[论文解读] Exploiting all phone media? A multidimensional network analysis of phone users' sociality

Matteo Zignani, Christian Quadri+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2014

Complex Network Analysis Techniques参考文献 13被引用 4

一句话总结

本研究通过整合某大型运营商12周内的通话与短信数据，对移动电话用户进行了多维网络分析。研究发现，通话网络与短信网络仅部分重叠，30%的用户仅使用通话，8%的用户仅使用短信，表明当同时考虑两种通信层时，社交关系显著丰富。

ABSTRACT

The growing awareness that human communications and social interactions are assuming a stratified structure, due to the availability of multiple techno-communication channels, including online social networks, mobile phone calls, short messages (SMS) and e-mails, has recently led to the study of multidimensional networks, as a step further the classical Social Network Analysis. A few papers have been dedicated to develop the theoretical framework to deal with such multiplex networks and to analyze some example of multidimensional social networks. In this context we perform the first study of the multiplex mobile social network, gathered from the records of both call and text message activities of millions of users of a large mobile phone operator over a period of 12 weeks. While social networks constructed from mobile phone datasets have drawn great attention in recent years, so far studies have dealt with text message and call data, separately, providing a very partial view of people sociality expressed on phone. Here we analyze how the call and the text message dimensions overlap showing how many information about links and nodes could be lost only accounting for a single layer and how users adopt different media channels to interact with their neighborhood.

研究动机与目标

• 探究移动网络中通话与短信通信层在结构上的重叠与差异。
• 理解用户在不同通信媒介中的社交行为差异，挑战仅以语音通话代表社交关系的假设。
• 开发并应用多维网络度量方法，揭示单层网络中不可见的隐藏社交结构。
• 量化用户对单一媒介（通话或短信）的依赖程度，以及在不同社交关系中使用两种媒介的情况。

提出的方法

• 构建了两个独立的有向网络：一个基于通话记录（G_c），一个基于短信记录（G_s），形成二维网络 G_cs。
• 使用集合运算定义节点与链路的重叠：|V_c ∩ V_s|, |V_c - V_s|, |V_s - V_c|，以衡量用户的媒介偏好。
• 引入层间Jaccard距离 φ 以量化不同媒介层上用户出度与入度邻域的差异：φ_{c,s}^{(·)}(u) = |Γ_d1^{(·)}(u) Δ Γ_d2^{(·)}(u)| / |Γ_d1^{(·)}(u) ∩ Γ_d2^{(·)}(u)|。
• 在叠加网络 G_cs 中测量链路的标签互惠性，以评估多模态通信：例如，仅标记为“call”、仅标记为“sms”，或同时标记为两者。
• 应用标准与新型多维网络度量方法，比较单层网络与二维网络之间的结构特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 通话网络与短信网络在节点与链路上的重叠程度如何？
• RQ2 用户如何在语音通话与短信之间分配其通信偏好？
• RQ3 有多少比例的用户仅使用一种媒介（通话或短信），而有多少比例同时使用两者？这如何影响其社交网络结构？
• RQ4 用户在不同通信媒介中的邻域结构（入邻居与出邻居）有何差异？
• RQ5 在多模态互动中，哪种通信媒介更受青睐？这对社交互动模式有何启示？

主要发现

• 30%的活跃用户（162,296名，占540,985名用户）仅使用语音通话，而8%（18,621名用户）仅使用短信，表明存在强烈的媒介特异性行为。
• 仅62%的用户（253,689名）同时使用通话与短信，表明相当大一部分用户依赖单一通信媒介。
• 层间Jaccard距离分析显示，约40%的用户在其出度与入度关系中表现出显著的不对称性，其中70%的连接以通话为主导媒介。
• 46%的通信链路由“call”唯一标记，31%由“call”与“sms”共同标记，仅21%由“sms”唯一标记，表明对语音通信的强烈偏好。
• 二维网络捕捉到的社交关系数量显著多于任一单层网络，且展现出更丰富的结构模式，表明当仅考虑单一媒介时，社交关系被显著低估。
• 本研究证实，通话网络与短信网络并非彼此的子集，而是部分重叠，且在各层上表现出不同的用户行为与关系模式。