神秘的宽带传输系统—数字微波

(文 台湾.林朵莉)

在1997

年全球开放民营大哥大通讯的热潮中，我国交通部也核发了八张移动电话执照，所有获得执照的业者莫不使出浑身解数，想要以最快的速度建设专属的网络架构，期望能以提供消费者最快速的通讯传输服务来攻占市场，不过截至今日仍有部份业者在无法确定何种网络架构最佳的情况下，不仅难以满足消费者的基本需求，更别谈要提供一些附加的服务了。

在当初只知开放却缺乏规范与计划的情况下，业者想要拓展业务也无例可循，其中数字微波通信系统就是一个很明显的案例。政府并没有规定业者不能使用微波，所以说只要提出规划申请书，经过审核显示无互相干扰后即可获得使用权，但是目前国内在无线电频的使用上相当混乱，在交通部丝毫没有意愿想要大力整顿台湾无线电频市场的情况下，纵使许多国内外经营微波通讯的厂商想要帮忙也只能从现有的窘况中试图突破。

何谓数字微波通信

一般人对于数字微波这个名词都是一知半解，就算听过也无法深入了解，到底什么是微波通信呢？什么又是数字微波呢？以下笔者就尝试已较简单的方式介绍给大家。

目前最常被应用于军事通信上的就是一般大家常说的微波，所谓微波是指频率大过于1GHz的电波。如果应用较小的发射功率（约一瓦）配合定向高增益微波天线，再于每隔10～50英哩（约为16～80KM）的距离设置一个中继站就可以架构起微波通信系统。数字微波设备所接收与传送的是数字信号，数字微波采用正交调幅（QAM）或移相键送（PSK）等调幅方式，传送语音、数据或是影像等数字信号。与类此微波比较起来，数字微波具有较佳的通信品质，而且在长距离的传送过程中比较不会有杂音累积。

微波传播类型

微波传播的类型可分为两种，一是自由空间传播（Free

Space Transmission），也就是在收发二地之间没有任何阻隔，也没有任何其它的影响（包括反射、折射、绕射、散射或吸收）下传播，不过这种环境在现实生活中很少会出现；另一种则是视线传播。当然如果是在完美的状况下，视线传播与自由空间传播并无显著的差别，不过因为视线传播有将大气层折射与地面物反射等影响因素列入考量，所以在现实的环境中使用时就会与自由空间传播产生极大的差异。

自由空间传播是假设微波传输的两点之间没有物体阻挡，而且除了两点间直线上不能有阻碍物体外，直线附近的某一个范围内也必须避免物体存在才行，因为微波天线虽具有良好的指向性，但它所发射的信号路径到底不是一条单纯的直线，它所发射的波面（

Front）是会逐渐扩大的，若这些散逸的电波遇到物体阻挡，就会变成经由反射路径达到接发点，反射路径与直线路径因为长度不等，所以到达接收点的相位自然有差，这就是“干扰”的形成，这种干扰偶尔会对传播有利，但通常它都是有害的，所以若是以自由空间传播的方式进行则电波传播路径的直线周围必须预留相当大的空间，这些空间被称之为“空城”（Clearance）。

但是若使用视线传播则不然，当二地相距数10KM，其中有无山林房屋阻挡常常无法凭视觉决定，再加上地面本身就是弯曲的视线，视线是否会被地弧所阻也是问题之一，不过上述这些问题都可以藉由精确的地面测量图及实地现场勘测后绘制的地图来解决（目前以林务局航空测量所可绘制的五分之一空照图最为精准），在预定收发两点间画一直线即可判断二地之间会受到所少阻碍。

既然已经知道阻碍点在哪就可以在该点上增设中继站，等于是在两点间传输的全程中分段进行传播。当然也有些情形是不能增设中继站，像是中间遇到海洋阻隔时就不能设中继站。这时只能利用高空自然产生的散射波来传播。

数字微波通讯的优点

数字微波通讯的优点有三：

伸缩性大：数字微波通信容量最少可以用十几个波道传播，当然容量需求大时也可以用几百个到几千个波道传播。

建构容易：架设数字微波传播径路所需的时间较同轴电缆、光纤通信系统短，且受地形或障碍物影响较小。

运用灵活：如果有移动性的需要，无论军用或是商用数字微波通信装备架设起来都十分方便，且通信效率也相当高。

由于数字微波是采用无线电传输，因此基本的设备架设简单、安装起来也相当简易快速，通常只要二到三个工作天就可以架设好一组具有中继器（HOP）的微波通讯设备，所谓的中继器是指一个站与另一个站之间的收发终端机，在网络规划上较有线传输容易，且能降低施工和维修上的成本。

以现今有线电缆的传输来说，系统业者向中华电信公司租专线，如果线路无法到达基地站或是发生故障，施工与设计上便会受到严重的影响。而数字微波系统大多附有网管的软体设计，能够监控各个站与站之间产品的使用状况，也能清楚侦测故障的现象，且该系统可以弹性变革使用基地站的地点，目前先进国家移动电话业者大多用此系统作为基地站与基地站间主要联网设备之一。

由于数字微波通讯容易受到一些非法频率使用的干扰或是气候的影响，所以在设计时就必须将这些丝素列入考量才不会发生传播上的障碍。

数字微波的经营业者在早期必须先规划站与站之间的联网系统架设，如此才能掌握整个区域微波传输网络的状况，在完成各站微波传输路径分析后，就能确知各站所需要的设备与器材，如此一来不旦有利于业者向有关数字微波通讯最容易受到天气的干扰，特别是雨季的侵蚀。单位提出频率、频道、频带的申请，也可以应付中华电信公司专线不足的使用情况，以免因未能事先规划而发生措手不及的状况。

过去台湾使用数字微波系统的单位，除了中华电信之外，尚有政府单位，如军方、台电、三家电视台及警政单位等等，不过由于这些单位所使用的数字微波系统大多是使用原厂的规格，并没有经过特别的设计上，而且它们的系统使用量也比现今民营传输需求要少很多，所以民营业者在数字微波系统的整体考量可能不太适合参考这些单位过去的经验。

数字微波在军事上的应用发展

目前各单位在数字微波通讯的使用上是以军方最为频繁，所以笔者在此所提到的区域网络通信系统便是以军方在国防上的应用为例。

由于微波频带宽广，窃听侵入不易，因此保密性高，再加上架设又简便，所以军事价值相当高。一般军方所称为区域网络通信系统是以作战地区划分的，在作战地区内设置通信中继站，彼此靠着微波相互连接形成网络，中继站的设置型态可以是固定式机动式。固定式中继站可涵盖作战区域中大部分的范围，而机动式中继站则可视作战需要机动更换中继站的位置，弥补固定式中继站的不足，但如果是在攻势作战的情况下，就无法设定固定式中继站，此时则须完全依赖机动式中继站连结网络讯息。

在区域网络通信系统中，各级指挥单位可靠着部队所在位置附近的中继站连接进入网络，指挥官可以透过区域网络直接传达命令，同时一般区域网络通常具有搜寻、使用者设定、转移、取消用户号码及网络其他功能。由于数字科技之运用，各种的通信皆可透过数字技术转成数字信号，因此数字微波系统始终让军方爱不择手，未来军方还将朝向高频率、高功率及高方向性的发展方向研发更新的数字微波系统。

虽然数字微波通信系统有信号品质佳且易于维护保养等等优点，可是数字微波的传播也同样具有容易会受到阻碍的缺点，再加上台湾目前的数字微波发展都是针对国防军事用途，如此看来民营业者想要将数字微波系统商业化似乎还需要好长一段时间的努力才有可能完成。

---摘自2000年3月号《网路生活》特刊