Este documento descreve os aspectos metodológicos relacionados ao planeamento e projeto de redes informáticas. Ele discute a decomposição hierárquica da rede em subsistemas, os planos de análise a serem considerados e as fases do projeto, incluindo a análise de requisitos, planeamento, projeto, assistência e testes.

1. Planeamento e projecto de redes
Edmundo Monteiro
http://www.dei.uc.pt/~edmundo
Fernando Boavida
http://www.dei.uc.pt/~boavida
Departamento de Engenharia Informática
FCTUC
DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida

2. Objectivos
Análise dos aspectos metodológicos
relativos à construção de redes
informáticas
Metodologia de planeamento e projecto
Faseamento dos projectos
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3. Plano
Metodologia
Decomposição hierárquica
Planos de análise
Faseamento das actividades
Faseamento
Análise de requisitos
Planeamento
Projecto
Assistência ao projecto
Testes e ensaios
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4. Metodologia
Decomposição hierárquica em vários
subsistemas
Planos de análise, desde as aplicações à
cablagem
Faseamento de actividades, desde a
análise de requisitos aos testes finais
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5. Decomposição hierárquica
Subsistema horizontal
Cablagem horizontal
Equipamento activo dos distribuidores de
piso
Subsistema de backbone de edifício
Cablagem de backbone de edifício
Equipamento activo dos distribuidores de
edifício
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6. Decomposição hierárquica (cont.)
Subsistema de backbone de campus
Cablagem de backbone de campus
Equipamento activo dos distribuidores de
campus
Subsistema de acesso
Circuitos e equipamentos de comunicação
com o exterior da LAN
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7. Decomposição hierárquica (cont.)
Subsistema de distribuição
Redes ou circuitos de interface entre redes privadas
e redes de núcleo
Equipamento de up-link dos nós do subsistema de
acesso aos nós do subsistema de núcleo
Subsistema de núcleo (core)
Nós e circuitos principais de uma infra-estrutura
(normalmente, de um operador de
telecomunicações)
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8. Decomposição hierárquica
Subsistema de
núcleo
(core)
WAN Subsistema de
WAN / MAN
e/ou distribuição
MAN
Subsistema de
acesso
Subsistema de
backbone campus
Subsistema de
LANLAN backbone edifício
Subsistema
horizontal
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9. Planos de análise
Aplicações telemáticas
Arquitecturas protocolares
Sistemas de cablagem
Tecnologias de comunicação
Aspectos de gestão
Aspectos de segurança
Equipamento de comunicações
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10. Planos de análise (cont.)
Aplicações telemáticas
Identificação das aplicações
Caracterização
Parâmetros de funcionamento
Locais a abranger
Tendo em vista a satisfação dos requisitos de
comunicação
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11. Planos de análise (cont.)
Arquitectura protocolares
Identificação das arquitecturas protocolares a
suportar nos diferentes níveis hierárquicos
Cablagem
Definição dos sistemas de cablagem nos diferentes
níveis hierárquicos da LAN
Fibra óptica (tipo)
UTP (Cat)
Backbone de voz (nº pares)
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12. Planos de análise (cont.)
Tecnologias de comunicação
Identificação das tecnologias de comunicação a
suportar nos diferentes níveis hierárquicos
LAN: Ethernet, ...
WAN: circuito alugado, ATM, SDH, ...
Aspectos de gestão
Caracterização das necessidades de gestão da
infra-estrutura
Passivos
Activos
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13. Planos de análise (cont.)
Segurança
Identificação dos aspectos de segurança nos
diversos níveis da hierarquia
Segurança nas comunicações internas
Segurança nas comunicações de e para o exterior
Zonas públicas e zonas privadas
Equipamento de comunicações
Caracterização das necessidades em termos de
equipamento de comunicações
Switchs
Routers
Firewall, ...
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14. Faseamento
Fase Tarefas
Requisitos Definição dos objectivos do projecto
Levantamento das necessidades
Identificação das condicionantes
Planeamento Definição do modelo de funcionamento
Definição da arquitectura lógica
Dimensionamento
Projecto Especificação
Definição das condições de instalação
Peças desenhadas
Medições e orçamento
Assistência Assistência ao projecto
Fiscalização
Teste Teste
Certificação
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15. Três dimensões de um projecto
Hierarquização
Subsistema de core
Subsistema de distribuição
Subsistema de acesso
Subsistema de backbone de campus
Subsistema de backbone de edifício
Subsistema horizontal
s to to a te Faseamento
Aplicações to
en ci es
si ec ên
Arquitectura
i
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R la
n ss
Cablagem P A
Tecnologias
Gestão
Segurança
Equipamento
Planos de análise
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16. Fase 1: Análise de requisitos
Definição dos objectivos
Levantamento das necessidades
Identificação das condicionantes
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17. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Definição dos objectivos
Quais os serviços a suportar pela infraestrutura ?
Quais os locais a abranger ?
Quais as características de cada um dos locais ?
Quais as ligações ao exterior necessárias ?
O que é que já existe em funcionamento ?
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18. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: funcionalidade
Grupos de utilizadores por necessidades
Suporte de aplicações tradicionais
Suporte de voz ou vídeo na infra-estrutura
Suporte de aplicações multimédia
Suporte de novas aplicações
Outras (quais?)
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19. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: abrangência
Localização dos edifícios
Localização dos postos de trabalho
Necessidades de acesso remoto
Necessidades de acesso a outras entidades
Necessidades de acesso ao exterior
Outras (quais?)
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20. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: qualidade
Suporte de aplicações best-effort
Suporte de aplicações adaptativas
Suporte de aplicações continuous media
Outras (quais?)
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21. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: segurança
Confidencialidade
Autenticação
Integridade
Não-repúdio
Controlo de acesso
Outras (quais?)
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22. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: disponibilidade
Necessidades elevadas de disponibilidade?
Aplicações críticas para a instituição
Tempo médio entre falhas
Tempo de reparação
Outras (quais?)
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23. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: adaptabilidade
Alteração frequente dos espaços?
Utilizadores mudam frequentemente de funções?
Outras (quais?)
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24. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: escalabilidade
Previsões de crescimento da organização
Previsões de evolução no uso dos serviços
Previsão do número de utilizadores
a 1 ano
a 3 anos
Outras (quais?)
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25. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades:
interoperabilidade
Sistemas informáticos existentes
Sistemas de comunicação existentes
Sistemas a substituir ou a migrar
Outras (quais?)
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26. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: gestão
Gestão central
Gestão remota
Integração de vários sistemas e plataformas de
gestão?
Equipa de gestão
Outras (quais?)
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27. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: custo
Limitação de custos de instalação
Limitação de custos de operação
Contabilização e taxação
Global?
Por sector?
Por utilizador?
Outras (quais?)
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28. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: temporais
Datas de início ou fim de alguma das fases do
projecto
Datas de início ou fim da instalação da rede
Outras (quais?)
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29. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: operacionais
Necessidades de integração do projecto com outros projectos
em curso?
Necessidade de coordenação da instalação da infra-estrutura
com outras obras em curso?
Necessidade de realização instalação sem interrupção do
normal funcionamento da instituição?
Outras (quais?)
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30. Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: ambientais
Presença de fontes de EMI?
Condicionantes em termos de agressividade mecânica?
Condicionantes em termos de agressividade química?
Condicionantes históricas ou patrimoniais?
Condicionantes de instalação (espaços técnicos)?
Outras (quais?)
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31. Fase 2: Planeamento
Modelo de funcionamento
Caracterização dos grupos de utilizadores
Caracterização das aplicações a suportar
Definição da arquitectura lógica
Componentes LAN
Componentes WAN
Dimensionamento
Caracterização dos fluxos individuais e agregados
Dimensionamento das ligações
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32. Fase 2: Planeamento
Modelo de funcionamento: caracterização de
utilizadores e aplicações
Exemplo
Id. Descrição N.º Local Aplicação Arq. Tráfego Dest. tráfego Id.Dst.
G1 Administração 50 Sede E-mail TCP/IP BE Serv. E-mail sede S1
Dep. comercial Intranet TCP/IP BE Serv. Intranet sede S2
WWW geral TCP/IP BE Proxy WWW sede S3
Ficheiros NetBEUI BE Serv. fich. sede S4
Base de dados TCP/IP BE Serv. BD sede S5
Videoconf. p.p. TCP/IP AD Grupos A a F G1-6
Várias TCP/IP BE Internet I
Telefone PPCA CM PPCA da sede P1
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33. Modelo de funcionamento (exemplo)
S6 S5 S4 S3 S2 S1
P1
Internet
Sede
G1
G2 Rede telefónica
G7
Best-effort
WAN
Adaptativo
Continuous-media
Filial A ... Filial D
P2 P5
G3 S7 G6 S10
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34. Fase 2: Planeamento
Definição da arquitectura lógica
Componentes LAN
Componentes WAN
Critérios de ordem económica
Critérios de ordem tecnológica
Critérios de ordem funcional
Critérios de ordem política
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35. Arquitectura lógica (exemplo)
Internet
S1
Switch Router
S2
P1
Rede telefónica
S3 Switch Switch
G1 G2
S5
S4
S6
G1 G2 G7
Router Router Router Router
Switch Switch Switch Switch
P2 P3 P4 P5
G3 G3 S7 G4 G4 S8 G5 G5 S9 G6 G6 S10
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36. Fase 2: Planeamento
Dimensionamento
Caracterização dos fluxos individuais
Fluxos best effort
Fluxos adaptativos (voz, vídeo)
Caracterização dos fluxos agregados
Dimensionamento das ligações
Dimensionamento de débito
Dimensionamento de atraso
Dimensionamento de perdas
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37. Caract. de fluxos BE (exemplo)
Aplicação Tempo de Tempo de Tamanho Tamanho Débito Débito Atraso
resposta resposta de bloco de bloco situação situação máximo
óptimo tolerável normal grande nominal excepção round-trip
[segundos] [segundos] [Kbytes] [Kbytes] [Kbps] [Kbps] [ms]
Consulta de Email 10 60 2 2000 2 280 1000
Transacção WWW 5 30 10 500 16 140 500
Trans. Base Dados 1 6 0,5 100 4 140 100
Interacção remota 0,2 1 0,01 1 0,4 8 100
Transf. fich. LAN 5 30 100 30000 160 8000 500
Transf. fich. WAN 10 300 100 10000 80 280 500
Trsf. fich Internet 20 1200 100 10000 40 70 500
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38. Caract. de fluxos adaptativos (exemplo)
Aplicação Codificação Débito mínimo Débito nominal Atraso máximo
[Kbps] [Kbps] round-trip [ms]
VoIP H.323 8 32 200
VCoIP H.320 (MPEG-4) 32 64 200
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39. Fluxos agregados
Fluxos a Fluxos a
montante de A montante de B
A B C
Fluxos Fluxos
agregados agregados
em A em B
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40. Dimensionamento de ligações
• Partir da caracterização das necessidades de débito, de
atraso e de perdas das aplicações.
• Calcular o somatório dos débitos nominais de todos os
fluxos para todas as aplicações a montante do nó de
agregação.
• Se for possível e economicamente viável dimensionar a
ligação para suportar o somatório dos débitos nominais,
utilizar este valor como primeira estimativa para
dimensionar a ligação.
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41. Dimensionamento de ligações (cont.)
• Caso não seja viável, devem ser introduzidas restrições ao
número máximo de fluxos activos de cada uma das aplicações
até ser obtido um valor para o qual seja possível dimensionar a
ligação.
• Verificar se o débito de excepção mais restritivo dos fluxos
best-effort a montante do nó de agregação é superior à
capacidade estimada da ligação.
• Somar ao valor obtido uma margem para crescimento futuro,
de forma a ajustar a capacidade da ligação em função dos
vários escalões de débito suportados pela tecnologia a utilizar
na ligação.
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42. Dimensionamento LAN (exemplo)
Aplicação Débito Débito Número de Número de Factor de Débito total
nominal excepção fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicação
[Kbps] [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]
Consulta E-mail 2 280 30 30 1,00 60
Transac. WWW 16 140 30 30 1,00 480
Transac. BD 4 140 30 30 1,00 120
Interacção remota 0,4 8 30 30 1,00 12
Transf. fich. LAN 160 8000 30 30 1,00 4800
Transf. fich. WAN 80 280 30 3 0,10 240
Trsf. fich. Internet 40 70 30 3 0,10 120
VCoIP 64 64 30 30 1,00 1920
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 7752
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 8000
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 10000
Margem de débito para evolução [Kbps] 90000
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 100000
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 8%
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43. Dimensionamento WAN (exemplo)
Aplicação Débito Débito Número de Número de Factor de Débito total
nominal excepção fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicação
[Kbps] [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%
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44. Dimens. do acesso à Internet (exemplo)
Aplicação Débito Débito Número de Número de Factor de Débito total
nominal excepção fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicação
[Kbps] [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%
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45. Outros aspectos do planeamento
• Disponibilidade
• MTBF – mean time between failures
• MTTR – mean time to repair
• Segurança
• Política de segurança
• Mecanismos de segurança
• Encaminhamento e endereçamento
• Atribuição de endereços
• Sub-redes
• VLAN
• Grupos de trabalho
• Isolamento de tráfego
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46. Fase 3: Projecto
Parte 1: Ambiente de projecto
Objecto do projecto
Motivações
Locais a abranger
Interfaces com outros sistemas
Princípios orientadores
Resumo dos objectivos
Caracterização dos requisitos
Identificação das condicionantes
Arquitectura lógica
Estrutura hierárquica
Circuitos
Aplicações e arquitecturas
Estrutura física
Localização dos distribuidores
Cablagem
Acessos ao exterior
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47. Fase 3: Projecto (cont.)
Parte 2: Especificações
Especificação de componentes passivos
Especificação do equipamento activo
Especificação de equipamento de segurança
Especificação de servidores de
comunicações
Especificação de equipamento de voz
Equipamento de gestão e manutenção
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48. Fase 3: Projecto (cont.)
Parte 3: Instalação e verificação
Definição das condições de montagem de passivos
Definição das condições de instalação de equipamento
Definição das condições de Teste e Certificação
Anexos
Medições
Lista de quantidades dos componentes necessários
Peças desenhadas
Arquitectura lógica, estrutura física, traçados em planta da
cablagem, configuração dos distribuidores
Orçamento
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49. Fase 4: Assistência ao projecto
Esclarecimento de opções técnicas na
fase de aquisição
Apoio à instalação
Fiscalização da instalação
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50. Fase 5: testes e ensaios
Verificação da conformidade com as especificações do
projecto
Equipamento passivo
Certificação da cablagem
Equipamento activo
Verificação do correcto funcionamento de todos os
componentes
Só depois dos testes, ensaios e eventuais correcções
ou alterações é que há a entrega formal da obra pelo
instalador ao dono da obra.
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51. Súmula
O Planeamento e Projecto de uma rede
informática é suportado por uma
metodologia de três dimensões
Decomposição hierárquica
Análise por planos
Faseamento de actividades
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 51

52. Leitura adicional
Capítulo 9 de Edmundo Monteiro, Fernando Boavida,
Engenharia de Redes Informáticas, FCA – Editora de
Informática, 2000.
DOVERSPIKE, Robert e SANIEE, Iraj (Ed.), Heuristic
Approaches for Telecommunications Network Management,
Kluwer Academic Publishers, 2000.
IMPRENSA NACIONAL (Ed.), Projectos de obras públicas
(instruções para cálculo dos honorários), Imprensa Nacional
– Casa da Moeda, Lisboa, 1984, (actualizado por portaria de
27-1-86, publicada no DR de 5-3-86, nº53, II série).
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 52

53. Leitura adicional (cont.)
JAIN, Raj, The Art of Computer System Performance Analysis:
Techniques for Experimental Design, Measurement, Simulation,
and Modeling, John Wiley & Son, New York, 1991.
KESHAV, S., An Engineering Approach to Computer Networking,
Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997.
McCABE, James, Practical Computer Network Analysis and
Design, Morgan Kaufmann, San Francisco, California, 1988.
MITCHELL, George, The Practice of Operational Research, John
Wiley & Son, New York, 1993.
NORRIS, Mark, DAVIS, Robert e PENGELLY, Alan, Component-
Based Network System Engineering, Artech House
Telecommunications Library, New York, 1999.
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 53