Reinforcement learning for jamming and bandwidth management in new radio Sidelink protocol

Thumbnail Image

Files

master_Takala_Venni_2025.pdf (1.64 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-09-28

Department

Major/Subject

Communications Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

58

Series

Abstract

The purpose of this thesis is to investigate the robustness of the Sidelink protocol of the 5G mobile network against purposely created electromagnetic interference, which is referred to as jamming. Control of jamming is implemented using reinforcement learning, where the jammer tries to identify repeating patterns in the transmissions of two devices. This thesis also aims to test through simulation: how to apply electromagnetic jamming prevention methods to the Sidelink protocol. In this thesis, a literature review of both the Sidelink protocol and reinforcement learning techniques in electronic jamming is first conducted. Since the purpose of the jammer is to prevent communication using the Sidelink protocol, the literature review was extended to include service attacks. Electromagnetic jamming prevention techniques are studied with the aim of identifying the most appropriate techniques for the Sidelink protocol. Finally, the Sidelink protocol is tested with a computer simulation. In this thesis, a reinforcement learning-based disruptor was implemented and defined. In addition, as a result of the literature review, various vulnerabilities related to the Sidelink protocol were identified. As a result of the simulation, it was found that the Sidelink protocol is vulnerable jamming when transmissions occur on a regular and periodic basis. However, the Sidelink protocol is able to protect against an interferer using reinforcement learning if a non-periodic transmission mode is chosen.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena on selvittää 5G mobiiliverkon Sidelink-protokollan kestävyyttä sähkömagneettista häirintää vastaan. Sähkömagneettinen häiritsijä toteutaan vahvistusoppimisen avulla, jossa häiritsijä pyrkii tunnistamaan toistuvia rakenteita kahden laitteen lähetyksistä. Tämä opinnäytetyö tavoitteena on myös testata simulaation avulla: miten Sidelink-protokollaan voidaan soveltaa sähkömagneettisen häirinnän esto menetelmiä. Tässä opinäytetyössä toteutetaan kirjallisuus katsaus sekä Sidelink-protkollaan että vaihvistusoppimis tekniikoihin sähköisessä häirinnässä. Koska häiritsijän tarkoituksena on estää viestiminen Sidelink-protokollalla, laajennettiin kirjallisuuskatsaus koskemaan myös palveluhyökkäyksiä. Tämän lisäksi tarkasteltiin erilaisia sähkömagneettisen häirinnän esto-tekniikoita, joista tarkoituksena tunnistaa Sidelik-protokollaan sopivimmat tekniikat. Lopuksi Sidelink-protokollaan testatiin tietokone simulaatiolla. Tässä opinnäytetyössä tunnistettiin erilaisia haavoittuvuuksia liityen Sidelink-protokollaan. Lisäksi toteutettiin vahvistusoppimista hyödyntävä häiritsijä, ja simuloitiin dynaamista häirintälaitetta. Simulaation tuloksena selvisi, että Sidelink-protokolla on haavoittuvainen häirinnälle, kun lähetykset tapahtuvat säännölisesti ja jaksollisesti. Sidelink-protkolla pystyy suojautumaan vahvistusoppimista käyttävältä häirisijältä, jos valitaan ei-jaksollinen lähetystapa tavalla.

Description

Supervisor

Tirkkonen, Olav

Thesis advisor

Strandberg, Magnus

Keywords

sidelink, reinforcement learning, 5G, electromagnetic jamming, vechile to vehicle communication, physical layer

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202510208335

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC