电信系统的演进与未来的发展上台大电机系计算机中心

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」(DigitalConvergence)，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.MorseCode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.Adashisequaltothreedots.2.Thespacebetweenpartsofthesameletterisequaltoonedot.3.Thespacebetweentwolettersisequaltothreedots.4.Thespacebetweentwowordsisequaltosevendots.圖1.國際摩斯電碼InternationaMorseCode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,IOWEYOUUSD125ANDWILLRETURNTHISMONEYTOMORROW」，在網站找到MorseCodeTranslator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(OpenWire)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(BaudotCode)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(PaperTape)。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BaudotCode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BaudotCode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.BaudotCode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(FigureShift)，打完了數字或特殊符號之後要回到英文字母，必須按LTRS(LetterShift)，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(CableAddress)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ASR33圖5.Telex終端機電報交換(TelegraphExchange)，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(CallNumber)，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」(AutomaticAnswerBackCode,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WesternUnionInternational,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