地震緊急救災記實 就在完成了這歷史性的衛星祝壽晚會後不到五小時,就發生了台灣近百年來最大規模的921大地震(震央在中部,7.3級),可說是「驚天動地」。中部除了發生走山現象之外,中橫及公路全毀或半毀,房屋倒塌不計其數。由於中華電信的南投的中央電信機房嚴重塌陷,進出電纜線全被剪斷,中部電信全部中斷,救援工作無法進行。中華電信公司的呂總經理在清晨三點多來話指示是否可用衛星緊急接通南投前進指揮所。也許是我們王老校長的德澤廣被,以及我們雄中旅北校友為王老校長做生日的善行感天,我們剛辦完王老校長的衛星祝壽晚會所用的一雙衛星小型地面站還來不及拆掉,上天就要我們拿這一雙已經花很多時間調好了的設備去支援救災工作。於是我緊急指揮將雄中校長室外的一套拆遷到南投前進指揮所,而在台北國賓大飯店的一套拆遷至台北襄陽路的消防署樓頂,在9月21日下午五時建立了台北至南投衛星視訊會議直達電路,恢復了災區至後方唯一的直通線路,災區的任何需求,均透過此一衛星視訊會議的方式得到滿足的供應。如果不是這一雙已經調好了的衛星小型地面站,要臨時去調料,再調整設備等工作,不知要多花幾天才能完成這項任務。由於中橫公路的中斷,對外通信也中斷,梨山也變成了孤島,於是呂總經理又指示加裝台北—梨山衛星電話電路,於是中華電信的衛星事業處的同仁在中秋節當晚將一套小型衛星地面站的設備裝滿一部箱型車連同人員連夜繞經宜蘭趕赴梨山,在一天內完成了梨山服務中心—台北南二局機房間的衛星直達電路,建立了七路電話電路,供梨山災民對外免費撥出以報平安之用,由於直接接到台北南二機房,因此梨山在這段救災期間所使用的區域碼也是(02)。 上述衛星視訊會議及衛星電話一直維持正常的維運達三個月之久,所有的費用均由中華電信負擔,算是對社會做了一件公益,而這一陣子參與救災工作的同仁可能倍感辛苦,只有付出的精神,也著實令人感佩。
      • 三、 台北縣政府災害應變中心的規劃 在民國89年至91年期間,我率中華電信企業客戶處的同仁去標台北縣政府「災害應變中心」的規劃標,協助台北縣政府在中山路新建的大樓的九、十層樓規劃作為各種災害的指揮、調度及應變的中心。這個中心必須由首長坐鎮指揮,以及各相關局處派員協同,與災害發生現場直接視訊連絡,視現場的需要提供後方支援必要的協助。災害現場規劃要有一部「前進指揮車」,透過中新衛星與災害應變中心建立視訊會議電路,遙控現場的救災工作。所以這個中心必須是各種資訊的集中處,各局處要調用任何一項資料都必須利用電腦在彈指之間即可獲得:諸如全縣各醫院的病床使用率狀況,以及附近醫院轉診資訊都必須匯聚齊全,以備不時之需;另外在救助水災的情況下必須引進第十河川局各水位監測的現況資訊,並指揮上游水壩作必要的管控;另外各處交通的狀況也要瞭如指掌,救護、消防車的調度等也都必須納入救災中心的功能規格中。 災害應變中心除了一些機電系統之外,主要是匯集各種通信系統及資訊系統的地方,讓指揮調度的救災工作可以順利、快速而有效。通信系統分有線、無線、視訊監控及集中管理維運等系統;而各種資訊系統有緊急醫療管理、地理資訊檢索、緊急通報及檢索系統、指揮派遣管理、化災及毒性物質救災管理、核子事故預警情報等資訊系統或作業系統。 台北縣「災害應變中心」的規劃標案中華電信花了許多人力物力並集合了中華電信研究所柯偉震博士等專家及各大學教授學者的建議始規劃完成,並協助台北縣政府成功的發包及監工,由仲琦公司得標建置完成,中華電信也間接的為台北縣政府提供了整體通信網路的服務。這個救災中心是蘇縣長貞昌一項功績,將為全省各縣市政府要建設相同的救災應變中心時之表率。
      • 四、 消防署全國災害應變中心的建設 由於受到921大地震的影響,政府對緊急救災變得非常重視,中央消防署也要建設全國性的災害應變中心。本來中華電信有意參與建設標的投標,並擬結合我服務的公司ALCATEL TAISEL成為下游承包商,但後來預算太低,中華電信沒有意願投標。由於TAISEL的固網業務受到其他電信設備廠商的惡性競爭,電信固網業務受到擠壓,於是被迫出面投標非電信業務,於是我服務的公司TAISEL出面標到了消防署的全國災害應變中心的通信系統建設標案並反過來採用中華電信的衛星及網路。此一建設標案係與各縣市的災害應變中心連結,上節台北縣政府為本系統的一個地區性節點,以光纖、微波及衛星來連結各個地區性節點,微波與衛星乃兩層備援,使此一緊急災害應變中心之通信電路不要受到災害的發生而受到影響。本標內亦有「前進指揮車」之訂做,也請了新加坡科技公司為下游承包商,共同來完成前進指揮車的各項必備的功能,有災害時緊急開赴災害現場。
      • 五、結語 「衛星通信」是我的老專長,但在民國五十七年後算是國內最高科技的通信技術,我也曾被王校長邀請回母校向雄中學弟們作過專題演兩次,後來我已經改行做「大型軟體工程」了,可是後來這個老專長卻在我生涯的後期發揮了效用,不但用來做雄中旅北校友會遙祝王老校長94歲的生日,而且更托王老校長的福氣及德澤,用來做三個月的921救災之用,而老天爺也很公正,竟把台北縣政府災害應變中心的規劃標賜給了我擔任副總經理時的中華電信公司,又把全國消防署災害應變中心通信系統的建設標案賜給了我退休後擔任董事長的台灣國際標準電子公司TAISEL。TAISEL董事長退任以後,我也在協助一位加拿大回國的朋友推廣V V Link視訊會議平台,不但是中央消防署採用了這個平台,連各縣市消防局也都相繼的採用這個平台,做為防救災之用。這個並非巧合,而是上天「因果及德報關係」的巧妙安排。救災是一種付出,但是「人在做,天在看」,上天會在適當的時機給你回報的。 如果想再看詳細的報導,請按這裡。 上面談到在民國88年透過衛星為雄中老校長祝賀94歲生日,今年民國99年,王老校長已經105歲了,雄中旅北校友代表也搭高鐵下去祝賀王老校長生日快樂。我們電機系的系友也有四位是雄中的,順便登載幾張照片給您們共享吧!要看請按這裡。
    • 王金土博士之著作: The Publication of Dr. Jin-tuu Wang
      1. 國際公眾電報自動處理系統發展記實.  中華電信(月刊)第40卷10期 民國95年10月
      2. 回憶四五十年前我國國際電信之運作.  中華電信(月刊)第41卷 民國96年3月
      3. 電信系統的演進與未來的發展(上).  中國工程師學會工程雙月刊82卷3期98年6月
      4. 電信系統的演進與未來的發展(中).  中國工程師學會工程雙月刊82卷5期98年10月
      5. 電信系統的演進與未來的發展(下).  中國工程師學會工程雙月刊83卷1期99年2月
      6. 衛星通信緊急救災記實 (感性文章).  高雄中學王前校長家驥100歲生日百年樹人專集
      7.高速公路電子收費試用系統之經驗. (專業論文) 高雄中學王前校長家驥100歲生日百年樹人專集
      8. 中文電腦文化與宜人輸入法.(專業論文) 高雄中學王前校長家驥100歲生日百年樹人專集
      9. 王金土口述電信研究所歷史.  高雄科學工藝博物館電信文物展史料
      10. 我到TAISEL的工作回憶.  中華電信內部報?文件
      11.兩岸三地衛星通訊合作計畫建議書.二版) 中華電信內部建議文件
  7. 電信系統的演進與未來的發展(上). 王 金 土
    • 一、 前言 最早傳遞訊息的系統應該是「峰火台」,可以把「敵人已入侵」的訊息從一處峰火台由邊境往內地傳遞,後來有人發明了「電報」,利用電線上通電的長短及電報碼來傳遞訊息,或利用高低音調來取代「開」或「關」;繼而有人發明了「電話」,把語音變成電壓或音調的高低傳遞到遠方,在遠方又以反方向來恢復原來的聲音;隨後又有人發明了「傳真機」,把黑白的影像掃描後變成高低不同的電壓或音調傳出去,而到遠處又以此高低不同的電壓或音調反方向來恢復黑白的影像。所以早期的電信業務是以電報與電話為兩大業務,而傳真只不過是少量配合報社用來傳送遠方發生的事件報導在報紙上之用,是陪襯的業務。這些業務各國都是由政府機構的PTT來經營,第一個字母代表Post郵局,第二、三字母代表Telephone & Telegraph 電話與電報局,由政府機構來營運有掌控人民通信及通訊的自由。 現代電信系統的極致是在任何地方、任何時間以一台小筆電或手機透過有線或無線的方式經由網際網路來傳送語音、影像及數據並可參加任何一場會議,共同瀏覽任一網站。這個現況較四、五十年前的電報電話及傳真時代真有天壤之別,有人把它叫做「數位匯流」(Digital Convergence),即把數據、語音及視訊等資訊數位化以後,透過共用的通路來傳遞,這個共用的通路就是目前的網際網路。而經營這個業務者可能是由民間數家共同提供的業務,如甲公司提供固網業務給乙公司經營網際網路業務,而由丙公司提供語音、影像及數據等加值服務。這是一個電信自由化的時代,而業務也是多樣化的時代。 我們不敢想像再過五十年的電信業務會變成什麼樣的狀況,那時可能不需要小筆電了,可能是用一張可攤開來的「電子紙」,而傳輸系統除了海底電纜及長程幹線使用光纖之外,每一戶人家都是光纖到家,有著無窮的頻寬,其競爭對手無線到家,不知到底是鹿死誰手亦未可知。但是無線仍有其獨具的競力即其可移動性,是光纖無法比擬的。 本文主要回憶四五十年前的電信系統,並描述這四五十年來的演進過程,並對五十年後的電信系統作一個想像,說不定可以誘導出一些創造發明呢!
    • 二、 四、五十年前電信系統的運作 (1) 電報及電報交換系統 A. Morse Code 發報機時代 最早的電信系統應該是摩斯電報傳輸系統,發報員撳按單點的按鍵來控制電流「流通」的時間,一個單位長度表示「點」(dot),三個長度的時間表示「劃」(dash) 。圖1表示英文字母及數字的摩斯電報碼。 A . _ N _ _ . 1 . _ _ _ _ B _ . . . O _ _ _ 2 . . _ _ _ C _ . _ . P . _ _ . 3 . . . _ _ D _ . . Q _ _ . _ 4 . . . . _ E . R . _ . 5 . . . . . F . . _ . S . . . 6 _ . . . . G _ _ . T _ 7 _ _ . . . H . . . . U . . _ 8 _ _ _ . . I . . V . . . _ 9 _ _ _ _ . J . _ _ _ W . _ _ 0 _ _ _ _ _ K _ . _ X _ . . _ L . _ . . Y _ . _ _ , _ _ . . _ _ M _ _ Z _ _ . . . . _ . _ . _ 1. A dash is equal to three dots. 2. The space between parts of the same letter is equal to one dot. 3. The space between two letters is equal to three dots. 4. The space between two words is equal to seven dots. 圖 1. 國際摩斯電碼Internationa Morse Code 圖2. 摩斯發報機 圖2是摩斯電碼發報機,如果由甲地要傳送至乙地「DR. WANG, I OWE YOU USD125 AND WILL RETURN THIS MONEY TOMORROW」,在網站找到Morse Code Translator的翻譯,就成了下面的電文:「-.. .-. .-.-.- / .-- .- -. --. --..-- / .. / --- .-- . / -.-- --- ..- / ..- ... -.. .---- ..--- ..... / .- -. -.. / .-- .. .-.. .-.. / .-. . - ..- .-. -. / - .... .. ... / -- --- -. . -.-- / - --- -- --- .-. .-. --- .--」,還可以發出摩斯發報的聲音,讓你回味一下二十世紀初最原始的通訊味道。這裡一個「點」的時間為一個單位的時間,而一個「劃」的時間為點的三倍的時間,字母間的空隔也是三個單位的時間,而字與字的間隔是七個單位的時間(上面/符號)。有興趣聽一段十九世紀時代的摩斯電報碼聲音者,請到下列網址點聽 http://www.chtr.org.tw/chtr/09/211.ppt 這裡也需要注意的是E字母的編碼是一個單位的「點」,在英文裡面使用頻率最高,依資訊理論其編碼單位最短,而數字的編碼較長,在長時間的傳輸過程中可達最好的效率。另外,SOS 求救信號是發送「三短三長三短」(...╴ ╴ ╴...),非「三長兩短」。 早期的報務員必須背記摩斯電碼,發送方用食指撳按發報機,一個字母一個字母地發報,此一長短斷續的電流經過開放式的銅質電線(Open Wire)傳送到遠方,距離不能太遠之處有一收報機,把此長短斷續的電流轉換成聲音,由報務員把它直接譯成電文。 B. 鮑竇碼發收報機時代 其後有鮑竇碼(Baudot Code)的發明,除了英文字母之外亦可含蓋特殊符號及空格,每個字母及符號都是五位碼,並可鑿出紙帶(Paper Tape)。紙帶可以說是早期的記憶體,如果要發一則電文,先要在鑿紙帶機鑿好紙帶,左手用中指及食指,而右手用食、中及無名指按照電碼有黑點的地方撳按,便鑿出此一字母來。譬如要發ABC189的電文,先要撳按LTRS(左中指),使成為文字狀態,再撳按A(右食指)B(左食、右尾指)C(左食、右食及尾指)FIGS(左食指)1(右食指)8(左食、右尾指)9(左食、右食及尾指), 就鑿好了ABC189的紙帶了。其他的電文也鑿好了之後,就拿到發報機去放紙條就行了,這發報機就自動產生鮑竇電碼發出去了,這種發收報機是人工發收報機。 圖3. 鮑竇電碼 C. 電傳打字機時代 後來有「電傳打字機」(Tele-type)問世,在發報端有按鍵字母鍵,將英文的電文直接按鍵,即可自動鑿出Baudot Code之紙帶,將紙帶撕下,拿到發報機一放,電報訊號就送出了;而在接收方,有接收Baudot Code 後自動印出英文字母於卷筒紙上,也可鑿出紙帶,無需背記及譯電之程序,但發送方需熟習英文打字。圖4是電傳打字機之鍵盤。. 圖4. Baudot Code 電傳打字機鍵盤 此一鍵盤只有三排,最上一排兼作「數字鍵」,而第二及第三排兼作特殊符號鍵,只要打數字或特殊符號之前需先按 FIGS (Figure Shift),打完了數字或特殊符號之後要回到英文字母, 必須按 LTRS (Letter Shift),這一點與普通英文打字機不同,故較為不習慣點,不過習慣了就成自然了。 D. 報房人工交換時代 在電傳打字機問世後,在國內外均設有「報房」,負責人工交換及轉發的工作。例如,在民國四五十年代在台北東園街100巷內就設有國際公眾電報的「報房」,那時因為怕敵機來襲時第一個目標就是要摧毀通訊設施,使其對外通訊中斷而孤立,所以整個報房就做在一座堅固的「防空洞」內,我們的報務員都是在「防空洞」內上班。另外還有兩座「防空洞」是一在旁邊的「終端機室」及「微波室」也在防空洞內上班,另一處是在板橋現在電信訓練所的地方,把又重又熱的強力短波發射機也放入防空洞中,值機同仁甚至因為太熱而要穿短褲打赤膊上班。而國內的報房設在當時的「長途電信局」內,負責轉發國內各地的來去報。 什麼是人工交換呢?每一個國家的來報是由一部專屬的印報機及紙帶機印出或鑿出,報務員要先看看報頭的資訊,如屬於台灣省內的投遞範圍時,就把該報之紙帶拿到通往長途電信局的發報機來發送,如屬在台北市內國際局自己投送範圍,則需拿到地址章的櫃台,依電報掛號(Cable Address)在兩三萬印章中找到符合此一電報掛號的印章,蓋好後就送給「報差」去按址投遞到收報人手中。「報差」也是歷史名詞,電信局投送電報的信差叫「報差」,有別於郵局投遞信件的郵差,制服也是藍色的,有別於穿綠色制服的郵差。 在去報方面,由長途電信局來及由國際局營業窗口送來的電報會在專屬的一部電傳打字機印出及鑿出紙帶,報務員要以人工的方式閱讀報頭資訊,如果是要到日本東京的,就拿到要發到東京的發報機上去發,如要到美國的,就拿到要舊金山的發報機去發,這樣一至多的轉發就形成了「交換」的功能。所以,報房是「公眾電報的交換中心」。這個報房比較印象深刻的是那兩三萬個地址圖章,還好是按照電報掛號之英文字母順序排列於格子中。另外印報機的嘀嘀答答的聲音,及嘰嘰喳喳的鑿紙聲,並且滿地都是鑿孔的紙帶及印報滾筒紙,並非是一個舒適安靜的辦公空間。 電報的計費方式是按字(Word)計算的,所以只有重要的字句而無閒言綴字,只要能達到目的而可以省點錢就行了。 中文的電報是用「電報碼」(0000~9999)來傳輸的,每一字有四個阿拉伯數字,字與字間空一格或多格。很有趣的是這本電報碼本是最好的「加密」工具,在出國之前約定了「加密協定」,即原本的字是傳輸碼橫直各加減若干格便是,而傳輸碼即使被攔截也無法破解其語意。 E. 電報交換(Telex)交換機時代 圖5. Telex 終端機 電報交換(Telegraph Exchange),簡稱Telex是台灣經濟奇蹟的最大功臣,凡是國外訂單、報價等,都是靠Telex來傳遞書寫的、且是立即的、終端對終端的資訊。Telex 除了有電傳打字機的功能外,也有Telex信號制(Signaling)的功能,是採用CCITT#2的信號制,能夠撥號到對方及接受呼叫的功能,每一台Telex有其用戶呼叫號碼(Call Number),如果撥到此一用戶呼叫號碼,就會響鈴並開始打字,如需要亦可鑿出紙帶。Telex有一「自動回覆碼」(Automatic Answer Back Code, AAB),即呼叫進來時,Telex機器的硬體設定會回應此一專有的「自動回覆碼」,發送方收到此自動回覆碼之後才可開始發送電文。此一設計使Telex之運作非常可靠,既使下班之後,國外來報仍繼續不斷,無需人工操作,自動印出一通一通從不同公司或機關來的電文,剛好次日一上班就可處理了。所以Telex常是白天下班前發報,晚上收報,一天當兩天用,尤以客戶在美國或歐洲者能夠適應時差的作業方式。通常使用者是公司行號及機關學校,其計費方式是發送方付費按接續的分鐘數來計費的,所以電文不能打得太長,簡單軛要明白清楚。Telex 交換機通常是電子式的進口貨。國際電信局的交換機差不多都是德國西門子的,可能是他們的競爭力較強之故。 F. 公眾電報自動處理時代 上述的「報房」人工處理公眾電報實在花費許多人力,為了節省人力,國際電信局在民國63年起有一「電腦化」的計畫,想把整個報房的作業以電腦來代替。那時美國最大的電報公司Western Union International, WUI)已經有用迷你電腦來處理公眾電報了,本來應可由國外全包式的引進,但由於規格太複雜,有自動印出中文地址、有租賃電路信息交換等,因此,第一次全包式標案就流標了。後來成立了「電腦工程隊」,僅買必要的硬體而自行發展軟體,包括中文自動印址及自動投遞至Telex用戶。這是本人第一次領頭帶領一批未曾用過電腦的同事,從組合語言開始訓練他們,到可以用組合語言寫程式,完成了即時信息交換系統,其功能有下列各項:(1)去報自動轉至各該國的電路發送報文;(2)國際來報自動選擇投送到長途局或國際局;(3)投送至國際局之電報自動印出收報人投送中文地址;(4)收報人若有裝置Telex則透過Telex交換機投遞該電報到客戶Telex印報筒上;(5)雙套CPU熱機備用且自動切換;(6)自動儲存進報及投遞報文至可動硬碟上;(7)Telex 用戶可直接發送公眾電報至國外(此功能因電檢關係未實施);(8)以微處理器來處理Telex 交換機CCITT#2信號制及電腦RS-232C之間之通訊協定之轉換。詳細資料刊登在交通部電信總局電信技術季刊第一卷第一期專集中(民國七十年八月)。 (2) 電話及電話交換機系統 先來回顧一下用戶端的電話機的演變,最早的是磁石式的電話機,繼而有共電式的電話機,到現代大哥大用的都是自備電池的無線電話機。 A. 磁石式電話機 圖6是最古早的磁石式電話機 圖6是最古早的磁石式電話機,它通常是掛在牆上,外觀很像人的頭,有兩個眼睛、一個鼻子、一個嘴巴、兩片耳朵:兩個眼睛就是用銅製的鈴鐺,一個鼻子就是敲打鈴鐺的鐵鎚,一個嘴巴就是吸取話音訊號的吸筒,兩片耳朵一邊是搖桿,是呼叫時搖鈴用的,一邊是掛了一個聽筒,要聽電話時拿下來讓圓柱體的一端貼在耳朵上就可聽到對方的聲音。這種電話機內部有一個磁石(Magnet),要打電話時,旋轉右邊的搖桿,用力的轉動磁石內部的轉子線圈,使線圈割切磁力線,按照的弗來明右手定則就會產生交流電,此電流傳輸經過開放式電線傳到接收端電話就敲打電話機的兩個鈴鐺成為「振鈴」,或者在有「交換手」(接線生)的情況下,使人工接線抬「掉牌」。話筒很像一張圓嘴,是吸取話音訊號的入口,當人講話時,因為音調的高低在空氣中產生不同壓力的振波,這個振波進入了話筒在炭精粉間就會產生不同的壓力,即產生不同的電阻,而經過此炭精粉之電流就會跟著有不同的變化。在木盒的兩旁右邊是搖桿,而左邊就是聽筒了。這聽筒就是把遠端傳來的高低不同的電壓轉換成聲音,那是靠一個電磁鐵及一片薄鐵片,因電流而左右振的大小而產生不同的吸力,吸取薄鐵片而打擊空氣使其還原成原來的話音。這種磁石式的電話機需要有一乾電池來維持額定的電流水準,使變化之電流在此額定電流之上下擺動。 圖7. 是放置在桌子上的磁石式電話機。 圖7. 桌上型磁石式電話機. B. 共電式的電話機: 每一磁石式電話機都需要自備乾電池,以保持變化之電流值,甚為不方便,故有「共電式的電話機」之發明,把電話機所需要的直流電源由局端來供給。而電話機上亦無搖桿來產生呼叫訊號,而由電話之掛鉤之提起來表示要呼叫。用戶一提起電話聽筒,在傳輸線路上就會引起「斷電」,使人工交換機之座席之掛牌掉下,則接線生首先要問明該用戶要接到那一個目的用戶,然後以其相對的話繩拉插到目的用戶之接孔,於是就完成了交換機的功能。圖8是共電式的電話機,圖9是100門的人工交換機。請注意,磁石式電話機可用於一對一的對話,而共電式的電話機只能用在電話局內是一對多的電話交換系統。 圖8. 共電式電話機 借自國立科學工藝博物館. 圖9. 100門之人工交換機. C. 撥號電話機: 圖10. 撥號盤電話機. 上述人工交換機有人工的介入,不免有私心。據說有一位美國人叫史特勞傑,因不滿電信局的接線生有意無意的把要接給他的電話接到他的競爭對手,讓他失接了很多喪葬的生意,於是他潛心研究於1891年發展出「步進制全自動交換機」來,也得到這項專利權。配合這項發明,用戶端電話機要有「撥號」的功能,譬如,要接到nm號(n,m為1,2,3,4,…,9,0)用戶,用戶要先在「撥號盤」上以食指插入撥號盤n的孔的位置,向順時針方向旋轉到底後放開,則此電話機就會產生出n個脈衝(Pulses),繼而以同樣方法用手指插入m的位孔的置,旋轉到底後放開,也產生了m個脈衝,這兩組脈衝到達了交換機時,使其接掃先上升n步,再右旋轉m步,就會自動的接到nm用戶的出線了。上述是一條進線可以接到100條出線,如果用了100個相同的步進器,就會有100 X 100 的功能了。如果是10000門時,那要就要分兩次「步進」了。圖10是可撥號電話機,要注意的是,0是在最下方,即撥一個0會產生10個脈衝,上升或右旋10步。 D. 按鍵電話機: 圖11. 按鍵電話機. 電話機由撥號盤演進到按鍵電話機可以說是數位化的一大步,把要按的號碼在電話機內就轉換成了不同的音調(或雙音調),交換機只要偵側到不同的音調或其組合,就知道用戶按的是什麼號碼,就直接接續到所要的號碼。這時的交換機可能已經演進到了「縱橫制交換機」(Cross Bar)或「程序控制交換機」(Stored Program Control, SPC)更有智慧的交換機了。 E. 無線電話機: 圖12. 無線電話機. 行動通訊的盛行,又開啟了一扇電話機功能及式樣多樣化的門,廠商把多樣化的功能當成了行銷的利器,除了電話機原有撥號功能之外,還可以接收簡訊服務及儲存及找尋親朋好友電話號碼的功能。當然不可或缺的無線電話之功能是不靠局電而獨立支持的蓄電池及無線發射的功能,也是無線電話機的特色。此時,行動電話的交換機已經進步到「行動通訊交換機」的境界了,這種交換機不像先前所述的獨立運作的交換機,而需與鄰近交換機經常交換用戶現址的資訊,以便交換機的接續動作。所以每一交換機必須經常去比較或更新HLR(Home Location Register)及VLR(Visitor Location Register),使交換機在任一時間都能立即判定用戶目前所在的位置是那一個基地台的那一個方位(Sector) ,以便能夠把語音訊號轉送過去。所以行動通訊的交換機可以說是非常智慧化的交換機了。圖12 是兩具著明廠牌的無線電話機,大部份都需要每天充電來支持其耗電量。 (3) 交換系統的演進 A. 線路交換系統(Circuit Switching System) 最早的交換系統是人工交換座席,一個呼叫掉牌進來以後要接線生接到其他門號,如果是本地的門號,插線後就完成了「交換」,如果是外地區,就接至外地區接線生經轉。這種交換是有接點的,所以叫做「線路交換系統」,以後有縱橫制交換機(Cross-Bar)及程式控制交換機,也都是這類型的。所謂縱橫是把m縱桿的呼叫進線,接至n橫桿的出線,以完成接線的目的。以後的電子式交換機,像AT&T的No.5 ESS, ITT的TAI-COM 5, 及Siemens的EWSD 等都是程式控制交換機,但是基本上是以軟體來控制接點的接續的動作而完成交換的功能。到於國際局所用的Siemens的Telex 交換機,也都是程控交換機,也是這種線路式交換機。 B. 信息交換系統(Message Switching System) 在(1)D節中提到「報房」,它是典型的「信息交換系統」,把一通來報用人工把紙帶拿到去報的發報機上發報,就完成了信息交換的功能了,後來國際電信局把這個工作電腦化了,並多加了許多額外的功能,但基本上「國際公眾電報自動處理系統」是典型的信息交換系統,把一通信息從ZCZC (報頭) 開始到 NNNN(報尾)看做是一整體,在系統內丟來丟去(處理),直到歸檔為止。 C. 分封交換系統(Packet Switching System) 所謂「分封」就是「小包」的意思,即把一通訊息切分成標準的長度,每一分封都冠以分封的頭,在網路上獨立的傳送,每一網路上的節點接收到每一分封時,若屬於本節點管轄都即收下投送,若不屬於本轄者即外送。至於外送到那一條線路,那要看當時的「路由表」(Routing Table),這經常更新的路由表告訴此一節點是要送到那一條最快的電路,因此,一通信息到達終端時,不同的分封可能是經過不同的路由到達的。這樣的傳輸模式稱為網際網路通訊協定(Internet Protocol, IP),真沒想到這種分封交換模式變成了當代紅極一時的炸子雞,變成了傳所有資訊及多媒體的載運者,把其他道具遠遠的甩在後頭。這個通訊協定使傳統的通訊距離的觀念模糊了,而吃到飽的計費制使通訊的計時制也模糊了。它,就是未來「數位匯流」的載送者,它所載送的上層服務包括了數據、語音、視訊、多媒體等加值服務了。傳統的電信局或PTT此時不知在那裡了。 (4) 黑白及彩色傳真系統 圖13. 傳真收發報機 最早的國際電信業務包括了傳真業務,使用最多的是通訊社傳給報社的照片,開始是傳黑白照片,以後有了彩色照片,可以刊登在本地報紙上,以饗讀者。最早是用滾筒式的傳真機,把照片圈附在滾筒上,打開傳真發報機,照片就可一圈圈一點一點的被掃描轉變成信號的強弱,又轉變成聲音的高低,藉由4 KHz頻寬的語音電路向外傳送;接受機接到高低的語音訊號,即把它轉變成黑白深淺的圖面,或還原成原來彩色的圖面。計價的方式除了彩色較貴之外,也按大小尺寸來計價。這項業務在網際網路出來以後,也就式微了。圖13之傳真收發報終端設備除了可以傳黑白照片之外,也可以傳送手寫的信函或稿件,尤其是中文或其他非拉丁語系者,尤其適用。 (5) 有線傳輸系統的演進 A. 開放式架空線 有線傳輸系統最早的是開放式架空線(Open Wire),每一條線都是裸露的銅線,架在電線桿上,每一枝電線桿水平掛了許多根橫木,上面插裝了許多瓷做的礙子,每一個礙子上綁了一條銅線,中央有一條是公共的接地線,每一條銅線可以傳輸一路的電話或電報線路,這樣的安排成了多路的傳輸系統。這樣的開放式架空線每到颱風來襲時,就被吹得亂七八糟維護不易。 B. 漆包線 繼而有漆包線的誕生,把銅線外面以漆包裹起來,就彼此絕緣,幾十條漆包之銅線圍繞著中央一根較粗的電線,捆綁成一條圓柱型的電纜,而此電纜可以架空或埋在地下,以達到多路傳送的目的。這種漆包線大都用在短程的機房到用戶端線路較多。 C. 同軸電纜 同軸電纜是因纜線內兩種導體共用一個中心軸而命名。其由內而外的構成為:內部導體(有純銅、鋁鍍銅、鋼鍍銅等材質),絕緣體(如發泡聚乙烯),外部導體(例如使用丙面鋁箔黏貼塑膠帶,與鍍錫編織軟銅線),外部絕緣體(以不燃性為考量重點,常用的有使用乙烯基製成的鋁管)。通常使用於長程幹線,傳送基帶訊號(Basebasd Signal)。此一基帶訊號是由4 KHz 寬之語音電路用分頻多路化( Frequency Division Multiplexing)之技術組合而成,即每12路組成一群(Group),而5個群組成一超群(Super Group)。每一電纜視其頻率響應可以傳送若干超群或加上群等,有不同的載送量。像早期用在海底電纜也都是用這種同軸電纜,而在近海時則用金屬保護,有所謂鎧裝電纜。 圖14.同軸電纜 D. 光纖電纜 人類使用光來傳遞訊息,應該是要溯至七八百年前使用烽火台的時代,以後一段很長的時間都是用電來傳遞訊息,可是風水輪流轉,到了二十世紀中(1966)年,美籍華人高錕及George. A. Hockham 根據介質波導的理論,提出了光纖通訊的概念,即光如果在充滿介質的玻璃細管中行進,變化光源的強弱,也可以攜帶許多資訊。到了1970年美國康寧公司首先研發出每公里25dB之光導纖維,而同年貝爾實驗室也研發出發光器,這才正式拉開了光纖通訊的序幕。後來在光纖的衰減系數上有了突破,使其降低至每公里4dB,跟著美國西屋電氣公司更在1976年在亞特蘭大展示全世界第一套45Mbits傳輸110公里長的系統,今天這個速率已提升到40Gbit/s 以上了。 單心的光纖結構非常簡單,從橫切面來看,最內層為纖核(Core),外面包以纖殼(Clading)再外面包以第一層的被覆及第二層的被覆。纖核是光行進的介質,而纖殼為反射光的介質,纖核之折射率應是大於纖殼者,以便光由纖核斜射過來碰到纖殼時能夠全反射, 再繼續斜射至對面纖殼,這樣一次又一次的全反射,使光之能量可以大部份保留而能傳到很長的距離。多心的光纖是把n條光纖並行排列圍繞著一根軸心,外面再加以被覆保護,其目的是將頻帶增加n倍。 光纖通訊之好處很多:(1) 損失較低,傳輸距離長,無需中繼站;(2)原料為矽,取之不盡用之不竭;(3)頻帶較寬,傳輸容量大;(4) 不受電磁干擾;(5) 無串音及雜音干擾;(6)外徑較小,可並行包紮多心,增加容量;(7) 重量較輕,方便多種用途。 光纖之類型依光纖傳輸之模式分有單模(SM)光纖及多模光纖(MM),而依波長分有單模之1.31 μm 及1.55μm,及多模之0.85μm, 及1.30μm,未來將會在光源的發展上有突破性之發展,如更強的光,而光纖的發展會朝更低損耗之目標。 光纖之另一突破性之發展是高密度波分多工 (Dense Wavelength Division Multiplex, DWDM)即一條光纖不只是傳送一個波長的訊號,而是多個波長,而且多到200個波長都有,這額外所加之波長對光纖本體而言絲毫沒有額外的成本負擔,因此,如果一個海底電纜系統如果有200個波長在內傳輸,則每單位成本就變成了1/200,這是多麼吸引人呀!另外一項突破是光放大器(Optical Amplifier, OA)之誕生,訊號無需「再生」,而係將整束光訊號,不管那一個波長,都照樣放大,克服了光纖內會衰減的特性。由於光放大器的搭配,使得DWDM如虎添翼,成了打敗傳統「頻寬受限」之惡夢,「頻寬」變成了「要多少可以給多少」,未來更是「粗俗」(很便宜的)的東西了。 (待續) (下)篇主題預告 (6) 無線傳輸系統的演進 A. 短波通訊 B. 超短波通訊 C. 微波通訊 D. 越地平微波通訊(對流層散射通訊) E. 電離層散射通訊 F. B.B.Call G. 行動通訊 H. 衛星通訊 (7) 衛星通訊系統的崛起 A. 晨鳥開啟了衛星通訊之門 B. INTELSAT 的盛行 C. 海事衛星的興起 D. 衛星通訊競爭力的下滑 (8) 網際網路系統解構了傳統的電信系統 A. ALOHA System B. ARPA Network C. 長途不再是計費因素 D. AT&T 的瓦解 Bell Lab 被拼購 E. 網路吃到飽的服務 (9) 以IP為基礎的數據、語音及視訊系統當道 A. IP 做為語音及視訊服務技術上之困難 B. 電信服務最終目標之達成 C. 明日之星–數位匯流時代 (10) 未來的發展朝節能減碳及零污染 A. 高容量的海底電纜之陸續出現 B. 超高容量及超高速率之光纖幹線之出現 C. 光纖到家取代銅線及ADSL D. 遠端無線發射頭取代基地台–少耗能少污染 E. WiMAX 大行其道
    • 三、五十年後電信系統的預測
    • 四、 結語 本人民國51年9月15日進當時的國際電信局,維運當時台灣第一套微波系統,到民國91年8月27日從中華電信副總經理退休轉任台灣國際標準電子公司董事長三年多,目睹我國電信的演進過程,從電報、Telex、電報自動處理、微波、衛星通訊等到現階段正在推展的的數位匯流,歷歷在目,好像在看走馬燈似的,不知在有生之年還能不能看到更有突破性的創造發明或服務,來進一步服務社會人群。
    • 五、 參考資料 1. 電信技術季刊 第一卷第一期 國際公眾電報自動處理系統專集 交通部電信總局 民國70年8月 2. Morse Code Translator 網路 3. 寬頻傳輸的明日之星╴DWDM 台灣思科系統 4. 光纖的演進 網路 5. 光纜 太平洋電線電纜提供 6. 電信文物展 國立台科學工藝博物館
    • 電信系統的演進與未來的發展(中) –無線傳輸系統之演進. 王 金 土
      • 一、 前言 本人在上上期「工程」季刊中,投稿一篇本題之(上)篇,其內容是敘述「四、五十年前電信系統的運作」,此內容涵蓋了:(1)電報及電報交換系統{A. Morse Code 發報機時代, B.鮑竇碼發收報機時代C. 電傳打字機時代報房D. 人工交換時代E. 電報交換(Telex)交換機時代F. 公眾電報自動處理時代}、(2)電話及電話交換機系統{A. 磁石式電話機B. 共電式的電話機C. 撥號電話機D. 按鍵電話機 E. 無線電話機}、(3)交換系統的演進{A. 線路交換系統B. 信息交換系統 C. 分封交換系統}、(4)黑白及彩色傳真系統、(5)有線傳輸系統的演進{A. 開放式架空線B. 漆包線C. 同軸電纜D. 光纖}。本篇(中)擬就:(6)無線傳輸系統之演進作一個描述 ,這一篇包括了:{A.短波通訊B.超短波通訊C.微波通訊 D.電離層散射通訊 E.越地平微波通訊(對流層散射通訊) F. B. B. Call G.行動通訊H.衛星通訊},而最後一篇(下)擬就(7)網際網路解構了傳統的電信系統、(8)以IP為基礎的數據、語音及視訊系統當道、 (9)未來的發展朝節能減碳及零污染,做一觀察及描述,及(10)大膽的展望一下四、五十年後之電信系統可能會變成怎麼樣了,做一點預測。
      • 二、四、五十年前電信系統的運作(續) (6) 無線傳輸系統的演進 A. 短波通訊 最早引進台灣之無線電技術可以說是短波通訊技術,這項技術早用在廣播系統之短波段,這個波段可以接收到國外傳來的廣播節目。而早期沒有什麼高科技的東西,只有拿當時算是最高科技的短波技術來載送國際電話電報服務。那時「超外差式五燈真空管」收音機可比美現在的iPhone手機了。 所謂短波是使用3MHz~30MHz之間的載波,以調幅方式載運語音訊號或電報訊號,利用「電離層」及海平面之輾轉反射而傳送到遠方。所以這「電離層」就是當時天空上最佳的「電子反射板」,把一方投射過來的短波訊號像鏡子一樣的反射到另一方。當然有一部份的能量會被電離層所吸收。這電離有D, E, F1, F2層,視太陽照射大氣上層的強弱所產生空氣分子游離的程度而有不同的濃度(Intensity)及高度。這D層最低而F2層最高。如太陽照射較弱或無太陽之照射,這D層或E層也會消失。 談到電離層,在當時是一門很熱門的研究,世界各國都在做「電離層探測」(Ionospheric Sounding),把各種頻率垂直投射進入太空中,而測試其反射波的強弱,以繪製本地之通信頻率之預報曲線圖(Contour),公告全世界,作為利用本區電離層的參考資料。我國電信研究所的前身「電波研究所」早期就是專門從事這一方面的工作,而第一任所長馮 簡教授也是我台大「無線電」的老師,早期還到過北極圈內從事電離層的研究,舉世聞名。我在1967年暑期,利用在美國夏威夷大學進修的機會,花三個月的時間到科羅拉多州波爾德(Boulder)美國環境科學服務局(Environmental Science Service Administration, ESSA)所屬的無線電實驗室(Radio Lab.)去研究電離層有關的科學及分析龐大的資料,獲得不少的學識與經驗。 台灣的短波通訊用於國際電信是在民國38年前後由上海撤遷來台者,當時發射台是設在現板橋在訓練所內,而其所用之許多菱形天線(Rhombic Antenas)則裝設在對面之稻田之中,每一幅菱形天線對準目標國之方向。因為菱形天線是有方向性的天線,其尖端方向的之電場強度最強,這些菱形天線使用四支接長了的木桿,每支約三十公尺高,四支桿子插在地上成為菱形豎立起來,鄰桿間頂上懸掛了導線。而機房是設在一座「防空洞」內,裡面有好多部高功能發射機(每部約10KW),每一部饋電至一幅菱形天線。由於短波通訊對方的接收訊號不是很可靠,常因電離層之變化而有所變動,故機房很頻繁的工作是時常要更換頻率,以最佳化對方接收情況。又由於當時局勢緊張,那些高功率發射機都是珍貴的進口貨,恐怕成為敵機轟炸的對象,故躲在堅固的防空洞內,可是這就苦了值機人員,那時又沒有強力冷氣機,因此只有脫光了上身赤膊上班了。 另外,這些菱形天線霸道地佔用稻田民地,用行政命令頒布禁建令,影響都市發展,後來被板橋市民及地主告到監察院及立法院,廢除禁建令,國際局只有拆除天線還地了,將第一發訊台遷移到楊梅高頻台,後來短波停用後,高頻台就移交給海岸電台埔心台。好在以後越地平微波及衛星通信起來了,這短波通訊也漸漸式微了。 接收國外電訊的收訊台設在桃園埔子,也是由多幅天線架設在稻田之中,每一幅由菱形天線收到的訊號饋接至一部靈敏度極高的接收機,這些收到的訊號再經由微波系統(在C節中描述)送至台北市東園街100巷28號終端機室,此終端機室係將國際台的國際話音截分成去話及來話訊號,去話送至板橋發訊台,而由桃園收到的來話訊號即由此匯合送至國際台。所以終端機室是兩線制變為四線制的分界點,而且是國外終端機室的對口單位,監聽每一路訊號之優劣,作出是否更換頻率之決定,並協調發訊台作必要的更換頻率動作。這一點是短波通訊最特殊的作業方式。 板橋發訊台早期的工程師是王炳宇,後來由劉銘正接手,技術人員有何清雲及張連旺等,桃園收訊台的工程師是郭競雄,技術人員有高金樹等。高金樹後來調總局技術處,因上船探勘台澎海纜及澎金海纜,心臟病突發,未帶「小炸彈」急救而因公殉職。 B. 超短波通訊 (徐永德提供) 超短波(VHF, Very High Frequency),其頻率範圍在30MHz∼300MHz之間。是一種用於中短距離以提供中、小容量電路之無線電通信。 其電波傳播方式,依電波傳播路徑之不同,可略分為直接波(Direct Wave),反射波(Reflected Wave),折射波(Refracted Wave),繞射波(Diffrected Wave),表面波(Surface Wave),散射波(Scattered Wave)等。 電信局之超短波通信,原則上是利用繞射波達到通信的目的,多用於多山及鄉村地區。在早期民國五十年代起,提供台灣東部地區通信使用。 於台灣光復之初,百廢待舉,約在民國38年左右,採用第二世界大戰美軍報廢的無線電收發訊機型號1815提供四路電話電路。在民國48年,採用NEC u-228超短波通信系統,使用頻段為150MHz頻段,利用繞過尖削山脊的刀鋒(Knife Edge)效應,提供較高通話容量及較優通信品質之通信系統,其容量為60CH頻率分割多工制(FDM)類比通話頻道。建設於東部的幹線電路。 期間由台北(終端站)-北方澳(中繼站)-花蓮(終端兼中繼站)-玉里(中繼站)-台東(終端站),共六個站。另外在花蓮-玉里,玉里-台東,則拆裝1815收發訊機各提供2路電話電路,其後又在台東-高雄之間建設超短波電路完成東、西部電路之連接。 由於經60~70公里間多山之繞射波,其收訊強度非常微弱約在數μν/m,非一般八木天線(Yapi Antenna),三元件增益5~7dB,五元件7~9dB之增益所能達成,於是在同仁們共同努力之下,自行開發以半波長偶極天線組合成混合天線,再裝反射器平面網組成多元件平面反射器天線列。東部超短波天線均採用32元件平面反射器天線。其天線增益達到18.2dB。 又於57~58年間為達成鄉鄉有電話、村村有電話之政策,於多山區建設大量超短波通信電路,先後完成花蓮-風林、花蓮-光復、花蓮-玉里、台東-成功、台東-池上、台東-關山、玉里-瑞穗、恆春-屏東、恆春-枋寮、枋寮-屏東、大埔-嘉義、阿里山-嘉義、古坑-斗六、和平-梨山、高雄-旗山、玉里-池上等,其電路數為FDM1~5電路數。 在組織方面係成立「超短波段」,由高廷樞主持,成員有徐永德及張江雄等工程師,高段長後來高升至電信總局總工程司之職。(本段由作者加入者) C. 微波通訊 台灣最開始使用微波通訊技術的也是國際局那時叫國際電台,是用以連接桃園收訊台與東園街的終端機室,及終端機室至板橋發訊台。設備是採用Motorola 的雙調頻系統,而微波是由調速管(Kystron)所產生,頻率在6G 範圍。由東園街到板橋是單躍路徑,而由桃園至東園街是採雙躍式路徑,中間設一中繼站在三峽鳶山腰(現高速公路旁由南向北快到三鶯交流道過大科崁溪時所看到在半山腰的民房處),從此處遠望桃園及東園街都是在視線距離(Line of Sight)內。 本人在民國51年9月15日因在台大領了「電信獎學金」而得以申請報到進入電信局工作,沒想到這一報到就工作了四十年,把電信工作當做終身職,而且兩個小孩也都是「吃電信奶水長大」的。那時申請報到電信局還要經設在三重埔的電信總局核准,被派到國際電台設在台北市東園街100巷28號的微波室工作。微波室的工作剛開始滿輕鬆的,只有現有微波系統的維運工作,而我的主管張世權工程師除了維運工作之外,喜歡敲敲打打裝裝拆拆的,自力研製微波收發訊機,除了調速管使用庫存備料者外,其他零件及導波管都是自行銼焊而成,還要一位鄭春雄技佐來幫忙。所以東園街微波室簡直就像一處小型的「電信研究室」,最後的結果當然是玩玩而已,但是也學到不少微波機器的工作原理。 在維運微波系統方面,最為頻繁的是時常要到三峽的中繼站維護微波設備,每遇雷雨過後,設備常自動跳到備用(Standby),於是我跟同仁曾繁藤常有機會共騎著唯一的公務機車,從東園街經光復橋、埔墘、板橋、土城到三峽,再爬上鳶山半山腰,把故障的零件換掉,通常比較會故障的是中頻模組及電源供應模組的真空管或者保險絲,這樣一趟來回要花一天的時間,若問題比較嚴重時,則需要請張老闆下次親自來一趟。圖一是三峽中繼站的照片,大家好像順便去打鳥的樣子。 圖一、三峽國際電台微波中繼站––圖中人物:王金土(後排靠在鐵塔者)、張世權(二排左2)、林清水(二排右2)、簡俊彥(二排右1曾任海纜站主任) 微波室後期的工作較多部份是在建設新路由的工程方面,由於要跟日本KDD試驗「電離層散射」試驗,在埔心現研究所標頻台的位置設立第二發訊台,而在中壢現研究所大門口及池塘附近設立第二收訊台,為了用微波載送訊號的需求,需要把訊號由東園街送到埔心,而由中壢接收到的訊號要輾轉送到台北東園街來,所以就由三峽建立了一個路由至埔心,而由中壢建立了單躍路由到三峽。這些工作除了架設鐵塔工程外包外,凡是鐵塔設計,天線方位之調整都是自己來。現在仍記憶清楚,在調整中壢天線反射板時,請一位陳姓工友在三峽鳶山上拿了一面大鏡子對準夕陽照射,在中壢我們爬上鐵塔可以清楚的看到像火把一樣的閃動光芒,於是把天線反射板調向那個方向,於是在微波設備上就捉到了清楚的限制電流(Limit Current),這個經驗也用在埔心對三峽的鏈路上,總算大功告成了。 國際局後來建設衛星通信地面電台的同時,也由日本NEC承包建設了陽明山菁山里地面電台至台北東園街100巷28號介面站(Interface Location)的一條微波鏈路,擔任所有傳送至或接收自地面電台所有電話、電報、視訊等訊號的重任。在台北東園街機房旁建立了一座自行支撐(Self Support)約80公尺高的鐵塔,上面掛了一只碟型天線,微波訊號確從機房以導波管拉了那麼長的距離饋至在高空中的碟型天線,射向陽明山;而在陽明山後面七星山高處架立了一面反射板,把來去東園街的訊號反射到在山谷中的地面電台,而地面電台只有一層樓高的控制機房,只樹立了約五公尺高的天線架,也是掛上碟型天線,這樣的微波鏈路是「間接」的視線距離,等於是透過一面無線電鏡子才能看到對方。這樣的鏈路曾經在地面電台開台前,試收了阿波羅13號登陸月球衛星現況轉播訊號,也試送到台北東園街,可惜那時尚未對外開放,試收訊號未傳送至電視公司,只供作業人員內部分享而已。那一次的登月記得沒登陸成功,僅繞月一週後安全降落太平洋。 國際局還有一個微波系統是由高雄中正路單躍跨海到枋山,把進出越地平微波的電路利用微波系統來載運,這個微波系統的天線在高雄端是直接把碟型天線掛在高二、三十公尺獨撐式的鐵塔上,射向枋山。在路程上有一段是越過海平面上,容易產生海平面反射波之干擾,但如果在設計上有妥善的考慮,運作起來也不會產生問題的。 國際局早期的的微波系統,除了中繼站外,以及上述高–枋鏈路外,都是把碟型天線放置在屋頂水平的位置,朝上射到鐵塔上方之金屬反射板,再經過掛在約30公尺高的反射板的反射到遠端,並無把碟型天線直接掛在鐵塔上水平的射向遠方。因為把碟型天線掛在鐵塔上面,需要很長的導波管把微波訊號導引到上面,這微波的損毫也不小。所以,國際局的微波系統在外觀上與台管局西部及東部微波系統不甚相似。而國際局早期的的微波系統之容量較小,最多只有24路,每一路不是電話的語音就是電報的訊號。而台管局微波的容量較大,可能都是幾個超群的,主要還是載送長途電話之語音了。另外,為了服務台灣山區電話,後來有建設「展頻微波系統」,以服務小區間的少量電信需求。 國內微波系統後來陸續有台管局的西部幹線及東部幹線,跟著台電及軍方也建設起微波系統來,好像那時有一股「微波熱」的現象。台管局的西部微波幹線是從台北南二局–壽山岩站–中壢老坑–苗栗吉山–水井子站–中心崙站–朴子鹿草–龍船站–高雄楠梓–高雄十全,而有一支線是從水井子站–台中長一,總共有11站,而東部微波幹線是由板橋長途–次格山站–鶯子領站–烏石鼻站–美崙山站–光復山站–舞鶴山站–台東池上–西川山站–太和山站–北里隴山–平埔厝山站–高雄覺民,其中有四條支線,由鶯子領站–頭城海纜及鶯子領站–宜蘭東村,另兩條是由舞鶴山站–玉里站及西川山站–台東台東站,總共有17站,這些微波站如果在市內的就可以把電路引出來或塞進去,如果在山上的就純做為中繼站了。最早所建設的微波系統是分別是由GTE及Rockwell所承包的類比式微波系統,後來更新為數位微波系統分別由AT&T及Rockwell所承包的。這兩條微波幹線都能提供國內長途電路所需要的容量。除了西部及東部微波幹線外,在山區或離島亦有使用5.8G工業及醫療用免費頻段,以提供少容量之長途電路。如台灣–烏坵,台灣–綠島及台灣–蘭嶼等就是典型的離島展頻微波鏈路。 但是曾幾何時,這個微波系統慢慢走向明日黃花,被高容量的光纖系統所取代,因為微波頻率的使用要付費的,而且不久之前還調高為十倍,迫使東西部微波幹線停用,也使得中華電信前所規劃建設的大樓頂的微波鐵塔變成無用武之地,是浪費資源抑或生不逢時?像在台北交通部後面的一棟企客分公司大樓頂、信義路四段的光世代大樓頂及台中原中區分公司大樓頂就是典型的例子,屋頂的微波鐵塔變成了點綴的花瓶或是藝術品了。雖然光世代大樓頂的那一座因地理位置的關係,還免強作為與101大樓作光通訊之塔台之用,但其他的實在都無用武之地了,真是可惜呀! D. 電離層散射通訊(Ionospheric Scatter) 中日電離層超短波散射傳輸系統(程思鈞提供) 高頻通信(3~30MHz)最為人詬病的原因在於高、低頻率極限整天繼續的在變動。每一作業頻率(Operating Frequency)都應被選擇在高低極限之間,方可保障順利傳輸。 這項任務,當時在國際電台交由機線科助理人員來辦理。他們依據向美國標準局(National Burea of Standard)買來的雜誌資料,按月對每一國際電路作出頻率預測表,分發各機房及報房參考使用。這畢竟是一項預測性的工作,和氣象預測一樣,常遭人埋怨,說是預測不夠準確。尤其是報房同仁反應最為敏銳。 全球許多先進國家的國際電信機構都有同樣的煩惱。日本國際電信電話株式會社(以後簡稱KDD公司)研究所人員認為高頻有此困擾,超高頻(VHF;30 ~ 300MHz)傳輸可能要好些。乃選擇建議我國國際電台(以後簡稱CGRA)共同推動一項試驗。 建議在日本關西Kawachi發訊台設立48.47MHz超高頻發訊機,使用幕形天線(Curtain Antenna)發射訊號,在我國宜蘭市郊東港路電信局倉庫設置超高頻收訊機,聯結菱形天線(Rhombic Antenna)和簡式天線(Long Wire Antenna),並且每15分鐘輪換聯結天線,記錄接收的信號強度,送日本KDD公司由電腦分析記錄。 民國49年開始實驗,當時國際電台在宜蘭並無工作單位,由台北派員前往操作。每次派兩人,工作一週,每天24小時,三班輪值。因為每15分鐘要替換聯結天線,工作人員不能遠離,十分辛勞。 民國50年實驗結束,經分析資料,認為值得裝機操作,改進通信品質。 民國52年國際電台在桃園高山頂及埔心分別價購土地,成立第二收訊台和第二發訊台。由前此去日本受訓四人組成工程隊,配備職工數人,安裝測試新購超高頻機器設備,建立幕形天線(Curtain Antenna)。以最合理價格由李阿萬工程行施工,但該行員工只是聽命行事作粗工而已。諸凡測量精確天線位置,配置天線每一部位,都要國際電台人員自己作或發號司令。高山頂第二收訊台地形崎嶇複雜,有水池,還有小土地廟。收訊天線為兩付高60公尺,寬120公尺的分集式幕形天線,三隻天線柱腳,橫跨水池,基地落差很大,而天線設計精確度是以公釐(mm)來計算的,可見施工的困難度了。又巨大的幕形天線靠近且位在小土地廟的上方,小土地廟是鄉下人的精神寄託,交涉協調,實在作了不少的公共關係。但是建成後,氣勢雄偉,每遇強風,常作金石聲響,十分悅耳。 幕形天線是好大的一幅雙極天線(Dipole Antenna),掛在每兩根柱子間,像一個「非」字形,而橫向的天線元件是以八根平行銅線固定在幾個圓圈圈上,模擬成一根很粗的天線棒。這樣的「非」字形在收訊台有兩大幅,而在發訊台僅有一幅,很明顯的是一種「空間分集式」的傳輸方式。(本段為作者加入者) 埔心第二發訊台幕形天線,高80公尺,寬80公尺,更見雄偉。但是埔心地形平坦,施工就方便多了。 機線裝妥之後,開機作了一星期的性能測試。驅車攜帶電場強度電表(Field Intensity Meter)遠去七星山等地,測量天線之放射圖形(Radiation Patterns)都完全切合原始設計數據,其後KDD公司看到數據,都說比KDD公司的好,稱讚國際電台派員赴日受訓,結果作出的成績比KDD公司原有設備好,青出於藍,十分可賀。 中日超高頻通信電路正式運作了好幾年,大體平穩。不過後來發現有從喜馬拉亞山區反射回來的雜訊,算是美中不足。不過那時候(大約民國五十六、七年)大家的注意力都已移轉到UHF(300~3000MHz)波段內900MHz左右的越地平微波通訊技術了,於是中日超高頻通信電路也就順理成章的功成身退了。 第二收訊台那時的主要成員有主任李森城(現在美國FCC工作)、工程師有顧紹箕(已過世)、及鄭進喜等,而第二發訊台那時主要成員有主任吳祖德、工程師有張復煙等。這兩個電台廢台之後移交給電信研究所,電信研究所後來在第二收訊台水池後面加買了很大塊地,成為現在大部份研究室建物的場所;而第二發訊台成了研究所的標準頻時廣播電台。(本段由作者加入者) E. 越地平微波通訊(對流層散射通訊) 台灣第一套越地平微波系統是台港系統在民國56年6月建設完成,是橫跨南部屏東枋山及香港Cape D’aguilar,距離656公里,枋山台天線向海平面以下負7.394千分弧度射出去,而香港台以負8.168千分弧度射過來。這微波訊號都以低於水平面的角度射向「對流層」,靠對流層的散射(Tropospheric Scattering)技術來通訊。這項技術是靠「統計通訊理論」來得到驗證的。我在1967年到美國科羅拉多大學選修一個學期,我就選修了捷克教授開的這一門課,依對流層散射技術,若以強力微波向遠處的「對流層」發射,則在遠處某範圍內(500公里至1000公里)亦可收到微弱但仍足夠使用的信號,這些信號是由「對流層」的不規則物(irregularities)所散射的向量和,對方仍然可以收到可用強度的信號。 台港越地平微波系統台港兩端電台採用相同型式機件與天線設備。發射系統是將基頻訊號輸入激發器,以頻調70兆赫之中頻,再經向上變換器(Up Converter)行波管(TWT)產生900兆赫之信號,其功率可達五瓦特,此後激發信號推動巨型電子調速管(Klystron),產生十千瓦強大電功率經導波管輸入天線而完成發射系統功能。接收系統採用頻率分集及空間分集雙重組合,故需四個基本接收機,共同注入Ratio Square Combiner後獲最佳之基頻訊號。發射與接收各使用不同的極化,香港端使用水平極化,而枋山端使用垂直極化波,故發射與接收可使用同一幅天線,不相互干擾。圖二是台港微波系統天線實體圖。 後來又建設了枋山到菲律賓呂宋島北端的維干(Vigan)之間南北向的越地平微波系統,提供當時美軍駐台及菲律賓間通話之需求。圖三就是台港及中菲兩系統的地理位置圖。這兩個系統一個東西向一個南北向,而傳輸的媒介是對流層的不規則物,這些不規則物經常會受到太平洋氣流之影響,尤其是冬天北風一吹,傳輸狀況多少會受到影響,據說東西向者受影響的程度較南北向者為大。 為了描述當時營運的系統,本人特別電訪當時在枋山越地平微波站擔任「主任」的何清雲先生,他特別提供下列的資訊: 中菲系統 台港系統 系統廠商 Maconi Page 頻率範圍 780~900 MHz 同左 方向及跨距 南北550公里 東西630公里 仰角 -4至–5度 同左 載運電路(12/g) 96路DSI成240路 64路x 2 =128 路 天線反射板型式 鋁合金面板組成 網狀 分徑技術 空間及頻率 同左 雙倍容量技術 豬背Piggy Back 同左 電功率 10 K瓦 10 K瓦 啟用年月 民國 59年 民國56年 主要用戶 美軍 48 路用DSI 何主任說:「中菲系統有一半是提供美軍使用,他們把48路的電路利用數位語音插補技術(Digital Speech Interpolation, DSI),使一路電話電路最多可以供6路電話來使用」。按一般雙向電話,一方講話,另一方大多靜止聽話,於是電路有一半的時間即呈空閒狀態,如果使用DSI技術,則把數位化後的語音信號,不但在本路傳送,而且其空閒的時段也可以拿其他路有語音的信號來傳送。如此則可有效使用租來的電話電路。 對於枋山越地平微波系統,最大的貢獻者是程總工程司思鈞及何主任清雲,一位是負責規劃建設,一位是負責電台的維運,尤其是何主任由板橋調到那「鳥不生蛋」的地方來工作,並非一般人所能忍受得了的。 (以下程思鈞提供) 圖二、台港越地平微波實體圖 台港越地平微波系統是國際電台進入現代化國際通信的發軔點。不僅在技術方面,國際電台的國際通信任務從此能與先進國家接軌,進入高品質,高效率的服務年代。在業務營運方面,也讓國際電台脫胎換骨,演進出一番新的局面。據說民國三十八年國際電台台北支台成立之初,營運收入極差,常常發不出員工薪水,必須透過電信總局向台灣電信管理局撥款支應。台灣–香港間的通信,當時由台北電話局管理營運,其高頻無線電話,就從來沒有通暢清晰過。民國五十六年六月二十四日台港越地平微波系統建成測試妥當,先行開放的16個話音通路(3KHz通路),使用幾週後就已額滿,需要擴增。營運收益,滾滾而來,奠定了以後發展衛星通信的財源基礎。經與香港C&W公司洽妥,聯結港美SEACOM海纜電路,於是台美電話品質與通信量均呈指數型成長。讓國人記憶最深刻的一次,當是中華少棒隊在威廉波特冠軍賽之役,就是經由該一海纜再經台港越地平微波電路實況轉播的。全國民眾深夜收聽,歡欣鼓舞,此皆現代化通信服務所能供獻者也。 中菲越地平微波系統建成後,美軍租用,年租金72萬美元。台港、中菲越地平微波系統建設經費各約美金100萬美元,如此優厚的投資報酬率,任何人都能看得出這是當時最為成功的經營成果。該兩系統順利營運了15年(法定壽年)本來擬有擴充延年計畫,後來因為更進步的通信設施,如衛星通信、光纖海纜通信系統在各國電信機構協商計畫後付諸實施。乃依法定壽年報請停用越地平微波系統。但是這一次成功的經驗,將永遠的保留在電信人員的腦海裡,也在我國電信歷史上留下光輝燦爛的一頁。 F. B.B.Call 在還沒有行動電話之前,B.B.Call可謂是別在身上的一件寶,如果有人無法在固網電話找到你,唯一最方便的方法是打你B.B.Call的號碼,B.B.Call基地台會發出電波,感應你的B.B.Call發出響聲,有的B.B.Call還會發出幾種不同的響聲,以辨認是那一處要找你,於是你就到有固網電話或公共電話的地方回撥電話。那時公共電話可說非常方便又好用,擔任B.B.Call回叫的任務,也發行了很多公話卡,增裕營收。後期的B.B.Call也可以顯示呼叫人輸入的代碼,以方便辨識及處理多處回叫。這項業務尤其方便在外奔跑的業務員,如遇B.B.Call響起,則記得撥電話回公司問個究竟,但同一B.B.Call也可知道是家裡要你撥個電話回去,真是沒有辦法中的辦法。四○、五○年代無線電通訊只有國家、軍方單位或電信局才能取得使用頻道。當中華電信第一套呼叫器系統問世後,盛況空前供不應求。曾幾何時,這種非常有機動性的配備,無情地被淘汰到歷史的垃圾桶中,被能直接通語音的大哥大行動通訊所取代,而各處所裝設的公共電話也就無人問津,成了裝飾品了。 圖四、太平山國家風景區三具孤零零的公話機 G. 行動通訊 行動通信的突破點在於能將廣大的涵蓋區域分成無數的「細胞」(Cells),而細胞間的通話交接(Handoff)要能夠不漏接不斷線。每一個細胞內就有一基地台,基地台上面掛滿了各個方位的天線,通常每一組天線射向一個120度的範圍。故如果要涵蓋全部範圍就需要三組天線。另外還有一個特色是軟體的設計,每一基地台的設備中的資料庫有所謂「在地記錄器」(Home Location Register, HLR)及「外地記錄器」(Visitors Location Register, VLR),這些記錄器隨時都在記錄使用者目前的位置,是在那一個基地台的那一位方位,以便能夠透過長途線絡來經轉每一通電話。 大約民國80年,電信局要建設行動電話系統,但是無線電頻段被國防單位所佔用,於是協調騰出所需的頻段,還付了七千多萬做為國防單位「汰舊換新」的費用。行動電話之演進可分四個階段:一、固定式行動電話。二、攜帶式行動電話。三、大哥大(黑金鋼)。四、手機。剛開始行動電話是裝在汽車上者,以後發展為攜帶者,但體積仍舊龐大,尤其是電池及天線部份。但以後因VLSI及高性能電池的發展,使得它的體積一再的縮小,成了個人身上不可或缺的一項配備。台灣電子工業也搭上這班列車,成為世界手機生產的第一大國,各種樣式推陳出新。而自由化後之行動電話業者,往往以各種補貼政策來吸引客戶,以期望他能夠長期貢獻通話費。繼而手機的功能不斷加強,除了語音之外,有簡訊、照像、及上網等功能,而在頻寬上也越來越寬廣,從1G, 2G, 3G, 3.5G,4G, 到未來的5G永無止境。手機的盛行,使得許多公共場所成了大聲喊叫旁若無人的電話亭,而各式各樣的鈴聲也破壞了許多清靜的環境,因之許多會議場所及式場都預先警告使用者改成振動或禁聲模式,以免影響大家。而基地台的建設也像雨後春筍般的建立,廣寬地涵蓋住宅區、高速公路、風景遊樂區、商業區等。像中華電信的基地台2G的就有9300座,而3.5G的也有6000座,也涵蓋了高山離島,莫不以「無縫隙」來招攬客戶。這次八八水災,全國有上千基地台受損,也影響行動電話的通話,但是如果能夠奮力搶通,也是給客戶的一種安慰與關懷。 H. 衛星通訊 微波通訊是在視線距離內可以通達,但是地球是圓的,所以其傳輸距離若在50公里以上,必須靠「中繼站」才能傳遠,才能橫跨美國大陸。有人想出「中繼站設在太空」來中繼地面傳上來的微波訊號,於是1960年代開始就陸續有人造衛星發射上去,做為通訊用途,所以也叫「通訊衛星」。最早的是電星(Telestar),其後叫Intelsat II, III, IV, V, VI, …, 還有原供海上專用的海事衛星(Inmarsat)等。Intelsat的運作基本上甲地面電台發射6 GHz 頻帶的10KW左右的微波訊號,射向36,000公里高的同步軌道上的某一顆衛星,該衛星收到那麼微弱的訊號後,把它放大,並超外差2225 MHz變頻成4 GHz 的微波訊號,發射到地球,其波束可以涵蓋1/3地球,而在此1/3涵蓋區內之乙、丙、丁等地面電台就可以用大碟型天線來接收訊號,用低雜音接收機把它放大,由後端GCE設備及多工設備取出所要的訊號,這是一對多的傳輸機制。 台灣在民國58年起開始籌建衛星通訊地面電台,台址選在陽明山菁山里的山谷中,但對太平洋及印度洋區的Intelsat衛星有很好的仰角,有一座山擋住了台北方面來的雜訊。我那時由夏威夷大學兩年電機碩士修讀完畢,又奉准到歐湖島西邊的跑馬路(Paumalu)地面電台實習三個月回國,恭逢其盛地參與了衛星通訊之作業員訓練及地面電台的建設工作。那時有三位工程師分別負責天線及控制(曾繁藤)、地面通訊設備(Ground Communication Equipments, GCE)(本人)及多路設備微波系統及電力(陳呈祿),工作滿是勝任愉快的。 先說天線,那是由一個直徑100呎(33公尺)拋物面天線,必須要能自動追蹤在同步軌道上的衛星,所以有一伺服系統,來帶動天線的方位角及仰角,使其能正對衛星,這是靠接受衛星送下來的信標訊號(Beacon Signal),來隨時調整天線的角度。衛星雖然在同步軌道上,對地面是相對靜止的,但是每天也會作小8字形的漂動。天線的結構更是空前,因台灣為颱風帶,為了使天線能夠抵擋得注每秒40公尺之大風,那天線座下方深埋了長約50公尺深的圓柱(Kingpost)幾十根,以抗強風。今天這座天線成了中華電信衛星通訊最好的地上博物館了。 再說我負責的地面通訊設備GCE部份,在天線耳朵處掛了「低雜音接收機」(Low Noise Receiver, LNR)小機房,這LNR是用行波管TWT放置在一冷凍腔內用氦作冷媒冷凍到絕對溫度10度,以防分子間之碰撞。放大後之微波用導波管導至100公尺遠之機房。而在較低中央之吊掛平台上是強力放大器(High Power Amplifier, HPA),把由機房經由導波管送來的微波訊號放大至10KW的輸出,饋送至天線喇叭射向衛星。這兩個機房是靠一20公尺長的電梯上下服務值機同仁。 就在地面電台開幕典禮那一天,有三位貴賓來電台參觀,他們是當時副總統嚴家淦、國策顧問陳立夫、及行政院副院長蔣經國。我們的大家長方公賢齊陪同在側,而本人就是陪當時方公的解說工程師,引導他們搭乘電梯,到LNR及HPA兩機房參觀,至今回想起來甚有歷史價值,而且也一生難忘。 在機房內之GCE設備接收方有岔路器(Devider)及向下變換器(Down Converter),把每一路由導波管送下來的4 GHz之微波訊號降變為70MHz之中頻,又經中頻放大器及相位等化器,再到基頻解調器(Baseband Demodulator),把電話訊號各超群加A群解調出來,送至多路設備MUX;而發送方從多路設備MUX送過來的A群加各超群之訊號即基頻訊號送入基頻調變器(Baseband Modulator),此調變訊號再經相位等化器及中頻放大器,變換成70MHz之中頻,再經過混合器(Combiner)及向上變換器(Up Converter)轉變成6GHz之微波訊號,經由導波管送至高功率放大器。這裡上行只有電話及視訊兩路外加備援,而下行有各對方電台送過來者,再加備援。故設備數目眾多,簡直眼花瞭亂。以上所描述的都是早期的類比式微波系統。 再談談多路設備MUX,即是把電話訊號從12路組合成一群,而5群組合成一超群,要上行時把送往同一國家的電路組合在一群內,可能有若干群,跟至不同國家之各群在基頻上一字排開,集體送進基頻調變器;而下行是把解調出來的基頻通過一些過濾器,把所要的群及電路取出來。至於那一電路放在何處都是經過國際操作者會議協調訂定者。 另外,有一個重要的設備是不間斷供電系統。如遇市電故障,必須保持電力不間斷,在自備發電機承載負荷前,用數百個蓄電池串接,提供至多三十分鐘之無中斷交流電力。這在地面電台來講是最為重要的後勤支援。還有一個陸地微波系統,把下行電路重組,上行電路重配,經由一微波系統傳送至或接收自台北東園街100巷28號介面站機房。上述微波系統已有描述。 為了讓讀者更明確瞭解我國衛星通訊之建設,我特別請曾擔任過地面電台主任現任國際電信分公司衛星事業處處長張欽宗提供比較詳細的資料: 我國第一座衛星通信天線之建設 民國五十八年前,我國對外通信主要仰賴品質不穩定之短波及越地平微波通信,1965年Early Bird(後稱為Intelsat 1)發射成功,證實衛星可成為有效之通信媒體,當年負責國際通信之國際電台(後改組為國際電信局,於85/7/1公司化時改名國際分公司)即銜命負責我國第一座地面電台之籌設,並加入國際衛星組織成為會員,在工務處陳勤處長之指揮與美國衛星專家Mr. Fuguson指導下,選擇交通良好、近市區、有適當仰角,與地面微波又有良好屏敝之陽明山菁山里衛星通信中心現址建台,並完成規劃設計與規格草擬,後經公開招標由日本NEC負責承建,於民國五十八年十二月二十八日電信節完成建設並正式開放使用,展開我國衛星通信之新紀元。 初期僅有一天線一座對準太平洋(174°E)(Intelsat 3)衛星,通信地區包括美國(20MHz,132路)、日本(10MHz,60路)、泰國、越南(各5MHz,24路)等4國。後來增加新加坡、加拿大、韓國等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米King-Post 之凱氏天線(圓型極化饋波系統),總重量約為600噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,於民國76年時重新整修,將主反射板之背托支架更換,並將天線伺服驅動控制系統及發射功率放大器及低雜音接收機更新,於民國88年5月7日停止運轉,目前僅供展示用。 圖五、Intesat 三號 圖六、 Intelsat 四號 我國第二座衛星通信天線之建設 民國六十二年十二月二十八日電信節於陽明山衛星通信中心完成建設第二座衛星通信天線,對準印度洋(60°E) (Intelsat 4)衛星,通信地區包括南非、英國、奧地利、瑞典、丹麥、土耳其、阿聯、約旦、?利亞、肯亞等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米輪軌式四重反射之凱氏天線(圓型極化饋波系統),為雙BULL-Gear仰角驅動,總重量約為300噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,亦為日本NEC負責承建。該座天線主反射板於民國八十年整修為Intelsat Standard A型21米天線並將天線伺服驅動控制系統及發射功率放大器及低雜音接收機更新。 我國第三座衛星通信天線之建設 民國七十年十月於陽明山衛星通信中心完成建設第三座衛星通信天線,對準印度洋(62°E) (Intelsat 5)衛星,通信地區包括埃及、澳洲、紐西蘭、以色列、塞埔路斯、西臘、印度、尼泊爾等國。 該座天線為Intelsat Standard A型30米輪軌式四重反射之凱氏天線(圓型極化饋波系統),為單BULL-Gear仰角驅動,總重量約為270噸重,主反射板由348片鋁合金組成,水平方位角可±170°轉動,仰角可0°~90°轉動。設計壽齡15年,亦為日本NEC負責承建。 而後隨著我國經濟之快速發展電路與通信國家快速增加,前後為國際通信建有九座天線(不含國內應用部份),並於民國八十年於枋山衛星通信中心建有五座天線(兩座21米Intelsat A型天線,兩座11米B型天線,1座8.1米E型天線),透過陸地微波及光纜,南北兩衛星通信中心可異地相互備援。 圖七、Intelsat 四A 號 圖八、 Intelsat 五號 圖九、Intelsat各號衛星發射日期、載具、容量及重量表1
      • 三、 結 語 本篇所介紹的是我國電信在無線系統方面的演進,從短波、越地平微波、呼叫器、微波、行動通訊、到衛星通訊等,都是當時非常賺錢的業務,今天中華電信有這麼龐大的資產,都是那個時候靠這些業務賺來的。而今天尚在營運的業務只有低容量的展頻微波,競爭非常激烈的行動通訊,及退居多媒體上鏈的衛星通訊業務,其他不是被淘汰就是被迫關閉。這些變化大部份都是因為科技的進步使然,俗語說:「長江後浪推前浪,前浪碰死沙灘上」是最好的寫照了。
      • 四、 參考資料 1. 王金土 四、五十年前我國國際電信之運作,中華電信簡訊 2. 程思鈞 台港越地平微波系統概述,交通建設第十六卷第十二期,民國56年12月28日,p32
    • 電信系統的演進及未來發展趨勢(下). 王 金 土. 中華電信退休同人協進會理事長.
    • 一、前言 本人在本題之(上)(中)兩篇中把電信系統發展的歷史幾乎走馬看花的描述過了一遍,從電報、傳真、電報交換、電話、BBCall、各種交換機及終端設備等,以及各種傳輸系統,短波、超短波、微波、越地平微波、電纜及海底電纜、光纖等也都一一簡要提及。本篇(下)較偏重於近代的電信自由化之開端以及網際網路崛起後對傳統電信業之影響。 美國AT&T的分家造成全世界電信自由化的浪潮,以往那種一家專賣經營所能提供的服務及價格,跟自由化以後者真是有天壤之別,所以自由化以後最大的贏家應該是用戶,難怪美國地方法院承審法官Judge Greene信誓旦旦的說他是為了用戶的利益在裁奪,而非為某個財團的利益。 本篇針對未來IP為主的業務多所著墨,期望早一點引導業者走到彼岸,開創一片輝煌的戰果。另外,對未來節能減碳之環境中,電信應該拌演的角色,也有所建議。
    • 二、 網際網路系統解構了傳統的電信系統 A. ALOHA System Aloha System 是美國夏威夷大學電機研究所的一個區域性研究計畫,由我的老師Prof. Norman Abramson 主持,時間是在1969年之後我已經回台灣正在建設陽明山衛星通信地面電台的時候,我的老師連續有兩年的時間,都寄來Aloha System 的研究成果報告書,疊起來有一呎高,都是青色封面,我還保留著。這個系統是用Packets 的方式來傳遞數據資訊,透過兩路業餘無線電做為傳輸媒介,使夏威夷大學遍佈在各島的研究中心得以互連,共享校本部的計算機資源。這個系統可能就是現今Ethernet的鼻祖,也是小包裹傳送資料的開始。 只有兩路簡單的無線電,如何提供主站及遠端間之通訊? 一路是由主站傳至遠端站,另一路是由眾多遠端站傳送給主站及其他遠端站者,但眾多的遠端站若同時傳出小包裹時,則產生「碰撞」現象,訊號就相互干擾掉了,於是遠端站就各延遲一任意的時段後再重發此小包裹。這種重發送的機制有兩種:一種是「純Aloha」(Pure Aloha),另一種是「漕狀Aloha」(Slotted Aloha),後者是要在時漕開始點才能發送,這樣可以減低碰撞的機會。兩種重發模式的通路容量(Channel Capacity)分別為0.18% 及0.36%。這是早期小包裹無線電傳送的運作狀況。 B. ARPA Network 繼而有美國國防部先進研究計畫署(Advanced Research Project Agency, ARPA)所贊助的ARPAnet的出現,連結美國各個著名的大學及研究機構,讓他們的計算機資源能夠共享。據說這個網路的原來的構想是為了應付核武攻擊,使一處的計算機資源不會因核武攻擊而有不可彌補的損失。這個ARPAnet 可以說是Internet 在美國國內一個原型(prototype)。圖一、是ARPA原始四個節點圖。這是1969年由BBN公司承包建設的網路,把加州大學兩個分校及猶他大學及史旦福研究院的計算主機透過介面訊息處理器IMP(Interface Message Procesor) 來互通,1973年九月全國有40個節點,1983年有600個節點,圖二是1977年的網路拓撲圖。 在1983年有一通訊協定叫TCP/IP的取代了原有的NCP (Network Control Protocol),使得網路之發展,如虎添翼。所謂TCP (Trnamission Control Protocol) 是把訊息(Messages) 轉變成小包流,以及在目的地把小包流還原成訊息者,而IP(Internet Protocol)則是在多節點網路中,如何為小包選路(Packet Routing)。這個發展使TCP/IP自外於國際標準組織ISO所訂定的開放性系統互連的標準OSI標準通訊協定,成為獨樹一幟。 而美國科學基金會(National Science Fountation, NSF) 更撥款連結100所大學電腦中心(1985),並佈線連結五大超級電腦中心(1986),使有一陣子這個網路改名叫NSFNet,並明白宣告此一網路僅限用於非商業活動。這個網路到了1987年已有超過10,000台計算主機接到網路上了。後來NSF跟Merit Net, IBM, MCI簽約請他們代管。到了1990年代 ARPA Net逐漸萎縮消失,而僅用於非商業活動之禁令也慢慢解除,但Internet 的應用也越來越多,各種網路搜尋軟體也相繼出籠。 在1991年美國參議員Albert Gore 更提出「高性能計算及通訊法案」,聽取 UCLA教授Leonard Kleinrock之簡報,後在1991年Dec. 9 通過了此一法案,以憑建設「國家資訊基礎建設」(National Information Infrastructure, NII),這個基礎建設也叫做「資訊高速公路」。國內電信研究所在那時也自行發展了ATM寬頻交換機,全國佈建十個節點,以光纖網路及光放大器為傳輸骨幹,建構了我國的NII平台,在這個平台上試驗遠距教學、遠距醫療、視訊會議等應用之可行性。 圖一、ARPAnet原始四個節點圖 圖二、ARPAnet 在1977年的網路邏輯圖 C. 長途不再是計費因素 跟著商用的Internet出現,各種應用都在上面跑,像傳送email,傳送檔案啦,傳送影像等都在彈指間完成,有些大一點的檔可能時間花多一點,但除了建置成本不算外,都是免費的,尤其是長途及國外的應用。剛開始語音的應用還是沒能克服語音的即時特性,但後來也慢慢有所突破,利用Internet來傳送語音也漸漸能被接受,並有所謂的「在IP上走語音」(VoIP)的語音服務,並有許多公司專門做這種服務,領有第二類執照,在長途兩端拉籠大公司的語音話務,轉換成VoIP串流,為大公司省下長途話費,也為自己賺些差價。以上幾項應用直接衝擊到長途及國際電報、電話及傳真,使得賴以營收的國際及長途業務萎縮,漸漸被吃到飽的Internet所取代。也就是Internet解構了傳統的電信業務。後來更有Skype及MSN的出現,通吃大部份語音、影像、及視訊服務。至此,傳統的電信公司若不思轉型而持續抱著這些業務,有一天真不知是如何死掉的。 D. AT&T 的瓦解與 Bell Lab 的被拼購 在此同時,美國發生了最大的電信公司AT&T分家的事,起因於1974年美國法務部(U.S. Department of Justice)控告AT&T違反「反托拉斯法」(Antitrust Law),即美國政府控告AT&T壟斷電信業務,此一訴訟地方法院承審法官Judge Greene控訴AT&T用受管制行業的安全利益(電報電話)來補貼未受管制的行業(製造業),本擬準備上訴法院,但最後庭外和解達成解決方案(settlement),這個解方案就是Judge Greene所裁定的「議定書」(consent decree),此議定書在1982年元月8日生效,根據此一議定書,馬貝爾(Ma Bell)同意把它屬下的區域交換服務分家,以交換能夠經營電腦業務的機會。從1984年元月1日起,AT&T的區域交換營運服務被分割成了七個區域性持有公司,稱為區域貝爾營運公司(RBOCs)或稱為「小貝爾」(Baby Bell),在此以後,AT&T的價值減少了70%,仍然繼續其原有的長途電話的服務、製造交換機的Western Electric及保有原執全世界電信研究發展牛耳之貝爾實驗所(Bell Labs)。 最開始7個小貝爾RBOCs為Nynex, Bell Btlantic, BellSouth, Southwestern Bell, U.S. West, Pacific Telesis, 及Ameritech. 這些區域性小貝爾公司只準許經營本地區之電信服務,不準經營國際電信服務,也不準許經營資訊服務,也不能經營製造業,原則上,第四類交換局(Class 4 Offices)劃歸AT&T,而第五類交換局(Class 5 Offices)劃歸小貝爾公司,用這樣的原則使長途與本地服務很明顯的分開,這是Internet及行動通信尚未大行其道的分法。以後Internet 及行動電話大行其道以後,長途營收銳減,分到經營長途電信的AT&T急速萎縮,反被其他小貝爾公司併購了,但仍然使用AT&T響亮的名稱。到了2007年,這一波併購活動,使這7個小貝爾公司加AT&T又併成三個:AT&T, Verizon, Qwest, 其併購的小貝爾如下:AT&T:Ameritech, Southwestern Bell, Bell South, Pacific Telesis; Verizon:Nynex, Bell Atlantic; Qwest:U.S. West。而Bell Labs這個全世界執電信科技研發牛耳的,先是改名Lucent Technology,在分家後要死不活的,慢慢走下坡,在Dec. 1, 2006年被法國Alcatel 併購,成為Alcatel-Lucent, 簡稱Alca-Lu。這個併購違反了原先Judge Greene 所裁定分家的原則,Judge Greene 若天上有知,一定會再控告新的AT&T的。Judge Greene 是在2000年1月29日死於大腦出血,享年76歲,一代巨人,把AT&T分家的美國地方法院法官,就此撒手人間,不管天下大事,難怪有後來Southern Bell反向併購AT&T不可思議的事發生。這些併購都是違反1984年「議定書」(consent decree)原則的。也許是因為美國在1996年由國會通過了「電信法」(Telecommunication Act),以取代了先前這個「議定書」,使得以前違法的,在1996年以後又告合法了。當初「議定書」明顯規定分了家的區域「小貝爾」公司是不得碰觸製造業的,只有AT&T經營長途的可以擁有Western Electric 電信產品製造業。但是以後的電信法中似乎又恢復可以了,難怪Southern Bell 可以併購AT&T,而取得電信產品的製造能力了。 現在回想一下,這位法官裁定AT&T分家,對電信產業及電信用戶到底是好是壞。好的方面是摒除電信市場的壟斷,用戶可以得到較為合理具有競爭性的電信服務價格,在研發方面可能較為負面,即再沒有大研究單位願意花大錢作大型的研究發展,像No.5 ESSS第五號電子交換機這種大型的研發計畫成為絕響,換為短期可以看到成果及利益的小而美的研發成果。 不過,AT&T的分家可以說是第一波電信自由化的浪潮,這一波吹遍了全世界,讓每一個國家傳統的PTT解構,電信的服務不再是一家獨有的專賣制度,而是相互競爭的市場,於是有了競爭,電信費率的價格就急速降低。譬如,以往在國內,獨家經營的時代,一具家用電話要新台幣16,000元,但還是供不應求,有競爭的時代一具降到3,000元或更低,而行動通信剛出來時,一具大金剛,可能要上萬或更貴,而現在的手機,有些還由業者補貼或者免費贈送,那真是不可同日而語呢! 在國內立法院通過了電信三法,使幾十年來的電信總局及各地電信局改制,在民國85年7月1日成立了新的電信總局專管電信監理業務,而電信營運業務改名為「中華電信股份有限公司」繼續原電信局的電信服務。把電信業務的裁判與球員分開。新的電信總局成立後,即著手辦理固網及行動通信的特許業務,固網釋出了三張特許執照,是台固、速博及和信,後兩者嗣後再合併為速博;行動陸續釋出了台哥大、遠傳、大眾(PHS)及威寶(3.5G)等,而中華電信除了原有的固網業務之外,也獲2G, 3.5G特許執照,成為一對多的競爭態勢。國內的電信業務也從此走向自由化,使用者有權利選擇那一家的服務,由於有了競爭,價格與補貼變成了招攬客戶之法寶,到頭來獲利者還是用戶。 E. 網路吃到飽的服務 以往最早的電報服務是算「字」收費的,繼有電報交換(Telex)是算「分鐘」的,傳真是算「平方公分」的,電話更是以「分鐘」計,長途電話更以「距離」加「分鐘」加若干倍計算,國際電話更是以「距離」加「分鐘」數十倍計算。但是網際網路一出來,這些服務都變成了其中的一項,而且是吃到飽的服務,亦即包月制,不管你是通文字、圖像、語音、視訊,無限制的讓你用個夠,字數、面積、時間及距離都不再是計費的因素。所以,這些傳統的電信公司再無法以這些業務來支撐,營收接近零當然無法生存下去,如果沒有及時轉型,那是免不了要被併購或關門的。 傳統電信公司現在能夠生存者,只有用最後一哩以ADSL或光纜、海底電纜、網際網路及行動電話當主要業務。但是海底電纜有多家在競爭,加以DWDM的容量一再擴充,使得過去頻寬變得不值錢,要多少有多少。而衛星通信因為發射的成本昂貴,無法與海纜競爭,已經退出長程電信傳輸的角色,曲守在有線電視的上鏈的業務上。衛星通信還有一項業務是衛星直播電視到家,尤其是偏遠的山區、以及廣闊的海洋及中國的大西北,直播電視尚有它的優勢。 中華電信在「衛星通信事業處」的努力下配合行政院原住民族委員會的政策及支持下,把七家無線電視台的節目透過中星一號衛星(ST-1)用數位及鎖碼的方式直播到台灣的偏遠山區及離島,使這些地方的民眾只要有訂購收視就能夠用小耳朵來收視到這七家無線電視的訊號,這七家是中視、台視、華視、民視、客視、原視、公視,這是中華電信在縮短城鄉差距及服務偏遠地區方面的一大貢獻。當我們到東台灣、南台灣、蘭嶼、綠島、澎湖、梨山、太平山、阿里山等離島或山區去旅遊時,抬頭看到那中華電信的商標與「原住民族委員會」的名稱並列在小耳朵盤子上高掛在訂視戶的屋頂或陽台邊時,身為中華電信退休人員,看到這種景象,能不讓人興奮及感動,這些小耳朵的盤子無形中在為中華電信做最好的行銷及讚美呀!(參見圖三或中華電信退休同人協進會網站:www.chtr.org.tw 活動影集、國內旅遊、11南台灣三日遊) 圖三、行政院原住民族委員會與中華電信透過中星一號衛星提供山區及離島之衛星直播電視服務,在訂視戶屋頂或陽台邊高掛著印有中華電信商標之小耳朵,真令人興奮與感動 行動通訊是後起之秀,最早的是用來傳送語音,但是後來在頻寬上改善了,也可以用來傳遞圖像了,再改善後,又可以上網看資料及訊息了,以後更進一步又可以拿它來作雙向的視訊對話了。行動通信最大的好處在於不計算距離,而且是任何時間任何地點,所以沒有長途的觀念,不管是近在咫尺,或遠在天邊,都算一通的價錢。不過營運者為了搶生意也推出「網內互打免費」等不顧血本的下策,而國際上不同網路相互支援也推出「國際漫遊」等業務。其實這國際漫遊就是本地國際電話加國外行動通信的費用,接收電話者必須負擔這兩部份的費用,這是唯一接收者付費的機制,以服務接收者不要漏接國內電話,但其他呼叫均是發話者付費。 傳統的電信業務有一項專線的業務也因為網際網路的崛起而面臨走下坡的命運,取而代之的是IP VPN,即以IP 的方式來建構虛擬私有網路(Virtual Private Network),其訊息小包裹雖然在公眾的大輸送管中流通,但可以再加一層軟體來特別處理加密及認證等有關事務,使得這些小包裹即使被攔截也不會資訊外洩,而未能通過認證者也不能進出取用此一網路之各項資源,其功能可以做到類似私有網路般的嚴密。中華電信及新加坡電信都宣稱已能提供這樣的服務了,圖四是中華電信所提供的HiLink服務示意圖。 圖四、中華電信已經可以提供IPVPN服務了,稱為HiLink產品 以後的服務型態是沒有了傳統的交換機了,只有伺服器,而這個伺服器所能提供的業務除了上網之外,也可以通語音(Voice Over IP, VoIP),還可以做視訊會議(IP-based Video Conference),也可以看電視(IPTV),也可以在網路上血拼(IP Mall),而所有的這些伺服器都可以相互連結,形成伺服器的網路,其連結的方式也是透過IP而不用傳統的專線。至此,傳統的電話交換機及專線已經無用武之地了,都是依靠小包裹在IP網路裡面鑽來鑽去,每一個小包不管是資料、語音、圖像或視訊都知道自己的方向,以最快速及最短的路徑直奔目的地。
    • 三、以IP為基礎的數據、語音及視訊系統當道 A. IP 做為語音及視訊服務技術上之困難 用專線來連接通訊的兩方,其傳輸的遲延是近乎零的,也就是以光速由一端到另一端,但是這傳輸的遲延首見於衛星通訊,因為衛星高掛在距離地面36,000公里的同步軌道上,電波由一端到另一端至少要72,000公里,若要聽到對方的回應話聲,還要反方向走72,000公里,這144,000, 000公尺除以光速每秒300,000,000公尺,約為0.48秒。這個約半秒的遲延會使聽話者不能適應,直覺以為對方沒有聽到你的講話,造成一再的重複。在網際網路剛出來的時候,利用此一「儲存轉送」(Store & Forward)技術來傳送語音訊號,其音訊的小包裹(Packet)要何時到達對方,並沒有太大的把握,因為每一個節點(Node)都要作此動作,都需要處理的時間,而一端到另一端需要經過多少節點,乃是一個變數,有的小包裹經過的路程長,有的短。因此,到達對方重組後的語音品質不佳,甚至於有些小包裹有丟失的現象,造成到達的語音不全,影響語音的品質。況且語音對話還有「即時性」的要求,不能等候也不能中斷。後來在技術上有所突破,使語音訊號在小包交換系統中能夠達到此一立即性的要求。 要說明這技術上的突破,只有朝如何加速小包裹在每一節點處理的時間,即語音的小包裹在通過節點時,都是快速通過,沒有排隊等候的時間。這個很像是車子通過收費站,語音小包裹像是裝了ETC的車子,通過收費站時,只要驗證一下就迅速通過,不像其他的車子要排隊等候繳費,浪費不必要的時間。所以這些語音小包裹在用戶端發出時,要註明是「立即小包裹」,使它們在經過任何節點時,都可以走快速通關線,而無須跟一般資料的小包裹一樣,要排隊等候的時間。 B. 電信服務最終目標之達成 電信服務最終的目標應該是在網際網路的環境中(Internet Protocol, IP),能傳遞資料、語音、圖像、視訊及影片等資訊,而且要有立即對話的功能。這裡所謂的資料包括了各式各樣格式的大型檔案,大則幾百M的檔案要能在幾秒鐘內傳送完畢;還有立即訊息(Instant Messages)及繪圖資訊也都是資料的範疇;而所謂的語音,除了一對一的語音外,尚包括了幾百人甚至於上千人在虛擬會議室中一對多人的語音;這裡所謂的圖像,除了一般照片之外,要能夠傳送X光片及建築設計圖及產品設計圖;這裡所謂的視訊是參加會議現場人員的動態圖像,而且除了一對一之外,還要有一對多的影像;這裡所謂的影片除了一般的電影片之外,還包括了現場立即拍攝的影片,以報告災害或車禍現況之用。 要達成上述電信服務的最終目標,必須要有兩項必備條件:一是含蓋這些功能的軟體平台,一是普遍而無所不在的電信網路涵蓋面。關於軟體平台方面,目前已有少數平台能夠含蓋上述功能,但大部份的平台僅含蓋其中一部份,功能不太完全。關於電信函蓋面方面,有固網及無線兩方面,固網方面有利用電話線的ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Lines, 非對稱數位用戶線路) 及利用光纖的FTTB(Fiber To The Building, 光纖到大樓),前者是舊技術而後者是新技術,且其頻寬較前者為寬,可望順利達成上述之目標。至於無線方面,有兩個問題,一是涵蓋面(Coverage)的問題,一是頻寬的問題。先從頻寬檢討,目前要達成上述之目標,非有3.5G以上之系統,不克其功,而3.5G之涵蓋面亦都偏集在都市,在偏遠的鄉村、山區及離島恐怕訊號強度不太夠,也會影響傳輸速率的快慢,也會影響畫面的品質。如果我們的政策是要拉近城鄉差距,這些偏遠的鄉村、山區及離島就要靠政府的力量來建設用戶端無線的網路,這些地方是戶數少但偏遠崎嶇又險峻,不可能用傳統的挖馬路方式來提供最後一哩的服務,最為適當的是WiMAX 4G服務,讓這偏遠的用戶可以用貼補的方式來享用這科技的成果。可是在國內,已經把數張WiMAX執照標售給民間電信業,大的電信業如中華電信及台哥大沒標到,倒是小電信業標到了南北各三家,已經開台的現有遠傳電信(南區)、威邁思(北區)、大同電信(南區)、全球一動(北區)已將部份網路建設完畢,也已拿到特許執照,要來跟傳統固網的最後一哩相互競爭,這個到底鹿死誰手,要看誰的服務好、性能好、又可靠而又便宜,下一節將有更深一層的分析。但是從整體國家面來看,這種建設是重複投資,造成資源的浪費。這些民間電信大部份都想以都市地區的服務為對象的,以利為目的,除非NCC規定偏遠地區的服務要佔整個服務的百分比要在50%以上,而這些偏遠地區的資費有政府的補貼,這樣才能兼顧照顧偏遠地區人民的職責。 C. WiMAX 的迷失 國內經濟部投入大量的研發經費在M-Taiwan上來發展WiMAX系統或零組件,而且NCC也將六張WiMAX分區的執照順利的標出去了,但是這代表台灣4G的系統就動起來了嗎?這沒有那麼容易的。首先檢討一下這得標的六家有那一家是使用台灣研發及製作的基礎網路系統?就已開台的南北各兩家好像沒有,大同電信所用的是NEC的設備,全球一動好像也是進口的,其他兩家還沒找到資料。可能有一些網路卡或終端設備部份使用國內的,不知這樣的結果有無達到當初設想M-Taiwan計畫的目的?其次,原先是希望這先進的無線科技可以打敗中華電信獨霸最後一哩的壟斷態勢,但到現在尚未見到這威脅,除了有一家大同電信如期開台外,其他都是申請延期開台,而且限制在澎湖、新竹小區域的試驗,要說有任何威脅可能言之過早。但是有一點先天性的特性似乎已定下了贏方,那是容量上的差別,WiMAX一個基地台有固定的容量,所有的用戶都是分享這固定頻寬的,但是ADSL或光纖到大樓可以有無線多條,而且每一條都是獨立享用其頻寬的。除非WiMAX也能建置大量的基地台,以容許提供大量的用戶。這先天性的比較,已經使WiMAX矮了一截了,要怎麼競爭?再說這早期的WiMAX在技術上可能尚有未竟成熟的傳說,不知是否通過了每小時100公里的車速而無信號交接落失的問題?還有當初評選的標準,是以回饋金的百分比來排序,最高的是大眾電信(12.89%),而最低者是中華電信(2.51%),使得百分比大而不管財務健不健全者獲選,而百分比小而財務狀況佳者落選,所以有大而健全者不能經營,但小而不一定健全者可以經營,這也是選經營商上不正常的現象,也是台灣獨特的怪現象。正常的標應該是以其每年總回饋金來排序,因為百分比小者若其營運量大,其回饋金可能較百分比大而營運量小的回饋金要大得多了,此外也要考慮財務是否健全,沒有健全的財務結構怎麼能有可靠而能永續經營的系統及公司,這個可能是當時NCC考慮欠週的地方。 D. 數位匯流時代 前述「網路吃到飽服務」中已經概括的說明了數位匯流時代的功能了,亦即不管用戶端之資訊是資料、圖像、語音、視訊或是影片,都把它們數位化後,匯流到共用的IP訊號的大管子中流動,每一個小包裹都知道它的目的地。但是這裡要談的是經營面的問題,即電信業與廣播業的匯流。 以往電信與廣播業是兩個完全不同的行業,也由不同的機構來管理,像在國內電信以前是由交通部電信總局來管理,而廣播是由新聞局來管理,現在成立一個類似美國FCC的委員會叫NCC,中文名稱叫「國家通訊與傳播委員會」應該是要叫NCBC(National Communication & Broadcasting Commission)才對,叫NCC沒有把廣播(Broadcasting)「匯流」進來,實在對不起廣播業界,又有一點跟美國人走的味道,不一定對,因為國內有國內的文化及社會習俗。由它來管理電信及傳播,這種管理的單一化也是一種匯流。而技術上,因為網際網路之崛起,使得電信業者利用他的設備就可以經營廣播,而相反的廣播業者也可以經營電信。譬如國內中華電信前幾年開始經營大電視(Multimedia On Demand, MOD),引來NCC的側目,深怕中華電信的介入,會有壟斷的現象,因此,防堵中華電信的一種方法是限制其經營內容(Contents),而僅同意中華電信經營網路平台。所以目前的MOD是由頻道商租用中華電信的平台在經營內容。但是這樣的管制經營,並非真正的自由化,扭曲了科技自然發展的趨勢。如果要真正的自由化,那電信業者就可以跨足廣播界,而廣播業者也可以跨足電信界,而大家所用的技術都是以IP為基礎,來提供數位化的電信服務或廣播服務,這才是真正的數位匯流時代的來臨。前些日子看到一則報導云用電力線來上網,即電力業者也想跨過界線來經營電信,想利用輸電線來傳送電信訊號,如網際網路上網,或電話服務,可行是可行,只是用極低頻60赫的線路要來傳送電信訊號是否經濟及安全,尚未有進一步的答案。
    • 四、未來的發展朝節能減碳及零污染 A. 高容量的海底電纜之陸續出現 DWDM分波多工技術已經可以讓一條光纖可以傳送192個波道的訊號(五年前),每一個波道可以傳送10 Gbps 的IP資訊流,所以一條光纖即可以傳送 1.92 Tbps 的IP資訊流。像中美海纜就是一條橫太平洋的海底電纜,而歐亞三號是經南中國海到印度洋至歐洲的一條海底電纜。台灣對外總共有八條海底電纜。中美海底電纜是由我國與美、日、韓、中國大陸等 十個國家的電信構機共同出資建造,是我國第一條直通 美國的國際海纜網路。該電纜有日本千倉與琉球、韓國釜山、臺灣屏東枋山、中國大陸汕頭與上海崇明島、美國關島及聖路易期奧比土堡與奧勒岡州的班丹等9個海纜站,全長約3萬公里,總投資12.4億美元,有14個國際電信機構共同承擔,其中中華電信投資約5千萬美元。中美海底電纜網路由四對光纖組成,每 對光纖收容八個不同波長的光波,每個波長的同步數位信號速率為STM16(2.5Gbps),每對光纖即有20 Gbps容量,全系統總共有80 Gbps,相當於24個T3光纖的容量。另一條有兩岸共同參與投資的“法新歐亞三號延伸段”海纜。1997年2月,有32個國家或地區共同簽約。共有10個區段,西起歐洲英法等國,途經地中海、中東、印度洋地區至新加波及澳洲,沿太平洋西岸連接至東北亞的韓國、日本,全長約4萬公里,?世界容量最大、最長之海底電纜,總投資13. 7億美元,其中國內中華電信投資3600萬美元。該電纜在宜蘭頭城和屏東枋山有兩個登陸站。其中,直通臺灣的光波線路有:頭城-上海,頭城-琉球,頭城-汕頭,頭城-香港;枋山-汕頭,枋山-香港和枋山-琉球。 B. 超高容量及超高速率之光纖幹線之出現 在國內方面,超高容量及超高速之光纖幹線會出現,以取代傳統的SDH,而且所收容的都是爆衝極大的訊務,動輒五倍十倍以上的爆衝,尤其要滿足像視訊及影片等用戶的需求。尤其是在IPTV網路電視及HDTV高畫質電視的應用,以及像網路上看好萊塢的電影及看足球賽,網路業者都需要有能力提供臨時爆增的頻寬來應付這種這種爆衝式的訊務。美國有一家公司(www.infinera.com)可以在DWDM上提供這種爆衝式訊務即Gigabit Ethernet,他們可以做到頻寬虛擬化(Bandwidth Virtualization),只管服務層面的頻寬需求,不需要去知道下層實體DWDM的光網路是怎樣去調配的。這種設備不但要速度快10倍以上,而且體型也要小一半以上,可靠性要增加60倍以上,但成本可能是傳統設備的三分之一左右。國內如果有IPTV或線上觀看電影的需求時,傳統的SDH應該都會被汰換下來的,因為已經沒有競爭力了。 C. 光纖到家取代銅線及ADSL 以往中華電信在國內投資大量資金來建設機房到用戶家這最後一哩的電話線路,由於ADSL的發展,把原本只用0~4 KHz 的線路,在高頻端上(4KHz以上)再充分應用,發展出不用速率的ADSL技術,這是中華電信一項資產,也是具備強而有力的競爭力之法寶,但也成為其他業者或學者攻擊的目標,以「不公平競爭」之名來攻擊中華電信,因為其他業者挖馬路困難,只有吊掛水溝或電桿等較不可靠的工法來鋪設他們的最後一哩的線路。但是光纖技術的發展,使得FTT× 的技術也能提供最後一哩的用戶線路,不管是到家(H)或大樓(B)或路邊(C),都能夠提供更為快速(10M)但一倍價格的服務。但在舉國上下都在「節能減碳」聲中,上述ADSL的傳輸是經由「銅線」,有銅阻產生的消耗成熱,而光纖確無,很明顯的是光纖較佔優勢,唯一劣勢是價格,希望中華電信在光纖的用戶線路的月租費上能夠大幅降價,不但使用戶受惠,而且成為節能減碳的功臣。 E. 遠端無線發射頭取代基地台–少耗能少污染 行動通信的發展使得許多大樓頂滿佈了基地台,成為環保的攻擊標的,這是因為電磁波的放射有害人體健康。如何控制或監測這些基地台,使其放射出來的電磁波在規定的範圍內而不影響健康,是有關單位及電機技師公會應該要做的。至於如何減少基地台的耗能,也是節能減碳的一個課題,如果每一基地台能夠減少一半以上的耗電,則全國起碼有五萬座基地台所能節省的耗電量相當可觀。 美國有一家公司(http://www.telasic.com)被國內台揚科技買下來經營,就能夠提供這個方案,把基地台由機房到天線端的傳輸線路光纖化,以高速編碼來取代原本類比信號(WCDMA),天線端只要一個不用冷?的小盒子,就可提供原有的發射服務,但可省電百分之五十以上,如果連遠端機房及冷氣系統都可以省下來合併計算,那所省電力不止50%。所有行動通信系統應該包括2G , 3.5G , 4 G WiMAX都應比照辦理。圖五是示意圖。 圖五 、無線寬頻頭端設備(RRH)可以提供50%以上省電機能
    • 五、預測五十年後的電信系統 五十年後的電信應該只剩下Internet網際網路的服務了,而這個服務不但能夠提供圖文,而且可以提供視訊及影片服務,電話機應該是不存在了,因此,電信機房所裝的都是一櫃櫃的伺服器,這些伺服器都是在服務客戶的內容或視訊了,所有電話交換機都被淘汰掉了。而用戶線路只有光纖及第N代的WiMAX,它能夠解決無窮大的量及少污染的問題。而用戶終端設備大概也沒有PC或筆記型電腦了,改為一張可捲之電子紙,最好像LED一樣可以貼或掛在牆上,在這一面紙上什麼輸出輸入裝置都有,從語音到視訊一應具全,要外出還可以捲起來帶著走,這樣固網跟行動也可以整合了。而這個電子紙之耗電量很小,不用插電,只靠太陽光或自然光就可以自行發電,整天充電,最是綠色產品了。 六、 總結 五年前我應邀到師大工教科學院專題演講,我的專題是「現代電信科技」,現在看到這個演講大剛,很適合把它拿來做為這一篇的總結。 六、一 傳統電信科技 1.電信內容––電話、電報、傳真、電報交換(Telex) 2.電信網路––電話交換機––步進制、半自動、全自動電子交換機 Telex交換機––全自動電子式交換機 電報交換中心––人工報房、電腦化自動處理 國內傳輸幹線––架空線、超短波、同軸電纜、微波 國際傳輸幹線––短波、越地平微波、衛星、同軸海纜 用戶線及用戶設備––雙絞線及電話機與Telex設備 3.電信營運––國營電信局專營 六、二、現代電信科技 1.電信內容––電話、資料、影像、視訊、多媒體、影音... 2.電信網路––電話交換機––VoIP, NGN(IP Switch, or SoftSwitch), IN 資料傳輸及交換––Internet, Intranet, Extranet 影音及多媒體傳輸及交換––MOD, 衛星MOD 國內傳輸幹線––ATM 骨幹網路、光纖及SDH技術(參考資料有說明) 國際傳輸幹線––光纖海纜及DWDM技術 用戶線––ADSL, VDSL,雙向512,FTTH, FTTC, FTTB,Residential Gateway 用戶終端設備––Cordless Phone, 電腦、電視機加機上盒、手機,LAN, Wireless Access Port, 802.16 行動通信系統––行動基地台及Roaming技術、手機小型化技術、3G技術 衛星通信系統––雙向、寬頻、點對多點(DirecPC,DirecWay,SSA,iPStar) SCPC, VSAT 3.電信應用––遠距教學、遠距醫療、遠端監控、影音服務、舟車機領航、資料收集、本地資訊、視訊會議、隨選視訊、網路遊戲等。 4.電信營運––自由化開放競爭並可跨業經營 六、三 結語 1.電信科技的進步使得傳統的電信產業及服務業產生巨大的變化,並開始逐漸的解構;如Internet 及VoIP; 2.1984年美國地方法院法官Judge Greene 裁定AT&T的反托拉斯官司的同意裁定書,使得AT&T 分家為八家區域性的Baby Bells公司,此一判決,瓦解了『AT&T帝國』,並加速了全球化的電信產業及服務業的自由化; 3.由於電信的自由化,帶來固網及行動通信業務的開放民營,也引進『惡性競爭』,使得網路業者無利可途,極思『推陳出新』,但3G不但沒有為業者帶來好處反而為了支付龐大的證照費而帶來財務上的危機; 4.由於智慧財產權的逐漸被重視,內容業者漸漸成為這股電信旋渦中的獲益者及最後贏家; 5.衛星通信技術的發展,使得『距離』不再是計算費率的基本因素;但也競爭不過海底電纜的DWDM; 6.光電技術的DWDM的發展,使得骨幹的頻寬不再是那麼樣的昂貴的資源了; 7.行動通信及漫遊技術的發展,使得『長途』電信機構,無用武之地,走向被合併的命運;而電信服務走向個人化,成了Anytime, Anywhere任何時地的個人服務。但是隨著而來的問題是電話禮儀的問題及隱私權的問題; 8.短距離通訊使用紅外線或微波,解決票證及付費問題仍存在著一片天外之天。 另外對於節能減碳方面,我有一段夢想,也想拿出來供大家參考: 前瞻性電力科技的夢想 1.美國發動伊拉克戰爭有人說另一原因是為了石油,據說全球的石油再用83年就會用罄; 2.過去的電力科技走的是高污染性的核能發電,長久性而言對人類不是一件好事;但是減碳方面有特別長處,現在好像又要捲土重來了。 3.如何尋找無污染而取之不盡用之不竭的能源,應該是這一世紀人類最重要的課題。 4.什麼是無污染而又取之不盡用之不竭的能源呢?那就是『太陽及水』了。 5.如何『有效地』收集太陽能,轉變成電能,再傳輸到世界上其他每一個要用電的地方; 6.多餘的電能拿來先把海水淡化,再將淡化後的水分解成『氧』與『氫』,把氫氣壓縮後,運送到世界上其他需要用它來當燃料的地方;把『氧』送到醫院及工廠,還有是否能把氧靠太陽能或電能處理後變成『臭氧』來解決大氣臭氧層破洞的問題。 7.未來應該會有很多衍生產業及服務業誕生,譬如,高效率的『電力傳輸技術』、高效率的『水分解技術』、『高效能氫氣壓縮技術』、『高效能蓄電池製造』、『燃氫汽車』、『電動汽車』、『加電站』、『加氫站』、『太陽能收集站』、『水分解站』、『臭氧站』、『海水淡化工廠』等等。 參考資料 同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy, SDH) E1: 2.048 Mbps T1: 1.544 Mbps STM1: 155 Mbps OC48=STM16 STM4: 622 Mbps 1λ= STM16/STM64 STM16: 2.5 Gbps DWDM=32λ波長 STM64: 10 Gbps 最新海纜 96 λ 192 λx10G=2 Tbps HiNet 至美國的頻寬 3.3 Gbps 2 x STM4 + 3 x STM1 + …. 1. 電信系統的演進及未來發展趨勢(上)(中)中國工程師學會工程第82集第4, 5期
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