planeamento_projecto_redes

Planeamento e projecto de redesEdmundo Monteirohttp://www.dei.uc.pt/~edmundo

Fernando Boavidahttp://www.dei.uc.pt/~boavida Departamento de Engenharia Informtica FCTUC

DEI FCTUC

Edmundo Monteiro, Fernando Boavida

ObjectivosAnlise dos aspectos metodolgicos relativos construo de redes informticasMetodologia de planeamento e projecto Faseamento dos projectosEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 2

PlanoMetodologiaDecomposio hierrquica Planos de anlise Faseamento das actividades

FaseamentoAnlise de requisitos Planeamento Projecto Assistncia ao projecto Testes e ensaiosEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 3

MetodologiaDecomposio hierrquica em vrios subsistemas Planos de anlise, desde as aplicaes cablagem Faseamento de actividades, desde a anlise de requisitos aos testes finais

Engenharia de Redes, DEI FCTUC


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Decomposio hierrquicaSubsistema horizontalCablagem horizontal Equipamento activo dos distribuidores de piso

Subsistema de backbone de edifcioCablagem de backbone de edifcio Equipamento activo dos distribuidores de edifcioEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 5

Decomposio hierrquica (cont.)Subsistema de backbone de campusCablagem de backbone de campus Equipamento activo dos distribuidores de campus

Subsistema de acessoCircuitos e equipamentos de comunicao com o exterior da LANEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 6

Decomposio hierrquica (cont.)Subsistema de distribuioRedes ou circuitos de interface entre redes privadas e redes de ncleo Equipamento de up-link dos ns do subsistema de acesso aos ns do subsistema de ncleo

Subsistema de ncleo (core)Ns e circuitos principais de uma infra-estrutura (normalmente, de um operador de telecomunicaes)Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 7

Decomposio hierrquicaSubsistema de ncleo (core) WAN e/ou MAN MAN Subsistema de distribuio

WAN /

Subsistema de acesso

Subsistema de backbone campus

LANLAN

Subsistema de backbone edifcio

Subsistema horizontal



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Planos de anliseAplicaes telemticas Arquitecturas protocolares Sistemas de cablagem Tecnologias de comunicao Aspectos de gesto Aspectos de segurana Equipamento de comunicaesEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 9

Planos de anlise (cont.)Aplicaes telemticasIdentificao das aplicaes CaracterizaoParmetros de funcionamento

Locais a abrangerTendo em vista a satisfao dos requisitos de comunicaoEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 10

Planos de anlise (cont.)Arquitectura protocolaresIdentificao das arquitecturas protocolares a suportar nos diferentes nveis hierrquicos

CablagemDefinio dos sistemas de cablagem nos diferentes nveis hierrquicos da LANFibra ptica (tipo) UTP (Cat) Backbone de voz (n pares)Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 11

Planos de anlise (cont.)Tecnologias de comunicaoIdentificao das tecnologias de comunicao a suportar nos diferentes nveis hierrquicosLAN: Ethernet, ... WAN: circuito alugado, ATM, SDH, ...

Aspectos de gestoCaracterizao das necessidades de gesto da infra-estruturaPassivos ActivosEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 12

Planos de anlise (cont.)SeguranaIdentificao dos aspectos de segurana nos diversos nveis da hierarquiaSegurana nas comunicaes internas Segurana nas comunicaes de e para o exterior Zonas pblicas e zonas privadas

Equipamento de comunicaesCaracterizao das necessidades em termos de equipamento de comunicaesSwitchs Routers Firewall, ...Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 13

FaseamentoFase Requisitos Tarefas Definio dos objectivos do projecto Levantamento das necessidades Identificao das condicionantes Planeamento Definio do modelo de funcionamento Definio da arquitectura lgica Dimensionamento Projecto Especificao Definio das condies de instalao Peas desenhadas Medies e oramento Assistncia Teste Assistncia ao projecto Fiscalizao Teste CertificaoEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 14

Trs dimenses de um projectoHierarquizaoSubsistema de core Subsistema de distribuio Subsistema de acesso Subsistema de backbone de campus Subsistema de backbone de edifcio Subsistema horizontals a te to to to ci es en ec n si i T t m oj qu ea is Pr e n ss R la A P

Aplicaes Arquitectura Cablagem Tecnologias Gesto Segurana Equipamento

Faseamento

Planos de anliseEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 15

Fase 1: Anlise de requisitosDefinio dos objectivos Levantamento das necessidades Identificao das condicionantes



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Definio dos objectivosQuais os servios a suportar pela infraestrutura ? Quais os locais a abranger ? Quais as caractersticas de cada um dos locais ? Quais as ligaes ao exterior necessrias ? O que que j existe em funcionamento ?



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: funcionalidadeGrupos de utilizadores por necessidades Suporte de aplicaes tradicionais Suporte de voz ou vdeo na infra-estrutura Suporte de aplicaes multimdia Suporte de novas aplicaes Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: abrangnciaLocalizao dos edifcios Localizao 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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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: qualidadeSuporte de aplicaes best-effort Suporte de aplicaes adaptativas Suporte de aplicaes continuous media Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: seguranaConfidencialidade Autenticao Integridade No-repdio Controlo de acesso Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: disponibilidadeNecessidades elevadas de disponibilidade? Aplicaes crticas para a instituio Tempo mdio entre falhas Tempo de reparao Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: adaptabilidadeAlterao frequente dos espaos? Utilizadores mudam frequentemente de funes? Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: escalabilidadePrevises de crescimento da organizao Previses de evoluo no uso dos servios Previso do nmero de utilizadoresa 1 ano a 3 anos

Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: interoperabilidadeSistemas informticos existentes Sistemas de comunicao existentes Sistemas a substituir ou a migrar Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: gestoGesto central Gesto remota Integrao de vrios sistemas e plataformas de gesto? Equipa de gesto Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Levant. das necessidades: custoLimitao de custos de instalao Limitao de custos de operao Contabilizao e taxaoGlobal? Por sector? Por utilizador?

Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Identificao de condicionantes: temporaisDatas de incio ou fim de alguma das fases do projecto Datas de incio ou fim da instalao da rede Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Identificao de condicionantes: operacionaisNecessidades de integrao do projecto com outros projectos em curso? Necessidade de coordenao da instalao da infra-estrutura com outras obras em curso? Necessidade de realizao instalao sem interrupo do normal funcionamento da instituio? Outras (quais?)



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Fase 1: Anlise de requisitos (cont.)Identificao de condicionantes: ambientaisPresena de fontes de EMI? Condicionantes em termos de agressividade mecnica? Condicionantes em termos de agressividade qumica? Condicionantes histricas ou patrimoniais? Condicionantes de instalao (espaos tcnicos)? Outras (quais?)



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Fase 2: PlaneamentoModelo de funcionamentoCaracterizao dos grupos de utilizadores Caracterizao das aplicaes a suportar

Definio da arquitectura lgicaComponentes LAN Componentes WAN

DimensionamentoCaracterizao dos fluxos individuais e agregados Dimensionamento das ligaes



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Fase 2: PlaneamentoModelo de funcionamento: caracterizao de utilizadores e aplicaesExemploId. G1 Descrio Administrao Dep. comercial N. 50 Local Sede Aplicao E-mail Intranet WWW geral Ficheiros Base de dados Videoconf. p.p. Vrias Telefone Arq. TCP/IP TCP/IP TCP/IP NetBEUI TCP/IP TCP/IP TCP/IP PPCA Trfego BE BE BE BE BE AD BE CM Dest. trfego Serv. E-mail sede Serv. Intranet sede Proxy WWW sede Serv. fich. sede Serv. BD sede Grupos A a F Internet PPCA da sede Id.Dst. S1 S2 S3 S4 S5 G1-6 I P1



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Modelo de funcionamento (exemplo)S6 S5 S4 S3 S2 S1 P1 Internet Sede

G1 G2 Rede telefnica

G7 WAN Best-effort Adaptativo Continuous-media

Filial A P2

...P5 S7

Filial D

G3

G6

S10



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Fase 2: PlaneamentoDefinio da arquitectura lgicaComponentes LAN Componentes WAN Critrios de ordem econmica Critrios de ordem tecnolgica Critrios de ordem funcional Critrios de ordem poltica



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Arquitectura lgica (exemplo)Internet S1 S2 S3 S5 S4 G1 S6 G2 G7 Switch Switch G1 G2 Switch Router P1 Rede telefnica

Router Switch

Router Switch

Router Switch

Router Switch

P2

P3

P4

P5

G3

G3

S7

G4

G4

S8

G5

G5

S9

G6

G6

S10



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Fase 2: PlaneamentoDimensionamentoCaracterizao dos fluxos individuaisFluxos best effort Fluxos adaptativos (voz, vdeo)

Caracterizao dos fluxos agregados Dimensionamento das ligaesDimensionamento de dbito Dimensionamento de atraso Dimensionamento de perdasEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 36

Caract. de fluxos BE (exemplo)Aplicao Tempo de Tempo de Tamanho resposta resposta de bloco ptimo tolervel normal [segundos] [segundos] [Kbytes] 10 60 2 5 1 0,2 5 10 20 30 6 1 30 300 1200 10 0,5 0,01 100 100 100 Tamanho de bloco grande [Kbytes] 2000 500 100 1 30000 10000 10000 Dbito situao nominal [Kbps] 2 16 4 0,4 160 80 40 Dbito situao excepo [Kbps] 280 140 140 8 8000 280 70 Atraso mximo round-trip [ms] 1000 500 100 100 500 500 500

Consulta de Email Transaco WWW Trans. Base Dados Interaco remota Transf. fich. LAN Transf. fich. WAN Trsf. fich Internet



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Caract. de fluxos adaptativos (exemplo)

Aplicao VoIP VCoIP

Codificao H.323 H.320 (MPEG-4)

Dbito mnimo [Kbps]8 32

Dbito nominal Atraso mximo [Kbps] round-trip [ms]32 64 200 200



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Fluxos agregadosFluxos a montante de A Fluxos a montante de B

A

Fluxos agregados em A

B

Fluxos agregados em B

C



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Dimensionamento de ligaes

Partir da caracterizao das necessidades de dbito, de atraso e de perdas das aplicaes. Calcular o somatrio dos dbitos nominais de todos os fluxos para todas as aplicaes a montante do n de agregao. Se for possvel e economicamente vivel dimensionar a ligao para suportar o somatrio dos dbitos nominais, utilizar este valor como primeira estimativa para dimensionar a ligao.



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Dimensionamento de ligaes (cont.)

Caso no seja vivel, devem ser introduzidas restries ao nmero mximo de fluxos activos de cada uma das aplicaes at ser obtido um valor para o qual seja possvel dimensionar a ligao. Verificar se o dbito de excepo mais restritivo dos fluxos best-effort a montante do n de agregao superior capacidade estimada da ligao. Somar ao valor obtido uma margem para crescimento futuro, de forma a ajustar a capacidade da ligao em funo dos vrios escales de dbito suportados pela tecnologia a utilizar na ligao.Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 41

Dimensionamento LAN (exemplo)Aplicao

Dbito nominal [Kbps]2 16 4 0,4 160 80 40 64

Dbito Nmero de Nmero de Factor de Dbito total excepo fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicao [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]280 140 140 8 8000 280 70 64 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 3 3 30 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,10 0,10 1,00 60 480 120 12 4800 240 120 1920 7752 8000 10000 90000 100000 8%

Consulta E-mail Transac. WWW Transac. BD Interaco remota Transf. fich. LAN Transf. fich. WAN Trsf. fich. Internet VCoIP

Necessidade total de dbito na ligao agregada [Kbps] Capacidade mnima da ligao (maior dos dbitos de excepo suportado) [Kbps] Escalo de incremento de capacidade da ligao [Kbps] Margem de dbito para evoluo [Kbps] Especificao de dbito da ligao agregada [Kbps] Taxa nominal de utilizao da ligao agregada [%]Engenharia de Redes, DEI FCTUC


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Dimensionamento WAN (exemplo)Aplicao


Dbito Nmero de Nmero de Factor de Dbito total excepo fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicao [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]280 140 140 8 280 70 32 64 20 20 20 20 20 20 20 20 6 6 6 6 2 2 2 1 0,30 0,30 0,30 0,30 0,10 0,10 0,10 0,05 12 96 24 2,4 160 80 64 64 502,4 280 64 0 512 98%Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 43

Consulta E-mail Transac. WWW Transac. BD Interaco remota Transf. fich. WAN Trsf. fich. Internet VoIP VCoIP

Necessidade total de dbito na ligao agregada [Kbps] Capacidade mnima da ligao (maior dos dbitos de excepo suportado) [Kbps] Escalo de incremento de capacidade da ligao [Kbps] Margem de dbito para evoluo [Kbps] Especificao de dbito da ligao agregada [Kbps] Taxa nominal de utilizao da ligao agregada [%]Engenharia de Redes, DEI FCTUC

Dimens. do acesso Internet (exemplo)Aplicao


Dbito Nmero de Nmero de Factor de Dbito total excepo fluxos a fluxos a simulta- p/ aplicao [Kbps] montante jusante neidade [Kbps]280 140 140 8 280 70 32 64 20 20 20 20 20 20 20 20 6 6 6 6 2 2 2 1 0,30 0,30 0,30 0,30 0,10 0,10 0,10 0,05 12 96 24 2,4 160 80 64 64 502,4 280 64 0 512 98%

Consulta E-mail Transac. WWW Transac. BD Interaco remota Transf. fich. WAN Trsf. fich. Internet VoIP VCoIP

Necessidade total de dbito na ligao agregada [Kbps] Capacidade mnima da ligao (maior dos dbitos de excepo suportado) [Kbps] Escalo de incremento de capacidade da ligao [Kbps] Margem de dbito para evoluo [Kbps] Especificao de dbito da ligao agregada [Kbps] Taxa nominal de utilizao da ligao agregada [%]



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Outros aspectos do planeamento

DisponibilidadeMTBF mean time between failures MTTR mean time to repair

SeguranaPoltica de segurana Mecanismos de segurana

Encaminhamento e endereamentoAtribuio de endereos Sub-redes

VLANGrupos de trabalho Isolamento de trfegoEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 45


Fase 3: ProjectoParte 1: Ambiente de projectoObjecto do projectoMotivaes Locais a abranger Interfaces com outros sistemas

Princpios orientadoresResumo dos objectivos Caracterizao dos requisitos Identificao das condicionantes

Arquitectura lgicaEstrutura hierrquica Circuitos Aplicaes e arquitecturas

Estrutura fsicaLocalizao dos distribuidores Cablagem Acessos ao exteriorEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 46


Fase 3: Projecto (cont.)Parte 2: EspecificaesEspecificao de componentes passivos Especificao do equipamento activo Especificao de equipamento de segurana Especificao de servidores de comunicaes Especificao de equipamento de voz Equipamento de gesto e manutenoEngenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 47

Fase 3: Projecto (cont.)Parte 3: Instalao e verificaoDefinio das condies de montagem de passivos Definio das condies de instalao de equipamento Definio das condies de Teste e Certificao

AnexosMediesLista de quantidades dos componentes necessrios

Peas desenhadasArquitectura lgica, estrutura fsica, traados em planta da cablagem, configurao dos distribuidores

Oramento



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Fase 4: Assistncia ao projectoEsclarecimento de opes tcnicas na fase de aquisio Apoio instalao Fiscalizao da instalao



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Fase 5: testes e ensaiosVerificao da conformidade com as especificaes do projectoEquipamento passivoCertificao da cablagem

Equipamento activo

Verificao do correcto funcionamento de todos os componentes S depois dos testes, ensaios e eventuais correces ou alteraes que h a entrega formal da obra pelo instalador ao dono da obra.Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 50

SmulaO Planeamento e Projecto de uma rede informtica suportado por uma metodologia de trs dimensesDecomposio hierrquica Anlise por planos Faseamento de actividades



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Leitura adicionalCaptulo 9 de Edmundo Monteiro, Fernando Boavida, Engenharia de Redes Informticas, FCA Editora de Informtica, 2000. DOVERSPIKE, Robert e SANIEE, Iraj (Ed.), Heuristic Approaches for Telecommunications Network Management, Kluwer Academic Publishers, 2000. IMPRENSA NACIONAL (Ed.), Projectos de obras pblicas (instrues para clculo dos honorrios), Imprensa Nacional Casa da Moeda, Lisboa, 1984, (actualizado por portaria de 27-1-86, publicada no DR de 5-3-86, n53, II srie).



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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, ComponentBased Network System Engineering, Artech House Telecommunications Library, New York, 1999.Engenharia de Redes, DEI FCTUCEdmundo Monteiro, Fernando Boavida 53

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