Electronic Theses and Dissertation

Abstrak — Jaringan 5G pada pita gelombang milimeter (mmWave) menyediakan kapasitas sangat tinggi, namun kinerjanya sangat peka terhadap perubahan kondisi kanal jalur pandang langsung (LOS) dan tanpa jalur pandang langsung (NLOS) akibat penghalang, sehingga membutuhkan protokol transport yang adaptif. Penelitian ini menganalisis dan membandingkan kinerja TCP BBR dan trafik QUIC-like berbasis UDP pada jaringan 5G mmWave menggunakan simulator ns-3 melalui simulasi ujung ke ujung pada empat lintasan di lingkungan kampus Universitas Syiah Kuala, yaitu BTS A–Titik A, BTS A–Titik B, BTS B–Titik A, dan BTS B–Titik B. Skenario menggunakan model kanal 3GPP UMi Street Canyon, pengguna bergerak dengan kecepatan 10 m/s, serta penghalang gedung yang memicu fase LOS–NLOS–LOS, dengan variasi ukuran penyangga RLC sebesar 5 MB dan 50 MB. Trafik QUIC-like dimodelkan sebagai sumber UDP hidup-mati dengan laju tinggi yang dikendalikan laju, sedangkan TCP BBR menggunakan aplikasi pengiriman massal. Evaluasi dilakukan menggunakan metrik rata-rata laju data, rata-rata waktu bolak-balik, kehilangan paket, dan ukuran antrean. Hasil menunjukkan trafik QUIC-like secara konsisten menghasilkan rata-rata laju data lebih tinggi pada seluruh skenario, yaitu 5,70–38,58 Mbps, sedangkan TCP BBR berada pada kisaran 0,75–1,95 Mbps. Rata-rata waktu bolak-balik berada pada kisaran 71,89–125,14 ms untuk QUIC-like dan 53,99–109,76 ms untuk BBR. Pada metrik kehilangan paket, QUIC-like mencatat jumlah paket hilang sekitar 17,56 juta, jauh lebih besar dibanding BBR yang berada pada kisaran 2,3–5,8 ribu. Selain itu, ukuran antrean QUIC-like jauh lebih besar dengan nilai maksimum 8.388.450 byte, sedangkan BBR hanya mencapai maksimum 14.540 byte. Variasi ukuran penyangga RLC memberikan pengaruh kuat pada QUIC-like namun tidak selalu searah antar lintasan, sedangkan pada BBR pengaruhnya relatif terbatas. Temuan ini menegaskan adanya kompromi antara laju data, latensi, dan keandalan pada kanal mmWave yang dinamis, sehingga pemilihan protokol dan konfigurasi penyangga RLC perlu disesuaikan dengan kebutuhan layanan dan pola LOS/NLOS di lingkungan kampus.
Kata kunci: 5G, gelombang milimeter, TCP BBR, QUIC-like, UDP, ns-3, LOS/NLOS, laju data, waktu bolak-balik, kehilangan paket, ukuran antrean, penyangga RLC.

Abstract — 5G networks in the millimeter-wave (mmWave) band provide very high capacity, but their performance is highly sensitive to changes in line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) channel conditions caused by blockages, thus requiring adaptive transport protocols. This study analyzes and compares the performance of TCP BBR and QUIC-like traffic over UDP in a 5G mmWave network using the ns-3 simulator through end-to-end simulations on four routes in the Universitas Syiah Kuala campus environment (BTS A–Point A, BTS A–Point B, BTS B–Point A, BTS B–Point B). The scenario uses the 3GPP UMi Street Canyon channel model, a user equipment (UE) speed of 10 m/s, and building blockages that trigger LOS–NLOS–LOS phases, with two RLC buffer sizes of 5 MB and 50 MB. QUIC-like traffic is modeled as a high-rate UDP OnOff source (rate-controlled), while TCP BBR uses a BulkSend application. The evaluation employs the metrics of average throughput, average round-trip time (RTT), packet loss, and queue size. The results show that QUIC-like traffic consistently produces higher average throughput in all scenarios, namely 5.70–38.58 Mbps, whereas TCP BBR achieves only 0.75–1.95 Mbps. The average RTT ranges from 71.89–125.14 ms for QUIC-like and 53.99–109.76 ms for BBR. For packet loss, QUIC-like records approximately 17.56 million lost packets, much larger than BBR, which is in the range of 2.3–5.8 thousand. In addition, QUIC-like queues are much larger (maximum 8,388,450 bytes) than BBR (maximum 14,540 bytes). The RLC buffer size variation has a strong impact on QUIC-like but not always in the same direction across routes, while its impact on BBR is relatively limited. These findings confirm the trade-off among throughput, latency, and reliability under dynamic mmWave channels; therefore, the choice of transport protocol and RLC buffer configuration should be adjusted to service needs and the LOS/NLOS patterns in the campus environment. Keywords: 5G mmWave, TCP BBR, QUIC-like, UDP, ns-3, LOS/NLOS, throughput, RTT, packet loss, queue size, RLC buffer.