[논문 리뷰] Using Bluetooth Low Energy in smartphones to map social networks

Samuel Townsend, Mark Larsen외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 08. 17.

Digital Mental Health Interventions참고 문헌 7인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 개인 스마트폰의 블루투스 저전력(BLE)을 사용하여 사회적 네트워크를 맵핑하는 데의 가능성을 평가한다. 안드로이드 및 아이폰 기기용 맞춤형 앱을 개발하여 근처의 BLE 신호를 방송하고 탐지하였으며, 두 대의 아이폰 기기가 모두 잠금 상태일 경우를 제외한 모든 기기 조합에서 연결성을 성공적으로 측정하였다. 이는 소비자용 스마트폰을 활용한 대규모 사회적 네트워크 맵핑에 있어 핵심적인 제한 요소를 드러낸다.

ABSTRACT

Social networks have an important role in an individual's health, with the propagation of health-related features through a network, and correlations between network structures and symptomatology. Using Bluetooth-enabled smartphones to measure social connectivity is an alternative to traditional paper-based data collection; however studies employing this technology have been restricted to limited sets of homogenous handsets. We investigated the feasibility of using the Bluetooth Low Energy (BLE) protocol, present on users' own smartphones, to measure social connectivity. A custom application was designed for Android and iOS handsets. The app was configured to simultaneously broadcast via BLE and perform periodic discovery scans for other nearby devices. The app was installed on two Android handsets and two iOS handsets, and each combination of devices was tested in the foreground, background and locked states. Connectivity was successfully measured in all test cases, except between two iOS devices when both were in a locked state with their screens off. As smartphones are in a locked state for the majority of a day, this severely limits the ability to measure social connectivity on users' own smartphones. It is not currently feasible to use Bluetooth Low Energy to map social networks, due to the inability of iOS devices to detect another iOS device when both are in a locked state. While the technology was successfully implemented on Android devices, this represents a smaller market share of partially or fully compatible devices.

연구 동기 및 목표

• 사용자의 개인 스마트폰에서 BLE를 사용하여 사회적 네트워크를 맵핑하는 데의 가능성을 평가하기 위해.
• BLE를 활용한 근접 탐지에서 안드로이드와 아이패드 기기 간의 플랫폼 간 호환성에 대해 조사하기 위해.
• 기기 상태(포그라운드, 백그라운드, 잠금 상태)에 따라 BLE 탐지 성능을 평가하기 위해.
• BLE를 통한 사회적 네트워크 데이터 수집의 광범위한 도입을 저지하는 기술적 제약을 규명하기 위해.
• 실생활 건강 및 행동 연구 환경에서 BLE가 사회적 연결성을 신뢰성 있게 측정할 수 있는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 안드로이드 및 아이폰 스마트폰용 맞춤형 애플리케이션을 개발하여 BLE 방송 및 근처 기기 탐지를 가능하게 하였다.
• 세 가지 기기 상태(포그라운드, 백그라운드, 잠금 상태)에서 두 대의 안드로이드 기기와 두 대의 아이폰 기기 조합을 모두 테스트하였다.
• 기기 간 성공적인 BLE 광고 및 스캔 응답 기록을 통해 근접 탐지를 측정하였다.
• 신뢰성과 일관성 평가를 위해 다양한 조건 하에서 기기 간 통신 탐지를 중심으로 데이터 수집을 수행하였다.
• 기기 유형 및 상태에 따른 탐지 성공률 분석을 통해 플랫폼별 특이한 제약 사항을 규명하였다.
• 기기 유형 및 운영 체제 간 탐지 성능 비교를 위해 통계 분석을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 개인 스마트폰의 BLE가 실생활 환경에서 사용자 간 근접성을 안정적으로 탐지할 수 있는가?
• RQ2 안드로이드와 아이폰 기기 간 BLE 탐지 성능은 어떻게 다를까?
• RQ3 기기 상태(잠금, 백그라운드, 포그라운드)가 BLE 탐지 성공률에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 왜 두 대의 아이폰 기기가 모두 잠금 상태일 경우 상호 탐지에 실패하는가?
• RQ5 개인 스마트폰을 활용한 대규모 사회적 네트워크 맵핑에 BLE가 어느 정도 적합한가?

주요 결과

• BLE 기반 앱은 두 대의 아이폰 기기가 모두 화면이 꺼진 잠금 상태일 경우를 제외한 모든 테스트 기기 조합에서 사회적 연결성을 성공적으로 탐지하였다.
• 모든 테스트 상태에서 안드로이드 기기 간 및 안드로이드와 아이폰 기기 간 탐지 성공률가 일관되게 유지되었다.
• 두 대의 잠금 상태 아이폰 기기 간 탐지 실패는 사회적 네트워크 맵핑에 있어 주요 기술적 제약이다.
• 이 제약은 iOS 기기에서 장기간의 수동 데이터 수집을 위한 BLE 활용 가능성을 크게 감소시킨다.
• 연구 결과, iOS의 제한된 백그라운드 BLE 스캔 기능으로 인해 BLE는 현재 대규모 사회적 네트워크 맵핑에 실현 가능성이 없다고 결론내렸다.
• 안드로이드에서는 기술적으로 가능하지만, 호환 가능한 기기의 시장 점유율이 제한되어 있어 이 방법의 실용적 활용도가 제한된다.