前言
近年來由於Internet的快速發展,尤其是World Wide Web(WWW),除了提供傳統的電子郵件傳送服務外,還結合了語音、圖片以及動態影像等各式各樣的多媒體服務。然而,伴隨著這些服務而來的,是非常龐大的資料量,於是為了獲得更高速的資料存取能力,ISP業者紛紛提出各種提高傳輸速率的方案。
當Internet上的多媒體愈來愈流行時,28.8、33.6或是56kbps的Modem對於傳統撥接式電話網路的使用者來說是越來越無法滿足(目前的狀況是,連區域網路上的用戶及ISDN用戶,也無法滿足目前網路提供的速率)。目前的解決方案之一
--- DSL(Digital Subscribet Line)數位用戶迴路 ---
漸漸的受到大家的矚目。DSL顧名思義是一種數位式的用戶線路,和目前我們所用的類比用戶線
--- POTS ( Plain Old Te1ephone service )不同,DSL並不是新的名詞, ISDN也是一種DSL,而DSL系統有許多種,一般通常被稱為
xDSL,說明如下:
HDSL (High Data Rate Digital Subscriber Line )
“歐規高速數位用戶迴路系統(HDSL)”是以先進之2BIQ及迴音消除技術設計,可將系統於短時間內架設於現有傳統E1二對迴路銅線,而不需中繼器即可延長距離且保持接近光纖之高品質傳輸。藉由HDSL裝置,透過兩對傳統電話線路,可以使其有Tl(1.544Mbps
)或El (2.048Mbps)的速率。HDSL利用兩條絞線進行數位資料的傳輸,不過上下傳速度對稱symmetrical),也就是等速,這是其與ADSL最大的不同點,在單一條雙絞線的狀況下,速度可達784Kbps至1040Kbps,如果以兩條雙絞線,則可將速度提高到T1(1.544Mbps)或是E1(2.048Mbps)的傳輸水準,日後將會影響到T1與E1線路的租用市場。它是目前xDSL系統中最成熟的技術,在台灣已經漸漸有人使用它。
SDSL ( Single-Line Digital Subscriber Line )
它和HDSL的功能相同,不同處在於它只利用一對雙絞線,他的特性也是雙向對稱傳輸,這項技術仍在發展之中。
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)
ADSL是本段所要介紹的主題。它是最受注目的xDSL技術,因為它可以利用現有POTS線路來傳送高傳輸率的訊息,而不需要再增加現有基礎架構設備的技術,其相關的標準也已經被制定出來,將來勢必會給我們帶來相當的益處。ADSL直接翻譯字義即是「非對稱的數位用戶線路」,簡單的說就是利用現有的電話線路,如同目前一般撥接用戶一樣,再加上ADSL專用Modem,將數位資料的傳輸速度提升到下傳速度為1.5Mbps到9Mbps,上傳速度達64Kbps到640Kbps的境界,其間的差異牽涉到所採用的Modem、傳輸方式與和傳輸距離(最主要因素)而定,此種上下傳不對稱的速度(相差近十倍),即是被稱為Asymmetrical的原因。
VDSL(Very High Data Rate Digital Subscriber Line)
它是速度最快的xDSL技術,僅利用一條雙絞線,即可達到速度12.9到52.8Mbps間,甚至60Mbps,速度的變化主要依據線路長短不同而定,而且是雙向等速的對稱傳輸。但它尚在定義的階段,離標準化仍有段距離。
雖然DSL系列的技術可以運用既有的電話線路,大幅提高Internet資料下載速度,然而普及之前,仍有下列的問題尚待解決:
1. 傳輸速度受線路長度影響,因此要提供此項服務的ISP必須盡力廣建機房。
標準之爭,前者為AT&T公司所發展,出現較早,對ADSL整合性較佳,後者則是
Amati Communications公司發展出的,對網路的偵測性能較佳,傳輸速度也較高,相
爭不下將減緩週邊廠商的跟進意願。
ADSL或其它xDSL系統所使用的傳輸媒介,為目前電話網路所用的雙絞線。這對於網路發展是極為重要的,因為我們可以不必更改既有的傳送線路,就可以達到高速網路傳輸的能力。目前ADSL在技術上尚在測試階段,但根據資策會MIC的報告,目前已有多家美國公司積極建設,預計98年起ADSL市場將開始快速成長,到了公元2000年全球預計有355萬條線,實為業者不可輕忽的一項網路新趨勢。
各種不同xDSL技術比較 |
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技 術 |
下 傳 速 率 |
上 傳 速 率 |
傳 送 距 離(英呎) (24-gauge線) |
IDSL (ISDN DSL) | 128 Kbps | 128 Kbps | 18,000 |
HDSL (High-bit-rate DSL) | 768 Kbps | 768 Kbps | 12,000 |
ADSL (Asymmetric DSL) | 1.5 ~ 6 Mbps | 640 ~1000 Kbps | 12,000 ~ 18,000 |
SDSL (Symmetric DSL) | 1.5 ~ 2 Mbps | 1.5 ~ 2 Mbps | 10,000 |
RADSL (Rate-Adaptive DSL) | 7 Mbps | 1 Mbps | 12,000 |
VDSL (Very-high-rate DSL) | 13 ~ 52Mbps | 1.5 ~ 2.3 Mbps | 1,000 ~ 4,500 |
ADSL究竟有何迷人之處呢?我們將在以下文章為您介紹。
什麼是
1989年AT&T的子公司Bellcore希望發展出一個能夠利用傳統電話線來傳輸影像、動畫、圖片,並且以每秒Mbps傳輸資料的技術,因此發展出了ADSL。ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line,非對稱數位用戶線路)是一項新的Modem技術,架構在現有的兩芯銅線電話網路系統上,將現有的電話線路轉換成高速的數位線路,既可以高速下傳、中速雙向傳輸,同時又可維持原有的電話通話線路。不像ISDN,ADSL不需要更換電話交換機房內的設備,僅需要在機房內安裝一台ADSL
Modem,在用戶端也安裝一台ADSL Modem,就完成了ADSL的架構。ADSL在其頻寬範圍內將線路分成三個頻道(channel)
﹕
一、downstream(接收頻道;download):為單向高速率通道﹐由電信公司傳輸至客戶端
的方向﹐其速率為1.536 Mbps至6.144 Mbps。
二、upstream(傳送頻道;upload):為雙向全雙工通道﹐亦有產品設計成單向﹐由客戶
端傳輸至電信公司﹐其速率為16 Kbps至640 Kbps。
三、POTS頻道:利用基本的4 KHz頻寬﹐提供POTS服務(Plain Old Telephone Service)
也就是目前講電話用的頻道。
ADSL數據機藉著使用比語音更大的頻寬來傳送資料,所以速度可以提高。同時其採用的先進運算法,可讓一條線分成三個頻道:較高速的下傳(接收)頻道、較低速的上傳(傳送)頻道,以及一般的語音(POTS)頻道。和ISDN不同的是,ADSL不會干擾到語音頻道,在使用ADSL資料頻道時,還是可以在同一條線上打電話。
Q: ADSL的用戶線路,它的下傳(Downstream)速率為1.5Mbps到6.1Mbps,而上傳
(upstream)的速率從16至640Kbps。為何下傳與上傳會有差別呢?
A:
最主要的原因有二:
一、ADSL為一種用戶線路裝置,大部分的網路應用,用戶端的角色絕大部分的時間是
去讀取資料。最明顯的例子是Web。通常用戶只需從Browser點一下網路位址,將
需求送出,就會收到由Web Server傳回的許多資料。所以由網路端下傳的資料流量
遠比由用戶端上傳的資料流多。
二、另一個原因是屬於技術層面的問題。所有用戶端雙絞線,最後都會組成一條條包含
許多雙絞線的電纜,接至局用設備(相當於電信局的機房)上去,若其訊號強度的
不同,會有所謂的"串音"(cross-talk)問題出現。對下傳而言,資料流都是由同一
個地方的設傳送到不同的用戶(由電信局機房送到每個用戶家中),送出的訊號強
度一樣,較不會有"串音”的現象,因此速率可以較高;而由用戶端上傳的訊號,
因為訊號是由不同的用戶端設備所產生,若某個用戶端設備所發出的訊號較強,而
另外一個用戶所發出的訊號較弱,就會有串音的現象。這種串音的現象愈高頻就愈
嚴重,所以使得上傳的速率會有所限制。因此, ADSL中"A" ( Asymmetric:非對
稱)的由來,就是其下傳與上傳的速率不同之故。此外, ADSL會有不同的傳輸
速率的變化,是因為傳輸銅線線徑與長度的不同。請參考下表。
隨著與電話機房的加長,訊號的強度相對減弱,導致了原本接收資料的誤碼率提高,以致降低了接收的資料量(傳輸率下降),同時因為相鄰的線路間的串音、介於電話機房與使用者間線路的銜接、阻礙高於4KHz訊號的負載線圈、隨機產生的線路雜音以及為連接至電話插座而導致的回路中斷等因素都會使得傳輸率下降。
ADSL的架構
局方(電話局;Central Office)的設備提供ADSL服務,透過傳統的電話線路接到用戶端,用戶端需安裝一個ADSL的裝置(一般稱為ADSL MODEM)。ADSL的頻寬是1MHz。由於ADSL是用於取代傳統類比式的電話服務,因此傳統電話功能是不可缺少的。在1MHz的頻寬中,最低的4KHz頻寬(0一4KHz)被用來做傳統的電話服務;這4KHz的頻寬被一個稱為POTS Splitter的被動式過濾器(passive filter)從1MHz的頻寬中分離出來,專門用來做傳統電話服務。另外的100KHz到1.1MHz,則以最多每秒6個bits的方式來傳送電腦資料。
在機房(CO)中,ADSL數據機必須將來自數位資料供應商(ISP)、電話公司的Internet服務連線的訊號或是連接至公司網路的資料,調變或編碼成ADSL訊號。ADSL數據機會先將4 KHz POTS訊號與DSL訊號結合起來,然後再將訊號透過現存的電話線路傳送至各戶端後,過濾器(filter)會將POTS訊號由數位訊號中分離出來,然後數位訊號再經解調變或解碼並傳送至PC。
來自PC傳送至CO的資料,經由ADSL數據機,將欲上傳的數位訊號加以調變及編碼,並將此訊號與4 KHz POTS的訊號結合起來,在CO端POTS的訊號再度由數位訊號中被分離出來,而上傳的訊號會經過解調變或解碼後再傳送至ISP。
因為它是一種全天候的數位連線,所以ADSL總是處於動作中的狀態(就是說ADSL是一直處於連線狀態,就像T1或E1專線一般)。雖然它使用的是電話公司的線路,但事實上這種連接至網路的連結,在它安裝好時,就可以連接到ISP或公司的高速網路,或是透過CO連接至CO所提供的Internet連線(例如Hinet),這種連線是沒有撥號音的,並且你連接ISP或是公司網路的連線是直接連線的。因為ADSL是以直接連線的方式,因此在CO的電話公司未改變的情況下,你無法自行改變ISP公司(意思就是你一定要申請Hinet的帳號,否則你只能用一般的數據機上網)。
與ADSL訊號在同一線路上結合在一起傳送POTS訊號的電力,是由電信公司提供的,因此即使是ADSL線路無法使用或者是你的電腦關機,它仍然是有電力的,所以使用者仍然可以利用POTS頻道,從ADSL訊號中分離出語音的信號來打電話。由於ADSL將傳統電話服務與電腦資料的服務分離在不同的頻道上,因此可以確保電話服務不致於因為ADSL服務故障或中止時而無法使用;這意味著既使您透過ADSL在進行多媒體傳輸時,電話仍可正常運作。
ADSL的調變方式
ADSL的訊號調變方式,已成為ADSL硬體研發人員爭論的主要部分。一般分成CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation;無載波調幅與相位調變)與 DMT(Discrete Multitone;離散多重音調)兩種。
ADSL技術之爭 |
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離散多重音調( DMT ) |
無載波調幅與相位調變(CAP ) |
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所使用的技術 | 將頻譜分為許多4KHz頻帶,分析每一頻帶的訊號雜音比並依每一頻帶的狀況改變其傳送的位元率(bit rate)。 | 使用回授等化器。這是一個將雜訊最小化的方式,並且可以最有效地利用低於1KHz的頻帶。 |
標準 | ANSI及ETSI(歐洲)ADSL的標準,另一項RADSL的標準在今年(1997年)秋季經過ANSI核准,DMT for ADSL即將成為ITU的標準,但互通性的功能往後延期。 | ANSI工作群組持續討論以RADSL為基礎的標準,而其成為ITU標準的機會渺茫。 |
其他的考量 | DMT將被用於另一種輕型版本的ADSL上,這種版本的ADSL用於較低速的數據機。 | 無 |
目前可用的晶片組與技術 | ADI/Aware, Alcatel, Amati, Orckit | Globespan |
正在發展的晶片組與技術 | Motorola, PairGain, Texas Instruments |
無 |
已安裝的數量 | 10,000個數據機 | 250,000個數據機,包含所有的DSL技術 |
(錄自0與1 BYTE科技雜誌中文版 1997.11 P37)
CAP 調變技術
CAP是第一種應用在ADSL的方法。1990年美國AT&T Bell Labs的工程師運用了一種稱為CAP
(Carrierless Amplitude/Phase ) 的調制解調的技術在電話網路上,而後在1991年由AT&T
Paradyne開發出原型,產品可提供下行(Down-stream)1.5Mbps、上行(Up-stream)
64kbps的資料傳輸速率。此技術就是利用QAM的方式﹐將數位的資料調變於單一載波信號上﹐利用一對雙絞銅線來傳輸﹐且當沒有數位的資料可供調變傳輸時﹐則自動關閉載波信號不送出﹐故稱為
Carrierless。CAP結合了上傳及下傳資料的訊號,在接收端的數據機中利用回音消除的方式將上傳與下傳資料分離開來,這種方式以成功的應用在目前V.32及V.34數據機中,CAP是ADSL研發人員最初使用的方法,因為與現有的數據機使用的方式類似,因此整合性較佳(前面曾提到過)。現在大部分的ADSL設備都是使用CAP的方式。
DMT調變技術
由Amati Communications公司發展出的。所謂的DMT調變技術乃是將頻段分割成256個各具有不同載波信號的子頻道﹐再將數位的資料利用QAM調變方式﹐分配調變於256個載波信號的子頻道上,每個頻道傳輸的資料量可以依傳輸線路的干擾與串音的情況來調整。DMT(Discrete
Multi-Tone), 將100 KHz到1.1MHz之間的頻寬切割成256個獨立的子通道(Sub
channel),每個子通道所佔用的頻寬為4KHz,然後依據每一子通道品質的不同,調整每一個子通道的位元數:這樣子做,可以使ADSL線路不致於有大多的雜訊及衰減,以確保ADSL有可靠的通信品質,這也就是為何ADSL可以在雙絞線對上支援如此高的傳輸速率。此外,從剛剛所提供的數據中我們可以得到ADSL最高傳輸速率有多少:
( 256個通道)×(每個子通道4KHz的頻率)×
(線路品質最佳的條件下以6個位元編碼)
256 × 4K × 6 = 6Mbps
所以ADSL的傳輸速率,也就是其所提供的頻寬為6Mbps。
由於DMT技術會去檢查每一個子通道的訊號品質,以便去決定可傳送的位元數,所以線路的品質是很重要的。傳統線路的線徑愈粗,其線路的阻抗愈小,線路的品質也愈好,所以不同線徑會有不同的速率(如附表三)。
DMT 的優點
DMT相較於CAP的調變技術﹐優點有﹕
ADSL的限制
ADSL最大的限制,就在於如果你希望速度愈快,那麼您就必須愈靠近交換機房,也就是距離愈短,ADSL的速度就愈快﹔如果你希望達到9Mbps的下傳速度,必須距離機房2.7公里內;如果您僅要求2Mbps的速度,那麼可以距離機房4.6公里遠。
未來的趨勢 ---- 整合ATM應用
由近來的趨勢(中華電信將建立全島ATM光纖骨幹)可以看出,ATM網路未來在骨幹(backbone)網路上可能會佔有相當大的比例,如果新一代的ADSL資料存取系統是一個
ATM 封包多工器,最符合經濟效益的作法就是使用戶都能透過 ADSL線直接取得ATM封包。用戶端僅需使用標準的個人電腦介面卡,即可接收這些ATM封包,再針對不同服務所提供的軟體,藉由個人電腦的CPU
處理能力完成ATM封包的包裝/重組等工作。如此一來,在選擇新式的ATM服務時,用戶便無需再購買符合新服務規格的ADSL介面卡。採用此存取多工器架構的新一代
ADSL
系統,除了可降低用戶享用新服務時所需的成本外,也提供了個人電腦新的應用層面,使得個人電腦除了提供IP
over ATM的服務之外,也能夠提供別種 ATM
服務。當個人電腦能夠提供不同的資料存取服務時,用戶的數目自然會跟著成長,使得ADSL介面卡有機會成為未來
PC 的標準配備,降低ADSL介面卡的價格,且有助於ISP業者大量提供各種資料傳送的服務。
在這種新架構下,有關用戶終端設備與新一代多工器之間的運作、管理與維護工作,將不再像傳統電話系統利用單獨的負載頻道(Overhead Channel)來達成,轉而利用ATM規約中負責傳送這些訊息的特殊ATM封包。以整個系統的角度來考量,新一代 ADSL 系統還須考慮到與電信局距離超過一萬八千英呎的少數用戶,而要提供遠距離用戶足夠快的資料存取速度,可從兩個方向著手。
由於Internet上所隱藏的商機無限,如何利用現有的電話網路,以最低的代價獲得快速存取Internet相關資料的能力,將是許多公司的夢想,也是各網路相關設備製造廠商在未來數年間努力的方向。然而以現今
ADSL 設備的價格與功能而言,要讓用戶選擇 ADSL 作為高速存取Internet的方案,將是十分困難的。但為了讓使用者擁有更高的傳輸速率,新一代
ADSL
的發展可從文中所提的幾個觀點出發,並整合現有技術與其他相關新技術來達成其目標。
目前台灣ADSL的應用與發展
淡江大學ADSL校外宿舍網路連線方案
一、目的
讓居住於校外的本校學生得以申請建置ADSL固接式網路接點連接校園網路。
1.5Mbps上傳64Kbps,可供個人使用、或連接一個乙太網路而讓許多同學們
的個人電腦連接校園網路。
2. 電話線與學生宿舍內的乙太網路,請自備。
1.收費項目
項 目 |
單 位 |
金額 |
備註 |
接 線 費 |
一 次 /組 |
1500元 |
裝(移)設費用 |
月 租 費 |
每 月 /組 |
6000元 |
1.最短租期為一個月,未滿一個月,以一個月計收。 2.凡連續預租一年並預繳租費者,減收2個月租費。 |
2.寒暑假期間得申請暫停使用,並免收月租費,但將不能享有《凡連續預租一年並預繳租費者,減收2個月租費》之優待。
四、申請手續與安裝
五、其他
1.BBS:telnetbbs.tku.edu.tw
2.WWW:http://www.tkcna.tku.edu.tw/(校園網路社網路)。
1.電話:6215656轉2628/2806
2.辦公室:T113室
中華電信互動式多媒體服務業務(ADSL MOD)
壹:簡介
為使市話網路提昇頻寬,以發揮市話網路之效益,讓社會上大量資訊流帶動物流、客流、財流,降低社會成本提昇社會產能,中華電信北區分公司為應時代潮流及單一網路提供多重服務的需求,特在南二機房建置「互動式多媒體服務業務試用系統」,以奠定我國跨世紀競爭的利基。本試用系統係利用網路頻寬以非對稱性數位用戶迴路(ADSL),為當今電話公司用來提昇用戶端迴路頻寬之最經濟技術,隨著用戶迴路的距離長短,ADSL可將傳統電路之下傳輸頻寬增加到1.5Mbps至8Mbps左右,而上 行速率則從9.6K到64K不等。
應用本ADSL技術,提升傳統電話網路的頻寬, 進而提供:
三、光碟播放等功能,期能達到國家資訊基礎建設之理想與境界。
本試用系統以中華電信北區分公司為主導,電信研究所提供技術及系統整合能力,並結合片源供應商,以達到完整的服務體系。
貳:業務推展現況
個頻道,試用戶數28戶。
二、本業務於第一階段第二期試用計劃,將開放50個頻道,試用戶可達200戶。
議及心得,以期改善系統。
量,以利配合業務規劃事宜。
ADSL技術轉移訊息
電通所ADSL技轉13家通訊廠
正當56K數據機方興未艾之際,工研院電通所日前與合勤、亞旭、喬治、系統、聯合光纖、展達、致福、仲琦、台通、東訊、台聯、友勤、正華等國內13家通訊業者,締定非對稱數位用戶迴路(ADSL)先期技術轉移合約。
這項ADSL技術的先期技術轉移計畫分為兩階段進行,1998年九月完成速率可調變MDTADSL系統,1999年九月再完成非同步傳輸模式(ATM)架構整合入ADSL系統中,以提供更高速的傳輸服務。參與計畫的廠商也各有所重,包括合勤、亞旭、致福、喬治、系統、聯合光纖、展達將以發展ADSL數據機為主;而仲琦、台通、東訊、正華、台聯、友勤則將切入ADSL局端和用戶端的系統。
工研院電通所所長楊濬中指出,未來二十年內全球電信仍將仰賴銅線傳輸訊息,在當前需要解決電信網路塞車並減少傳輸系統架設成本的考量下,高速迴路技術(High Speed Loop Technology)的發展,由於具備寬頻與數位化的優勢,正式下一波傳輸市場的決勝關鍵。
電通所通訊電子技術計畫主持人林宗葆表示,ADSL可提供用戶端到局端之間更高速的傳輸服務,不須重舖網路,只要在現有的電信網路兩端架設ADSL數據機,在透過語音分離器,即可享受寬頻的便利服務,將數據和語音分開處理,交換機也不受使用者上網的影響,並可同時使用電話。在網際網路應用的熱潮下,可以不增加成本又可以充分紓解目前網路塞車的問題。
ADSL技術是利用調變技術將現有電話線的下傳(局端至用戶端)傳輸速度提昇到1.5Mbps∼9Mbps,至於上傳(用戶端回傳)速率提昇至640Kbps。在不改變計有網路及交換機的情形下,電信業者或是網際網路服務業者(ISP)可以統時提供用戶語音及上網的服務,而且目前網路塞車或是交換機容量不足的情況也可以經由使用ADSL系統來解決。
目前ADSL使用的調變技術分為DMT(Discrete Multi-Tone)、CAP(Carrierless
Amplitude and Phase)和QAM( Quadrature Amplitude Modulation)等三種,其中DMT被選為標準,已有多家國際通訊大廠採用,電通所也將遵循DMT標準來研發ADSL,以提高產品互通性。
參考資料
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互動式有線電視網路(Interactive CATV Networks)課程 1997/10/24
交通大學資訊科學系 副教授 林盈達
http://www.cs.nccu.edu.tw/~s8225/adsl/ADSL.html政治大學資訊科學系學生 NII課程報告,徐治熠
http://www.cs.nccu.edu.tw/~s8207/nii/adsl.htm政治大學資訊科學系學生NII課程報告
, 江峰俊
http://www.tku.edu.tw/Chinese/Educational/ADSL/ 淡江大學ADSL網路服務相關事項
http://www.is.net.tw/products/internet/1997/09/0922.html 錄自rs.internic.net
http://hope.com.tw/cdmag/cd9612/3117.html Hope光碟雜誌96年12月號王俊仁
http://hope.com.tw/cdmag/cd9703/3413.html Hope光碟雜誌97年3月號陳冠宇
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優利系統簡訊 WAN-ADSL的運用 胡憶華
http://www.domedia.com.tw/ne11b.htm 日經電子11月號 Nikkei Electronics
日經電子 1996,11,18發行 No.676。
http://www.brainnew.com.tw/content/na860401.htm 網際論壇 April 1, 1997 那福忠
http://www.stic.gov.tw/stic/1/107/archive/volume/860908.htm Internet快訊 September
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http://www.stic.gov.tw/stic/1/107/archive/volume/860915.htm Internet快訊 September
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http://www.chtn.com.tw/business/adsl860616.htm中華電信北區分公司互動式多媒體服務業務。
http://www.ccl.itri.org.tw/Text/3C/v-20/index.html#11.htm 電通所3C季刊工業技術研究院電腦與通訊工業研究所
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http://www.inparty.com.tw/week.htm 資策會Internet雙週報(86.02.13)
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Brownstein / 劉順鍾 譯 。
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鄭瑞光