RyO Kit: 新冠病毒信息共享的农村岛屿实验研究

⃝可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectICTExpress 7（2021）384www.elsevier.com/locate/icteRyO Kit用于印度尼西亚农村岛屿的新冠病毒信息共享的实验研究Irfan Syamsuddina， Irmawatia，Syafaruddinba印度尼西亚望加锡Ujung Pandang国立理工学院计算机和网络工程系b印度尼西亚望加锡哈桑丁大学电气工程系接收日期：2020年7月19日;接收日期：2021年1月26日;接受日期：2021年2月3日2021年2月11日在线提供摘要印尼是受新型冠状病毒疫情影响最严重的国家之一。由于许多居民居住在农村岛屿，政府在管理COVID-19相关信息的传递方面仍面临挑战。此举旨在为政府提供低成本和简单的解决方案，在没有足够电信基础设施的农村岛屿提供Covid-19信息。该技术解决方案基于Raspberry Pi技术，称为RyO（Raspberry Outernet）Kit。我们根据四个参数检查了RyO Kit，即信号强度，信号质量、比特率和配额。最终结果证实RyO Kit是处理该问题的适当解决方案c2021韩国通信和信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：RyO Kit;树莓派;农村岛屿;信息共享;新冠肺炎1. 介绍印度尼西亚被称为世界上最大的群岛国家。印度尼西亚有16，000多个岛屿，政府很难平等地满足人民的通信需求，特别是那些生活在农村岛屿上的人。[1]的文件。与其他发展中国家一样，印度尼西亚的预算有限，无法满足分散在海边的所有农村地区以负担得起的价格享受优质通信的需求。生活在农村岛屿上的人不能像印度尼西亚城市地区的人那样享有适当的通信。印度尼西亚的数字鸿沟这反过来又影响到人们生活的许多方面，例如经济机会不平等，教育设施不足，特别是由于许多岛屿缺乏足够的电信基础设施而缺乏Covid-19等健康信息。自2020年1月COVID-19大流行爆发以来，直到今天，全球有超过56，000人感染，印度尼西亚是非常迅速∗ 通讯作者。电子邮件地址： irfans@poliupg.ac.id（I. Syamsuddin）。同行评审由韩国通信和信息科学研究所（KICS）负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2021.02.002COVID-19的传播[3]。印度尼西亚的冠状病毒大流行始于2020年3月2日发现的2019冠状病毒（Covid-19）患 者 [4]（见图1）。①的人。截至2020年4月4日，已确认2092例新型冠状病毒阳性病例，其中181例死亡，150例康复，而每日报告约11例新病例[4]。 如图图2显示，在印度尼西亚总共34个省中，有32个省（红色区域）受到COVID-19病例的严重影响，只有另外2个省没有任何报告病例（蓝色区域），如图2所示[4]。除了政府延迟回应将COVID-19视为严重的全国性问题外[5]，偏远岛屿上没有通信支持的居民处于严重危险之中。这种缺乏通信基础设施的条件迫使医生、护士和卫生工作人员自费（尚未获得政府的资金支持）前往农村岛屿，与当地人进行面对面的交谈，尽管他们没有穿着危险品制服[5]。 如果存在适当的通信设施，他们（卫生官员）将能够与农村岛屿的人们分享相关信息，以减少可能影响他们的直接接触。这项研究的动机来自于我们对政府所面临的困难的关注，在这种情况下，卫生官员，在直接传达健康相关的信息，特别是在目前的情况下，2405-9595/2021韩国通信和信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384385图1.一、2 0 1 9 冠 状 病 毒 病 全球统计数据。图二、2 0 1 9 冠状病毒病在印度尼西亚群岛的传播。2019冠状病毒病大流行。通过这项研究，我们的目标是通过结合Outernet技术和Raspberry Pi来减少偏远岛屿地区的通信差距。据信，这将有助于减少身体接触，目前这种接触对卫生官员和农村岛屿的人们来说都是非常危险的。据作者所本文的结构如下。第二部分介绍了相关研究，第三部分介绍了从系统初始设置到评估阶段所采用的方法。第四部分是分析与讨论。最后，结论部分对本文的研究进行了总结。2. 相关研究2019冠状病毒病（COVID-19，即2019冠状病毒病）在全球范围内造成的死亡人数在相对较短的时间内激增。2019冠状病毒病影响所有国家，无论该国是发达国家还是发展中国家。在发达国家，已经部署了以先进技术为基础的努力，以克服由技术进步引起的一些问题。新冠肺炎疫情在最近的研究中，Fong等人（2021）认为人工智能或AI已广泛用于提高卫生决策支持系统在应对COVID-19爆发时的有效性和速度的各种方式[6]。此外，Jad和Singh [7]描述了人工智能（AI）技术的应用，以提高COVID-19爆发的机器人监控质量。这也符合Hussain等人的研究[8]，他们强调了人工智能在Covid-19大流行期间制定有效的公共卫生干预措施和简化实时流行病学Covid-19数据收集的力量。在中国，如[9]所述，人工智能也与深度学习相结合，以加强对Covid-19的诊断和趋势预测。Bragazzi等人研究了人工智能和大数据之间的另一种组合。[10]以处理与Covid-19监测相关的大量数据，并显示实时Covid-19疫情监测和预测的增强结果。当发达国家如上所述采用各种先进技术应对新型冠状病毒时，不幸的是，印度尼西亚等发展中国家仍然落后，主要是由于基本障碍，例如缺乏足够的通信设施来支持向偏远岛屿的人们传播有关新型冠状病毒的信息。到目前为止，政府官方频道（印度尼西亚广播电台或RRI）的广播是那里人民获取信息的唯一媒介，在如此严重的COVID 19大流行中是不可靠的。正如Abiad和Teipelke [11]所报告的那样，自20世纪90年代经济危机结束最终，它在城市和农村地区之间造成了信息和社会差距，就像目前在新冠肺炎大流行期间发生的那样。在这些限制下，政府仍在寻找替代解决方案，除了在偏远岛屿上建造电信塔，以便他们可以享受互联网接入，这是当前Covid-19信息传播的迫切需要。从替代互联网供应的角度来看，有三种技术有可能在这种情况下进行研究，它们是Netsukuku [7，12]，Loon[8，13]和Outernet [9，14]项目。Netsukuku旨在建立分布式网络，匿名和无审查，完全独立的互联网接入，无需ISP [7，12]。然而，它需要复杂的机制，这使得它很难在大规模网络中应用。另一方面，Loon也被称为Google Balloon，被认为是Google大力支持的数字鸿沟解决方案[8，13]。然而，它对印度尼西亚岛屿的情况并Outernet是另一种利用卫星覆盖作为潜在解决方案的替代方案，以低成本硬件填补群岛国家的通信空白[9，14]。然而，它需要开发特定的工具包，以实现通信。I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384386与Netsukuku和Loon相比，Outernet在我们的研究中更受欢迎，原因有四。首先，Outernet利用卫星信号的可用性，覆盖世界上大部分地区，包括农村岛屿。其次，Outernet提供免费软件，并允许使用任何硬件进行操作，因此它被认为比Loon和Netsukuku更具成本效益。第三，与非洲和新西兰用户非常有限的Loon或用户群较小的Netsukuku相比在欧洲，Outernet有几个正在进行的项目，得到亚洲、北美洲和拉丁美洲许多活跃用户团体的支持[15]。最后，可以使用Raspberry-Pi部署Outernet套件，Raspberry-Pi在当地电子市场上可用，价格实惠[15]。因此，我们提出了一个名为RyoKit的Raspberry Pi和Outernet组合套件，以弥合目前阻碍Covid-19信息有效传播给印度尼西亚农村岛屿居民3. 方法为了回答这个研究问题，我们在[16]的基础上构建了该方法包括硬件准备、软件安装、抛物线坐标搜索、系统坐标设置、四个参数测试、最后将结果应用于RyoKit等六个主要步骤。进行黑盒测试评估，并最终分析结果（图1）。 3）。首先，构建RyO Kit系统，如图所示在图4中。Raspberry Pi是系统的主要组件，因为它被认为是实现这项研究的最可行的技术。此外，Raspberry Pi已被广泛用于建立各种形式的许多先进电子项目，如智能家居，教育，健康和工业应用，从测试床[17]到现实世界的实现[18]。 在这种情况下，我们使用Raspberry Pi B+类型并选择几个组件来构建基于Karim等人[14]和Makhduma等人提到的Outernet标准的系统核心。[15 ]第10段。组成部分如下：– 抛物面卫星天线（我们使用60厘米前抛物面电视）与LNB或Ku波段低噪声块– DVB调谐器与卫星调谐器– 用于显示器连接的– USB键盘– 带HDMI端口的– 适用于Raspberry Pi的– SD卡（16GB）– 无线路由器– 客户端笔记本电脑– Android手机客户其次，激活并运行Raspberry Pi操作系统后，我们执行Outernet软件的安装。该软件被称为ORx，可从Outernet官方网站免费获得。第三，在Raspberry Pi中运行ORx后，我们激活DVB调谐器，它直接与卫星天线连接，以执行坐标搜索。在这一步中，搜索过程将进行多次，直到我们获得三个不同的活动坐标为确保抛物面天线指向亚洲五号卫星的正确轨道位置，在找到正确的位置之前，然后锁定。一旦所有需要的组件已经确定，然后我们进入下一步。我们建立了抛物线指向装置的机理，并得到了文献[19]中提到的三个设定点。这三个设定点将用于进一步的评估步骤。然后，在下一步骤中，基于从上一步骤获得的坐标，我们执行参数评估。评估对于确保RyO Kit是否正常工作至关重要。根据Outernet开发人员的指导[14，15，20]，应该检查四个参数，即信号强度，信号质量，比特率和配额，以确保RyO Kit的成功在该步骤中，针对[19]中已经制定的三个设定点最后，进行比较分析，以确定最佳性能。然后将结果应用于RyO Kit，以确保RyO Kit的最佳性能，该工具在技术上已准备就绪，可用于在印度尼西亚农村岛屿真正实施COVID-19信息。4. 分析与探讨确定抛物面碟形天线的最佳位置是本研究的关键。这也是一项具有挑战性的任务，因为接收器设备的灵敏度可能会根据哪个卫星覆盖该区域而彼此不同（见图1）。5）。为协助此过程，本集团需要若干基本资料，有关资料可从www.satbeams.com取得，该专门网站提供从所有现时轨道卫星（即亚洲五号卫星）收集的有用资料这些信息对于确保流程非常重要指向是否在正确的路径上。它包括方位角、仰角和倾角。包括卫星天线LNB或LNB角度位置、建议的碟形天线/抛物面天线尺寸和精确的指向位置坐标以及卫星与碟形天线的距离。一旦抛物面碟被指定到正确的位置，ORx软件就会显示现有的链接。在这个阶段，我们准备对RyO Kit进行可见性研究。为此，我们在不同的地理位置上确定了三个设定点，分别标记为A、B和C [19]，我们将进一步检查Outernet的四个参数是否满足我们的RyO Kit。一旦第一点（A）已经确定，RyO Kit可能会开始下载Outernet库内容，通过浏览器访问，稍后在完成收集所有所需数据后，相同的程序适用于B和C设置点。不到五分钟，RyO Kit就开始显示连接指示灯。这意味着该套件已与亚洲五号卫星建立连接，到外网服务器然后，RyO Kit显示了一个通过localhost在端口100上工作的仪表板Web，可以从该端口访问Outernet GUI。I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384387图3.第三章。研 究 中采用的方法。Outernet GUI提供了几个下拉链接，其中之一是调谐器设置，其中提供了所有连接参数，包括自动下载的内容。内容的下载过程可以在调谐器设置菜单中的仪表板菜单中查看（图1）。（六）。在调谐器设置中，可以清楚地发现GUI显示了四个参数，用于确定RyO Kit是否正常工作。下表和图显示了我们在实验两周内的所有参数（信号强度，信号质量，比特率和配额）的日常数据。首先，我们对信号强度参数进行评估根据Karim等人[14]的说法，信号强度的最小可接受值为80%，图四、R y O K i t 的 系统设计A、B和C的最小信号强度分别为87%、90%和86%。另一方面，A的最大值为91%，B为94%，C为93%（表1）。因此，明显地发现，B的设定点通过具有92.07%的最高平均信号强度而优于其它设定点（图7）。下一个要评估的参数是信号质量，它决定了RyO Kit获得的信号的良好水平I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384388图五、亚 洲 五号卫星的阳光信息。见图6。 已建立外部网络连接见图7。 信号强度与之前的参数评估类似，我们最终获得了所有三个设定点A、B和C的每日数据。在最小值方面，我们分别获得了A，B和C的65%，67%和63%。在这种情况下，根据[14，15]，只有A和B满足65%的最低信号质量标准。就最大值而言，我们发现A为69%，B为71%，C为69%（表1）。最后，可以清楚地看到，B的设置点显示出比A和C更好的性能，信号强度的平均值为69%（图8）。第三个参数是比特率。比特率是一个参数，以确定从Outernet服务器传输数据的速度见图8。 信号质量。见图9。 比特率。见图10。 额度给RyO Kit基本上，最低70 Kbps是可以接受的根据Outernet的开发人员[14]进行适当的数据传输。基于我们在14天内的实验，发现所有设置点分别显示A、B和C的73Kbps、74 Kbps和73 Kbps的可接受比特率值。此外，设定点A、B和C的最大比特率依次为75 Kbps、76 Kbps和75Kbps（表1）。从图9中可以看出，B的设置点的性能略好于A和C，A和C占75.14 Kbps。最后，最后评估的参数是RyO Kit可以获得在这方面，所有设置点都远远超出了Outernet配额的标准（最低600 MB）[9]。A、B及C的最低配额分别为670 MB、675 MB及675 MB，而最高配额则分别为700 MB、705 MB及690 MB（表1）。I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384389表1三个地点四个参数的评价结果。日参数信号强度信号质量比特率一BCA BC一B C一BC190928969 69657375 74680690675291908865 69647475 75675690675391928667 69667475 74690690685490929369 70697475 74700705685588938669 69667576 74700700690689929269 68677575 75675690680790929066 67637475 74675690680891938866 68657474 73675675685988928969 69687574 736756806851088919168 71647576 756706856851187949367 70697575 746756906751287928965 69687475 756806906751387919167 69687476 756756906751491939266 69677576 75680690685Min87908665 67637374 73670675675Max91949369 71697576 75700705690Avg89.1492.0789.7867.286966.3574.3575.14七十四点二八680.35689.64681.07总的来说，设置点B再次显示出在配额方面的最佳性能，平均为689.64 MB，如图所示。 10.根据我们对四个参数的检查，可以得出结论，选择B的设置点用于在所选位置进一步实施RyO Kit。选定的设定点显示出出色的信号强度、信号质量、比特率和配额，以向农村地区的人们发送Covid-19相关信息，这反过来将有助于控制农村地区的流行病传播，因为RyO Kit解决方案可以以更少的努力和最低的成本轻松复制到印度尼西亚或其他国家的其他农村岛屿。特别是从健康的角度来看，以及世卫组织关于在群岛国家传播健康相关信息的困难的研究结果[21]，RyO Kit是印度尼西亚政府在农村岛屿提供Covid-19信息的一个值得注意的解决方案。与目前在农村岛屿使用的无线电广播相比，RyO Kit有许多优点。首先，RyO Kit能够以数字格式传递信息，而Radio则不能。其次，通过RyO Kit进行通信不受天气变化的影响，而无线电在这种条件下通常会降低质量。第三，RyO Kit允许两种方式的文本，声音，视频流通信，而目前的Radio只有一种方式的声音通信。然后，我们比较了我们的RyO套件与传统的通信网络，需要建设电信塔。从经济学的角度来看，建立RyO Kit比建立电信塔等任何其他选择都更能让政府负担得起。据计算，RyO Kit的开发成本不到400美元，这比建造一座最低20000美元的电信塔的成本要便宜得多[22]。此外，开发RyO Kit所需的时间非常短，从设置到运行参数测试大约需要不到两周的时间。在见图11。亚洲五号卫星覆盖范围。资料来源：https：//www.IKOMG.com/asiasat5.总之，从经济和效率的角度来看，RyO Kit有潜力在更大范围内应用，以弥合印度尼西亚农村岛屿的数字此外，印度尼西亚共和国的所有地区都被AsiaSat5卫星覆盖，大部分地区覆盖良好，而其他地区覆盖良好，如图10所示。因此，RyO Kit作为农村岛屿长期可靠的传播媒介具有巨大的潜力（见图11）。 11）。以下是两个未来的建议，其中RyO Kit将被政府有效地用于向居住在农村岛屿的人们传播新冠肺炎相关信息。首先，由于无线电广播作为目前唯一可用的通信设施不足以以数字格式提供Covid-19信息，因此在此情况下实施RyO Kit是一个可行的选择。RyO Kit的开发成本低于400美元，I. Syamsuddin、Irmawati和SyafaruddinICT Express 7（2021）384390与其他方合作，如公司的CSR基金，与大学的研究合作或当地人的众筹。此外，RyO Kit在偏远岛屿传播新冠病毒信息以进行监测和监测方面的成功应用，可以为在新冠病毒大流行期间遇到同样问题的其他发展中国家提供参考。第二，由于所有的学校已经关闭，因为四周前（手稿最初写的时候），那么所有的学生在印度尼西亚应该通过互联网在家里学习。不幸的是，居住在农村岛屿的学生不能像其他城市地区的学生那样享受在线学习。农村地区的学生缺乏沟通渠道是造成这种教育不平等的原因[23]。与此同时，尽管教育部已宣布在家在线学习，但政府未能为农村地区的学生提供平等的基于互联网的教育服务[24]，尤其是在当前新冠肺炎疫情爆发期间。通过采用Chib和Komathi的因此，农村岛屿的学生将能够在Covid-19大流行期间在线学习。显然，RyO Kit可在更大范围内实施，以达到其最大表现，填补目前在印度尼西亚农村岛屿提供Covid-19相关信息的障碍。此外，通过在更复杂的环境中实现，我们将能够更早地识别任何错误或漏洞，这对于将来开发下一版本的RyO Kit是有价值的5. 总结这项研究是基于对传播的深切关注印度尼西亚是一个由许多人口众多的农村岛屿组成的国家。该地区缺乏通信基础设施，使政府难以向人民提供新冠肺炎相关信息，这反过来增加了新冠肺炎在印度尼西亚农村岛屿传播的风险。开发了一种名为RyO Kit的新型Raspberry-Pi Outernet，RyO Kit经过评估，以确保其适用性，通过检查四个参数，即信号强度，信号质量，比特率和配额，来自三个不同的地理位置，标记为A，B和C。最后揭示了一般情况下，B设置点比A和C的，因为它优于他们在所有四个参数的评估表明更好的系统性能在信号强度方面，B的平均信号强度最高，为92.07%。然后，对于信号质量测试，B也表现出最好的性能，平均值为69%。稍后进行比特率测试，B再次显示75.14 Kbps的最高平均结果最后，最后一次测试显示，B keep的平均配额为689.64 MB，显示出最好的性能。根据实验结果，得出RyO Kit作为解决健康2019冠状病毒病期间，政府与居住在农村岛屿的人们之间的信息共享问题。最后，本集团提供建议，以指导乡村岛屿居民从健康及教育两方面最大限度地发挥RyO Kit的效益，从而大幅降低COVID-19在印尼传播的潜在风险。RyO套件的局限性在于可以访问的有限配额，其容量由外网确定[14，15]。根据我们的实验结果，RyO Kit每天可以获得的平均配额为690 MB。 对于目前的需求，这一配额量是足够的，但对于未来更大的需求，这一限制可能会通过建造和运营第二个RyO套件来解决。CRediT作者贡献声明Irfan Syamsuddin：概念化，方法论，数据分析，写作-原始草稿，写作-评论编辑. Irmawati：数据收集，数据分析，写作-评论编辑。夏法鲁丁：监督，审查。竞合利益作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作确认作者感谢印度尼西亚望加锡乌戎潘当国立理工学院引用[1] N. Wilantika ， D.I. Sensuse ， S.B. Wibisono ， P.L. Putro ， A.Damanik，根据数字鸿沟指数计算的印度尼西亚各省的排名，载于：第六届信息和通信技术国际会议，ICoICT，2018年，第10页。380-388[2] S. Sujarwoto湾Tampubolon，Spatial inequality and the Internet Dividein Indonesia 2010-2012，《印度尼西亚的空间不平等和互联网鸿沟》，《印度尼西亚通讯》。政策40（2016）602[3] M. Roser，H. Ritchie，E. Ortiz-Ospina，冠状病毒疾病（COVID-19）统计和研究，我们的数据世界，2020年，https：//orworldindata. 或g/c或oronavirus？Fbclid=IwAR2qRdLFRmugoD0w_r13O4HAOHrL1hiHfuyB2XvtXNjtQ5GGW6Dg9EsIZA.（2020年4月5日查阅）。[4] Pandemi koronavirus di Indonesia，2020，https：//id. 我的天啊。或g/wiki/P和demi_k或ronavirus_di_inesia。（2020年4月5日[5] A.I. Almuttaqi，Kekacauan Respons Terhadap COVID-19 diIndonesia，The Habibie Center，2020.[6] S.J. Fong，N. Dey，J. Chaki，用于冠状病毒疫情监测和控制的人工智能数据分析，载于：人工智能用于冠状病毒爆发，载于：SpringerBriefs in Applied Sciences andTechnology，Springer，新加坡，2021年。[7] D.S.贾特角Singh，人工智能机器人无人机用于COVID-19爆发，载于：A.乔希，N. Dey，K. 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