Nutzung von Bluetooth für Tracing-Apps

Macht die Nutzung von Bluetooth für Tracing-Apps Sinn?

Contact-Tracing-Apps wie „StopCovid” und die „Corona-Warn-App” sollen helfen, Kontaktketten zurückzuverfolgen. Dabei spricht man von Tracing, d.h. Kontakte können verfolgt und aufgezeichnet werden. Wichtig ist dabei, dass nicht der Ort des Kontakts rekonstruiert werden kann. Auswertungen von GPS-Daten, von Mobilfunkzellen oder auch WLAN-Signale scheiden deswegen aus. Stattdessen nutzen Contact-Tracing-Apps Bluetooth-Low-Energy-Signale, um den Abstand zweier Personen zu ermitteln.

Corona-Warn-App Logo

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Bluetooth als Tracing-Werkzeug

Die Idee zum Ermitteln des Abstands zwischen zwei Handys ist recht simpel: Ein Handy sendet regelmäßig ein Bluetooth-Signal aus, das ein anderes Handy empfängt. Ist das Bluetooth-Signal, das beim Empfänger registriert wird, hinreichend stark, so sind sich zwei Personen nah. Ist das Signal schwach, so befinden sich beide Personen weit voneinander entfernt. Wie gut der Abstand ermittelt werden kann, hängt nun davon ab, wie stark das Signal ausgesendet werden kann und wie gut der Empfänger das Signal empfangen kann.

Die locandis-Erfahrungen aus Location-based Marketing-Projekten zeigen, dass bei kleinen Abständen die Ermittlung des Abstands gut funktioniert. Sind zwei Personen unter normalen Bedingungen 1 Meter voneinander entfernt, kann man bei der Ermittlung des Abstands mit Hilfe von Bluetooth-Low-Energy mit einem Fehler von ca. 0.5 Metern rechnen. Je größer der Abstand zwischen zwei Personen wird, desto ungenauer wird jedoch die Abstandsbestimmung. Bei einem Abstand von ca. 2 Metern muss man bereits mit einer Ungenauigkeit von 1 Meter rechnen.

Was ist für eine Infektionsrisiko-Abschätzung nötig

Contact-Tracing-Apps versuchen nun, zu bewerten, ob zwei Personen sich nahe waren und somit ein Infektionsrisiko besteht. Oft wird kritisiert, das Bluetooth-Low-Energy nicht geeignet sei, um dies eindeutig zu bestimmen. Beim Contact-Tracing geht es aber auch weniger um die eindeutige Bestimmung des Abstands, sondern viel mehr um die Abschätzung eines Infektionsrisikos. Und dafür ist die Abstandsbestimmung mit Hilfe von Bluetooth-Low-Energy gut geeignet. Um das Infektionsrisiko zu bestimmen, spielt es beispielsweise keine Rolle, ob sich zwei Personen in einem Abstand von 2.1 Metern oder 1.9 Metern befanden. Es geht rein darum, dass sich zwei Personen hinreichend nahekamen. Damit das zuverlässig funktioniert, müssen aber einige Faktoren berücksichtigt werden:

Hardware

  • Jedes Handy hat ein eigenes Antennendesign. Typischerweise werden Signale aus einer bestimmten Richtung dadurch besser empfangen bzw. gesendet
  • Handyhüllen können das Signal beeinflussen, insbesondere dann, wenn diese metallische Komponenten enthalten

Umgebung

  • Interferenzen mit anderen Signalen wie WiFI, Zigbee und andere. Bluetooth nutzt hier das gleiche Frequenzspektrum. In der Praxis hat das je nach Usecase verschiedene Auswirkungen. Für das Tracing speziell wird das in der Regel kaum relevant sein, da man hier nur kleine Abstände über längere Zeiträume von mehreren Minuten betrachtet.
  • Hindernisse zwischen Sender und Empfänger schwächen das Signal ab, das beim Empfänger registriert wird. Hierzu zählen Menschen oder auch Taschen, in denen sich die Handys befinden.
  • Reflektionen durch beispielsweise Regale können zu Verstärkungen von Signalen führen.

Es gibt nun einige Methoden, um diese Probleme zu umgehen. Um beispielsweise ein Infektionsrisiko abzuschätzen, kann die Dauer des Kontaktes genutzt werden. Die „Corona-Warn-App“ registriert lediglich Geräte, die sich für mindestens 15 Minuten näher als zwei Meter waren. Alleine dadurch können viele der oben genannten Probleme umgangen werden. Dadurch kann man beispielsweise auch die empfangenen Bluetooth-Signale über mehrere Minuten glätten und somit Ausreißer (entstanden durch Reflektionen und Interferenzen oder Hindernisse) innerhalb der empfangenen Signale herausfiltern. locandis nutzt für die Indoornavigation im Lebensmitteleinzelhandel ähnliche Glättungsverfahren, die sich sehr gut bewährt haben und zu einer sehr guten Lokalisierung während der Navigation führen.

Weiter kann man die spezifischen Charakteristika der verschiedenen Geräte mit in die Berechnungen des Abstands einfließen lassen und die empfangenen Signale korrigieren. Hinweise für die Nutzung solcher Korrekturen sind beispielsweise in der neu veröffentlichen Schnittstelle von Google und Apple zu finden, die beispielsweise von der „Corona-Warn-App” genutzt wird. Auch hier hat locandis in den letzten Jahren eine Datenbank aufgebaut, die genutzt wird, um die Ausspielung von Gutscheinen und Kampagnen zu optimieren.

Speziell bei Tracing-Apps kann zwar nicht garantiert werden, dass es zu falschen Infektionsrisikomeldungen kommt, jedoch kann die Rate im speziellen Usecase des Corona-Tracings sehr gering gehalten werden.

Voraussetzung für das Tracing

Die Privatsphäre von Nutzern ist ein sehr wichtiges Thema. Daher ist es wichtig, dass Nutzer nicht ohne Zustimmung getraced werden. Aus diesem Grund können Android- und iPhone-Nutzer nur getraced werden, wenn diese

  • eine App installieren und somit dem Tracing zustimmen
  • Bluetooth aktiviert ist

Nutzer, die beispielsweise unter keinen Umständen getraced werden wollen, installieren die App nicht. Nutzer, die nur temporär nicht getraced werden wollen, können dazu einfach Bluetooth auf dem Gerät deaktivieren. Für die Zeit der Deaktivierung können Tracing-Apps keine Bluetooth-Signale empfangen. Die „Corona-Warn-App” zeigt hier beispielsweise dann eine Meldung an. Durch die Verwendung der neuen „Exposure Notification“-API von Google und Apple („closed source“), die automatisch über Updates der Betriebssysteme auf die Geräte gespielt wurden, funktioniert das Tracing dann auch im Hintergrund, d.h. wenn die App nicht aktiv verwendet wird.

Lob vom Chaos Computer Club

Normalerweise spricht der Chaos Computer Club Warnungen aus, sobald dieser Bedenken bei der Nutzung von Produkten hat. Geschieht dies nicht, ist das als ein großes Lob zu verstehen. Bei der Corona-Warn-App ging der Chaos Computer Club noch weiter und sprach sogar ein Lob aus. Laut Linus Neumann, dem Sprecher des Chaos Computer Clubs,  sei die Schlussphase der Entwicklung „vorbildlich gelaufen“.

 

Abschließend ist also festzustellen, dass die Nutzung von Bluetooth-Low-Energy zwar kein Werkzeug ist, um den genauen Abstand zweier Personen zu bestimmen, aus unserer Sicht jedoch sehr wohl geeignet ist, um Infektionsrisiken abzuschätzen.

 

Dieser Blogpost wurde verfasst von:

Thomas Wanschik
VP Development Android

 

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