Perpustakaan Digital ITB

Jaringan 5G dirancang untuk mendukung kebutuhan layanan yang sangat beragam, mulai dari enhanced Mobile Broadband (eMBB) untuk layanan broadband berkecepatan tinggi, Ultra-Reliable and Low-Latency Communications (URLLC) untuk aplikasi yang sensitif terhadap latensi, hingga massive Machine-Type Communications (mMTC) untuk konektivitas perangkat dalam jumlah besar. Setiap kategori layanan tersebut memiliki kebutuhan Quality of Service (QoS) yang berbeda, sehingga jaringan 5G harus mampu menyediakan kapasitas, latensi, reliabilitas, dan kepadatan koneksi sesuai karakteristik masing-masing layanan. Untuk mendukung kebutuhan yang heterogen tersebut, 5G memanfaatkan teknologi seperti network slicing, SDN/NFV, edge computing, dan orkestrasi multi-domain. Namun, penerapan teknologi tersebut membuat pengelolaan jaringan menjadi semakin kompleks. Dalam 3GPP, model QoS 5G direpresentasikan melalui QoS Flow dengan parameter seperti 5QI, resource type, GFBR, MFBR, AMBR, dan ARP. Namun, pengujian langsung pada jaringan fisik membutuhkan sumber daya besar, kurang fleksibel, dan berisiko mengganggu layanan aktif. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan Network Digital Twin (NDT) sebagai platform eksperimen untuk menguji perilaku QoS 5G yang mengacu pada model 3GPP dalam lingkungan yang aman, terkontrol, dan dapat dikonfigurasi ulang. Network Digital Twin dikembangkan menggunakan ComNetsEmu sebagai lingkungan emulasi jaringan, Open5GS sebagai implementasi 5G Core, dan UERANSIM sebagai UE serta gNB. NDT dibangun dengan deployment berbasis container agar setiap komponen dapat dikonfigurasi dan dijalankan secara modular. Sinkronisasi konfigurasi dilakukan dengan mengambil parameter dari NPT, seperti DNN, S-NSSAI, SST, SD, konfigurasi PDU Session, jalur UPF, dan parameter trafik. Parameter tersebut kemudian digunakan untuk menghasilkan konfigurasi Open5GS dan UERANSIM secara otomatis. Sinkronisasi trafik dilakukan dengan menangkap trafik NPT menggunakan tcpdump, menyimpannya sebagai file PCAP, memindahkannya ke NDT, dan memutar ulang trafik tersebut menggunakan tcpreplay. Untuk eksperimen QoS, Linux HTB digunakan untuk ii menerapkan batas laju trafik, kapasitas maksimum, pembatasan agregat UE, dan urutan prioritas pada shared bottleneck. Evaluasi dilakukan pada tiga aspek, yaitu fidelitas replay traffic, freshness sinkronisasi menggunakan Age of Information (AoI), dan eksperimen QoS. Hasil pengujian replay menunjukkan bahwa trafik NPT dapat direproduksi di NDT dengan deviasi throughput yang sangat rendah. Pada trafik download, upload, web browsing, dan YouTube streaming, nilai RMSE yang diperoleh adalah 0,001 Mbps, sedangkan pada trafik VoIP SIP/RTP nilai RMSE adalah 0,0000092376 Mbps. Seluruh skenario replay menunjukkan packet loss sebesar 0%. Evaluasi AoI menunjukkan bahwa ukuran capture window memengaruhi freshness sinkronisasi, di mana capture window yang lebih besar menghasilkan AoI yang lebih tinggi. Hasil menunjukkan bahwa metrik AoI adalah metrik yang sesuai untuk mengevaluasi Freshness sistem. Pada eksperimen shared bottleneck, trafik GBR memperoleh kapasitas lebih besar dibandingkan trafik Non-GBR. UE1 memperoleh throughput 60,8 Mbps, UE2 memperoleh 32,1 Mbps, dan UE3 sebagai trafik Non-GBR memperoleh 2,01 Mbps. Pada eksperimen UE-AMBR, sistem mampu membatasi trafik agregat UE, ditunjukkan oleh UE1 yang memperoleh 93,1 Mbps di bawah batas 100 Mbps, serta UE2 yang memperoleh total throughput 139,4 Mbps di bawah batas agregat 150 Mbps. Hasil penelitian menunjukkan bahwa NDT yang dikembangkan dapat menjadi platform eksperimen yang modular, reusable, dan fleksibel untuk pengujian 5G berbasis emulasi. Namun, hasil eksperimen perlu dipahami sebagai hasil emulasi NDT, bukan sebagai implementasi penuh mekanisme 3GPP QoS Flow enforcement. Kontribusi utama penelitian ini adalah penyediaan fondasi eksperimen 5G NDT berbasis replay traffic yang dapat digunakan untuk pengujian network slicing dan QoS secara berulang, terukur, dan dapat dikonfigurasi ulang.