Appropriate Computing for Rural IT Projects

for

Rural IT Projects

Thinvent Technologies Pvt. Ltd.

Introduction

In India, computers in the field must face all kinds of extremities. From the va­ garies of Indian weather, which can range from sub­zero temperatures to fifty degrees  centigrade, to erratic power supply, which is erratically supplied and is often at the in­ correct voltage or frequency. There are three important hardware related costs that we must consider when  planning a rural IT project: 1. The cost of acquisition of the hardware itself (capital expenditure) 2. The cost of maintaining the hardware – this includes the repair and replace­ ment costs, and more importantly, the cost of service personnel travelling from  urban centres to the rural site. (operational expenditure) 3. The third and often overlooked expenditure, is the cap­ex and op­ex of provid­ ing a suitable environment for the hardware to work in. This includes power,  connectivity, power backup, climate control, dust control, furniture, etc.

Appropriate Computing

Thinvent Technologies provides suitable and sustainable solutions for rural IT  through its “Appropriate Computing” technology. Our aim is to not only to build the  lowest cost hardware. By significantly reducing the maintenance cost and effort of the  IT system, we are able to make the project financially and technically sustainable  much sooner. As the team running a rural IT project, you must have numerous ideas as to  how the system will generate the money required to sustain it. Our mission is to max­ imise the value for your money, by not only reducing the initial expenditure, but also  minimising the operational expenditure. Moreover, we strive to eliminate the “nui­ sance value” typically associated with keeping an IT system running, especially when  it is scattered all over the countryside.

The Power Problem

Availability and quality of electricity supply in India is a big problem. Power  fluctuations, surges and frequency variations severely impact the life of electronic  equipment. It is thus important for our IT system to make the maximum of the power de­ livered by the distribution board. We must: 1. Invest in hardware that maximises its “performance­per­watt”. 2. Tune the hardware and software to consume as little power as possible, when  it is not being used.

Power Consumption A Comparison

–

You can visit this page to know more about the power consumption of today's  state of the art Core 2 Duo computers. A C2D PC with 15" monitor consumes 250W  under load. Even when idle, a PC is going to consume around 200W of power. If we get power for five hours a day, and need to run our system for  twelve hours a day, then we need to store close to two units of power. This  storage can only be provided by a high­end tubular inverter battery (165Ah). Illustration 1: The Mangled Power Story in India

What if we brought this power consumption down to 35W? In that case, a car  battery with mere 40Ah capacity, would give us 14 hours of run time, taking our total  uptime to 19 hours a day. Moreover, a low 8A charging current can fully charge a car  battery in five hours, compared to 33A for a tubular battery. This dramatically reduces  the cost of the charging equipment.

We   achieve   this   remarkable   reduction   in   power   consumption   in   Thinvent's  Managed Clients. These computers provide all the functionality of a PC, while con­ suming only 18W of power. Add to this the 17W power consumption of our LED back­ lit 18.5" LCD displays, and we get 35W of power consumption. V = Voltage of a lead acid = 11.8V to 12.8V = 12.3V (average) Q = Battery capacity = Energy stored in a battery t = Time for which the battery is charged or discharged (used) I = Charging or discharging current P = V × I ⇒ I = P V t = Q I = Q × V  P I = Q t For tubular batteries, Q = 165Ah. For PCs, P = 200W ≈ 200VA  Discharging time td = 165Ah × 12.3V 200VA = 10.14h Charging current I_c = 165Ah 5h = 33A For car batteries, Q = 40Ah. For MCs, P = 50W ≈ 50VA  Discharging time t_d = 40Ah × 12.3V 35VA = 14h Charging current Ic = 40Ah 5h = 8A Text 1: Calculation of battery life and charging current

Power Correction

Before  power  can be fed into a computer, we need to take care of power  surges, spikes, voltage fluctuations, brown­outs and outages. This is achieved through  the combination of a spike buster, a stabiliser and a UPS. The end result is clean AC  power. This AC power is then fed into a computer power supply unit (PSU). This  switching mode equipment (SMPS) converts the AC power to the various DC supplies  required by the computer's components. The inversion of battery DC power to AC by the UPS, and the rectification of  this AC power back to DC by the SMPS, lead to conversion losses. These conversion  losses can be eliminated by using a DC­DC SMPS. A DC­DC SMPS running from a battery, emulates an on­line UPS. There is only  one AC­DC conversion in the system, leading to much lower conversion noise.

The Cost of Power

Power prices have been steadily rising in India, as the government finds that it  can no longer subsidise generation costs and transmission losses. P = Power consumed by the device t = Time of operation of the device Q = Energy consumed Q = P × t For PCs, P = 200W  Energy consumed per day QPC = 200W × 12h = 2.4KWhr Cost of energy CPC = 2.4 KWhr  4 Rs./KWhr = Rs. 9.60 / day For MCs, P = 35W  Energy consumed  QTC = 35W × 12h = 0.42KWhr Cost of energy CTC = 0.42 KWhr  4 Rs./KWhr = Rs. 1.68 / day Text 2: Calculation of operating cost of PC and MC

The above calculation indicates that the new system will save us Rs. 237 per  month per location in power bills. This is in addition to the cost savings of buying  smaller UPS and stabiliser equipment. We further improve on this power consumption by aggressively  conserving  power. Even when the computer is being used, not all components are in use. The  sound system itself can consume more than 2W of power, even when no music is be­ ing played. These components are modulated to further maximise the runtime of the  device on battery.

Solar Power

Solar panels can be used to generate electric power at locations where grid  supply is not available. However, solar energy generation is capital intensive. The low­ er power consumption of our appropriate computers makes it feasible for a rural com­ puter centre to be powered by solar panels. WP= peak output wattage of a solar cell CP = Price per peak output watt of a solar cell TP = Time for which a solar cell typically provides peak output For a typical solar panel, WP = 75W CP = Rs. 170/W TP = 5 hours (for most of India) Cost of such a solar panel, C = C_P × W_{P = Rs. 170/W  75W = Rs. 12,750 per panel} Adding 10% for charger and other fittings, total cost = Rs. 14,025 Text 3: Calculation of solar energy costs

As demonstrated in the above calculation, our system can run for 10.7 hours a  day, on an investment of just Rs. 14,000 on solar energy. For a PC, this investment  would need to be six times as much, for the same running time.

A Note About Battery Capacity and Sizing

Throughout   the  above  section,  we  have  illustrated  the  battery  capacity  re­ quired to run a Thinvent Managed Client when electricity is not available. We com­ pare the battery requirement of an MC with that of a PC. If an MC consumes 35W of  power and a PC consumes 200W of power, the ratio of battery size required will al­ ways be 35:200 or almost six times. However, the actual battery capacity required to run an MC for, say, eight  hours, is more than the 40Ah that a car battery provides. This is because of the inher­ ent inefficiencies and the ageing process of a lead acid battery. In this section, we dis­ cuss how to size your battery requirement correctly: 1. We need to run a 35W load for 8 hours. Our total energy requirement is 35W  8hr = 280Whr. 2. The Ah capacity of a new battery, which when fully charged services our load  for 8 hours, is 28012 = 23Ah. 3. First, let us keep a tolerance of 10%. 4. Ideally, a battery should be discharged over a period of 20 hours. When dis­ charging the battery in 8 hours, we incur a 15% loss. 5. The battery capacity will reduce with use. We consider the battery usable till it  reduces to 60% of its original capacity. From the previous section, Q = P × t  Q = W_P × T_P = 75W × 5hr = 375Whr For MCs, P = 35W  Discharging time td = Q P = 375Whr 35W = 10.7hr Text 4: Calculation of solar energy running times

Finally, we need to protect our lead acid batteries from deep discharge. This  occurs when all the charge in a battery is consumed. Ideally, only 50% of a battery  should be “cycled” or consumed at a time, before it is charged again. There are many  ways to prevent deep discharge and to elongate the life of the battery: 1. Double the size of battery required from 50Ah to 100Ah. 2. The above calculations were made with the assumption that charging occurs  only once in a day. If power is available for, say, 2 hours three times a day, then  the battery will never go below 50% charge. 3. Since the battery is oversized to counter grading, in the beginning it will dis­ charge to a maximum 60% of its capacity only. As the battery ages, this per­ centage will go up. When this percentage reaches 80%, we can move another  similarly aged battery from another site, and add it in parallel. This postpones  the battery expenditure to some extent. Q = P × t  Q = 35W × 8hr = 280Whr  Ideal discharge capacity Di = Q V = 280Whr 12V = 23Ah Actual discharge capacity Da = 23 90 %×85 %×60 % = 50Ah Text 5: Battery sizing calculation

The Heat Problem

(a.k.a. Heat-Fan-Dust)

Newton's Law of Cooling states that the rate of cooling of a hot object is pro­ portional to the difference between its temperature, and that of its environment. The  rate of cooling through radiation is also proportional to the exposed surface area of  the hot object. There a number of components inside a PC, such as the processor, the hard  drive, and the power supply (SMPS), that generate heat. Though these components  generate heat, they themselves have very strict maximum temperature requirements.  They must thus be cooled rapidly, otherwise they will “roast” themselves, and also  damage other components in the computer. In a typical PC, none of these components can be cooled through radi­ ation, since the heat generated is too intense. Component cooling is thus  achieved through fans. These fans circulate air through the chassis, cooling  the components through convection.    P = Power consumed by a component W_{g = Heat generated by the component} W_{r = Heat radiated by the component}    T = Temperature of a component T_{m = Maximum allowed temperature of a component}    A = Exposed surface area of the component Wr ∝ AT 4 = AT4 W_g = P In steady state, W_g = W_r When Wg  Wr , the temperature T of a component rises, till T = 4



P A However, If P is high and A is small, then T ≪ T_m leading to component and system failure. Text 6: Calculation of component temperatures

Fan based cooling has the following disadvantages: 1. When a fan fails, the component it cools malfunctions soon after due to over­ heating. Often, fan failures go by undetected, leading to irreversible damage to  components. 2. Fans must circulate air within the chassis. This requires free space within the  chassis. This increases the volume, weight and cost of a chassis. To maintain  cost while increasing volume, most manufacturers reduce the thickness of the  chassis steel, leading to a weaker chassis. A bulkier chassis increases the cost of shipping, and the cost of furniture re­ quired to hold it. 3. It is not enough to circulate air within the chassis, as the air will soon heat up  to the temperature of the components. Thus, fans suck in air from outside the  chassis. This air brings in dust, humidity and iron filings, which can severely damage  the computer's components. Illustration 2: Airflow in a PC chassis

4. The dust accumulated by fans not only damage the electronic components, but  also choke the fans and the vent holes, reducing the convection offered by the  fans. This dust must periodically be cleaned in high dust areas such as rural In­ dia, leading to higher maintenance costs. 5. Fans are moving parts. As such, they age and require replacement after some  time. This increases the cost of ownership of the computer. 6. Moving parts create vibration; vibration reduces the overall life of the comput­ er. A computer can require periodic “tightening” of various connections, even  though it has not been moved from its place. 7. Fans consume quite a bit of power, increasing the overall heat generated within  a chassis, and the power consumed by the computer. Fans: Decrease life and reliability Increase cost, power consumption and maintenance costs

Processor Heat

The peak permitted temperature of a C2D processor is 60˚C, as stated  here.  The ambient indoor temperatures in India can reach 40˚C. The processor fan must re­ move 65W of power from the processor with only a 20˚C margin to operate in. Illustration 3: Dust accumulation inside a PC

Compare this to a VIA C7 processor. The peak power consumed is 9W, the min­ imum being 100mW. The processor can reach 90˚C without damage. We thus have a  50˚C margin to dissipate 9W of power – an improvement of 18 times! Thus, a C7 pro­ cessor is easily cooled by a passive heat sink.

Power Supply Heat

The power supply or SMPS of a computer converts AC wall power to the vari­ ous DC supplies required by the computer's components. This conversion has losses,  leading to heat dissipation. A typical 300W PSU can emit enough heat to require a  dedicated cooling fan. In comparison, the 20W PSU of our appropriate computers  doesn't even need a heat sink. Since the power consumption is so low, we can “over­design” the PSU  at very little additional cost. This makes for a very efficient, low­noise and  long­lasting PSU. Illustration 4: Core 2 Duo pro­ cessor fan Illustration 5: VIA processor  heat sink

Hard Drive

Power problems are the single largest cause of computer  failure.  However,  hard drive failure is a close second in causing computer downtimes.

Hard Drives A Failure Prone Component

–

This article will tell you that hard drive failures are caused by vibration, heat,  static electricity and power surges. Vibration is caused by the spinning of fans and hard drive motors. While we  can eliminate fans, we cannot eliminate the hard drive's motor without eliminating  the drive itself. At a power consumption of 10W, a hard drive itself generates a lot of heat.  While the surface area of a hard drive is large enough to radiate heat on its own, this  surface can also absorb heat from the processor and PSU. Static electricity and power surges are not something one has a lot of control  on, in the Indian scenario. A hard drive has a number of moving parts – small motors that spin the platter  and move the head. These moving parts are prone to wear and tear over time. A hard  drive thus has limited life.

The Second Brain of the Computer

Our brain not only performs thought, but also has memory. By providing per­ manent memory, a hard drive compliments the processor of the computer.

However, is hard drive memory truly permanent? No. And yet, our  most critical asset, our “data”, lies in this hard drive.

Everything else in the computer is created by the manufacturer. It can be re­ placed. However, data is what we create. Replacing it can cost us tremendous time,  money and headache. In the next section, we discuss in detail what all “data” lies within a computer.  For now, it is important to appreciate that hard drive failure leads to the longest  downtime of all. This is because a hard drive can not simply be replaced, like a failed  fan. All the programs, settings and data on the drive must then be recreated, for the  computer to be functional again.

Shipping and Servicing Difficulties

If a component such as a fan fails, we can ship a new processor to the rural site  by post, and guide the user through replacing it. However, a hard drive can not be  shipped for two reasons. First, the hard drive is simply not designed to be shipped like this. It is too  fragile. A single drop can destroy it. Second, it is not possible for a central office to recreate the “state” of a hard  drive, without being on site. Various drivers and settings are specific to the equipment  on the site. And data is only available on site (if a backup was taken). This dramatically increases the cost of repairing a hard drive failure. While the  drive itself may be replaced by the manufacturer at no cost, recreating the drive to its  former state is an expensive affair.

The Alternative Solid State Storage

–

Thanks to the dramatic increase in popularity of consumer electronics, the  prices of non­volatile solid state storage, such as NAND flash, have reduced signifi­ cantly. It is now feasible and quite popular to run devices entirely from flash. We also use flash based storage in our computing device. This eliminates the  failure and fear associated with using hard drives. However, flash based storage still  does not compete with hard drives on a price­per­GB scale. It is thus important to  change the way we store our programs and data. This is the subject matter of the next  section.

State of a System

state (st tā ), n. How something is; its configuration, attributes, condition, or  information content. The state of a system is usually temporary (i.e. it changes  with time) and volatile (i.e. it will be lost or reset to some initial state if the system  is switched off). A state may be considered to be a point in some {space} of all  possible states. The state of a computer, as we refer to it in this context, is the sum total of all  changes made to it since it was purchased. In other words, it is the software and data  that has been added to it since it was first installed. The state of a computer is comprised of the following four elements: 1. The Operating System, application software, and drivers. These are installed  from the optical media accompanying the computer, and other sources. 2. The configuration changes made to the OS and software. This includes, for in­ stance, the IP address assigned to the computer, and dial­up connection pass­ word settings. 3. The data added to the system by the user(s). This includes documents, down­ loads and media. 4. The configuration changes made to the system by the user. Though this item  appears innocuous, there is a huge amount of tweaking that a user can admin­ ister to a computer over the course of an year. Office software settings, chat  settings, browser plugins, wallpapers and sounds, are just some of the changes  users make to enable their work and express their individuality.

State Keeps Changing

The state of a computer is forever changing. Data and programs get added,  and settings are changed. If this state is not preserved, either through on­line backups  or by copying to off­line storage, then the user is asking for trouble. Often, this state gets changed without the user wanting that change. Virus and  worm attacks can destroy state. Sudden power failures can corrupt files. Other users  that the system is shared with, can modify settings to suit their requirements, thereby  leaving the primary user helpless and confused.

State Must Be Preserved

As  someone   administering  a   network   of   dispersed   computers,   you  would like a lot of state to be preserved. This includes:

1. OS and applications. Removal of applications can lead to disruption in busi­ ness. Addition of non­business applications such as games can divert systems  from the business purpose that they are intended to serve. 2. Configuration changes, advert or inadvertent, can lead to downtimes. 3. Data generated by the users must be secure. There may be data which we may  never be able to regenerate later.

How Thinvent Looks at State

At Thinvent, we bifurcate state into two parts:

1. State that must be kept constant. This includes the OS and applications, and  critical system settings.

2. State that is allowed to change, but must be backed up. These are files and set­ tings that the user creates. Such state needs to be backed up regularly.

State Preservation and Access Rights

A business oriented computer has predefined functionality. Anything that the  computer will do, is known and planned well in advance. All the hardware to be used  with the system, is purchased centrally in bulk. Therefore, it is possible to define a de­ fault state of the device. At Thinvent, we work with the customer to understand their  requirements to the smallest detail, and incorporate them into the default state of the  device. Then, we must define which of these states can be overridden by the user on  the field. If you have centrally defined the branding (wallpapers and logos) of the sys­ tem, we must prevent the user from changing these. Similarly, there is little need for  the user to install additional applications on their own. If an application is required, it  must be sanctioned and installed from the centre. It is this command and control that forms the bedrock of Thinvent's software  solution. We will discuss this in detail when we come to the topic of remote manage­ ment.

Important State Must be Immutable

All important OS and application related files, as well as default settings, are  placed in the Thinvent system in read­only form. The rights to individually change  these files is protected by a password. In typical usage scenarios, customers rarely  find the need to change anything other than network settings. Periodically, Thinvent issues a software upgrade. This upgrade fixes  bugs found since the previous release, and adds functionality such as new  software that the customer now requires. This upgrade is applied remotely  over WAN, or on­site. It replaces the read­only components of the software.

Next, we extract from the system, state that has been changed. This can in­ clude network settings, and touch screen calibration data. Such data is compiled by  System ID, and placed in a central location. Any time hardware failure occurs, we can  prepare an identical system at the central location and despatch it.

User Created State Must Be Backed Up

Let us now look at the user created state, which is in a constant state of flux. If  the WAN bandwidth permits, we can centrally back this data up over the network.  Otherwise, we can prompt the user to periodically insert removable storage media, to  which the data on the computer is synchronised.

Conclusion

State preservation is not an optional feature of the Thinvent system – it is an  essential part of it. We are well aware that even on solid state storage, state can be  lost due to human error or machine failure.

Hardware Options provided by Thinvent

Thinvent offers a wide range of Managed Client hardware to meet the needs of  your project, whether it is in the field of education, banking, transport or retail. The  MC16L is a revolutionary, low power thin client that is built inside a standard 15.6"  LCD display. The MC05 is the smallest Atom based computer in the Indian market.  Last, but not the least, is the MC19V, which provides the right balance of power con­ sumption, processing power, display size and price. Feature MC16L MC19V MC05 Typical Power  Consumption 15W 25W 30W1

Screen Size 15.6" wide 18.5" wide N/A

Appli­ cation Thin Client ✓ ✓ ✓ Diskless Client •2 ✓ Managed  Client3 •2 ✓ Nettop4 _✓ Processor 300MHz ARM  RISC core 400MHz VIA  Eden 1.6GHz Intel  Atom 230 Chipset 300MHz DSP –  MPEG2, JPEG  acceleration CN700 – 2D/3D  graphics  acceleration SIS 1 With external LCD monitor. Stand alone power consumption is 14W without HDD,  18W with HDD. 2 Provides basic functionality like browsing and educational gaming. 3 An MC can work standalone without requiring a server. This is the typical use case in a  rural project. MC19V MC16L MC05

Feature MC16L MC19V MC05 Typical/Max Memory 128MB/128MB 256MB/512MB 512MB/2GB

Typical/Max Storage 128MB 256MB/8GB 512MB/8GB

Storage Expandability SD­card USB flash drive SATA 2.5" HDD

Ethernet Networking 100 Mbps 100 Mbps Gigabit

VESA Mount ✓ ✓ ✓

Maximum Resolution 800600 1366768 Upto 19201440

USB ports 1 / 45 _3 / 46 ₆

Input Voltage 100 ~ 240V AC 100 ~ 240V AC 100 ~ 240V AC

Operating Temperature 0 ~ 45C 0 ~ 45C 0 ~ 40C Dimensions (mm) 374  304  190 463  358  186 173  154  207 Weight 2.8 kg 3.5 kg 500 gm7 Your choice of computers will depend on the use case of your project. Our sug­ gestions are: • If you need a lot of processing power, or are only providing a single standalone  computer, go for the MC05. • If the only power source available to you is solar, and you need to provide mul­ tiple computers, go for the MC16L. You can hook the MC16Ls up to an RC300  or RC400 server. • If you get electricity supply for a few hours a day, and you need to provide  more than one computer per location, the MC19V is your best choice. 5 4 port external USB hub provided as standard with the MC16L 6 One USB port is internal, for network or storage expansion 7 For standalone device. 18.5" display dimensions and weight similar to MC19V.

Thinux Thinvent Embedded Linux

–

Thinux is the flagship product of Thinvent. It is an embedded version of Linux,  specially made for rural and kiosk applications. We have worked hard to ensure that Thinux overcomes the two primary prob­ lems when using Linux on the desktop – application support and user friendliness. We  have also added numerous management and control features, never before seen in  commercial software.

Support for Proprietary Applications

Thinux supports the installation and execution of Windows applications. Win­ dows software runs under Thinux just as well as Linux software, without any decrease  in performance.

Illustration 7: The many faces of Thinux!

As demonstrated in the screen­shots here, popular software such as MS Office  and Internet Explorer performs well under Thinux, and also integrates into the look  and feel of the computer.

Simplified Installation of Windows Software Under Thinux

In MS Windows, installation of a software involves multiple updates to the sys­ tem registry, and the use of third party installation managers. In comparison, Win­ dows software installation under Thinux simply amounts to unzipping an archive file  into a directory. Thinvent will prepare these archive files for software you provide. To  uninstall a software, we simply erase the directory of that software. This makes the  management of software easier. A great advantage is the installation of software onto removable pen­ drives and CDs. This enables users to work with multiple software, without  installing all of them at the same time on their computer. Illustration 9: Adobe Photoshop, MS Internet Explorer, and MS Visual FoxPro 8.0, run­ ning under Thinux

A Bouquet of Free and Open Source Software

This comes pre­installed with a bouquet of world class FOSS application soft­ ware. These applications offer functionality that is comparable to similar proprietary  software, at no additional cost to you.

Open Source Office Suite

OpenOffice.org, the award winning open source office suite, provides you com­ patibility with both legacy document formats such as DOC, XLS and PPT, while sup­ porting new, open standards such as ODF. Web Browser The web browser is the primary interface for most e­Governance applications.  Thinux is bundled with the Firefox 3 browser, supporting: 1. Cutting edge web standards such as RSS, CSS, DHTML and Javascript. 2. Fast layout of AJAX based Web 2.0 websites 3. Viewing and typing of Hindi and other Indian language content 4. Support for plugins of various media formats such as Flash, Java, PDF, AVI, etc. Illustration 10: Open source office suite

Imaging software Development IDE Thinux provides support for powerful, integrated development environments  such as Eclipse. Such IDEs have built­in tools for development, version management,  and testing. They support web, server and client application development in Java,  J2EE, C++, Python and Ruby. Illustration 12: Imaging Software similar to Photoshop Illustration 11: Firefox under Thinux, rendering government  websites in Hindi

Mail Client

Localisation

In a rural scenario, it is important to provide computing services and training,  in the local language of the area. Thinux has built in support for: 1. Localisation of the user interface and common applications such as office, into  Hindi. 2. Support for the input of Devanagari text in any software bundled with  Thinux. Illustration 14: Outlook equivalent in Thinux Illustration 13: A powerful IDE that supports Java, C and C++  development and debugging

3. Support for the rendering of Hindi content, such as government and news  websites. Thinux thus enables rural centres to deliver word processing, email, chat, ac­ counting and other such services in Indian languages. Illustration 15: Screenshot of Word Processor running in Hindi  under Thinux

Remote Management and Monitoring

Remote management is a key feature in Thinux. It enables customers to con­ trol, configure and monitor all their computers on the field, from a central location.  Any computer can be administered from any other computer, as long as the adminis­ trator has the right password. To perform system administration on a computer, the administrator only has to  know the IP address of that computer. He or she does not have to be physically  present at the computer. He has to simply type the IP address of the computer into the  URL bar of any browser in the entire network. It is also not necessary to be present at  the central location (HO), or use a specific computer, software or browser.  Some of the important features of Thinux remote management solution are:  1. Web based user interface that is accessible from any browser – Firefox or IE.  2. Support for configuring system services.  3. Ability to monitor the user's desktop remotely. The user's desktop can be accessed by the administrator for the purpose of:  a) Remotely helping the user to perform certain tasks  b) Monitoring the actions of the remote user  c) Collaborate during a presentations or training session  d) Deliver training over the network Illustration 16: Enables configuration of the complete system

 4. Ability to enable or disable specific hardware and software.

 5. Clustering of nodes for the purpose of easy administration. A cluster is used to  simultaneously   execute   commands   or   apply   configuration   settings   across   a  group of clients.  6. Clone settings from one machine to another.  7. Communicate with the user present on the remote computer.  8. Sometimes, the computer may begin to malfunction due to incorrect  settings. Remote management can be used to bring Thinux back to a  known­good state, in case it is no longer working properly. The con­ Illustration 17: Thinux messaging utility enables the adminis­ trator to send messages to the current user Illustration 18: Factory reset and system upgrade. A set of very  valuable features unique to Thinux

figuration state stored in the system is erased, and the system begins to boot  and run properly.

Customisation of User Interface

It is important to provide a customised user interface to the end user. Thinux  gracefully hides the complexities of the system from the user, and presents to him/her  what is most relevant. We provide the user and the administrators with intuitive icons  indicating the status of the system. For instance, here are some icons that you will find on the bottom right of all  Thinux screens. They convey crucial information about network and printer connec­ tivity: ● Network status ○ Network is completely inaccessible ○ Certain network services are not accessible  ○ Both the network and service are accessible  ● Remote monitoring status ○ User is being remotely monitored  ○ User is not being remotely monitored       ● Printer status ○ Printer is available ○ Printer is not available 

Remote Monitoring

The ability to monitor a system remotely is critical in a rural IT project. Thinux  provides the facilities to monitor resource utilisation, connectivity, up­time etc. This  data can be used to derive statistical information, which will enable the customer to  predict the future usage, and plan accordingly. This also helps the customer to have a  firm control on the field staff and their activities.

This feature also enables the customer to debug and resolve any issues that  might arise in the field.

Existing Customers of Thinux

Thinux is widely deployed in the field today. Below is a list of customers who  have leveraged the strength of Thinux to deliver their applications.

Data Centre

To offer services such as e­procurement and tele­education, a  rural project  needs portals and servers. Thinvent can assist you in setting up a state of the art serv­ er room to deliver various services. Below, we describe an appropriate configuration  for such server rooms.

Server Side Stack

Thinvent has competency in providing server side web application stacks such  as J2EE. We can provide you a complete web application stack based on open stan­ dards. This will include a Web server, Application server, Database server, and an ap­ propriate development platform for creating your business applications.

Edge Devices

Network security is the primary concern of the day while setting up a data cen­ tre. Thinvent provides reliable UTM equipment that will safe guard your network and  your business, and ensure that your network and servers are protected from malicious  attacks from the Internet. Our UTM equipment filters spam, virus and web content,  acts as a firewall, and detects and prevents intrusions. Illustration 20: A simplified view of the server layout Illustration 21: Thinvent UTM device blocks all unwanted traffic

Load Distribution and High Availability

On large installations, a single physical server cannot handle the load of all  clients. We must then split the load between multiple physical servers, and yet make  them look like a single server to the clients. Thinvent's server bank technology creates  virtual servers for each service such as Database, Application, Web, Authentication  and Authorisation. We first require load balancers to distribute the client requests between the  physical servers. Thinvent's load balancers will ensure that requests from your clients  always reach the server with minimum load. This enhances the application perfor­ mance at the clients, while keeping the servers in good health by equally balancing  their loads. Load distribution is coupled with high availability, which monitors the health  of each server, and stops sending requests to a server when it malfunctions. Such a  server is immediately reported to the administrator on duty using the administration  console (or SMS). This technology not only increases your system's performance – it also saves  you a lot of money. Earlier, having a data centre with high reliability and perfor­ mance, meant the purchase of high­end equipment. We know that linear growth in  the load bearing capacity or reliability of any equipment, increases its cost exponen­ tially. When using Thinvent's server bank technology, you only require commodity  server equipment. To increase the load capacity or reliability, we have to simply plug­ in another commodity server into the cluster. This leads to a linear relationship be­ tween load/reliability and cost.

Thinux VPN Server Bank

A virtual private network is a wide area computer network in which the wide  area links are created using open connections or virtual circuits in some larger net­ work (e.g., the Internet) instead of by dedicated physical wires. One common applica­ tion is secure communications through the public Internet. Instead of leasing a private  line to interconnect two offices, we can get Internet connections at both ends, and  build a VPN over the Internet connections.

The VPN Thinux provides will have 2048 bits strength PKE authentication and  encryption. The data sent via this VPN cannot be intercepted at any point other than  the designated end point.

Single sign-on

All users will be provided with a single ID and password to access the data cen­ tre. The same ID can be used to access all of the applications and services you offer.  The roles and authorities of each user will be predefined. The user information will be  centrally stored and shared by all the servers. A user friendly interface will help ad­ ministrators decide which users can access which applications or services. Illustration 22: Detailed view of the Server room

Unified Communication

Rural IT deployments are usually connected with a wide area network. This  network   enables   the   adoption   of   various   communication   technologies   which   will  make the rural centre very useful for the masses. This convergence of IT and commu­ nication, converts a rural IT centre into a telecentre.

Unified Messaging

The convergence of technologies enables us to offer various forms of communi­ cation – written and oral – using a computer. Thinvent's unified messaging solution  enables a computer to deliver email, chat, SMS, fax, telephone and video­conferenc­ ing, all from a single computer. In a rural area, there may not be much demand for email and chat. However,  they will provide you a reliable means of internal communication. For example, the  system administrators can provide technical support to the telecentre operator using  chat. More traditional forms of telecom, such as telephone and fax, is bound to gain  high traction among rural customers. In the villages where the PSTN is yet to reach,  the telecentre can run a very profitable PCO with telephone and fax facilities. Thinvent has a ready and proven solution for unified messaging. We can en­ able you with the server and client side software and hardware, as well as specialised  telecom equipment, to run these services.

Telecentre Computers as Telephones

Thinux has VoIP support built into it. With this software, the telecen­ tre computers can also function as a telephone. These computers can not  only call each other, but also call PSTN numbers, using interconnects we pro­ vide at the server end. If the usage at a telecentre is high, normal telephones 

Another profitable service to provide, is that of International calling using VoIP.  Again, Thinvent will enable you with the right technology and tie­ups, to deliver these  services.

Wireless WAN

When rural projects deploy bandwidth intensive services, or when they reach  the areas where the PSTN has not yet reached, we propose to use wireless point­to­ point links to provide the much needed connectivity. With the increased adoption of VoIP and video services at our telecentres, our  dependence on the network will increase. To fulfil these increased expectations, it  may become feasible in a number of areas to go in for wireless connectivity. This one  time expense will give us constant revenues through voice and video services, and  eliminate recurring network bills. Going forward, telecentres can provide services with video support, such as  video conferencing, tele­medicine, e­training etc. These facilities can be effectively  used to promote the aims of a telecentre, such as improvement of public health, ani­ mal husbandry, social forestry etc. This allows government departments to send the  information to the end user in an inclusive manner. The feasibility of providing video  services will be much higher, once we have our own wireless WAN. Illustration 24: Wireless WAN serving rural telecentres

Power Correction Equipment for Rural Sites

We revisit the power problem at rural sites, but this time looking at the power  correction equipment rather than the load (computers). We describe here a power  conditioning equipment that not only increases the life of the equipment by providing  cleaner power, it also increases the power correction and rectification efficiency.

Traditional Power Solutions

The illustration above shows a traditional set up to provide uninterrupted pow­ er to a computer. When power is being supplied by the distribution company, the AVR  corrects this power and directly feeds it to the computer. Often, the power being sup­ plied falls outside the range of the AVR. In such situations, and during power cuts, the  charge stored in the battery is inverted to AC and delivered to the computer. Computers, printers and other peripherals are electronic equipment that only  work on DC power. Computers include SMPS and AC/DC converters, that convert the  AC power delivered by the UPS, into DC supplies required by the various parts of the  computer. A majority of the time, the UPS is delivering power from the battery, not the  electric supply. At such times, we are inverting the power to AC, then rectifying it  back to DC. This leads to efficiency losses, higher cost of equipment, and more com­ ponents that can fail.

DC Based Power Solution

The power consumed by Thinvent's Appropriate Computer and TFT  monitors is quite low. It is thus feasible to build DC­DC SMPS power supplies  for these equipment. DC­DC supplies work at very high efficiencies, as is evi­ dent from the fact that they do not require heat sinks to dissipate losses. 

While TFT monitors and inkjet MFPs come with built in DC inputs, Thinvent builds  DC input power supplies for its computers. We thus eliminate the inverter of the UPS, and the AC/DC adapters of the com­ puter equipment. All equipment are directly supplied the DC 12V power coming from  the battery and the charger. The presence of the battery cleans the power coming  from the charger, even when the distribution supply is erratic. The AVR is also not re­ quired any more, since the charger is SMPS based.

Alternative Energy Sources

The above solution can be augmented with power from alternative energy  sources like solar and wind power. The power coming in from these sources, is sent  into a hybrid charger. The hybrid charger takes in electricity from solar, wind and sup­ ply sources, and charges the battery bank with it. It also supplies DC power directly to  the equipment, without routing it through the battery. Illustration 26: Power solution for Thinvent's systems