Village Cell merupakan sistem komunikasi seluler murah yang dirancang untuk daerah pedesaan. Sistem ini menggabungkan VoIP dengan teknologi GSM untuk menyediakan layanan telepon gratis secara lokal serta layanan SMS menggunakan perangkat dan jaringan yang ada. Penelitian ini mendemonstrasikan prototype Village Cell dan mengevaluasi kinerjanya di bawah berbagai skenario trafik, menunjukkan bahwa sistem ini mampu menyediakan kual

1. VILLAGE CELL : COST EFFECTIVE CELLULAR
CONNECTIVITY IN RURAL AREAS
Abhinav Anand, Veljko Pejovic, David L. Johnson, Elizabeth M. Belding
University of California, Santa Barbara
Reviewed by : M. Adisty Padmasari, ST

2. PROLOG
solusi untuk dapat menyediakan
koneksi seluler pada daerah
pedesaan yang jauh dari
peradaban dengan biaya yang
rendah ??
Keywords :
Mobile telephony, Rural area networks,
Low-cost communication, OpenBTS, Cellular communication.
2

3. Introduction
Komunikasi suara merupakan hal yang sangat penting untuk daerah pedesaan pada Negara
berkembang. Hal ini disebabkan oleh kurangnya infrastruktur transportasi, tingginya level
buta huruf, dan karakteristik dari daerah pedesaan yang menekankan terhadap kebutuhan
komunikasi real time, yaitu komunikasi suara.
Survey dilakukan di Afrika Selatan dan Zambia dengan menginvestigasi pemakaian aplikasi
VoIP seperti gTalk dan Skype, dan didapatkan hasil bahwa walaupun memiliki konektivitas
internet, namun penduduk desa lebih memilih menggunakan komunikasi suara untuk
`komunikasi dalam 1 desa maupun antar desa
Rendahnya infrastruktur jaringan telekomunikasi di daerah pedesaan menyebabkan
provider enggan untuk mengembangkan jaringannya dengan alasan pembangunan
jaringan yang kompleks, biaya instalasi yang tinggi, dan susahnya bagi provider untuk
mendapatkan profit dari area yang memiliki populasi jarang dan berpenghasilan rendah.
Hal ini pada akhirnya menyebabkan biaya penggunaan telepon seluler menjadi lebih
mahal dibandingkan penggunaan VoIP.
3

4. introduction
Village Cell merupakan integrasi antara VoIP dengan GSM untuk dapat menghasilkan biaya
yang efektif. Village Cell memberikan layanan gratis untuk komunikasi local yang juga
mencakup layanan SMS (Short Messages Service) tanpa harus memerlukan modifikasi
pada handset dan dapat digunakan dengan kartu SIM yang sama dengan sebelumnya.
Tantangan dalam penelitian ini :
1. Penempatan dan interkoneksi beberapa BTS dan server PBX. Dimana Village Cell akan
menggunakan jaringan local wireless yang ada sehingga penempatan BTS dan PBX
diharapkan akan dapat memberikan dampak yang baik untuk jumlah trafiknya
sebanding dengan kualitas layanannya.
2. Minimnya informasi dari OpenBTS. Dimana kurangnya evaluasi menyeluruh mengenai
performansi OpenBTS dalam kaitannya dengan beban trafik pada jaringan wireless dan
jumlah user yang sanggup dihandle system tidak dapat memberikan informasi yang
cukup mengenai kualitas panggilan pada Village Cell dan kapasitas sistemnya
4

5. introduction
Untuk dapat menjawab tantangan-tantangan tersebut maka pada penelitian ini akan
dibangun suatu sample dari Village Cell dan menguji performansinya.
Peneliti mengkombinasikan trafik pada Village Cell dengan keadaan jaringan wireless yang
nyata di daerah Macha dan Zambia untuk dapat menghasilkan kondisi yang realistis dari
komunikasi inter PBX pada daerah pedesaaan tersebut.
5

6. VoIP in Macha and Dwesa
Macha dan Zambia & Dwesa di Afrika Selatan adalah 2 daerah pedesaan yang sangat
menunjukkan Afrika sesungguhnya. Keduanya memiliki karakter yang kuat dilihat dari sisi
pertanian, jalan raya dan energy infrastruktur yang tidak dikembangkan, serta penghasilan
yang rendah dari penduduknya.
Macha merupakan Negara yang termiskin di dunia, sedangkan Dwesa walaupun
merupakan Negara miskin namun merupakan yang terkaya di benua Afrika.
Pada penelitian ini dilakukan survey terhadap penduduk di Macha dan Dwesa pada bulan
Juli / Agustus 2010. Penulis melakukan interview terhadap 37 orang penduduk dengan
usia diantara 18 – 57 tahun, 15 orang diantaranya adalah laki-laki dan sisanya adalah
perempuan.
Hasil yang didapatkan adalah VoIP mmerupakan yyang paling popular di kedua desa,
VoIP sanggup menyumbang hampir 26% dalam volume trafik. Adapun aplikasi yang
paling sering digunakan adalah gTalk dan Skype. Sedangkan hasil lainnya didapatkan
bahwa 80% VoIP dipergunakan sebagai media komunikasi antar desa, sedangkan
sebanyak 47% menggunakan email sebagai media komunikasi dalam 1 desa.
6

7. VILLAGE CELL
Dalam Village Cell, penulis memanfaatkan kegunaan dan prevalensi handset, dengan
mempertimbangkan keterjangkauan komunikasi VoIP dengan merancang Village Cell
dengan beberapa tujuan sebagai berikut :
1.
Mengembangkan biaya yang murah, mudah untuk menempatkan system dimana
dapat ditempatkan diantara kelompok rumah untuk menyediakan area celuler local.
2.
Menyediakan panggilan seluler gratis dalam jaringan local sementara tetap
memfasilitasi koneksi standar telepon untuk melakukan panggilan keluar / interlokal
dengan menggunakan VoIP.
3.
Merancang arsitektur dari tata letak komponen dari system sesuai dengan yang
diperlukan sehingga call setup time dan kualitas panggilan dapat di optimalkan.
7

8. VILLAGE CELL
Gambaran Arsitektur Village Cell
Village Cell memanfaatkan open source software, software yang gratis dan hardware yang
ada untuk dapat meminimalkan biaya. Arsitektur ini bersifat modular dan dapat diperluas /
fleksibel atau dengan kata lain Village Cell dapat bertumbuh luas sesuai dengan yang
coverage area yang di perlukan. Komponen utama dari Village Cell adalah base stations
dan private branch exchange.
Software yang dipergunakan adalah :
1. OpenBTS : menyediakan fungsi jaringan yaitu registrasi GSM, pembaharuan lokasi, dan
manajemen mobilitas dimana pada jaringan komersial fungsi ini dilakukan oleh BSC,
MSC, HLR, dan VLR. Fungsi terpenting dari komponen ini adalah untuk
menginterkoneksi data GSM dan VoIP.
2. Asteriks : merupakan implementasi PBX yang bersifat open source. Asteriks PBX
bekerja dengan model client-server, dimana mobile phone / handset bertindak sebagai
SIP client dan disajikan ke Asteriks yang bertindak sebagai SIP server melalui OpenBTS.
Asterisk menyajikan routing panggilan dan monitoring panggilan untuk setiap SIP yang
terkoneksi. Asterisk juga memungkinkan konektivitas ke PSN dan integrasi ke system
telepon global
8

9. VILLAGE CELL
Range / Jangkauan Village Cell
Untuk range atau jangkauan Village Cell tergantung dari power transmisi dimana terbatas
oleh spesifikasi hardware yang digunakan dan regulasi yang diterapkan di daerah tersebut.
Komponen Village Cell dapat memiliki interkoneksi dalam beberapa konfigurasi; 1 server
asterisk dapat terhubung dengan beberapa sel OpenBTS.
Koneksi diantara base stations Village Cell dengan server PBX dapat direalisasikan dengan
teknologi standar IP seperti WiFi, Wimax, Local Ethernet,dll. Jaringan wireless local
(seringkali berbasis WiFi) sudah disebarkan di beberapa komunitas yang terisolasi seperti
Macha dan Dwesa.
Apabila terdapat jaringan yang eksis, maka Village Cell dapat memanfaatkannya untuk
transfer panggilan. Didalam jaringan pokok, nantnya OpenBTS atau Asteriks hanya akan
muncul sebagai node pada jaringan.
9

10. VILLAGE CELL
Implementasi Village Cell
Village Cell di implementasikan kedalam bentuk prototype pada set lab dengan komponen
hardware yang tersedia, yaitu :
“ Universal Software Radio Peripheral 2 ( USRP2) sebagai software OpenBTS, Personal
computer dengan OS Linux dan software Asteriks sebagai PBX, dan 2 linksys WiFi router
sebagai media koneksinya “
Implementasi village cel ditest dengan 3
model handset yaitu :
Nokia 3510 (tahun pembuatan 2002),
Nokia 5300 express music (tahun
pembuatan 2006) , dan
HTC dream android phone (tahun
pembuatan 2009).
10

11. VILLAGE CELL
Evaluasi Eksperimental
Pada penelitian ini dibayangkan bahwa system Village Cell berada di atas jaringan existing
di daerah pedesaan, untuk itu trafik suara Village Cell harus bersaing dengan trafik lainnya
pada jaringan.
Skenario Penelitian
1. Skenario Intra BTS (Intra villagecell call / intra asterisk call) : merupakan skenario yang
dibuat apabila sumber panggilan dan tujuan panggilan teregister sebagai klien SIP
dibawah server asterisks yang sama ( A1) dan keduanya terhubung memlalui OpenBTS
yang sama (B1).
2. Skenario Inter BTS (inter villagecell call / inter asteriks call) : merupakan skenario yang
dibuat dengan keadaan sumber dan tujuan panggilan teregister sebagai klien SIP
dibawah server asterisk yang sama namun dibawah stations OpenBTS yang berbeda.
3. Skenario Inter AST ( Inter Village Cell / Inter asterisk call ) : merupakan skenario
dimana masing-masing klien mobile (sumber dan tujuan) teregister sebagai klien SIP
pada server asterisk yang berbeda.
11

12. VILLAGE CELL
Kualitas Panggilan Village Cell
Untuk mengukur performansi / kinerja arsitektur yang diusulkan maka akan dilakukan
pengukuran terhadap nilai waktu call setup, latency VoIP, delay, jitter dan packet loss
pada panggilan suara VoIP.
Untuk menguji system berjalan dibawah beban background yang bervariasi, maka system
dijalankan pada aliran trafik UDP konstan dengan iperf diantara server PBX, begitu juga
diantara server PBX dan BTS dengan memvariasikan trafik UDP nya selama pengujian
berlangsung.
Untuk setiap pengujian akan dilakukan 3 menit panggilan suara dan untuk setiap data
point dirata-ratakan 5 buah.
12

13. VILLAGE CELL
Kualitas Panggilan Village Cell
distribusi kumulatif untuk interarrival delay pada
skenario inter AST dengan trafik UDP sebesar 1Mbps.
85% paket VoIP memiliki waktu interarival kurang dari
25ms.
Gambar ini menunjukkan bahwa system Village Cell
mampu untuk memproses dan melanjutkan packet
meskipun terdapat sedikit gangguan terhadap aliran
paketnya.
interarrival delay pada skenario Inter AST
trafik UDP ditingkatkan menjadi 15Mbps dan setelah
melewati angka 15Mbps maka jaringan akan saturasi.
Loss pada VoIP meningkat secara linear dan mencapai
maksimum di 15 Mbps dengan persentase 1,4% packet
loss.
Paket loss dengan beban trafik yang divariasikan
13

14. VILLAGE CELL
Kualitas Panggilan Village Cell
nilai jitter akan meningkat secara linear sebanding
dengan peningkatan nilai trafik. Pada setup
eksperimen ini maksimum jitter yang dihasikan selalu
dibawah 3 ms sehingga mencukupi bagi kapasitas
buffernya.
Jitter dengan beban trafik yang divariasikan
ditunjukkan nilai MOS untuk setiap skenario dengan
peningkatan nilai trafiknya. Dan secara keseluruhan
didapatkan nilai 4 (good) untuk kualitas panggilannya.
Nilai MOS dengan beban trafik yang divariasikan
14

15. VILLAGE CELL
Pengujian Terhadap Beban Real
Langkah selanjutnya dalam penelitian ini adalah pengujian performansi dengan keadaan
trafik suara di kombinasikan dengan jejak trafik yang didapatkkan dari jaringan wireless di
daerah Macha, Zambia.
Dalam pengujian ini peneliti memilih replay secara acak dari potongan trafik selama 10
menit di daerah tersebut
Tabel 1. Komparasi nilai packet loss kedua pengujian
15

16. VILLAGE CELL
Kapasitas Sistem Village Cell
Pengamatan terhadap kapasitas Village Cell dilakukan pada saat panggilan yang datang
berupa simultaneous call atau lebih dari 1 panggilan.
ditunjukkan rate dari loss error untuk kedua
tipe konfigurasi pada panggilan
simultaneous dengan dan tanpa beban trafik
UDP. Dari keempat hasilnya terdapat 1 nilai
yang sangat baik untuk rate loss error nya
yaitu hanya sebesar 0,3%.
Performansi Village Cell dengan simultaneous call yang divariasikan
Tabel 2. Komparasi hasil pengujian
16

17. Village cell layout planning in
real Cell adalah agar menjadi lebih fleksibel
Tujuan utama dari perancangan arsitektur Village
dan lebih gampang beradapatasi dengan kebutuhan user / pelanggan.
Namun dalam pengembangan arsitektur ini harus di perhatikan batasan-batasan atau
atura yang disebabkan oleh topologi jaringan eksisting (jika ada), ketersediaan sumber
daya alam dan peraturan / undang-undang yang ada di daerah tersebut.
1. Layout Komponen
a.
b.
c.
d.
IntraBTS memiliki performansi yang lebih buruk dibandingkan dengan InterBTS/AST ketika
trafik rendah.
IntraBTS tidak sensitive terhadap background trafik, sehingga komunikasi antar OpenBTS
dengan Asteriks dapat berlangsung walaupun link backbone dalam keadaan padat trafiknya
InterBTS dan InterAST sensitive terhadap background trafik, sehingga kita perlu untuk
memiliki 2 lokasi dimana diperkirakan akan memiliki banyak interaksi.
Karena panggilan di routing melalui server asterisk, maka server asterisk harus dijaga untuk
berada di BTS yang berada di area yang memiliki interaksi tinggi.
17

18. Village cell layout planning in
real
3. Permasalahan Energi
Komponen dari Village Cell yaitu stasiun OpenBTS dan server Asteriks dapat dibangun
dengan menggunakan PC atau laptop. Perangkat ini mengkonsumsi ratusan watt atau
bahkan kurang. Untuk ujung komunikasi radio di sediakann oleh USRP2 yang hanya
membuthkan daya sebesar 13 watt. Sehingga keadaan ini memaparkan bahwa Village
Cell membutuhkan daya lebih rendah dari daya yang dikonsumsi oleh stasiun telepon
seluler komersil
4. Permasalahan Lisensi
Di Amerika Serikat, FCC memberikan lisensi eksperimental untuk band-band GSM
dengan syarat kekuatan iradiasinya kurang dari 8W. Keputusan akhirnya adalah
bagaimanapun bentuk aturan dan assesmentnya agar dapat memberikan keuntungan
untuk local coverage sellular.
18

19. conclusion
Village Cell menyelesaikan permasalahan dalam penyediaan jaringan komunikasi suara
local.Selain itu melalui kemampuan Village Cell yaitu SMS dan komunikasi data-suara,
system ini dapat memberikan layanan gratis secara local terhadap pelanggannya. Untuk
kedepannya, peneliti merencanakan untuk mengembangkan beberapa aplikasi yang dapat
di terapkan pada Village Cell.
19

20. THANK YOU FOR YOUR
ATTENTION !