COCOA茶話会 第一席「COCOAの評価を考える」の発表資料

1. COCOA検証用アプリの
開発はいかに大変か？
2023年2月11日
Moonmile Solutions 増田智明

2. 自己紹介
増田智明 フリーランスのプログラマ
ソフトウェア開発
執筆
新人教育、学童のプログラミング教室
openCACAO（ボランティア）

3. アジェンダ
iOS/AndroidのBluetoothライブラリ
Exposure Notification独自実装は可能か？
COCOAとFolkbearsの違い
検証ツールの動き

4. Demo
Folkbears の動き
Folkbears Beacon の動き

5. iOSとAndroidのBLEの扱いが異なる
 ライブラリの違い
 iOS
Core Bluetooth, CBCentralManager
Core Location, CLLocationManager
 Android
BluetoothLeAdvertiser
BluetoothLeScanner
 上記の違いを吸収して、同じ仕様にする

6. iOSとAndroidのBLEの扱いが異なる
 iOSでは、以下の2つのみ実行可能
 CBAdvertisementDataLocalNameKey
 CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey
 実質 iBeacon とコネクションありのBLE通信のみ可能
 Androidでは、
 BluetoothLeAdvertiserで自由に送信可能
 受信データをBluetoothLeScannerで解析可能
 携帯端末（スマートフォン）同士の通信のため、両方で活用できる
手段に限られている

7. Androidで受信例
 Androidでは生の受信
データを拾えるため
解析が容易
 Length, Type, Data
 iOSでは決まったデー
タしか取得できない
 Demo
FF-4C-00 : 0x004C Apple
FF-06-00 : 0x0006 Microsoft
03-03-F1-FF : 16bit UUID 0xFFF1

8. Androidで受信例
 Forkbearsの受信
 Demo

9. Exposure Notificationの独自実装？
 iOSの場合、Core Bluetoothでは不可能
 EN APIがiOS内部実装なのは、これが大きいと思う
 Androidの場合、UUIDを変更すれば実装可能
 2020年の夏位までエミュレータを作れた
 AppleのUUID(0xFD6F) は現状塞がれている
 M5StackなどのESP32では、送信データを自由に作
成できるので実装可能？

10. データ交換の仕組み
 アドバタイズのデータ（コネクションなし）の場
合は32バイトが送信可能
 Androidの場合は、更にデータを多くできる
 コネクションするとデータ量は多くできるが
 多くのRead request/responseに耐えられるか？
 多対多のメッシュ構造になったときの懸念

11. COCOA のデータ交換の仕組み
 COCOAの使うENの通信ではコネクションしない。
 データ量は32バイト以内
16ビットのサービスID＝企業IDを使い、データ領域を確保する
Apple(0xFD6F) を使い配信する
 一方向のみデータ送られるので、スキャン側の性能に依存

12. Folkbears のデータ交換の仕組み
 検証ツール（Folkbears）では、コネクションありの方式
 Code for Japanからの引継ぎ
https://github.com/mamori-i-japan
データ領域を多く取れるが、Read Request/Response
の問題がある

13. シーケンスの比較
不特定多数に発信できるが、
データ量が少ない
コネクションが発生する
ため処理が重たい

14. COCOAとFolkbearsの違い
 検証ツールにより、研究用データの取得が可能
データ交換を行った日時
データ交換を行うID（RPI, TempId）の保持
iBeaconにより学内で有効/無効となる機能
 陽性登録を行い、濃厚接触を検知する
 接触データは、Awareを使いサーバーへ

15. 難点！データの損失の程度がわかりづらい
 発信したデータを、必ずスキャンできる訳ではない
 多数の端末がある場合、確率的にスキャンすると思われる
 1対1の通信がスムースでも、実験すると多対多では滞っている
 コネクションありのFolkbearsでは、現状AndroidとiPhone間では、
データ交換が遅くなっている
 同じ端末とだけコネクションしていることがある

16. 難点！データの損失の程度がわかりづらい
1対1では問題なく
連続なデータが取得可能
複数の場合は
Centralの受信制限により
連続でない場合がある
Central Central
発信頻度が異なる場合がある
Peripheral
Peripheral：発信側
Central：受信側
Peripheral
Peripheral Central

17. コネクションレスの難点と利点
 データ量が少ない。ENはこの方式
 たくさんの端末に配信する場合は、コネクションレスが有効
 ただしiOSの場合はライブラリの制限により、コネクションレス方
式が作れない
 発信のみであれば、ESP32を使っての送信も可能

18. Exposure Notificationのデータを
モニタリングする
 BLE通信の最初のデータをモニタリングする
 Androidのみだが、電波強度などをリアルタイムで表示
アプリが正常に動いているか？
どこまで電波が届いているか？
 実際のEN通信（NHS Covid-19）で受信頻度の確認が可能
送信と受信のタイミング

19. Exposure Notificationのデータを
モニタリングする
 EN、Folkbearsの正常状態の確認
 発信頻度の確認
 受信状態（壁越し、鞄など）の確認

20. Folkbearsのデータをモニタリングする
 Aware の trace_data
 接触データの確認
 https://awareframework.com/

21. 現状の難点とヘルプ募集!!
 AndroidとiPhone間の送受信が安定しない
 Android 12対応が完全ではない
 TempId蓄積の安定化

22. 参考文献
 Exposure Notification Bluetooth
Specification
 Folkbears private
 iOS
 Core Bluetooth
 Core Location
 Android
 BluetoothLeAdvertiser
 BluetoothLeScanner
 AltBeacon
 Eddystone-UID
 Bluetooth SIG
 Bluetooth Core Specification 4.0
 Supplement to the Bluetooth
Core Specification
 Assigned-Numbers
 AWARE