International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

FFRDT A-MPDU: A Fragmentation-Based Selective Retransmission Scheme for IEEE 802.11n Reverse Direction Transmission

Researcher(s):
  • Ali Ahmad Milad
  • Mustafa Almahdi Algaet
  • Moner Mohamed Amer
  • Khalid Mohamed Alajel
Institution:Faculty of Information Technology, Elmergib University - Libya
Electrical and Computer System Engineering Department - Faculty of Engineering, Elmergib University- Libya
Field:Computer science, expert systems and information technology
Published in:39th volume - October 2026
الملخص
يُسهم معيار IEEE 802.11n في تحسين معدل نقل البيانات في الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) من خلال تقنية تجميع الإطارات، بما في ذلك إرسال وحدات بيانات بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسيط المجمّعة (A-MPDU). وتعتمد هذه التقنية على آلية الإقرار الكتلي (Block Acknowledgment – Block ACK) لتحديد وحدات بيانات بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسيط (MPDUs) التي لم يتم استقبالها بنجاح، ودعم إعادة إرسالها بصورة انتقائية. ومع ذلك، عندما يحتوي أحد إطارات MPDU على خطأ في جزء محدد من عملية الإرسال، فإن إعادة إرسال إطار MPDU بالكامل قد تؤدي إلى زيادة غير ضرورية في العبء الإضافي على الشبكة. تقدم هذه الورقة البحثية آلية FFRDT A-MPDU، وهي آلية لإعادة الإرسال الانتقائي القائمة على التجزئة، ومصممة خصيصًا لتقنية الإرسال العكسي للاتجاه (Reverse Direction Transmission – RDT). وتعتمد الآلية المقترحة على تقسيم البيانات المنقولة ضمن الإرسال المجمّع إلى أجزاء أصغر، بحيث يكون لكل جزء معرّف مستقل يتيح تمييزه وتتبع حالة استقباله. كما تستخدم الآلية خريطة بتات موسّعة للإقرار (Extended Acknowledgment Bitmap) للإبلاغ عن حالة استقبال كل جزء. وبناءً على ذلك، يصبح بإمكان المرسل إعادة إرسال الأجزاء التي تم الإبلاغ عن عدم استقبالها بنجاح فقط، وذلك وفقًا لصيغ الإطارات وآلية الإقرار المعدّلة التي يقترحها البروتوكول. تم تقييم الآلية المقترحة باستخدام المحاكي الشبكي NS-3 في ظل حركة مرور تعتمد على بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP)، وبأعداد من المحطات تتراوح بين 10 و80 محطة، وأحجام تجزئة تتراوح بين 128 و1024 بايت، مع اعتماد قيم مختلفة لمعدل خطأ البتات (Bit Error Rate – BER)، وهي (10^-4) و (10^-5) و (10^-6). أظهرت النتائج المبلّغ عنها تحقيق معدل نقل بيانات يصل إلى نحو 127 ميغابت في الثانية عند استخدام 10 محطات، وبمعدل خطأ بتات قدره (10^-6). وفي ظل العدد نفسه من المحطات، بلغ معدل نقل البيانات نحو 60 ميغابت في الثانية و90 ميغابت في الثانية عند استخدام معدلي خطأ بتات قدرهما (10^-4) و (10^-5)، على التوالي. أما بالنسبة إلى حجم التجزئة البالغ 256 بايت، وعند معدل خطأ بتات قدره (10^-5)، فقد أظهرت النتائج ارتفاع زمن التأخير من نحو 5 مللي ثانية عند وجود 10 محطات إلى 37 مللي ثانية عند وجود 80 محطة. تشير هذه النتائج إلى أن استخدام آلية إعادة الإرسال الانتقائي على مستوى الأجزاء المجزأة يمكن أن يسهم في تحسين أداء الشبكة ضمن سيناريوهات التقييم التي تمت دراستها. ومع ذلك، فإن تفسير هذه النتائج يظل مرتبطًا بإعدادات المحاكاة والتفاصيل الإحصائية التي ينبغي توضيحها والإبلاغ عنها بصورة صريحة. كما أن صيغة الإقرار الموسّعة المقترحة تتطلب إجراء تعديلات على مستوى البروتوكول، ولا تُعد جزءًا من الخصائص القياسية غير المعدّلة لمعيار IEEE 802.11n....................... الكلمات المفتاحية:..................... IEEE 802.11n، وحدات بيانات بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسيط المجمّعة (A-MPDU)، الإقرار الكتلي (Block ACK)، التجزئة (Fragmentation)، إعادة الإرسال الانتقائي (Selective Retransmission)، الإرسال العكسي للاتجاه (Reverse Direction Transmission)، المحاكي الشبكي NS-3.
Abstract
IEEE 802.11n improves wireless local area network (WLAN) throughput through frame aggregation, including Aggregated MAC Protocol Data Unit (A-MPDU) transmission. A-MPDU uses Block Acknowledgment (Block ACK) to identify MPDUs that were not received successfully and to support their selective retransmission. However, when an MPDU contains a localized transmission error, retransmitting that complete MPDU can still incur avoidable overhead. This paper presents FFRDT A-MPDU, a fragmentation-based selective-retransmission scheme designed for Reverse Direction Transmission (RDT). The proposed approach divides the data carried by an aggregated transmission into smaller, separately identifiable fragments and uses an extended acknowledgment bitmap to report fragment reception status. The sender can then retransmit only fragments reported as unsuccessful, subject to the proposed protocol’s modified frame and acknowledgment formats. The scheme is evaluated in NS-3 under TCP traffic, with 10–80 stations, fragment sizes of 128–1024 bytes, and bit-error-rate (BER) settings of 10⁻⁴, 10⁻⁵, and 10⁻⁶. The reported results show throughput values of up to approximately 127 Mbps at 10 stations under BER = 10⁻⁶. At the same station count, the reported throughput is approximately 60 Mbps and 90 Mbps under BER = 10⁻⁴ and 10⁻⁵, respectively. For the 256-byte setting and BER = 10⁻⁵, the reported delay increases from approximately 5 ms at 10 stations to 37 ms at 80 stations. These results suggest that fragment-level selective retransmission can improve performance in the evaluated scenarios. The interpretation of these results is limited by the simulation configuration and statistical details that must be reported explicitly; the proposed extended acknowledgment format also requires protocol-level modification and is not presented as an unmodified IEEE 802.11n feature..................... Keywords:.................IEEE 802.11n, A-MPDU, Block ACK, fragmentation, selective retransmission, Reverse Direction Transmission, NS-3