[第11期] 世代對話 — 電信領域漫談
林宗男／蘇炫榮／林怡成
一、 前言
電信技術一直與人類的生活息息相關。以前人們靠著有線電話互相連絡，但隨著無線通訊技術的進步，現在行動電話幾乎成為人人不可或缺的產品之一。而網際網路的快速發展，使得WWW、電子郵件和即時訊息軟體大大拉近人與人之間的距離，使世界真正成為一個「地球村」。本座談會於二○○三年11月4日在電機二館142會議室舉行，其目的在探討現今電信技術的發展趨勢，並介紹台灣大學電信工程學研究所，及其參與我國及全球電信發展所扮演的角色。本次座談會由陳銘憲所長及教授們簡報各組的研究領域，學生們則透過與教授的對談以增進對未來電信產業的現況、趨勢及研究方向的了解。
二、座談會內容
台大電信所是國內電信領域數一數二的研究所，下轄『電波』及『通訊與信號處理』兩組。其中電波組有12位教師，通訊與信號處理組有21位教師。電波組的主要研究領域為電波、電磁理論、微波及毫米波電路等技術。電波組近年來的研究中以卓越計畫為最重要的大型研究計畫。台大研究團隊在陳俊雄教授的領導下，與交大電磁波領域研究團隊合作，即將完成為期四年的卓越計畫，四年來屢獲優異的研究成果及評比成績。為了進一步使國內電波領域研究水準躋身於世界頂尖研究團隊之列，陳教授於今年再次整合兩校的研究資源，提出第二期的延續計畫，定名為「前瞻性電信微波科技發展計畫」(Advanced Microwave Technologies for Telecommunications)。第二期的卓越計畫審核標準比以往更嚴格，通過的件數將是第一期的半數，目前此計畫提案已通過初審。卓越延續計畫乃是採用60GHz無線網路系統為平台，來研發微波及毫米波頻段之單一晶片系統 (System-on-Chip, SOC) 及單一構裝系統 (System-on-Package, SOP) 的核心技術，並涵蓋天線、構裝、MMIC、整合測試等各項前瞻技術。60GHz為ISM頻段，無須通信執照，適合作學術上前瞻性的研究。計畫的主要目標著重在寬頻無線傳輸的應用，一旦開發成功，可將資料傳輸速率提升至 500Mbps，大幅改善系統容量及通訊品質。另有毫米波收發模組的研究，主要是設計出適用於 D 頻段 (110-170GHz) 的無線傳送器及接收器。李學智教授及王暉教授並分別主持國科會電信國家型計畫，他們的研究在國際上都居於領先的地位。藉著這些大型研究計畫，相信將可大幅提升國內的電波研究水準。
通訊與信號處理組之主要研究領域為信號處理、光通訊及多媒體網路。光通訊研究的目標著重在電子封包之交換技術以及被動光網路 (PON) 的技術層次，而多媒體網路方面研究的目標定在建構前瞻性異質無線環境整合多媒體訊息之平台，實現數位內容處理 (Digital Content Management) 及跨WLAN、2.5G、3G 之整合訊息服務。通訊與信號處理組師資涵蓋泛圍自實體層 (Physical Layer) 的調變 (Modulation)、編碼 (Coding)、信號處理 (包含等化 (Equalization)、濾波器設計、陣列天線處理等)、網路協定、架構設計 (包含光通信、有線及無線網路)，以至應用層(Application Layer) 的多媒體訊息壓縮、處理、接取及整合等。近來Internet的蓬勃發展，促使電信網路與電腦網路趨於整合。如何利用Internet的技術進行語音 (Voice)、數據 (Data) 乃至多媒體 (Multimedia) 通訊，已經成為通訊產業中的重要領域。整體而言，這些領域涵蓋了最先進通信系統及網路的設計、規劃及最佳化，同學們可針對自己的興趣尋求適當的教授指導。
我國電信發展演進如圖一所示。在網路通訊的基礎建設部分，已隨著科技的進步而快速發展，今後將是WLAN以及3G整合的時代。當網路底層的基礎建設日漸完善，內容應用將更顯得重要，新的應用服務如串流媒體等將充分運用網路的資源，所以Content Delivery亦是技術發展的重點。
我國在資訊及半導體高科技產業已累積深厚的基礎與動力，電信領域之發展已列為當前重點發展項目。電信自由化將使通訊產業蓬勃發展，關鍵性零組件之掌握亦為積極努力的目標，希望能逐漸形成有利通信產業發展之環境。我國寬頻網路技術發展如圖二所示。
因應國際市場整合行動電話網路及無線區域網路的趨勢，並善用台灣無線區域網路設備產量及手機用戶皆為世界第一的優勢，行政院「新十大建設」特別規劃「M台灣計畫」。行政院科技顧問組副召集人蔡清彥指出 (註1)，這個計畫將打造台灣的第三兆產業。「M台灣計畫」的目標為提升人民生活品質及發展通訊產業，希望創造「行動台灣、應用無限、躍進新世界」的未來。「M台灣計畫」的預期效益，包含提升台灣的通訊產值、打造第三兆產業、營造全民無線寬頻上網環境、提升台灣行動商務競爭力至全球前五名、推動寬頻管道建設、帶動民間投資、及落實市場自由競爭等。不但將建構 10 個具國際化的行動城市，也將縮短城鄉的數位落差。
行政院國家資訊通信發展推動小組 (NICI) 日前成立「iB3G雙網整合辦公室」，將整合無線區域網路 (WLAN) 以及無線通訊兩種網路，提供3G以外的新興服務，並將帶動數位內容產業的發展。期藉著無線上網的方便與低價，以及手機的收費與安全認證機制，培育更多數位內容或新興服務業者以帶動整體市場的發展。雙網計畫整合辦公室希望能生產全球領先的雙網整合技術、應用或服務，並提高雙網應用與服務的使用者人數。長期目標是希望讓台灣成為雙網整合技術與服務的研發重鎮。
在Q&A時段中，同學問到「以目前無線通訊蓬勃發展的趨勢來看，會不會有朝一日無線通訊將完全取代有線通訊？」許博文教授認為倒不至於如此。因其各有利弊或無法取代的地方，許教授強調「無線的資源是有限的，有線的資源是無限的。」在無線的通信環境裡，用戶分享共同傳輸通道，每個用戶能分到的頻寬有限。在近距離、低功率傳輸的情形下，用戶數目少，能分到的資源也多。如果需要遠距傳輸，用戶數目隨著整個系統涵蓋面積而增大，每個用戶所分到的頻寬將不敷使用；此時如果遠距用戶間使用的是有線、獨佔傳輸通道的方式，經濟效益會提高很多。另有同學問到「為何卓越延續計畫的頻段要選在60GHz頻段？」林怡成教授回答指出，此計畫乃是藉由一60GHz無線網路系統為平台，來研發微波及毫米波頻段之單一晶片系統及單一構裝系統的核心技術，並涵蓋天線、構裝、MMIC、整合測試等各項前瞻技術。至於為何選用60GHz，主要是其為ISM頻段，無須通信執照，適合做學術上前瞻性的研究，主要目標則著重在寬頻無線傳輸的應用，一旦開發成功，可將資料傳輸速率提升至500Mbps，大幅改善系統容量及通訊品質。
針對同學們所關心，有關於通訊領域與台灣IC產業間的接軌，陳光禎教授在座談會中展示了他的實驗室在WLAN IC設計的成果。陳光禎教授強調，傳統上台灣的IC設計多半只是將現有的系統演算法則一小部分、一小部分實現成電路。這樣做雖然能產生合乎規格的IC，卻無法有更高的品質、可靠性及系統整合性與美、歐、日的大廠競爭。在回答同學有關學校所能給予的訓練以及業界的需求時，陳光禎教授及蘇炫榮教授同時指出台灣的產業已經到達必須以品質、可靠性及完整性來提昇產業的階段，現在業界所需要的人才應該對整個通訊系統有充分的瞭解，並有能力開發新的演算法及整合、規劃系統以適應這一波產業升級的需求。同學們應放寬視野，朝著這樣的自我訓練及期許努力。
展望台灣的明日產業趨勢，正由製造、代工業轉型為以研發為主的產業，這一波的轉型，需要高級研究人力的注入。尤其在電信產業方面，急需要有兼具電波專業知識及實作經驗的新血加入；藉由電波與通信兩個領域的合作，達到電信前瞻技術研究的卓越境界。
註1： 2 0 0 3 年 12 月 5 日中央社新聞稿「M 台灣計畫打造第三兆產業，明年推雙網手機」
林宗男，電機系1989年畢業，現任台大電機系暨電信研究所副教授。
蘇炫榮，交通大學電機系1992年畢業，現任台大電機系暨電信研究所助理教授。
林怡成，電機所1989年畢業，現任台大電機系暨電信研究所助理教授。