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通訊技術(Communication)

台灣未來通訊勢必結合無線網路(第一章已詳述)。本段設想未來通訊大環境的 需要,討論:核心網絡與基礎科技、無線通訊、光纖通信技術、全新通訊方式與領域、

個人化多媒體交流與服務科技、災難通信應變系統、抗干擾電路、人對電磁波的防 護裝置,這些項目未來可能的運用發展。

2.3.1 核心網絡與基礎科技

有鑒於光纖在如日中天的網路時代大量的被投資,光纖的基礎建設已足以 應付未來幾年的使用需求。短期內最主要的挑戰,在於如何連接寬頻至終端使 用者。如此一來,光纖連結至每一棟建築甚至於每一個家戶,會是未來幾年之 內的重要課題。由此可知,使用微電機(MEMs)技術的平價元件或類似技術,將 在未來的十幾年間,扮演關鍵性的角色。當然,無線寬頻則會是另一種選擇。

2.3.2 無線通訊技術

今日在無線通訊所面臨的基礎問題,無法避免的將會持續到未來,其中包 括低功率傳輸(low power communications)、高效益頻譜傳輸(spectral efficient communication) 、高容量(high throughput)與低潛伏網路(low latency networking) 等。而今後新的方向可能為無線感知網路(cognitive radio network),是目前為止 最重要的無線通訊術。因此在多重共存系統下的真完全彈性頻譜利用(true fully flexible spectrum utilization among multiple co-existing systems)會是配合環境下 被採用,並且可再重新安裝的。此外,伴隨全球定位技術發展與智慧行動系統 研發,定位服務與應用整合通訊技術將會是未來另一個主要探究的方向。

2.3.3 光纖通信技術

根據 PIDA(Photonics Industry & Technology Develop Association)2006 年統 計資料顯示,世界光電市場規模接近三千億美元,然而成長率已逐年趨緩是不 爭的事實。(2007 PIDA 成果發表暨記者聯誼會新聞稿[2.20])-展望下一代 光電 通信技術的主流應用市場,建議:

— 發展次世代大型整合的微系統(micro-system),如 IC’s。其中包括次世代微 電機(MEMS)、光學元件、射頻收發器等系統整合,與研發多功能整合系 統。[2.21]

— 全光纖通信網的普及化。應加強由目前 O-E-O(Optical-Electrical-Optical)演 進至 O-O-O(Optical-Optical-Optical)或混合 OEO/OOO;推廣佈局 FTTx 服 務,如: 光纖到家庭(Fiber To The Home,FTTH)、光纖到大樓(FTTB)、光 纖到駐地(FTTP)和光纖到路邊(FTTC)等;發展全光纖交換器。[2.22]

— 整合有線與無線網路。藉由整合全 IP 核心網絡,以有線(wired)的高頻寬配 合無線(wires)的機動性,實現多功能服務網,如寬頻網路下的三重顯示服 務(影音資料)。

2.3.4 全新通訊方式與領域

未來通訊將會成為一個普遍的科技。有別於今日,未來的通訊技術不會再 受限於傳統媒介(聲音、音頻、影像、電視),反之將會更普遍的擴及其他人類 感官感受,如嗅覺、知覺、視覺(虛擬顯像 pseudo display)效果等方式呈現,並 與重要部位的機器作連結,和智慧生活型態融合。這也牽涉到感知科技與感測 器網路,讓未來生活方式更加便利。建議應不斷研發新媒介或重新投資於新的 通訊媒介物,如無線光纖通訊與新頻譜應用方法,例如 superconducting or nano based 成分,使之成為新媒介物的構 成材料,增加技術發展潛力。

2.3.5 個人化多媒體交流與服務科技

未來通訊的主要應用,在於配合個人使用上的需求,簡單從訊息傳遞到多 元的各式娛樂,在在都需要更進階的多媒體網路技術與服務科技。終端機技術,

如極微型化個人電腦(ultra-mini PC)就是此類高階技術的運用實例,便會是發展 的重要指標。此種技術約可分為兩類:處理器與作業系統。傳統的處理器架構 已不符需求,因此可預見會是未來十年內熱門的研究方向。作業系統則是另一 個未來炙手可熱的研究領域。除了微軟之外,各家電子通訊大廠無不極力研發 各種新操作系統,例如 Symbian,甚至連 Google 都設法挑戰 Window 作業系統。

這些新一代作業系統勢必都需要能讓硬體可以再重新安裝。

在電子通訊供應鏈上,仰賴於作業系統與處理器並能支持多媒體網路與應 用的軟體與中介軟體(middleware),是目前最迫切被需要的技術。由當下全球大 多數小型的國營或私人軟體公司併購風潮可見其重要性。安全性與數位認證內 容管理,則會是另一個面向的科技研發趨勢。

2.3.6 災難通信應變系統

由於地球環境污染破壞日益嚴重,大自然反撲不可預測且無法事先防範。

除了衛星定為可幫助搜尋災難生還者外,如何在基地台(base Station)被災害損 壞下,讓受困者以手機向外求援,會是災害發生第一時間所迫切需要的。相較 一般基地台在地面使用的三到五公里距離,衛星網絡位於八萬到十萬公里外的 太空,距離地球最近的軌道也有四萬到五萬公里,無法替代地面基地台功能,

故未來應就此類災難研發通信應變系統。例如,小型汽球載運較小的自體供電 (self-sustain)防水基地台,以自體供電耐久時效做間隔,空投至災區,讓小型基 地台搜尋網絡(mesh)並連結產生較大的網絡,把握救援黃金七十二小時。此外,

而面對更大規模的海嘯,國際如日本就曾研擬飛行在平流層的飛船,以減少氣 候對通信穩定的影響。日本政府預估約只要 15 艘載運基地台飛船,便能建構出 全日本的通信網。

此外,目前國內救災皆以紅外線熱影像偵測生還者,然而紅外線同可見光,

會受氣候影響,在雲霧之中難以發揮功效,介於可見光與手機間頻段的毫米波 (millimeterwave),可透過雲霧看到影像,可以 CMOS 製程來降低成本,運用在 救災系統上。此種災害應變設備並無商業市場,但為天災發生當下時所必須,

故應由政府早日著手研發。

2.3.7 抗干擾電路

現今並沒有任何電路設計是能抵抗干擾,但普遍使用的數位設備,往往因 頻寬很大,對各種電子儀器皆產生全頻段干擾。縱然日常生活中有太多干擾源,

並未造成不便,例如,飛機起降時,只要不使用電話電腦等數位設備,便可減 少飛機操控系統所受的干擾。然而,抗干擾的電路研發,將是未來通信產品所 必備的技術。差動傳輸信號(differential signal),採讓雜訊相抵以減少干擾的方 式,可視為其中一種解決概念,在未來二十年後應用在電路設計上。

2.3.8 人對電磁波的防護裝置

凡是有能量的物質都會釋放電磁波。在現代電器化的世界中從辦公室到住 家,可以說處處都充斥著電磁波,人已經無法選擇關掉週遭電磁波 但卻又害怕 電磁波傷害人體,因此如何降低電磁波對身體的影響,是個極具市場潛力的技 術。例如,手機只要遠離人體,電磁波的影響就會驟減,未來若有立體聲技術,

並設法擋去外在雜音干擾,讓手機使用不須拿到耳邊來說話,便能大幅降低手 機電磁波。此外,借鏡隱形飛機吸收及散射雷達波的概念,未來可利用奈米技 術製作吸收電磁波之塗料或材料,或以反射、散射原理製作相關輕便電磁波防 護裝置。今日科學早已證實,過量電磁波可能不利於人體,但是長期少量電磁 波傷害所累積的影響還尚未得知。健康養生概念的潮流下,未來二十年的抗電 磁波技術與市場,有很大的開發空間。