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1、教育部推動國立大學研究所基礎教育重點改善計劃國立成功大學工學院計畫貳 ：電腦與通訊系統基礎教育發展計劃計劃結案報告國立成功大學中華民國九十一年一月計畫摘要本計畫之宗旨在於提升國立成功大學在電腦與通訊科技方面的研究水準，並利用成大的良好基礎，繼續擴大相關實驗室的硬體系統與軟體設備，以期增進成大在電腦與通訊網路科技研究的貢獻。壹、 計畫說明通訊科技的進步，電腦的普及，電腦與網路系統整合已成為最具潛力的科技領域之一。為了提升電腦通訊科技的技術，配合國內外產業需求，培養專業人才，改善研究環境品質，本計畫詳盡地規劃電腦通訊網路及其應用，以充實研究所基礎教育。計劃內容包含了無線通訊網路、Web Servi
2、ce & XML technology、UML (Unified Modeling Language) 與先進軟體開發工具、高性能網路硬體產生器之研究、Bluetooth Applications、系統晶片(Soc) 設計、無線通訊網路系統電磁相容性（Electromagnetic Compatibility）量測技術之研究、多媒體及資料處理技術、高速平行計算與智慧型行動多媒體資訊系統。這個教育計劃最大特色在於研究生所學之成果，可容易的與其他電腦與網路通訊應用結合，而達到學以致用、觸類旁通的效果。本計畫將配合教育部推動國立大學研究所基礎教育重點改善計畫，在成大既有的電腦通訊科技基礎上，繼續強化
3、及推動相關領域之研究，說明如下:(一) 以博士班研究生為重點近年來由於電腦技術與寬頻網路發展快速，電腦網路系統已被廣泛應用於各個領域中，各行各業都逐漸朝向電腦化、自動化目標前進，e-Commerce 就是一個典型的例子。因此電腦通訊系統專業人才之需要日漸殷切，而國內業界在此一領域之研發尚屬起步階段，高階研發人才則有賴學校研究所培育，以符合業界之需求。本校電機、資訊、及工科所已從事多年電腦及通訊相關之研究，且開授相關之博士班課程。本教育改進計畫即針對此一主題，規畫一博士班教學及研究之環境，配合開授相關課程及進行研究訓練，以培養博士班學生在電腦通訊系統之基本能力，並進行與其他領域整合之相關研究，提
4、高研究之軟硬體設備，進而提升研究能力。(二) 透過系所整合，發展特定領域本計畫所擬整合之電腦通與訊系統領域，結合了電機系、資訊系、及工程科學系從事通訊與資訊相關之老師，進行整合式資源及技術共享之研究及訓練，並藉由相關系所教授共同授課，經驗分享及共同整合研究以提升博士班學生相關知識之深度及廣度。為整合發展特定領域，本計劃依各教授之專長整合出主要特定領域: 電腦資訊系統: 多媒體資料庫、平行計算、系統晶片(Soc) 設計、web service、先進軟體開發 通訊系統: 無線通訊、高速網路、bluetooth、3G 整合(三) 配合國內產業需求，培養所須之人力自從網際網路興起，國內近年來在各行各業
5、發展十分迅速，產業界也日漸重視研究及發展，不論從研究面或實務面，各應用系統如配備通訊網路系統，都具有絕對產業競爭優勢，這點是無庸置疑的。因此通訊科技人才的需求日益增加，是可以預期的，對通訊技術人才的培育，絕對是一項刻不容緩的工作。另外國內產業及學術界在電腦系統均投入相當多之研究，舉凡多媒體系統、資料庫處理、CAD、VLSI、軟體工程、高速平行計算等研發均可配合國內產業之需求，例如電力公司、半導體製造公司、結構公司、設備製造公司、電腦設備生產公司、醫療機構、環境(保)公司、國防軍事機構、金融機構等。(四) 國內具潛力之領域，發展校際合作如同前述，本計畫為國內具潛力之領域，牽涉領域非常廣泛，包括多
6、媒體系統、電腦網路、無線通訊、跨平台計算、作業系統、影像處理、網路醫療等等，因此易與其他領域交流以及整合。成功大學為國內南部最具規模之研究型大學。成大電機資訊學群包括電機系、資訊系、工程科學系、以及醫工系。因此，本系除了可與校內其他科系就相關研究的部分進行整合外，亦可就近與南部的中山大學、中正大學、高雄大學、義守大學、南台科大、高雄第一科大、崑山科大等學校就相關研究進行整合。(五) 以整合方式規劃國際化研究所教育計畫 由於電腦與通訊系統，實乃未來資訊科技中一尖端技術，西方先進國家已投入大量人力及物力從事相關之研究，本校可藉由校內、國內整合之經驗，開授英文授課課程，邀請國外知名學者講學，舉辦國際
7、會議，逐步發展成整合國際相關應用領域之國際化大學。貳、 規劃內容(一) 無線通訊網路技術現今的網路架構不再侷限於有線網路，無線網路已扮演了重要的角色。藉著無線網路，電腦使用者可以隨時移動卻又可以保持網路連接，使得電腦的操作更為方便。然而無線網路目前存在的缺點，例如頻寬的限制、訊號容易受到環境干擾、資料傳送的安全等，使得一些傳統有線網路的應用程式無法有效率的執行。如何解決這個問題，已成為許多研究者的首要工作。有了wireless LAN的支援，人們可以四處走動並能擷取網路上的資源。但是當使用者從一個無線網路區域移動到另一個區域時，必須更換他的 IP address，造成使用上的不便。 Mobil
8、e IP 的發展解決了這個問題，Mobile IP 使用者不用更換任何 IP address，就可以漫遊不同的區域。(二) Web Services 與 XML 技術之研發與訓練隨著第三代（Third Generation，簡稱3G）行動通訊的陸續推出，全球的無線通訊正如火如荼的進行網路建置與服務提供等相關事宜，對於無線通訊網路所提供的加值服務及資料內容更形重要；而在目前眾多的資料交換格式中，XML正滿足了在商業領域進行複雜的資料交換所要求的所有標準，更進而發展出WAP技術搭配WML標籤語言之無線通訊相關服務的技術。 相對於通訊硬體週邊的成熟，透過無線通訊網路提供更多的網站服務(Web Ser
9、vices)將是未來的發展趨勢。使用者不管在何時、何地都可使用手機、PDA或無線網路經由轉換機制（Converse Mechanism）來取得網路上所提供的服務（如訂票系統、旅館預定等服務），而這些服務的主角就是Web Servicse技術，它是結合SOAP、WSDL與UDDI等技術以及XML Database的開發，讓Internet的使用者能擁有更多樣的Service，如此一來，搭配Web Services的開發與無線網路技術的便利性，使用者將可獲得更多的加值服務。(三) 先進軟體開發工具之研究與訓練提昇軟體開發的生產力和軟體品質一直是軟體發展人員追求的目標,隨著N-Tier架構， Int
10、ernet/Intranet應用，元件化系統的開發趨勢,使得軟體開發工作越來越複雜，面臨越來越多的挑戰和開發上的風險。這些問題和挑戰使得我們需要運用新一代的軟體開發技術來解決。視覺化塑模和元件化的設計技術將主導新一代軟體開發技術的發展。 若使用Rational Rose將可帶領學生更快進入OOA、OOD、OOP之領域，已完成更具發展及競爭力之軟體。對複雜的資訊系統而言，元件式的軟體開發已躍昇為最有效率的模式。Rational Rose 允許使用者藉由元件圖(component diagram)，清楚地表達元件及其介面之間的關聯。在系統設計過程中，如果需要應用到已開發的元件，可以用反轉(reve
11、rse engineering)既有元件執行碼的方式，在物件模式中表達出所設計的系統與該元件及其介面的關聯。(四) 高性能網路硬體產生器之研究本子項規劃的目標在於研製高性能網路微處理器及其單晶片硬體系統自動產生器之發展，本計劃發展的可重組式單晶系統包括 (1)高性能網路微處理器 (2) 晶片系統之連結機制及 (3)高速媒介存取控制晶片等核心智產。我們計畫以博士班人力進行這些電腦網路關鍵議題之開發與研究。工作重點包括 高性能網路運作處理機制之發展 單晶 (SoC) 硬體產生器之架構與最佳化技術 關鍵網路核心智產之開發(五) 系統單晶片(SoC)設計由於積體電路製程技術的快速進步，已使得單晶片系統
12、，或稱系統晶片(System-on-Chip, SoC) 可以將通訊、電腦、消費性電子，整個系統實現在矽晶片上，而具有輕巧、價廉、性能佳的優點。在2001年之今日，SoC已成為3C電子產品的最重要核心零組件。而SoC設計也成為我國產業發展的主流，扮演關鍵性的角色，它對上游半導體晶圓製造或下游之系統製造產業（如無線通訊、寬頻通訊、電腦資訊、影音等消費性產業），都具樞紐性舉足輕重的地位。為彌補國科會國家晶片系統設計中心南部訓練教室現有工作站性能不足，本計畫擬購 IC 設計發展系統及 SoC 發展系統各一套，以供資訊、控制、通訊相關系統單晶片設計之需求。(六) Bluetooth Applicati
13、ons由於室內近距離無線網路通訊的藍牙(Bluetooth)技術已經成熟，很多家電設備及電腦通訊設備需要安裝藍牙通訊晶片來做信號的傳遞。目前的藍牙發展系統約十幾萬元，可以輕易的購得，將藍牙通訊技術和單晶片整合在一起，研發出各種新行儀器與設備，若和有線網路整合在一起，更能創造出非常好用的醫療儀器或家電通訊產品。現今藍牙技術用的通訊頻率在2.4GHz，兩年後會用5.6GHz來做載波頻道，所以站在應用的層面，必須購買一台頻譜分析儀，其可量測的頻率達到13.5GHz，至少可以看到5.6GHz的第二個諧波，才能瞭解信號傳送的特性。(七) 無線通訊網路系統電磁相容性（EMC）量測技術之研究隨著電通資訊產品
14、日益普及與相關產業之蓬勃發展，各種利用無線技術傳遞資訊之電信服務，在其操作與使用過程中所衍生之電磁波輻射雜訊，四處充斥於我們日常生活環境中，無論其輻射訊號之頻譜與能量為何，皆在在對共存之電器設備造成操作功能影響與空間電磁污染，因此全球皆對無線通訊網路產品強制規範其電磁干擾與耐受特性要求，俾維護使用者之權益。本子項之規劃目標，即旨在藉由博士班人力成立電磁相容實驗室，研究無線通訊網路系統之電磁相容性相關設計與量測技術，其中包含電磁相容性設計準則、除錯改良技巧、量測技術與誤差分析等項，俾結合學術界與產學界力量形成產學合作計畫，檢討國內無線通訊網路系統之電磁相容相關問題，進而協助國內資訊電子產業得以配
15、合全球規範趨勢，即時推出新產品上市促進產業經濟的發展。(八) 智慧型行動多媒體資訊系統國內無線通訊終端設備 (包括透過手機、PDA、以及手提電腦) 的工業相當發達，特別是國人手機持有率為亞洲第一，因此非常適合推動智慧型行動多媒體資訊系統的發展。在可預見的未來，下面幾項應用將會迅速普及，因此發展相關研究，協助國內廠商快速進入智慧型行動多媒體資訊系統的相關產業發展是相當重要的。 透過手機、PDA、以及手提電腦享受視訊隨選服務 透過手機、PDA、以及手提電腦遠方監看孩童學習狀況及幼兒安全 透過手機、PDA、以及手提電腦與醫院連線進行緊急醫療處置 透過手機、PDA、以及手提電腦進行金融交易但由於在校園
16、不易進行手機系統之實驗，本項教育計劃以PDA及手提電腦在校園wireless LAN為主。(九) 高速平行計算研究高速平行計算(parallel computing)是近年來日趨重要的領域,由於科技的進步,不論在學術研究或商業應用上,對高速計算的需求日益殷切, 舉凡計算物理、計算化學、生物醫藥科技、基因定序、遺傳工程、影像科技、語音技術、人工智慧、衛星資訊分析 .無一不需應用電腦做高速計算,因而對高速平行計算人材的培育,是一項刻不容緩的教育訓練工作。平行計算知識包含:計算節點間之負載平衡問題, 資料對齊、資料分配、資料相依性分析、降低計算節點間資料傳輸需求等之方法,檔案共享、利用及發展最佳化之平行常用函式庫等問題。(十) 多媒體信號及資料處
