Соединение сокета оборвется тогда, когда ваше приложение будет убито системой. Сам по себе сокет предотвратить это убийство не может, Вам нужно реализовать это самому. Гуглите в сторону Android Service и startForeground (если требуется постоянная работа сервиса).
P.S. Использование сокета в приложениях под мобильные устройства - на самом деле не лучшее решение. Постоянное подключение может вызвать увеличение расхода заряда аккумулятора, что в свою очередь вызовет косые взгляды со стороны пользователей. В качестве замены хорошо может подойти тот же GCM (или Firebase, как это рекомендует гугл).