Perpustakaan Digital ITB

Jaringan 5G memperkenalkan tiga skenario layanan utama, yaitu enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC), dan massive Machine Type Communications (mMTC), yang diwujudkan melalui mekanisme Quality of Service (QoS) yang kompleks. Kompleksitas ini meningkatkan risiko kesalahan konfigurasi ketika pengelolaan kebijakan QoS dilakukan secara manual, sementara pengujian langsung pada jaringan fisik berisiko mengganggu layanan yang sedang berjalan. Di sisi lain, akses terhadap infrastruktur 5G untuk keperluan riset akademik masih terbatas karena umumnya dikuasai oleh operator besar. Network Digital Twin (NDT) menjadi salah satu pendekatan untuk mengatasi keterbatasan tersebut, yaitu dengan menyediakan representasi virtual dari jaringan fisik yang memungkinkan eksperimen dan validasi kebijakan tanpa memengaruhi operasional jaringan nyata. Namun, akurasi NDT sangat bergantung pada mekanisme sinkronisasi antara Physical Twin (PT) dan Digital Twin; tanpa sinkronisasi yang akurat, hasil eksperimen pada NDT kehilangan representativitasnya terhadap kondisi jaringan sesungguhnya. Tugas akhir ini mengimplementasikan dan mengevaluasi sistem NDT untuk jaringan 5G Standalone (SA) berbasis perangkat lunak open-source, yang terdiri atas Open5GS dan srsRAN dengan USRP serta smartphone komersial sebagai Network Physical Twin (NPT), dan Open5GS beserta UERANSIM yang diemulasikan melalui ComNetsEmu sebagai Network Digital Twin. Sistem dilengkapi dengan subsistem sinkronisasi berbasis MongoDB Change Stream yang mendeteksi perubahan kebijakan pelanggan pada NPT dan meneruskannya secara event-driven ke NDT, mencakup parameter UE-AMBR, Session-AMBR, indeks 5QI, dan status pelanggan. Validasi dilakukan melalui dua eksperimen utama: pengujian akurasi enforcement AMBR menggunakan Traffic Control Hierarchical Token Bucket (TC HTB), dan pengujian akurasi translasi 5QI ke Core Network Packet Delay Budget (CN PDB) menggunakan tc-netem. Selain itu, dilakukan pengujian kapabilitas NDT dalam mendukung skenario network slicing dan pengujian kebijakan (what-if scenario) melalui pipeline validasi tertutup dengan mekanisme auto-rollback. Hasil pengujian menunjukkan bahwa subsistem sinkronisasi berhasil mendeteksi dan menerapkan perubahan kebijakan secara otomatis pada seluruh 179 trial pengujian AMBR, dengan Mean Absolute Percentage Error (MAPE) throughput terendah 4,4% pada AMBR 20 Mbps dan tertinggi 22,8% pada AMBR 5 Mbps downlink, serta Age of Digital Twin (AoDT) rata-ratanya berada pada rentang 77-83 milidetik, dengan rentang keseluruhan 58-123 ms, dan apply lag sebagai komponen dominan (70-75%) dibandingkan detection lag. Pada pengujian translasi 5QI ke CN PDB, tercatat tingkat keberhasilan 99,7% (344 dari 345 trial), dengan translation layer terbukti menerapkan mekanisme CN PDB subtraction sesuai 3GPP TS 23.501 secara konsisten. Dari empat parameter kebijakan yang menjadi target sinkronisasi, tiga di antaranya (UE-AMBR, Session-AMBR, dan 5QI) berhasil disinkronkan sepenuhnya, sedangkan sinkronisasi status barring ke NPT belum tercapai. Pengujian kapabilitas menunjukkan NDT mampu mempertahankan isolasi traffic antar-slice, melakukan bandwidth borrowing dan pengembalian alokasi secara otomatis, mendiferensiasikan QoS pada tiga dimensi (prioritas bandwidth, guaranteed rate, dan delay per-5QI) dengan MAPE di bawah 4%, serta menjalankan pipeline what-if dengan tiga jenis keputusan (apply, reject, rollback) secara konsisten. Pengujian sistem terintegrasi menghasilkan AoDT rata-rata 78,38 ms, sejalan dengan hasil pengujian per-subsistem. Secara keseluruhan, hasil tugas akhir ini mengonfirmasi hipotesis bahwa implementasi NDT berbasis open-source yang dilengkapi mekanisme sinkronisasi QoS mampu menghasilkan replika jaringan 5G yang representatif sebagai platform eksperimen, dengan catatan keterbatasan pada pemodelan delay yang bersifat statis akibat ketiadaan MAC scheduler pada UERANSIM, sehingga validasi difokuskan pada akurasi translasi kebijakan menjadi konfigurasi jaringan, bukan pada perilaku penjadwalan radio yang dinamis.