近年來國際間「無線網狀網路」( wireless mesh networks )的相關研 究備受矚目，更引起了學界與業界的廣泛討論。無線網狀網路系統是基於 IEEE 標準協定實現的新型網路系統，可提升無線域區的覆蓋能力，並可為 有線網路提供另一種便宜、方便的選擇。
1-1、研究背景
我們的研究背景立基於目前漸趨成熟的無線網狀網路，由於無線網狀網 路的高頻寬需求，我們引進使用多重頻道的優點來改善其效能。
在多躍式隨建即連無線網路(multi-hop ad-hoc wireless network) 裡，傳輸速率會因為鄰近網格點的同時傳輸而干擾降低速率，利用多重頻 道(multiple channel)可以避免這種干擾進而有效提升無線網路的效能。
在 IEEE 802.11 網路中有存在著數個不與其他頻道重疊(non-overlap)的頻 道，例如在 IEEE 802.11b 中有三個不相互重疊的頻道可使用，而在 IEEE 802.11a 中更多達十二個不相互重疊的頻道可使用，雖然在 IEEE 802.11 Infrastructure mode 中，相鄰的基地台使用不同的頻道來降低干擾的方法 已經被提出，例如交大研究團隊在文獻[14]中提出了動態調整無線網路基 地台的頻道的方法，然而在 IEEE 802.11 Ad-hoc mode 中如何有效的利用 多重頻道增進網路效能卻還是一個值得研究的領域。
我們可以從下圖 1 看出使用多重頻道的好處，在使用同一個頻道時，兩 個連線(links)會互相競爭干擾這個頻道，雙方理想值只能得到這個頻道頻 寬的一半，或許還會更低，但如果這兩個連線使用不同的頻道，便能獲得 這個頻道的整個頻寬，進而提升整個網路的效能。
throughput = 10Mbps
throughput = 20Mbps Multi-Channel throughput = 20Mbps
Multi-Channel Assume Channel Capacity = 10Mbps
圖 1、頻道干擾範例
無線網狀網路(wireless mesh network)就像一個由一群路由器
(routers)組成的網路，如圖 2，差別在於網狀網路之間是用無線網路的方
1-2、研究動機與目的
在 IEEE 802.11 網路中有存在著數個不與其他頻道重疊(non-overlap) 的頻道，雖然在 IEEE 802.11 Infrastructure mode 中，相鄰的基地台使 用不同的頻道來降低干擾的方法已經被提出，然而在 IEEE 802.11 Ad-hoc mode 中如何有效的利用多重頻道增進網路效能卻仍是一個值得研究的領 域，例如 IEEE 802.11 的媒介存取協定(Medium Access Control Protocol) 的設計只針對單一頻道的使用，因此造成效能無法進一步地提升。當多個 頻道被利用時，可預期的是網路的吞吐量(throughput)會增加，干擾可降 低，空間中頻道的再使用率(spatial reuse)能提高。
我們最終的目的是要能夠利用多重頻道來提升無線網狀網路的吞吐 量。由於在無線網狀網路中，有一些特性是和傳統無線區域網路或無線隨 建即連網路不同的，例如網格點是不具移動能力的，此外在無線網狀網路 中，通常會有一個連接至有線網路的閘道器(gateway)，因此在網路協定的 設計上會有別於傳統的無線區域網路或隨建即連網路。例如由於網狀網路 是以效能的提升(throughput)為考量，而非以省電或硬體成本為考量，因 此通訊協定上的設計可以較為複雜，而多頻道的使用也更為合理，因此針 對無線網狀網路的環境，在頻道的切換與管理方面我們提出一個可在鏈結 層(link layer)實作的解決方法，以便提供整個無線網狀網路最大的效能。
1-3、研究範圍
我們將針對無線網狀網路提出一個頻道管理協定，並於鏈結層上實作出 來，我們預期此頻道管理能夠在只有一個網路介面卡的環境下運作，如此 能減少硬體的成本與硬體的相容性。
在頻道管理上要考量的主要問題是，要分配哪一個頻道給哪一個網路介 面卡使用，分配好頻道後使用多久要再度切換頻道等問題，在決定如何分 配頻道的問題上，我們必須考量每個鏈結(link)的負載量(load)，以及鄰 近網格點所使用的頻道狀況，如此才能降低干擾進而提高整體網路效能。
而頻道的使用問題上，我們必須考量每個網格點都可隨著時間的變化而
動態的調整所使用的頻道，在這過程中要考慮如何跟鄰居交換頻道的使用 資訊，另外在多重頻道環境下廣播(broadcast)封包的傳送也是我們必須考 量的問題。
1-4、論文結構
本篇研究論文之架構區分為五個章節：第壹章為緒論，闡明本研究之背 景、動機與目的，第貳章為相關研究，介紹目前有關使用多重頻道應用於 的隨建即連網路(Ad-Hoc network)或無線網狀網路(wireless mesh network) 的文獻，在第參章中，會詳盡說明我們提出的方法和管理協定，以及衍生 出來的議題，第肆章利用真實的網路環境形成無線網狀網路，並修改網路 卡的驅動程式，把我們的協定加進裡面，並測試成果，於第伍章中則是本 研究論文的結論與未來發展方向，以供為後續研究之參考。