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高速公路电子收费系统微波与红外线的比较 王金土

王金土博士

曾任中华电信研究所所长、中华电信副总经理。
高速公路电子收费试用系统实际负责人

前言
最近报纸登了很多有关高速公路电子收费系统的新闻，好像一面倒的报导我国高速公路电子收费系统一定是非使用微波系统莫属，红外线系统犹如过街的老鼠人人喊打。这些幕后的黑手策动立法委员在立法院把中华电信的预算砍掉后，又百般的落井下石，操纵媒体，把红外线说得一文不值，简直是误导真相。本人是当初交通部委托中华电信此项工作的执行者，对于整个计画的来龙去脉知道得一清二楚，本来已经有二、三年不过问这个计画的，但是如此偏颇的报导及误导，实在无法忍受，不但贻毒社会，祸害国家，更无法因此一大计画的执行来带动国内工业，并提升经济，所以挺身而出，把实情一五一十的作一平衡报导，让广大的使用者评评理，不要老是被蒙在鼓里，或是坐井观天。
我从民国五十一年进电信局时就开始从事地上微波的工作，后来又从事卫星通信工程，是地面电台与卫星间的微波，对微波的特性知之甚详，直到民国六十一年赴美进修才改行电脑与资讯科学，所以我陪伴微波有十年的光景。微波是我的第一专长，第二专长才是电脑与资讯科学，所以我对它并没有特别的偏见，只是接触得越多知道得越多。
又交通部早在民国八十年初时就在中部试验了微波系统作为电子收费的媒介，但是后来却失败了，也不了了之，现在都没有人提起；而红外线是交通部指明电子收费系统的标的物（另两个标的物是『无接触IC卡』及『技术移转车上单元』），那时是交通部蔡兆阳部长指定电信研究所来办理『高速公路电子收费系统』所附带的三个条件，而所要建置的是营运用的系统，非只是一个『试用系统』。试用系统是电信研究所在从事指派工作时的第一阶段工作，第一阶段如试验成功才大规模的进行第二阶段的全面建设工作。第一阶段分为两个时段试用，第一时段五个多月，第二时段八个月。试用结果可以说非常成功，共有4,338部的汽车参加试用，至88年8月底止计通过489,895车次，其可扣款的成功率达到99.8%，满意度高达96.2%。这是大规模的试用，不像其他国家的试用系统只几十部特定车辆在试验而已。在此次试验后，有些车上单元的缺点在事后检讨中都已经改善了，以后的成功率一定会更高，但是媒体及某些长官却说它是一个失败的计画，这也是误导的报导或刻意的打压。这也是影射这一次的BOT案大概没有红外线的份了，这大概也是那幕后的黑手刻意的安排吧，刻意把是非颠倒，模糊焦点。
下面是我收集的微波跟红外线的比较，没想到韩国最近高速公路电子收费系统的决标，更印证了我这些比较的正确性，所有的微波系统都通不过准确度及速度的考验，全部出局。到今年底将有六个老式的微波系统车道要被前瞻的红外线系统所取代，而所使用的红外线系统厂商就是上述『试用系统』的厂商，本来我国是领先的，现在变成了落后，这怎么拼经济？
微波与红外线的比较

一、 台湾的光电工业各项产品是世界数一数二的––红外线是光电的一种，如果高速公路的电子收费采用红外线，台湾的光电工业可以有着力点，光是车上单元一个如果值两千元的的话，五百万辆车就有100亿的商机，如果五年一换，那二十年营运期内更有400亿的商机，还不包含路边设备中的各种感测器等零件的国内产制所产生的经济价值，上述设备或零件更可以外销呢！如果使用微波，全部的设备都要进口，因为台湾没有微波工业，早期没有像光电一样的辅导。所以台湾要拼经济，只有用红外线一途。

二、 红外线的『准确度』（Accuracy）要比微波为佳––根据德国TUEV验证公司在德国的A555号公路的测试报告，测试大小车辆使用各种微波及红外线技术，测试结果，微波的『准确度』只能达到78.6%~99.1%之间, 而红外线大小车辆都可达到99.9%。 这表示红外线在1000部车子经过收费站，可收到999部，有一部逃掉了，但是微波只能收到786部到991部车子的通行费，就拿991部好了，1000部中少收8部车的通行费，那每年通过收费站有五亿辆次就要少收 40元x 8 x 500,000,000/1,000 = 1亿8千万元，那还有更差的呢！这对国家财政是一项损失。高公局这次所开的规格是99.9%，我不知道微波如何去达到这项标准？据说最近在韩国决标的高速公路电子收费系统，由红外线胜出，而所有的微波系统全部通不过这项准确度的考验，韩国的测试规格只有99%呢！我们的规格比韩国要严格许多。

三、 微波会构成污染，而红外线不会––微波是一种非游离式的放射，而X光是一种游离式的放射，但都是高放射性的汇聚能量，对人的身体是否有害，只能凭想像。微波技术所用的频率是5.8 GHz，是微波炉所用者的两倍，平常在家里使用微波炉时，一押下开关就要赶快跑开，以防漏波的浸害，试想如果高速公路沿线全都洒下与微波炉类似的放射能量，那一路上从北到南或由南到北，不知要『吃下』多少这种『不卫生』的放射能量，而这种放射能的吸收限度跟X光一样是有累计性的，那经年累月都曝露在这种环境下，是否『有害』，只能让大家去想像吧！不要搞到一要上高速公路就怕怕的，深怕被污染到。在电信局搞了十几年的微波，从地上微波（Terrestrial Microwave）到卫星通信微波（Satellite Communication Microwave），长辈一定会警告不要近距离的让微波射到眼睛，不然的话眼睛会瞎掉。这跟大哥大基地台及手机所放射的无线电波很类似，虽然没有人敢说它对人体有害（因为如果证实了谁还敢用大哥大），但也经常听到有人抗争不要基地台设在我家附近，也听到说国外有人因常常使用手机而得脑瘤或脑癌而要求电信公司作巨额赔偿的新闻。而红外线是一种光线，是在可见光之外侧，是在紫外线的另一边，它的强度只有太阳光中的千分之一，只有听说紫外线对皮肤有影响，晒多了太阳会得皮肤癌。像家里的电视遥控器就是使用红外线的，也没有听说对人体有害。还有微波对人体的影响应该跟其发射点及功率有关，像远从三万六千公里的卫星射下来的微波应该对人体无害，而从地面电台高功率发射到卫星是一万瓦以上的功率，那不小心漏波出来的话应该对人体有害的。所需注意的是用在高速公路电子收费的微波是近距离微波，功率要小到什么程度对人直接照射才无害，有关单位应该要把关，让微波放射出来的能量不要污染环境，侵害人体。

四、 微波有本身及外来的干扰，而红外线则无––先说外来的干扰，台湾的环境比较特殊，有些频段都有某某单位的系统所占用，如果你要使用还要拿钱出来请这些单位誊出频谱让你使用，而且还要某某单位能同意，假如能同意，那可要一笔不少的设备淘旧换新的费用，让他们的新设备避开这个频段。不知主办高速公路电子收费的单位有没有去查查看有没有某某单位在那个路段用掉了这些频段，如果没有弄清楚而冒然选择微波当做电子收费系统的媒介时，到时这些干扰源不定时的向收费系统『唰唰』两下，局部的话会使一些车子『免缴』通行费，而严重的话就会使这建好的系统失效，那时候再检讨要重新来可能又要使高速公路电子收费系统空转十年。以上的经验是我们做了十几年微波工程及卫星通讯工程所获得的实际经验，一点都不造假或危言耸听。再说本身的干扰，因为无线电波是一种谐调波（Coherent Wave），其收到的信号是直射波及各个反射波的向量和，由于反射波的相位经过一次反射其相位要相差180度，使得各个一次反射波往往成为直射波变弱的杀手，这个现象尤其是在外车体是金属板平面者为最，像卡车、箱型车、大货车及货柜车等有平板外车体者，这些照在大型车辆外壳金属板的电波变成了直射波的本身干扰源了。相反的，红外线是一种非谐调波（Non-coherent Wave）它没有相位的问题，所以无论是直射波或反射波都是相加的关系，反射波是使直射波加强的好帮手。

五、 微波是一种夕阳工业及老旧技术，而红外线是一种前瞻性的技术––微波技术在1960年代就有了，台湾第一个引进微波的单位是国际电信局（那时候叫做『交通部台北国际电台』）系连结台北终端机室到板桥发讯台（单跃）（Single Hop）及台北终端机室双跃（Double Hops）到桃园的收讯台，中间有一个中继站设在三峡的鸢山半山腰上（现北二高三莺交流道附近），以后我们自己又建置了两个路由，一个从台北也经此中继站到第二发讯台（现为埔心标准频率与时间电台），另一路由也从台北经此中继站到第二收讯台（现在中华电信研究所的位置），都是采用Motorola 的双调频（Double FM）系统。以后陆续有空军、台湾电信管理局西部干线及以后的东部干线、台电等单位以及国际电信局在民国58年所引进的卫星通信地面电台技术及台北东园街经过七星山的反射板到阳明山地面电台的微波，都是早期的微波通信系统。由于光纤技术的发达，尤其是DWDM（Dense Wavelength Division Multiplex）高容量光缆技术的发展，一条光纤可有192x4个波长或更多，使得长程微波及卫星通信在成本上无法跟光缆竞争，因此很多微系统现在多不太使用，顶多是做为备用，万一光缆断掉可以切换到微波，因此很多传输电路多半都指配到光纤或光缆电路，因为它的单位价格比较便宜之故。所以说微波工业是一项夕阳工业甚不为过。微波用在短程专用通信也是在三十年前就开始了（1970）。而光电工业可以说是现阶段明星工业，像LCD, LED, CD, Laser Diode, 光笔等都是台湾目前很耀眼的明星工业。听说这种用红外线来做短距离通信的技术是从苏俄技术移转得来的，是苏俄在卫星间传输用的，是很前瞻性的一项技术。

六、 微波频率需要申请并缴交昂贵的年费，而红外线则不需––微波有频率的使用监理的问题，也就是每使用一个收费站它的频率要向电波管理的监理单位电信总局去申请，并付费后才能使用。近年来由于政府财政困难，电信总局的这种规费都调高了十倍，逼得电信营运单位都尽量停止使用微波，以便规避高昂的频率使用费的负担，试想如果高速公路要使用微波，每一个收费站都要付频率使用费，而这规费一定营运者自行吸收或要『羊毛出在羊身上』转嫁到用路人身上，因此，其营运成本加重或加重使用者的负担，两者皆会影响到ETC 的营运及普及。而红外线则无监理的问题，不需要申请，也不需要付使用费，所以营运者负担比较轻，用路人也比较省钱，两者皆大欢喜。

七、 微波系统的互通性不佳，而红外线则无此问题––欧洲各国有早期使用不同频率的微波电子收费系统，但其车上单元不能在不同的系统内相互通用，所以一位开车者如果要跨国旅行，必须携带各国不同系统的车上单元，才能上路。至于为何互通性不好，那可能是标准没有订好，使得各国各自为政。另外微波的频率太高，要像短波收音机一样要调协到路边系统的频率不是一件容易的事。而红外线还没有发生这种跨国不通用的情形，但在各国相继要建设红外线系统时，有关的标准已经建立起来了，如ISO-TC-204标准，让红外线系统不致步微波系统的后尘走上互不协调互通性不良的地步。

八、 欧盟已经决议放弃微波了，而红外线系统一个个建立起来了––由于上述微波系统互通性不良的状况，使得欧盟宣布放弃微波系统，欧盟在2003年4月23日发布一文件，为发展出一个可以互通的电子收费系统催生，要求各会员国在2008年前停止使用微波做为电子收费系统，以免产生更严重性的互通性困扰。而从2008年至2012年要求从微波过度到新的技术，如卫星定位系统加其他的高速率资料传输系统。这个文件没有特别指出红外线系统，但稳约描述这个高速率资料传输系统是在法国、西班牙、德国及奥地利所使用的系统，这个系统就是很前瞻的红外线系统。世界上红外线系统一个一个的建立起来，或决标正在兴建中，除了欧洲外，巴西、马来西亚、印度、韩国及中国大陆都相继有新系统完成启用或决标准备兴建。这表示红外线系统是一个很前瞻的系统。可惜在我国很不幸的是五年前所实施的红外线试用系统在非常成功的状况下，被政治所腰斩了，这些微波的系统业者夹立委及官员把辛苦的成果杀掉了，不然我国现在可是领先韩国呢！

九、 微波射经挡风玻璃的损失较大，而红外线较小––微波系统一项很严重的技术问题是挡风玻璃的损失，尤其是贴上防热纸者，上面是一层金属镀膜，可以使电波路径损失增加40分贝，使得车上单元的运作不良，影响扣款的工作，相反的是红外线在同样的防热纸下只有7分贝的损失，不影响车上单元的正常工作。

十、 微波系统无法使用无接触IC卡，而红外线可以––无接触IC卡是把晶片及天线包在塑胶卡片中，没有金属接点曝露在外，所以没有『接触不良』等问题，故适合各种天候及各种环境下使用。譬如，使用接触式IC卡在炎热的高温下使得卡片容易变形，或者接触点生锈或因路面的跳动等引起卡片的接触不良。微波系统在车上单元的设计上却有很大的困难，那是不宜使用非接触IC卡，因为车上单元与IC卡间是使用无线技术（ISO14443标准），容易受到路边单元所照射下来的微波所干扰，以致于无法正常工作。所以微波系统大都是使用接触式IC卡，也就容易产生『接触不良』的现象；相对的，红外线就没有这个问题，因为路边系统照射下来的红外线不会影响无线电对IC卡的运作，两者井水不犯河水，故无干扰之事发生。

十一、 微波系统的电路为极高频，量产不易，红外线均为低频，容易量产––微波的频率很高，所使用的都是极高频电路，在调谐它的零组件的时候，非常困难，所以不适宜量产（这是一位研究微波的某大学电机资讯学院的院长所说的）；而红外线所使用的电路除了光电部份外都是低频电路，所以适宜量产。像车内单元，小则几十万只，多则几百万只，其电路一定要稳定可靠。

十二、 微波通讯区域较近，红外线通讯距离较远––在一般人的观念中，微波的传输距离较红外线远。但实际上在不伤害人体的功率下，微波从路边单元到车上单元可达10~30公尺，从车上单元到路边单元可达10公尺；而红外线前者可达30~50公尺，后者可达15~30公尺。红外线应用距离较远，使得高速通过收费站的时间比较充裕，相对的微波就没有比较充裕的时间来完成双向的交易。这次高公局的规格是在第一阶段计次收费时，过往的车速在低于每小时100公里以内都要能完成扣款的动作，而第二阶段计程收费时，车速低于每小时160公里以内也都要能完成扣款的动作，在这样高的速度下，低速的微波或卫星的VPS都无法达到的。

十三、 微波系统资料传输之速度较慢，而红外线者较快––微波系统使用ISO 7816的标准，资料传输的速度是19.2Kbps，而红外线系统所使用的是ISO 14443的 标准，资料传输的速度是106kbps, 资料传输的速度跟扣款所要完成的工作及速度有关，路边单元与车上单元要完成的工作很多，除了起迄点、车上单元序列号码、认证秘码、收费额、余款额等都是双向交易的主要内容，另外ITS所要搜集的资讯也包括在内，这些资讯都要以很快的传输速率来完成，这一点跟通信距离一样红外线明显具有很大的优势。

十四、 微波系统的车上单元使用锂电池，价格较贵，红外线者使用9伏干电池，价格较廉宜––微波系统的车上单元所使用的电池是锂电池，价格较贵，相对于红外线系统所使用者是9伏特的干电池，价格较为廉宜。像有一家厂商有一项专利，即装置有『睡眠电路』，可以使干电池的寿命延长，据称可以使用一万次交易。

结语
有人说高速公路电子收费系统是我国的『软体高铁』，那是指系统的后端处理而已，如果前端能够采用没有污染、没有干扰、传输速率高的红外线作为前端系统的媒介，那也是我国的『光电高铁』，使此重大建设能够让光电工业界做为发展他们产品的舞台，进一步可以外销到全世界，这项产值是我国提升经济的命脉，这个机会千万不要错过，否则下一班车将会再等二十年呢。


对与否自己判断 ~ 我没支持那一种产品 ~ 我也还没装机 ~

谢谢分享
听听不同的意见也是不错的
我装机了!感觉上，蛮好用的..

分析的很好
看来不要被电视给误导了

看到现在，根本打算一开始就不想装，摆明是官商用来捞钱的好理由而已，而且使用上一堆问题，费用也高，我宁可拿现金拿回数票慢慢等，也不想把辛苦赚的钱拿去白白送给那些猪狗不如的狗官跟商人花！

我想王博说的是技术面的优劣，
今天媒体与立委炒的不单只是技术面，应该还有政策面、程序正义以及财团BOT的弊病吧！
但是仍是感谢王博对我国电信工程的贡献啦！
给他鼓个掌

其实各有各的好处
就算过收费站限速40提升到50
有必要规定到那么慢吗
不管微波或红外线
毕竟有他的优劣不是都很完美的
只是远通的政策根本就是吃人够够
怎样还是我们老百姓在承担
政府官员过ETC收费有降速到40吗?
所以勒不是说ETC不好事并没为人民带来更便利吧

微波与红外线到底哪个好，见仁见智，有兴趣多多爬文，
网路说明很多，诚如楼上大大说的，我宁可拿现金拿回数
票慢慢等，也不想把辛苦赚的钱拿去白白送给那些狗官跟
商人花，真是一针见血。

大大 回数票 都还可以买到 一本 380 元的说

"股市"周期网   这是什么专业的网站? 如果有那么好.怎么有那么多人反对?你们知道他们 反对的原因     吗 请多想想吧

经过收费站限速是为了你的安全吧.....你知道时速60经过收费站就已经很危险了吗??
收费站的车道并不是相当的宽....相信大大技术很好...时速100过去都没问题....但是
你能保证每个人都跟你一样猛吗???只要有一个人发生意外...造成的引响是无法想像的....
都是为了抗争而抗争.....相信...90%以上的抗争者都没使用过电子收费...原因理由是...
不想办....连用都没用过就笃定它出现的一些问题....我想你们的问题都是有使用电子收费
系统使用者没有的吧!!
老话一句!!要不要用??打死不用!!不用钱给你用要不要??要!!
愚蠢的政府!玩弄民心的媒体!说明白点....不都是因为没拿到好处所以不爽吧!!!