使用以隐私为中心的蓝牙手镯跟踪COVID-19接触者
文章作者:Asem Elshimi
蓝牙手镯可以在不损害用户隐私的情况下加速冠状病毒的追踪……
蓝牙定位技术如何应用于数字接触追踪?首先，这项技术需要额外的硬件和软件基础设施才能完全发挥功能。例如，在接收端或发送端需要更多的天线。
基于蓝牙寻向的联系人跟踪系统由两部分组成:一是为个人添加蓝牙标签，二是网关基础设施，该系统的主干。这类似于计算机和服务器如何共同工作形成互联网。
安装基础设施是一项必须首先进行的复杂但可移植的操作。一旦完成，设计师如何将蓝牙标签附加到个人身上?如前所述，现有的智能手机，虽然启用了蓝牙无线电，但不能执行基于蓝牙方向定位的跟踪。目前市场上可用的智能手机最适合接收信号强度指示器(RSSI)解决方案。
替代智能手机解决方案的是可穿戴蓝牙标签或手镯。蓝牙手镯的开发成本为每只1美元或2美元，使用硬币电池可以使用长达10年。蓝牙手环可以使用蓝牙测向技术以及其他更精确的蓝牙位置测量技术来制作。这种可部署的解决方案可用于解决智能手机RSSI距离分辨率不足的人口密集的城市环境。
在可预见的未来，高密度的商业环境，如医院、办公室和零售场所，可能会使用蓝牙定向网关。人们将被要求戴上蓝牙手镯进入建筑物和设施。每个人都会主动检查自己是否接触了确诊病例。
图1蓝牙手镯的开发成本为每只1美元或2美元。
在这个蓝牙手镯场景中，竞争的解决方案需要协同工作。正如在本系列的第一篇文章在美国，工程师们有两种很有吸引力的蓝牙接触追踪技术。RSSI方法简单、价廉，假阳性、假阴性率高。它可以在近期部署用于高级蓝牙跟踪。其次，蓝牙测向可以提供1米以下的精度，最适合密集的城市环境。然而，它需要基础设施的初始安装，因此，从长远来看，它将被部署。
| 技术 | RSSI | 蓝牙测向 |
| 粒度 | 3 - 5米 | Sub-meter |
| 部署时间表 | 短期内 | 长期(需要基础设施) |
| 成本 | 便宜的 | 基础设施的初始成本 |
| 用例 | 郊区和农村地区，以及开放的公共空间 | 零售、医院、智能建筑等设施 |
图2表格说明了每种蓝牙定位技术的优点和局限性。
从实现的角度来看，有两个可行的解决方案:智能手机应用程序和蓝牙手镯。如前所述，智能手机软件不支持蓝牙方向查找，这意味着更可能使用蓝牙手镯来实现。RSSI呢?RSSI智能手机应用程序可以在短期内部署，然而，对RSSI手机应用程序的警告是，不是每个人都有智能手机。
约世界上一半的人口(38亿人)拥有并使用智能手机．此外，世界各地的政治机构有不同的要求，特别是在隐私和人权方面。一些政府可能会出于政治和经济原因完全拒绝智能手机解决方案。那么，我们如何向世界其他地方提供类似rssi的应用程序呢?具有成本效益的蓝牙手环将使更广泛的接触者追踪成为可能。蓝牙手环和智能手机在促进有效的全球数字追踪解决方案方面可以相互补充。
| 实现 | BLE手镯 | 智能手机应用 |
| 成本 | 1美元每 | 应用程序开发只 |
| 时间表 | 中期至长期 | 短期内 |
| RSSI | 是的 | 是的 |
| 蓝牙测向 | 是的 | 没有 |
| 身份盲 | 是的 | 没有 |
| 覆盖全球 | 是的 | 没有 |
| 附加组件 | 是的 | 没有 |
图3蓝牙手环和基于rssi的智能手机应用程序可以互补，提供有效的数字接触跟踪解决方案。
虽然智能手机应用程序解决方案具有短期部署的优势，但蓝牙手镯提供了定制的可能性。使手镯上的蓝牙连接成为可能的芯片上系统(SoC)也可以从集成在手镯上的传感器获取医疗诊断读数，如温度、心率和血压。手链可以将症状通知使用者。
许多基于隐私权的解决方案
大规模监控人们的位置引发了合理的隐私担忧。尽管COVID-19大流行是全球紧急情况，并非日常情况，但我们承担不起暴露每个人所在位置的风险。虽然世界上有些地方比其他地方更能容忍隐私问题，但我们大多数人更喜欢基于隐私的解决方案。
因此，数字跟踪算法的构建必须以数据保护为首要目标。透明的算法和合乎道德的数据处理是不容置疑的。这些问题必须得到解决，无论实现是智能手机应用程序，还是蓝牙手镯，或两者都是。
与围绕用户数据收集建立的智能手机应用程序不同，人们和政治机构更难以信任智能手机解决方案，蓝牙手镯提供了一种以隐私为中心的替代方案。你的智能手机知道你是谁;它就是这样建造的。另一方面，手镯不需要知道你是谁。
这款手环的概念很简单:手环可以采用不识别身份的方式设计，每个设备都有一个唯一的识别号码(UIN)。终端用户在杂货店和其他公共场所闲逛时都会佩戴这款手环。蓝牙追踪魔法——rssi、测向或任何其他蓝牙技术——都可以在手镯上工作。这些手镯将交换简短的随机但可识别的信息。
下面是一个简单的场景:假设Shaina和Ryan在一家商店接触。谢娜的手链会记录瑞安手链上的加密信息但对瑞安一无所知。瑞恩的手镯也会对谢娜的手镯起同样的作用。两个手镯都与附近的服务器通信。
几天后，瑞安被诊断出感染了COVID-19。医疗小组上网标出瑞安的手镯为“确诊病例”。然后服务器将夏娜的手镯标记为“直接接触对象”。当谢娜用她的uin(不是她的个人身份)登录数据库时，她会看到她的手镯被标记为直接接触对象。现在，谢娜可以立即采取行动隔离自己，如果需要，寻求检测和护理。
虽然这是一个简单的场景，但它展示了身份盲数字跟踪实现的潜力。个人有责任检查和确认他或她在数据库中的状态，而数据库并不知道用户的身份。
蓝牙已准备好部署
考虑到全球流行病的紧迫性，设计工程师需要加快确定和追踪行动计划。蓝牙数字跟踪的优势在于，它是一种经过验证的成熟技术，而不是替代的无线电技术。
经过几十年的部署，蓝牙软件因其简单性和超低功耗而备受信赖。工程师知道蓝牙在性能和技术特性方面的期望，最重要的是，蓝牙的无处不在意味着它已经准备好部署了。
编者按:本文仅用于提供一般信息，并提供了持续发展的特定开发情况的概述。它不打算，也不应该被解释为公共卫生指导。- - - - - -马吉德艾哈迈德
Asem Elshimi是Silicon Labs物联网无线解决方案的RFIC设计工程师。
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