5G NR sidelink on UE protocol stack

Abstract

The idea of effcient communication outside of coverage of base stations have been discussed for a long time. The most suitable solution for this idea has been the ability to extend the communication through devices. In theory, it would be necessary for just one device to be in the coverage of the base station, and the communication could be further extended by hopping from device to device. These communications are called device-to-device communications. Multiple different technologies could be used to solve this task, such as Wi-Fi, Bluetooth and sidelink.

Especially when it comes to high mobility and reliability dependent use cases, technologies such as Wi-Fi are simply not capable. This is where the sidelink technology comes in. The sidelink is a communication technology that allows devices to communicate with each other directly, without the need for a cellular network. This technology utilizes the frequency spectrum and enables high-speed, low-latency communication between devices. It has numerous potential applications, including vehicle-to-vehicle communication, machine-type communication, and local area networking.

In this thesis, technical characteristics of 5G NR sidelink and its potential applications and challenges are considered. The overview of the ongoing standardization efforts and the deployment status of this technology are discussed. The effciency of the sidelink technology is evaluated and compared to the existing technologies. The sidelink related future updates are discussed and their effect on the current specifcation is evaluated.

Tukiasemien kantavuuden ulkopuolelle yltävistä verkkoyhteyksistä on keskusteltu jo pitkään. Potentiaalisesti toimivin ratkaisu olisi kasvattaa kantavuutta kannettavien laitteiden kautta. Teoriassa tukiaseman kantaman sisällä tarvitaan vain yksi laite, jonka avulla yhteys voitaisiin kuljettaa laitteelta toiselle tukiaseman kantaman ulkopuolella. Tämänlaisia yhteyksiä kutsutaan suoriksi laitteelta laitteelle yhteyksiksi. Kyseiset yhteydet voitaisiin toteuttaa useilla eri teknologioilla, kuten Wi-Fi:llä, Bluetooth:lla tai sidelink:llä.

Erityisesti suurta liikkuvuutta ja luotettavuutta vaativiin käyttökohteisiin Wi-Fi ei ole riittävän tehokas. Tämänlaisissa käyttökohteissa sidelink voisi toimia sopivana Wi-Fi:n korvaajana. Sidelink-teknologia antaa laitteille mahdollisuuden kommunikoida suoraan toistensa kanssa. Nämä yhteydet eivät vaadi matkapuhelinverkkoa toimiakseen. Sidelink-teknologialla mahdollistetaan nopeat, luotettavat ja matalan latenssin yhteydet laitteiden välillä. Sidelink mahdollistaa useita moderneja käyttökohteita, kuten ajoneuvojen väliset yhteydet.

Tässä diplomityössä sidelinkin ominaisuuksia käydään läpi. Potentiaalisia sovellutuksista ja teknologiaan liittyvistä haasteista keskustellaan. Käynnissä olevat standardisoinnit käydään tärkeimmiltä osiltaan läpi. Sidelink-teknologian toimivuutta verrataan olemassa oleviin vastaaviin teknologioihin. Myös LTE ja NR versioiden eroja käydään läpi. Myös tulevia muutoksia ja standardisointeja tarkastellaan.