1. SUMRIO 1. INTRODUO...............................................................................................................3 1.1. Motivao...........................................................................................................................3 1.2. Objetivos............................................................................................................................4 1.3. Metodologia........................................................................................................................4 1.4. Delimitao do assunto.......................................................................................................4 1.4.1 Escopo............................................................................................................................................4 1.4.2 Abrangncia...................................................................................................................................5 2. MTODOS DE ANLISE DA RELAO CUSTO/BENEFCIO.............................6 2.1 Da aferio dos benefcios...................................................................................................6 2.2 Da aferio dos custos.........................................................................................................8 2.3 Determinao da relao Custo/Benefcio........................................................................10 2.3.1 A abordagem grfica do custo/benefcio.....................................................................................11 2.3.2 Transformao de custos.............................................................................................................12 2.3.4 O modelo de utilidade de mltiplos atributos de Keeney...........................................................17 3. FERRAMENTAS DE SUPORTE DECISO GERENCIAL.................................22 3.1 TMN - Telecommunications Management Network........................................................22 3.1.1 A funo Contabilizao.............................................................................................................24 3.1.2 GDMO - Classes de Objetos Gerenciados..................................................................................24 3.2 GIRS - Gerncia Integrada de Redes e Servios.............................................................26 3.2.1 PLANOP .....................................................................................................................................27 3.2.2 Possibilidades...............................................................................................................................27 4. SELEO DE ARQUITETURAS E TOPOLOGIAS DE REDE..............................30 4.1 Arquiteturas......................................................................................................................30 4.1.1 Estudo de Caso............................................................................................................................30 4.1.2 Sistemas Centralizados versus Sistemas Distribudos...............................................................35 4.1.3 Arquiteturas Proprietrias versus Arquiteturas Abertas.............................................................36 4.2. Topologias .......................................................................................................................36 4.2.1 Consideraes Gerais...................................................................................................................36 4.2.2 Topologia Fsica..........................................................................................................................40 4.2.3 Topologia Lgica.........................................................................................................................45 4.3 Alternativas de Plataformas Tecnolgicas ......................................................................50 4.3.1 FDDI............................................................................................................................................50 4.3.2 Frame-Relay.................................................................................................................................52 4.3.3 WWW - INTERNET...................................................................................................................52 4.3.4 ATM.............................................................................................................................................53 4.3.5 Wireless - (Sem fio).....................................................................................................................53 5. CONCLUSES.............................................................................................................55 5.1 Proposies........................................................................................................................55 5.2 Resultados Provveis........................................................................................................55 6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................................................59

2. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 7. ANEXOS.......................................................................................................................61 2 3. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 1. INTRODUO 1.1. Motivao Durante o ltimo ciclo de Reunies Gerenciais com as diretorias das Empresas Operadoras, o Sr. Presidente da TELEBRS, Engenheiro Fernando Xavier Ferreira, ressaltou a abertura do setor de Telecomunicaes no Brasil como decorrente do processo de globalizao da economia mundial, em que se explicita um ambiente altamente competitivo onde os projetos devem ser customizados (em termos de qualidade, custos e prazos), no se admitindo mais a proposio de solues tecnicamente preciosistas (overengineering). Conquanto esta preocupao (a da customizao dos projetos) no seja novidade no Sistema TELEBRS - STB (OMED/94)1 , o tema assume relevncia cada vez maior diante do inquietante cenrio ora delineado. H vrios anos atuando no Departamento de Gesto de Investimentos da Diretoria de Planejamento e Engenharia da holding, a equipe da Diviso de Programao e Controle tem estado empenhada na anlise, ainda que emprica, dos programas de expanso das Empresas do STB. Tal envolvimento tem sido evidenciado atravs de resultados expressivos na sistemtica reduo dos custos de comutao e dos prazos de maturao dos projetos, bem como na crescente qualidade e diversidade dos servios prestados. Portanto, a motivao intrnseca presente iniciativa resulta tanto da experincia profissional, to carente de instrumentos efetivos que permitam real incremento de produtividade e satisfao pessoal face s tarefas assumidas, quanto dos desafios propostos por um horizonte de flagrantes incertezas, em termos de disponibilidade de recursos e de atualizao diante da veloz obsolescncia do conhecimento e da tecnologia resultante. A telecommunications system cant be effectively managed like an automobile _ that is, purchased, installed, and given only occasional routine attention. The objectives of telecommunications management are to maintain a reasonable balance between cost and service in an environment that is continually changing and, each time a change occurs, to review whether the change has disrupted the cost/service balance.2 1 OBJETIVOS E METAS PARA EXPANSO E DIGITALIZAO DO SNT - verso original de 1986 revista e aprovada na 788a. REDIR de 11/01/94, pag. 05. 2 Green, James Harry - The Dow Jones-Irwin Handbook of Telecommunications Management Um sistema de telecomunicaes no pode ser efetivamente gerenciado como se fora um automvel _ que comprado, instalado e recebe somente ateno ocasional de rotina. Os objetivos da gerncia de telecomunicaes so a manuteno do equilbrio razovel entre o custo e o servio em um ambiente que est mudando continuamente e, cada vez que uma mudana ocorre, rever se aquela mudana afetou o equilbrio entre custo e servio. 3 4. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 1.2. Objetivos O objetivo geral minimizar o vcuo identificado no cotidiano profissional de quem lida com a anlise de projetos, cujo embasamento incipiente, por ser instrumentalizado por ferramentas demasiado susceptveis a erros e manipulaes, implica a possibilidade de custos elevados e benefcios nem sempre compatveis. O objetivo especfico constitui-se na proposio de procedimentos automatizados, que subsidiem a avaliao on line da relao custo/benefcio dos projetos de implementao de redes de comunicao de dados no Sistema TELEBRS; procedimentos estes igualmente aplicveis s demais reas de interesse do Setor. 1.3. Metodologia Discorrer sobre mtodos de avaliao tcnico-econmica de anlise custo/benefcio das diversas alternativas de implementao de arquiteturas (LAN, MAN, WAN e GAN) e topologias de redes de computadores, considerando comparativamente os aspectos de viabilidade, desempenho e retorno dos investimentos. Discorrer, ainda, sobre eventuais ferramentas de suporte deciso gerencial disponibilizadas a partir da implementao dos conceitos de gerncia integrada de redes, e sua efetiva utilizao a nvel do processo decisrio das Empresas. 1.4. Delimitao do assunto 1.4.1 Escopo A referncia a trabalhos j desenvolvidos por outras equipes, no mbito do STB ou fora dele, tem a finalidade de remeter o leitor quelas fontes, no sentido do eventual interesse em aprofundar-se na matria aqui ventilada. Isto se aplica, por exemplo, ao Sistema de Custos por Servio, ao Sistema de Preos Unitrios - SPU, ao Plano de Operaes Integradas - PLANOP e demais ferramentas, cuja metodologia no pretendo explorar, seno na medida da necessidade especfica desta monografia. O diferencial do que ora se prope, em relao aos sistemas existentes, reside precisamente na possibilidade de integrao de suas melhores contribuies com a abordagem grfica da anlise Custo/Benefcio, via procedimentos da Gerncia Integrada de Redes e Servios (a partir da funo Contabilizao), atravs da implementao de classes de objetos gerenciados e atributos captores de dados, em uma plataforma tecnolgica que possibilite o trabalho 4 5. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos cooperativo e a teleconferncia como instrumentos de suporte aos Processos Decisrio e de Planejamento, Acompanhamento e Controle, em nvel corporativo. A abordagem a ser desenvolvida restringir-se-, ento, aos aspectos inerentes temtica proposta, a partir de metodologias e sistemticas pesquisadas, sua compilao em uma exposio sistematizada e a consequente proposio de procedimentos automatizados de coleta de dados, para composio da base de dados corporativa, subsidiando o processo decisrio com a avaliao on line da relao custo/benefcio dos projetos de implementao de redes de comunicao de dados no Sistema TELEBRS. 1.4.2 Abrangncia Dada a vastido da bibliografia disponvel, tanto em se tratando de Comunicao de Dados quanto de Economia, imperativo restringir-se a presente abordagem a uma limitada parcela do contexto em que est inserida a temtica em questo. Assim sendo, focalizar-se-o preferencialmente aqueles aspectos diretamente relacionados s exigncias mnimas necessrias anlise tcnico-econmica dos projetos em nvel gerencial macro (holding3 ). If a company has lacked professional telecommunications management in the past, these functions are probably not being performed. Technicians probably choose their own assignments and leave behind an undocumented tangle of spaghetti-like wiring.4 3 holding= empresa controladora 4 Green, J.H. op. cit. Pag. 466. Se uma companhia houver incorrido em lapso na gerncia profissional de telecomunicaes no passado, estas funes provavelmente no tero sido executadas. Tcnicos provavelmente escolheram suas prprias atribuies e deixaram para trs um emaranhado de cabeamento no documentado semelhante espagueti. 5 6. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 2. MTODOS DE ANLISE DA RELAO CUSTO/BENEFCIO Respeitveis tratados tm sido elaborados por especialistas altamente qualificados, em organizaes de nvel multinacional, como Lish da AT&T5 e Green da Dow-Jones Irwing, voltados aos detalhes tcnicos dos diversos mtodos de estudos de custos. Consideraes pertinentes quanto relevncia do tema tm sido colocadas: Without management attention, telecommunications costs are invariably higher than they need to be. Billing error by service providers, the provision of too many few circuits, selection of the wrong kinds of services, and improper or abusive actions by users are some of the ways in which costs get out of hand. Every company should have a systematic method of reviewing telecommunications costs and bringing them back in line. If the company is large enough, it will pay to invest in cost controlling systems, or researching which call accounting system is the most effective.6 No processo de avaliao e seleo, a comparao das alternativas propostas se d pela relao dos benefcios oferecidos e seus custos associados. Idealsticamente, seria desejvel ter-se a aptido de expressar tanto os benefcios quanto os custos em valores monetrios e, assim, comparar o benefcio para o custo de cada alternativa. Na realidade, entretanto, os aspectos de benefcio (diferentemente do custo) so geralmente difceis de medir em termos monetrios, ou outros termos quantitativos. 2.1 Da aferio dos benefcios A seleo de sistemas computacionais e de equipamentos de redes de comunicao de dados deve passar pelos estgios a seguir identificados: 1. anlise das necessidades dos usurios; 2. definio dos requerimentos e atributos do sistema; 3. distribuio de tomada de propostas para vrios fornecedores; 4. triagem e avaliao comparativa das alternativas propostas, atravs de um modelo de avaliao adequado; 5. seleo da melhor alternativa (em termos de desempenho [benchmark], custo/benefcio e prazos); 6. aquisio; 5 Lish, M. A- AT&T in Communication System Engineering Handbook, McGraw-Hill, Inc 1967 Trad.Jos Fabiano da Rocha e Alexandre R. Caminha, Guanabara Dois, RJ, 1980 pag.726 a 740. 6 Green, J. H. - op. cit. Pag. 416 a 436 Sem ateno gerencial, os custos de telecomunicaes so invariavelmente mais elevados do que precisam ser. Erros de faturamento por provedores de servio, a proviso de poucos circuitos, a seleo dos tipos errados de servios, e aes imprprias ou abusivas dos usurios so algumas das maneiras pelas quais os custos se tornam fora de controle. Toda companhia deve ter um mtodo sistemtico de reviso dos custos de telecomunicaes e estar trazendo-os de volta aos trilhos. Se a companhia grande o bastante, ela ir pagar para investir em sistemas de controle de custo, ou estar pesquisando qual sistema contbil de chamadas o mais efetivo. 6 7. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 7. teste e aceitao; 8. operao e manuteno. Usualmente, uma lista de critrios ou atributos requeridos do sistema se faz necessria para a especificao dos benefcios. Da, a medida de performance decidida para cada atributo em qualquer sistema dado. Enquanto se determinam as medidas para os atributos, algum dever estar atento ao trato de diferentes valores, evitando a indesejvel mistura de diversas unidades incompatveis. Para a superao desta dificuldade, pode-se convert- las a uma forma normalizada. Em artigo especfico, os pesquisadores israelenses, Peretz e Lugasi7 , da Universidade Ben Gurion, discutem detalhadamente diversos mtodos de mensurao e comparao de benefcios. Uma vez que os atributos e suas medidas de performance tenham sido determinados, um modelo de avaliao pode ento ser aplicado, a fim de calcular os benefcios globais das alternativas. 1. a fronteira de eficincia, ou seja, modelo em que a alternativa preferencial aquela que dominante em todos os atributos considerados; 2. o ordenamento lexicogrfico, ou seja, modelo em que as alternativas so ordenadas sequencialmente de acordo com o atributo dominante (i.e. o mais importante). Claramente, isto s possvel se existir um atributo dominante e este no puder ser confundido com outros; 3. o peso adicional um mtodo prtico extensivamente usado na avaliao e seleo de sistemas de computador. Um peso da importncia determinado para cada atributo e a toda alternativa atribudo um valor para cada atributo. A alternativa selecionada aquela que maximiza o produto; 4. o valor de custo considera somente o custo como base para seleo de um sistema. De acordo com este modelo, valores monetrios so determinados para representar poupanas incrementais resultantes de uma maneira particular de implementao de um atributo em uma alternativa. Isto no inclui atributos mandatrios. Depois, os valores de crdito so somados para cada alternativa e subtrados de seu custo total. O resto representa o valor relativo de cada alternativa. A alternativa com o valor mais elevado ento selecionada; 5. o Autovetor (Eingenvector) de Saaty permite a determinao de pesos e pontuaes para cada atributo em cada alternativa, atravs do uso de matrizes, para executar comparaes paritrias entre atributos e entre alternativas. Uma vez que pesos e pontuaes tenham sido obtidos, a pontuao final de cada alternativa calculada conforme a tcnica do peso adicional; 6. o modelo de utilidade de mltiplos atributos de Keeney permite a avaliao da funo utilidade dos atributos e o clculo de seus pesos e 7 Shoval, Peretz e Lugasi, Yaacov - Artigo intitulado Models for computer system evaluation and selection, publicado em Information & Management Vol 12(3), Maro de 1987, pp.117-129 7 8. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos difere dos outros modelos porque considera o risco e a incerteza. No presente trabalho, no se discutiro os prs e contras dos modelos acima. suficiente ter em mente que, atravs deles, se capaz de computar ou estimar os benefcios das alternativas e express-los em alguma escala. Uma vez que os benefcios dos sistemas alternativos tenham sido computados (usando-se qualquer dos modelos acima mencionados) e o custo de cada alternativa tenha sido calculado, resta decidir sobre qual seja o sistema preferido, pela comparao entre os benefcios de cada alternativa e seus custos associados. 2.2 Da aferio dos custos Os estudos de custos relativos a sistemas de comunicaes variam grandemente em objetivos e complexidade, mas so essencialmente de dois tipos, a saber: Engenharia Econmica - projetados para suprir a administrao com informaes de custos para ajud-la na avaliao dos mritos relativos dos vrios projetos. Estes projetos geralmente se relacionam construo de instalaes para ampliao ou modernizao e so projetados para responder a trs questes fundamentais: Por que empreender este projeto? Por que faz-lo agora? Qual das vrias alternativas que podem ser escolhidas provar ser a mais econmica a longo prazo? Em resumo, por que realiz-lo deste modo? Necessidades de rendimentos e estudos de lucratividade - projetados para suprir a administrao com informaes de custos, para ajud-la no estabelecimento ou reviso de preos ou taxas para os servios de comunicaes proporcionados ao pblico ou a terceiros. Para tanto, necessrio conhecer a natureza e tipos de custos. Os principais tipos de custos que devem ser reconhecidos, por requererem tratamentos distintos, so: Custos de Operao - abrangem aqueles gastos, usualmente de natureza peridica, que so ou sero feitos porque a companhia opera uma instalao em funcionamento e que no so uma funo direta dos custos de capital da instalao. Custos de Capital - so aqueles contrados porque a propriedade, tangvel ou no, adquirida. Decorrem da realizao de investimentos e tm dois aspectos distintos: custos de capital inicial e custos peridicos de capital.8 Observe-se que o fator custo no est includo entre os atributos que contribuem para o benefcio do sistema. O custo de sistemas alternativos formado por vrios componentes que se encontram espalhados sobre diversos horizontes de tempo. Sua acurada obteno e sua comparao em termos significativos no uma tarefa fcil. A determinao destes a partir de 8 Lish, M. A - op. Cit. Pag. 726. 8 9. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos preos e de sua base de clculo para cada tipo de servio pode ser demasiado complexa. H muitos aspectos a considerar, tais como: custos fixos - so cobrados uma s vez pela instalao do circuito e de todos os equipamentos relacionados. Podem ser significativos a partir da definio da largura de banda e dos equipamentos de interface em cada localidade. custos variveis, ou peridicos, so cobranas mensais pelo aluguel do circuito, persistindo enquanto este estiver ativo. Variam enormemente com a distncia e o tipo de servio. custos de utilizao so um montante adicional que o usurio dever pagar cada vez que o circuito for utilizado. Dependendo do tipo de servio, podem ser cobrados por minuto, por pacote de informao ou por sesso de servio. Alguns servios, como os dedicados E1, no tem custos de utilizao, porm apresentam custos variveis extremamente elevados. custos de manuteno so aqueles associados com a continuidade do funcionamento do equipamento de interface de linha. A menos que o usurio alugue tanto a linha quanto o equipamento de conexo, algum outro processo de manuteno ser necessrio. Custos de manuteno potenciais so ocultos em casos de falhas e reconfiguraes requeridas. O processo decisrio ocupar-se- dos custos efetivos que consideram o balanceamento de todos os fatores tais como: largura de banda, throughput e demanda, juntamente com os custos fixos, peridicos, de uso e de manuteno.9 Diferentemente dos benefcios, o custo industrial pode ser fcilmente medido e expresso em valores monetrios, pelo que no necessrio express-lo em termos substitutos. S importante considerar todos os tipos de custos e express-los em termos de seus valores presentes. Para custos de telecomunicaes, no entanto, deve-se considerar: ... a especificidade e o processo de produo altamente integrado dos servios de comunicaes. So fatores a serem considerados na deciso sobre o tipo de conexo a ser instalada entre dois pontos: custo, largura de banda, throughput10 efetivo, interfaces, grau de utilizao e disponibilidade. Num sistema de telecomunicaes, em funo do uso de parte, e/ou, da totalidade da planta (sistema), o processo de gerao dos servios ocorre de diferentes formas, quais sejam: Sistemas dedicados exclusivamente a um tipo de servio; Sistemas compartilhados por mais de um servio; 9 Quiat, Barry and Bolles, Gary A - WAN - Network Computing - January 1993 10 throughput = taxa de entrega do sistema que no implica qualidade ou desempenho, visto serem estes decorrentes da conjugao de outros fatores, tal como o nvel de rudo na linha. 9 10. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Servios que utilizam sistemas dedicados e compartilhados. A partir da anlise das tecnologias inerentes ao processo de produo e das demais atividades da Empresa, foram criados os centros de custos e de investimentos envolvidos com a prestao dos servios...11 2.3 Determinao da relao Custo/Benefcio Pelo fato de um investidor no fornecer deliberadamente qualquer dos seus fundos a um negcio, a menos que espere que sua receita seja suficiente para cobrir todos os seus custos correntes e, alm disso, proporcionar um retorno aos seus investimentos, o retorno do capital torna-se um elemento necessrio em qualquer estudo de custos de engenharia econmica ou de necessidade de receita. Por esta razo, o retorno do capital considerado um elemento de custo. A determinao do nvel de retorno do capital a ser usado em um estudo deve ser baseada numa combinao de fatores. Estes incluem a natureza do estudo, p.ex., engenharia econmica ou necessidades de receita; experincia passada; situao corrente quando do levantamento de novo capital que, por sua vez, afetado pelo crdito corrente incidente no negcio; e clima e condies econmicas correntes.12 Dado um elenco de sistemas alternativos, cada um com valores de custo e benefcio calculados ou quantificados, um caminho comum para a seleo preferencial se apresenta pela simples diviso dos dois fatores (custo/benefcio) proporcionando a deciso de seleo pela alternativa de valor mnimo, ou seu equivalente mximo (benefcio/custo), onde a primeira taxa expressa o custo por unidade de benefcio e a segunda expressa o nvel de benefcio por unidade de custo. Um exemplo mostrado na tabela 1: FATORES ALTERNATIVAS A B C D CUSTO 700 400 500 500 BENEFCIO 0,9 0,5 0,8 0,6 CUSTO/BENEFCIO 777,8 800 625 833,3 TABELA 1 - Custo/Benefcio de quatro sistemas alternativos Detalha-se o benefcio e o custo para quatro sistemas alternativos. O benefcio expresso em uma escala de 0 a 1 e o custo em milhares de dlares. De acordo com a taxa de custo/benefcio, a alternativa C selecionada. Note que a alternativa D inferior e poderia ser eliminada da considerao porque a alternativa C dominante [custo de C = custo de D e benefcio de C maior que benefcio de D]. O mtodo tradicional de anlise do custo/benefcio considera somente a taxa entre os dois fatores, mas no considera seus valores absolutos. Ento, outra alternativa, com benefcio = 0,2 e custo = 125, por exemplo, to boa quanto a 11 PLANOP - CPqD Notcias - Boletim Informativo no. 133 - FEV/1996 12 Lish, M.A - op.cit. pag. 729. 10 11. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos alternativa C (desconsiderada a grande diferena em ambos os custos e benefcios entre as duas alternativas). O mtodo do custo/benefcio no considera, ainda, a importncia relativa dos fatores de custo e benefcio. Estes fatores podem ser de importncia diferente para os decisores em diferentes circunstncias. Podem existir situaes onde o fator benefcio, por exemplo, muito importante e as consideraes sobre o custo so menos concernentes, ou outras situaes onde o fator custo se torne crucial como, por exemplo, na falta de fundos para investimentos, ainda que os benefcios sejam sacrificados. A importncia dos benefcios e dos custos pode variar: em um extremo, o decisor ir selecionar a alternativa de maior benefcio, talvez, independentemente de seu alto custo e, em outro extremo, selecionar a alternativa de custo mnimo, apesar de seu baixo benefcio. Em qualquer caso, os dois fatores podem ter importncia varivel, e a seleo entre as alternativas se tornar sensvel para valores absolutos de custo e benefcio e para sua importncia relativa. 2.3.1 A abordagem grfica do custo/benefcio A abordagem grfica habilita o decisor a considerar com sensibilidade vrios nveis de importncia dos fatores de benefcio e de custo. Usa-se ferramentas grficas para esclarecer porque a taxa de custo/benefcio isolada no suficiente, e porque importante considerar tambm os valores absolutos dos parmetros, sua importncia relativa para o decisor, e a sua atitude diante do risco e da incerteza. Para superar as limitaes do empirismo tradicional, uma abordagem grfica, combinando-se o modelo de Autovetor de Saaty e a abordagem do modelo de Utilidade de Keeney, proposta. No se sacrificam algoritmos por grficos, porm estes so combinados. Os grficos permitem salientar o que, de outra forma, estaria oculto na abordagem trivial da taxa de custo/benefcio.Isto pode ser visto como um tpico problema de lgica booleana mutuamente excludente. Contudo, percebe-se que a principal contribuio no apenas uma introduo de um grfico, mas a anlise de vrias formas de normalizao de custos, e a combinao disto com os modelos de Autovetor e de Utilidade. Tambm, mostra-se a conexo entre consideraes de custo/benefcio e estilos de tomada de deciso, isto , atitudes diante do risco e da incerteza. A fim de modularizar a tcnica, desde que os avaliadores presumvelmente disponham de acesso a computadores, criou-se um modelo desta tcnica usando ferramentas de Planilha Eletrnica. O modelo recebe valores de custo e de benefcio para um dado elenco de alternativas e produz grficos de custo- benefcio, como baseados nos mtodos de transfomao em discusso. Tambm, computa-se os valores p, que significam o peso/importncia dos fatores de custo/benefcio para as diferentes alternativas preferenciais. Os mtodos so mostrados e discutidos a partir das figuras seguintes. 11 12. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 2.3.2 Transformao de custos a) Modelos tradicionais CN B 0,9 A 0,9 C 0,8 B b.c c.a 0,72 0,51 0,5 0 ... 0,38 0,67 ...1 p(benefcio) 1 ... ...0 (1-p) (custo) Fig. 1. Grfico do Custo/Benefcio: Mtodo de Transformao A As alternativas A, B e C da tabela 1 so usadas. Os dois eixos verticais so os benefcios (B) e o custo normalizado (CN). No eixo (B) esto marcados os valores de benefcio, como obtidos no modelo de avaliao. No eixo (CN) esto marcados os valores de custo normalizado, isto , valores de custo das alternativas que so transformados de tal forma que causem a presena da alternativa de maior custo na base inferior da escala, e a de menor custo se situe mais acima na escala (mtodos de transformao sero discutidos na sequncia). O eixo horizontal o peso da escala e expressa a importncia relativa, ou o peso dos fatores custo e benefcio. A escala de pesos varia de 0 a 1, de forma que no ponto de interseco com o eixo (B) o peso dos benefcios (p) 1 e o custo (1-p) 0, etc. A linha que liga os valores de (B) e (CN) para cada alternativa significa o benefcio esperado da alternativa para qualquer ponto dado no eixo dos pesos. Vamos nos referir agora ao exemplo especfico da figura 1. Nele, a seguinte frmula de transformao de custo aplicada: CN(min) = B(max); CN(i) = CN(min) . C(min) C(i) Este mtodo atribui alternativa de custo mnimo um valor de custo normalizado que iguala o valor da alternativa de maior benefcio. 12 13. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos O custo normalizado de qualquer outra alternativa decrescido proporcionalmente. Usando os valor de custo e benefcio das alternativas A, B e C obtemos: CN(B) = 0,9; CN(A) = 0,9 . 400 = 0,51; 700 CN(C) = 0,9 . 400 = 0,72. 500 Estes valores so marcados no eixo (CN) e depois ligados aos respectivos pontos no eixo (B). As linhas das alternativas A e C se interceptam no ponto (c.a), e as linhas da alternativa B e C se interceptam em (b.c). A cobertura superior das linhas de interseco importante porque expressa o benefcio mximo esperado de todas as alternativas em qualquer ponto do eixo dos pesos. Uma alternativa que esteja completamente abaixo desta linha inferior e no precisa ser considerada (este seria o caso se tivssemos marcado a linha correspondente alternativa D da Tabela 1). A deciso sobre a alternativa preferida depende agora do decisor, isto , sobre a importncia relativa do custo e benefcio. No nosso exemplo, para qualquer ponto que esteja direita da interseco (c.a), a alternativa A prefervel. Somente para pontos que estejam no centro, a alternativa C preferencial. Considerando-se os pesos (p) dos benefcios para os quais os pares de linhas de interseco so 0,38 (para b.c) e 0,67 (para c.a), encontra-se que a alternativa C preferencial somente quando 0,38 p 0,67. Este resultado deveria ser comparado quele do mtodo custo/benefcio inicial, que resultava na alternativa C como preferencial a qualquer taxa. Na figura 1, utilizamos um mtodo para transformao de valores de custo sobre a escala (CN). Outras transformaes so possveis. A figura 2 mostra uma transformao baseada na frmula: CN(max) = B(min); CN(i) = CN(max) . C(max) C(i) CN B 0,87 A 0,9 C 0,8 B b.c c.a 0,7 0,5 0,5 13 14. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 0 0,37 0,67 ...1 p(benefcio Fig. 2. Grfico do Custo/Benefcio: Mtodo de Transformao B Isto atribui alternativa de custo mximo um valor de custo normalizado que iguala o valor da alternativa de benefcio mnimo. O custo normalizado de qualquer outra alternativa acrescido proporcionalmente. Para as mesmas trs alternativas anteriores, agora temos: CN(A) = 0,5; CN(B) = 0,5 . 700 = 0,87; 400 CN(C) = 0,5 . 700 = 0,7. 500 Vemos, na figura 2 que as linhas dos mesmos pares de alternativas se interceptam (nos pontos b.c e c.a). Assim, novamente, o tomador de deciso deveria considerar as alternativas B ou C ou A, dependendo da importncia relativa dos fatores de custo e benefcio. Calculamos os pesos (p) nos pontos de interseco (parte 2 do Apndice) e descobrimos que desta vez a alternativa C preferencial quando 0,37 p 0,67. Por outro lado, quando p < 0,67, a alternativa A prefervel e, quando p < 0,37, a alternativa B preferencial. Comparada figura 1, os pontos no eixo dos pesos, entre os quais a alternativa C preferencial, elevaram-se alguma coisa esquerda, isto , no sentido do fator custo. Isto aconteceu porque na transformao corrente os valores de (CN) tornaram-se menores se comparados com o mtodo anterior (enquanto os valores de B no mudaram). Obviamente, existe um problema aqu, j que os dois mtodos de transformao retornam resultados de alguma forma diferentes, no mnimo em alguma faixa de pesos. Para ampliar o problema, mostramos na figura 3, a terceira transformao, baseada no seguinte esquema: primeiro, o valor mximo de custo determinado. Isto reflete o custo mximo que o tomador de deciso est disposto a pagar por qualquer alternativa. Ento, o custo normalizado de cada alternativa determinado como a diferena entre o custo mximo e o custo atual da alternativa, dividida pelo custo mximo. CN(i) = custo.max - custo(i) custo.max No nosso exemplo, se o custo mximo for 850: CN(A) = (850-700) = 0,18 850 14 15. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos CN(B) =(850-400) = 0,53 850 CN(C) =(850-500) = 0,41 850 CN B 1 A 0,9 C 0,8 B b.c c.a 0,53 0,5 0,41 0,18 0 0,28 0,7 ...1 p(benefcio Fig. 3. Grfico do Custo/Benefcio: Mtodo de Transformao C Aqu, novamente, as linhas dos mesmos pares de alternativas se interceptam (nos pontos b.c e c.a), mas desta vez os respectivos pontos no eixo dos pesos so 0,28 e 0,70. Aqu, a alternativa C prefervel quando p estiver na maior faixa de 0,28 p 0,7, porque esta tranformao causou o decrscimo do valor de (CN) para a alternativa A e um incremento em maior proporo naquele da alternativa B, em relao aos dois casos anteriores. Agora temos trs mtodos para transformao de custos. Contudo, apesar das vantagens do mtodo grfico de anlise custo/benefcio em relao ao mtodo clssico terem sido esclarecidas, um novo problema foi encontrado: aquele da determinao de qual esquema de transformao usar, desde que cada um resulta em diferentes faixa de pesos de fatores de custo e benefcio. Para superarmos este problema, um enfoque diferente para a transformao de custo deve ser considerado. b) A transformao subjetiva de custos [o Autovetor (Eingenvector) de Saaty] Os mtodos anteriores foram baseados em uma transformao linear dos valores de custos onde, a cada vez, uma base diferente era usada. Agora, um esquema de transformao diferente considerado, baseado em uma transformao subjetiva, fundada no modelo Autovetor de Saaty. Este modelo 15 16. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos permite a determinao de preferncia, usando uma matriz para executar comparaes paritrias entre alternativas. A fim de determinar a preferncia entre n alternativas, o tomador de decises entra com valores em uma matriz n x n, usando comparaes paritrias entre todas as alternativas. Assim, em cada clula (i,j), o tomador de deciso expressa a importncia relativa da alternativa i com respeito alternativa j (s necessrio entrar com metade da matriz, como se fosse simtrica). Os valores do autovetor constituem os escores das alternativas. O modelo de Saaty pode ser utilizado como um mtodo para transformao de custos. Em nosso caso, o decisor entra valores em uma matriz em que uma comparao paritria feita entre valores de custo. Assim, cada clula (i,j) expressa a preferncia relativa de custo da alternativa i respectiva a j. Obviamente, uma alternativa com menor custo prefervel. Um exemplo mostrado na tabela 2. Ele baseado nas mesmas alternativas iniciais. Uma escala de 0 a 9 usada para as comparaes. i j A B C Autovetor Normalizado A 1 1/6 1 / 4 0,09 B 6 1 2 0,56 C 4 1/2 1 0,35 TABELA 2 - Matriz de Comparao Paritria de Saaty A ltima coluna da Tabela 2 mostra o autovetor normalizado da matriz, para o autovetor mximo. Os valores desse autovetor so usados como valores de (CN) no respectivo grfico de custo benefcio, como mostrado na figura 4. CN B 1 A 0,9 C c.a 0,8 B b.c 0,56 0,5 0,35 0,09 0 0,42 0,72 ...1 p(benefcio 16 17. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Fig. 4. Grfico do Custo/Benefcio: Transformao baseada no Modelo Autovetor de Saaty Os pontos em que as linhas das alternativas A, C interceptam as alternativas B, C so 0,72 e 0,42, respectivamente, e resulta que a alternativa C prefervel na faixa 0,42 p 0,72. Uma transformao de custo baseada no modelo de autovetor considera a importncia relativa, ou preferencial, de cada valor de custo, em comparao com outros. Isto prefervel aos modelos lineares tradicionais. Adicionalmente, este modelo capacita algum a examinar a consistncia dos tomadores de deciso. A limitao, porm, reside no fato de que este mtodo no est baseado em um modelo normativo para o decisor que reflita regras comportamentais e considere riscos e incertezas intervenientes no processo decisrio. 2.3.4 O modelo de utilidade de mltiplos atributos de Keeney O modelo de utilidade, baseado em axiomas de transitividade e continuidade da preferncia atravs de uma tcnica probabilstica (Von-Neuman-Morgenstern), pode ser aplicado ao problema de transformao de custo a partir de um dado elenco de valores. Na figura 5, esto impressos trs estilos de tomada de deciso diante do fator risco: utilidade 1 (2) 0,9 (1) 0,67 0,4 (3) custo 700 600 500 400 Fig. 5. Grfico das Curvas de Utilidade dos trs estilos de Tomada de Deciso No eixo das abscissas, em ordem decrescente, esto os valores de custo. No eixo das ordenadas, est a medida de utilidade do custo. Assim, (1) significa 17 18. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos que um determinado decisor indiferente ao risco, (2) indica o grau de averso ao risco e (3) identifica o estilo do decisor disposto a assumir riscos. O modelo de utilidade pode ser aplicado ao problema de transformao de custo a partir de um elenco dado de valores de custos (das alternativas) a ser avaliado em funo da utilidade do custo. Para definir a utilidade do custo, primeiro define-se o valor do custo Ci * para o qual a utilidade U(Ci * ) = 1 e um valor Ci 0 para o qual a utilidade U(Ci 0 ) = 0. Para um dado elenco de valores de custo, este ser diretamente orientado no sentido de tomarem-se valores extremos, de tal forma que Ci * ser a alternativa de menor custo e Ci 0 a de maior custo. No exemplo dado, CB * = 400 e CA 0 = 700 ento U(400) =1 e U(700) =0. Assim, os dois pontos extremos tero sido obtidos na curva de utilidade do custo. Agora, no sentido de avaliar a utilidade de um nvel particular de custo (denotado como Ci ) enderea-se ao decisor a seguinte questo: Voc tem as duas opes seguintes: opo 1 - O custo da alternativa i Ci e voc tem certeza da obteno desta alternativa. Opo 2 - O custo da alternativa i dado em um carto de loteria, em que existe a probabilidade q de que o custo seja Ci * e a probabilidade (1-q) de que o custo da alternativa seja Ci 0 . Os atributos remanescentes esto no mesmo nvel fixado. A que valor de q voc ser indiferente para a escolha entre as duas opes ?13 Quando o tomador de deciso indiferente a ambas as opes 1 e 2, diz-se que a utilidade do custo para a primeira opo equivale quela esperada utilidade do custo para a segunda opo. Isto significa que: U(Ci ) = q x U(Ci * ) + (1- q) x U(Ci 0 ). Desde que U(Ci * ) = 1 e U(Ci 0 ) = 0 , obtm-se U(Ci ) = q. Isto significa que a probabilidade a da utilidade do custo da alternativa i. Desta forma pode-se encontrar a utilidade do custo para vrias alternativas. Retornando ao exemplo dado, j se tem determinado que para a alternativa A, U(700) = 0, e que para a alternativa B, U(400) = 1. Calcula-se agora a utilidade do custo para a alternativa C, U(500), cuja probabilidade (q) ser determinada pelo decisor com a condio de este ser indiferente em relao s outras duas. Esta probabilidade depende, naturalmente, da atitude frente ao risco. Trs so as possibilidades: a) o decisor indiferente ao risco; b) o decisor tem averso ao risco; e c) o decisor procura o risco. Examine-se agora a utilidade do custo para a alternativa C para estas trs possibilidades. a) O decisor indiferente ao risco 13 Shoval, Peretz et alli , op. cit. pag. 169. 18 19. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Para este caso, assume-se que q = 0,67, isto : U(500) = q x U(400) + (1-q) x U(700) = 0,67 x 1 + (1-0,67) x 0 = 0,67. O custo esperado para a opo 2 com q = 0,67 rende: 0,67x 400 + (1-0,67)x 700 = 500. Assim, o custo esperado para a opo 2 equivale ao custo da opo 1. b) decisor avesso ao risco Para este caso, assume-se que q = 0,29, isto U(500) = 0,9. O significado de averso ao risco aqu que a condio para que o decisor selecione a opo incerta (2) est na alta probabilidade (0,9 > 0,67) de obteno de um sistema de menor custo. O custo esperado aqu menor que o custo da alternativa que o decisor est certo de obter: 0,4 x 400 + (1-0,9) x 700 = 230 < 500. c) o decisor procura o risco Aqu, assume-se que q = 0,4. O significado da busca do risco que o decisor ir selecionar a opo incerta (2) para a menor probabilidade (0,4 < 0,67) de oter o sistema de menor custo. O custo esperado agora mais que o custo da opo assegurada. 0,4 x 400 + (1-0,4) x 700 = 580 > 500. Os trs casos acima esto sumarizados na figura 5, que sugere a forma das curvas de utilidade para os trs estilos de decisor. O eixo horizontal dos valores de custo (de cima para baixo) e o eixo vertical da utilidade do custo: (1) significa um decisor indiferente ao risco; (2) o estilo de decisor avesso ao risco; e (3) o decisor que procura o risco. Os valores apropriados de q para o custo de 500 (da alternativa C) esto marcados no eixo da utilidade. Agora, que foram vistas as trs transformaes possveis dos valores de custo para os trs estilos de tomada de deciso, pode-se retornar ao grfico de custo-benefcio e examinar qual das trs alternativas originais prefervel, e o nvel de importncia dos fatores de custo e de benefcio. CN B 1 B b.c2 A 0,9 0,9 c2.a C2 b.c1 c1.a 0,8 b.c3 c3.a 0,67 C1 0,4 0,5 19 20. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos C3 0 0,25 0,53 0,67 0,8 ...1 p(benefcio procura o risco 0,87 0,9 indiferente ao risco avesso ao risco Fig. 6. Grfico do Custo/Benefcio: Transformao baseada no Modelo de Utilidade de Keeney. A figura 6 mostra os grficos de custo-benefcio dos trs casos. Para as alternativas A e B os valores de (CN) custos normalizados so 0 e 1, respectivamente. Para a alternativa C, trs diferentes valores de (CN) esto marcados, para os trs diferentes estilos de tomada de deciso, e da trs diferentes linhas esto desenhadas a partir desta alternativa: a linha C1 (para q = 0,67), a linha C2 (para q = 0,9) e a linha C3 (para q = 0,4). Para os trs casos (linhas C), trs diferentes conjuntos de pontos de interseco entre pares de alternativas so obtidos. Os valores p, no eixo dos pesos, so: para o caso de C1 (indiferente ao risco): 0,53 p 0,87; para o caso de C2 (avesso ao risco): 0,25 p 0,9; para o caso de C3 (procura o risco): 0,67 p 0,8; O que se pode aprender disto ? Aprende-se que quanto mais se persegue o risco, mais estreita a faixa de p para preferncia pela alternativa C; quanto mais averso ao risco, mais larga a faixa para aquela alternativa. O comportamento da pessoa que avessa ao risco mais similar ao comportamento daquele decisor que adota a abordagem pura de custo- benefcio, de acordo com a qual a alternativa C preferencial a qualquer taxa. O oposto verdade para o perseguidor de risco, que tende a preferir menos uma certa alternativa C. Considerando em mais detalhes o caso do perseguidor de risco, observa-se que, em algumas situaes, a alternativa C no ser considerada de forma alguma. Somente a alternativa A ou B sero selecionadas. Isto aconter para 20 21. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos os valores de q que causem a linha C3 abaixo do ponto de interseco entre as linhas A e B. Naquele ponto: 0,9 x p + 0 x (1 - p) = 0,5 x p + 1 x (1 - p); p = 0,71 Para p = 0,71 a seguinte equao retorna: 0,9 x 0,71 + 0,9 x (1 - 0,71) = 0,8 x 0,71 + q x (1 - 0,71), donde se obtm: q = 0,25. Da, se o decisor (aquele que persegue o risco) indiferente entre as duas opes em q 0,25, o mtodo grfico de anlise custo/benefcio mostra que a alternativa C nunca ser selecionada. Ainda que a importncia do benefcio p 0,71 e do custo (1 - p) 0,29, o decisor ir preferir a alternativa A, ou a alternativa B se a importncia do benefcio for p 0,71. A transformao de custo baseada no modelo de utilidade de Keeney , portanto, prefervel em relao a outros mtodos, porque baseia-se em um modelo normativo que inclui axiomas que refletem regras comportamentais do decisor na determinao de preferncias, considerando a importncia de fatores de risco e incertezas. A dificuldade na aplicao do modelo minimizada, desde que a utilidade de alguns poucos valores de custo possa ser determinada. A combinao dos mtodos grficos de anlise com esse modelo de transformao de custo parece ser a soluo apropriada para o problema da seleo entre sistemas alternativos. 21 22. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 3. FERRAMENTAS DE SUPORTE DECISO GERENCIAL Independentemente do mtodo ou enfoque de modelagem utilizado, improvvel que um analista compreenda completamente o domnio do problema e as responsabilidades do sistema na fase inicial de um projeto. A anlise um processo de aprendizado contnuo sobre as nuanas de um domnio de problemas e das responsabilidades de um sistema.14 O crescente nmero de computadores multimdia, combinado com a importncia dos usurios de softwares distribudos, tem criado uma nova forma de investigao: softwares cooperativos em multimdia. Este tipo de software projetado com um conjunto de ferramentas residente ou interfaceando com ferramentas existentes, tais como: ferramentas para tarefas de comunicao distribuda; ferramentas de computao para entidades de alto nvel, como a noo de grupo ISIS; ferramentas para processamento de entrada e sada de multimdia; ferramentas de interface grfica de usurio (Widgets Motif ou Athena em Xwindow e SDK em Windows) Dada a realidade da multidisciplinariedade inerente s problemticas atualmente tratadas, a interconexo dessas ferramentas especializadas produzir suporte de programao eficaz para, por exemplo, permitir a implementao de um sistema de deciso colegiada em tempo real, em que os usurios votam de acordo com seu perfil decisrio, independentemente de sua localizao geogrfica. Isto uma possibilidade real do advento da reunio virtual de diretoria colegiada. 3.1 TMN - Telecommunications Management Network A TMN , conceitualmente, uma rede sobreposta que realiza a interface com uma rede de telecomunicaes em vrios pontos, com a finalidade de enviar e receber informaes para controle de sua operao. Considerando as necessidades da administrao e do gerenciamento de redes pblicas e privadas, tais como planejamento, instalao, operao, manuteno e provisionamento de redes e servios de telecomunicaes, dentro da TMN so identificadas cinco reas funcionais de gerenciamento: (a) Gerncia de Desempenho Medidas de trfego Completamento de chamada Desempenho de pessoal 14 Coad, Peter e Yourdon, Edward - ANLISE BASEADA EM OBJETOS, Traduo CT informtica, Campus, 1992. 22 23. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos (b) Gerncia de Falha Teste Superviso de Alarme Relatrio de problemas (c) Gerncia de Configurao Provisionamento de recursos por ordem de servio Configurao de recursos Informao sobre recursos disponveis/alocados (d) Gerncia de Contabilizao Custo da rede Taxa de utilizao da rede Receita auferida pela rede (e) Gerncia de Segurana Controle de acesso Alarme de segurana Relatrio para auditoria Considera-se que as funes de gerenciamento do OSI cobrem satisfatoriamente as situaes do ambiente de Telecomunicaes, exceto quando os objetos gerenciados no seguirem o RM-OSI, adotado como padro para modelar os diversos nveis de comunicao. Os motivos que levaram busca de padronizao foram: reduo da complexidade de projeto; padronizao de procedimentos; facilidade de troca da implementao; minimizao da quantidade de informaes a tratar entre as camadas, atravs de interfaces bem definidas. No h necessidade de implementao do Modelo OSI em Redes Locais, uma vez que nestas no se verificam os problemas de conectividade/compatibilidade que justificam a implementao de protocolos de comunicao destinados conexo de sistemas abertos. Graas camada de transporte, possvel aos programas de aplicao serem escritos usando-se um conjunto padro de primitivas, e fazer com que esses programas funcionem sobre uma ampla variedade de redes, sem a preocupao de lidar com interfaces de sub-redes diferentes e transmisses no confiveis. Se todas as redes reais fossem perfeitas e tivessem as mesmas primitivas de servio, provvel que a camada de transporte no fosse necessria. 23 24. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Entretanto, ela cumpre no mundo real a funo bsica de isolar as camadas superiores da tecnologia, do projeto e das imperfeies da sub-rede. Sua tarefa prover o transporte confivel e econmico de dados do equipamento de origem para o de destino, independentremente da rede fsica ou das redes atualmente em uso. Sem a camada de transporte, todo o conceito de protocolos em camadas teria pouco sentido. 3.1.1 A funo Contabilizao Dentre os mdulos acima descritos e para os propsitos do presente trabalho, destaca-se a Gerncia de Contabilizao, a partir da qual se poder obter os dados necessrios a uma efetiva gerncia de custos dos diversos elementos de uma Rede de Telecomunicaes. Tais dados ho de compor a Base de Dados Corporativa que fomentar o Sistema de Suporte Deciso, nos moldes do Colegiado de Votao a ser descrito na sequncia. 3.1.2 GDMO - Classes de Objetos Gerenciados. Existe uma grande variedade de tcnicas disponveis para representar uma estrutura que reflita agrupamento de dados ou funcionalidades em objetos gerenciados. As tcnicas de estruturao, a partir de mscaras (ou templates) pr-definidos em ASN-1 (linguagem modelo de representao), so descritas na norma ISO/IEC 10165-1 e na Recomendao X.721 do ITU- T, incluindo: Grupos de atributos Subclasses (especializao) Herana mltipla Objetos gerenciados subordinados (containment) Pacotes Tais tcnicas permitem a implementao de captores automticos de informaes julgadas relevantes ao gerenciamento, tais como os custos realmente incorridos na implementao, operao e manuteno do Sistema ou da Rede de Telecomunicaes. O GDMO - Guia para Definio de Objetos Gerenciados oferece diversificadas opes de desenvolvimento de classes dedicadas, como as que compem as classes da ferramenta COCACOM - Classes of Objects for Multimedia Co-operating Application Design on Distributed Architecture15 , a que pertence a aplicao de voto cooperativo ilustrada no item 3.2.2, em sequncia. Tal estrutura permite o desenvolvimento de aplicaes de software distribuido e prov uma plataforma geral de desenvolvimento incluindo componentes, comunicao e capacidades de interface. Essas ferramentas incluem 5 classes bsicas, cada uma representando um tpico diferente: paralelismo, 15 Courtrai, L. et alli in SMAC - INTEGRATED BROADBAND COMMUNICATIONS AND COLLABORATIVE WORK IN THE AUTOMOTIVE INDUSTRY, University of Trento, Italy, 1995. 24 25. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos multimdia, interface de usurio, noo de evento e trabalho cooperativo. Mais precisamente, apresenta-se objetos ativos e passivos (tarefas), grupos de objetos gerenciados, objetos meio e objetos reflexos. Classe Objeto Herana Figura 8 - Objetos Complexos de uma Aplicao A classe de objetos tarefa representa a decomposio granular de uma aplicao em entidades autonmas que, quando executadas, sero distribudas pela rede. Define-se os componentes da aplicao pela especificao de diferentes tarefas. Estes objetos ativos (agentes) controlam os passivos (subordinados) da aplicao. A cooperao de tarefas baseada na comunicao assncrona pelo envio mtuo de mensagens. A interface de programao a mesma para comunicaes locais e de longa distncia. As tarefas sero criadas dinmicamente pela primitiva: t=nova tarefa (tipo, host, argumentos...). O programador tem de especificar o nome de algum componente de software (que representa a tarefa) e eventualmente especificar o site em que queira localiz-lo (se o argumento no for especificado, o sistema definir a localizao). Uma tarefa pode ento cooperar de outra forma. As primitivas send e waitFrom permitem enviar e ler mensagens entre tarefas. A comunicao transparente qualquer que seja a localizao da tarefa tencionada. Cada tarefa tem um ambiente local que gerenciado pela atividade da tarefa de forma dinmica. Ela contm todos os outros objetos da aplicao. 25 Objeto perceptve l com reao Objeto perceptve l Aplicao objetomeio TextoImagem m Gerncia SomTarefa de comunica o Grupo reflexo Tarefa interface 26. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Local 1 t.send(msg) Local 2 m=waitFrom() tarefa tarefa t=nova tarefa (tipo,local, args...) instanciao invocao de mtodo Figura 9 - Interface de programao do objeto tarefa Grupos de objetos so entidades que contm muitos outros objetos. Eles provm a aplicao com um novo sistema de nomeao persistente e sobrevivem depois do trmino da aplicao, assim eles permitem tarefa comunicar-se de forma desconectada. Cada objeto ir pertencer a um ou vrios grupos e ser aberto a outros objetos que tem referncia com o seu grupo. Consequentemente, os grupos sero o suporte da cooperao entre tarefas. Um grupo nomeado por um identificador que dever ser conhecido por todas as aplicaes. As funes de classe de grupo so: g=new Group (identificador), primitiva criadora de grupo chamada identificador se este no existir. De outra forma, dar a referncia do grupo existente; g.join(self), primitiva que requer a adeso da tarefa corrente ao grupo; comunicao entre grupos usa comunicao entre tarefas; g.send(char*), primitiva que envia mensagem a todos os grupos de tarefas; g.apply(), funo que aplica um mtodo a todas as tarefas do grupo; comunicao entre grupos usa comunicao entre tarefas. A classe de grupo prov um conjunto completo de mtodos de sincronizao para as tarefas de grupo. 3.2 GIRS - Gerncia Integrada de Redes e Servios Network Management is one of the most ambiguous concepts in the telecommunications world. Despite the impression that some vendors convey, a network management system is not something that you buy and install like a piece of equipment. It is a set of tools, techiques, policies, and procedures that you develop for your own network16 16 Green, James Harry - Network Management Systems - op.cit. pag. 494. Gerncia de Rede um dos mais ambguos conceitos no mundo das telecomunicaes. Apesar da impresso conveniente a alguns vendedores, um sistema de gerncia no algo que voc compra e instala como uma pea de equipamento. um conjunto de ferramentas, tcnicas, polticas e procedimentos que voc desenvolve para sua prpria rede. 26 tarefa 27. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 3.2.1 PLANOP O PLANOP - Plano de Operaes Integradas nasceu da necessidade de adaptao a um ambiente de competitividade, evoluo tecnolgica, padronizao internacional e exigncias de mercado e resultado de uma iniciativa (OUT/94) de desenvolvimento conjunto da TELEBRS, (atravs de seu Departamento de Planejamento e Desenvolvimento Operacional), do Departamento de Sistemas de Operao do CPqD e de 12 Empresas Operadoras do STB17 , visando aprimorar o desempenho operacional, atravs da automatizao dos processos empresariais e o consequente incremento da produtividade, da qualidade dos servios prestados e o pronto atendimento s demandas dos Clientes. At o presente, a automatizao ocorreu de forma isolada, fazendo com que coexistam diversos sistemas proprietrios de forma no integrada. O PLANOP considera a empresa como um todo, garantindo a integrao dos sistemas utilizados na automatizao das funes e dos servios fornecidos aos Clientes do STB. O sistema utiliza metodologia fundamentada na Engenharia da Informao e suportada por ferramentas I-CASE. Na fase de planejamento da metodologia, so identificadas as atividades que uma empresa operadora de telecomunicaes deve realizar para suportar o seu negcio, assim como as informaes associadas realizao destas atividades. As atividades so organizadas no chamado Modelo Corporativo de Dados. Associando-se os modelos e utilizando os critrios de afinidade entre atividades e informaes, identificam-se as famlias de Sistemas de Operaes e as Bases de Dados Corporativas. Entre os principais benefcios do PLANOP, podemos citar melhorias na manuteno preventiva da planta, otimizao da fora de trabalho, melhoria nas condies de trabalho, diminuio do prazo para atendimento ao cliente, melhorias no desempenho da rede, otimizao dos investimentos, agilizao na entrada em operao de novos servios e aumento na satisfao dos clientes. Alm disso, a Gerncia Integrada de Redes e Servios condio essencial para que as empresas de telecomunicaes funcionem corretamente e sobrevivam no cenrio de concorrncia nacional e internacional. [3]. 3.2.2 Possibilidades Os NEDS - Ncleos de Especificao e Desenvolvimento de Sistemas, em algumas Empresas Operadoras, e os CEDS - Centros de Especificao e Desenvolvimento de Sistemas, previstos para funcionar no CPqD, que entraro em operao em 1996 atuando em um ambiente distribudo e integrado, poderiam ser instrudos no sentido de embutir na Famlia de 17 CRT(associada), CTBC, EMBRATEL, TELEBAHIA, TELEBRASLIA, TELECEAR, TELEMIG, TELEPAR, TELERJ, TELESC, TELESP e TELPA. 27 28. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Sistemas de Operao, correspondente funo Contabilizao, um procedimento de captao de dados relativos a custos, que viessem compor a Base de Dados Corporativa relativa a Projetos, permitindo assim a coleta automatizada de dados para entrada em um mdulo de anlise gerencial, o qual geraria, a partir dos mtodos aqu propostos, informaes precisas para a tomada de deciso em tempo real. Tal iniciativa permitiria a implementao de sistema virtual de deciso colegiada, em que somente aqueles usurios pertencentes ao grupo diretor da instituio seriam autorizados a votar, conforme adaptao do modelo de voto descrito a seguir. A tarefa de inicializao criar dois grupos de SIM ou NO que aparecero em caixas de dilogo. Esta tarefa enviar ento uma mensagem ao grupo participante que induzir a criao de uma tarefa de votao especfica para cada participante. Cada participante poder, ento, inscrever-se para um dos dois grupos de dilogo. O status temporrio da votao ser atingido pela consulta aos membros dos grupos SIM ou NO. GRUPOS Grupo 1 Grupo 2 Inicia voto Tarefa voto P1 voto P2 voto P3 pertence a envio de MSG instanciao FIGURA 7 - O SISTEMA COOPERATIVO DE VOTAO Uma tarefa de votao composta de: um objeto meio que descreve o propsito do voto; 2 objetos meio conectados para reflexo do objeto para subscrio; um objeto de gerenciamento que inclui os trs anteriores. objeto reflexo inscreve-se em uma caixa de dilogo e fecha a aplicao de votao para o participante correspondente. So condies de trmino da aplicao, definidas pela tarefa de inicializao: esperar pela expirao de temporizao; iniciar uma ao reflexa quando cada tarefa de votao parar; 28 PARTICIPANTENOSIM 29. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos leitura peridica do status de votao.18 18 COURTRAY, L. et alli - op.cit. pag. 103 29 30. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 4. SELEO DE ARQUITETURAS E TOPOLOGIAS DE REDE (Implicaes econmicas) A evoluo tecnolgica e a consequente diminuio dos custos dos computadores tornou cada vez mais atraente a distribuio do poder computacional em mdulos processadores localizados em diversos pontos de uma organizao. A necessidade de interconexo desses mdulos processadores de forma a permitir o compartilhamento de recursos de hardware e software e a troca de informaes entre seus usurios criou o ambiente propcio para o desenvolvimento das Redes de Computadores.19 4.1 Arquiteturas Como j dissemos, o projeto da rede consiste na definio da arquitetura da mesma; dos diversos equipamentos que a compem, das facilidades de comunicao para interconexo dos ns da rede e da topologia utilizada para esta interconexo, juntamente com os diversos protocolos envolvidos.20 Genricamente, as Redes Locais (LANs) se caracterizam pela interconexo de vrios computadores localizados em um mesmo prdio ou campus, at a distncia mxima de 1 (um) km. J as Redes de Longa Distncia (MAN, WAN e GAN), Padro IEEE 802.6, se caracterizam pela localizao geogrfica mais espalhada, interconectando computadores em cidades, pases e redes intercontinentais. 4.1.1 Estudo de Caso Como exemplo de um projeto de alocao de capacidade, tome-se o seguinte estudo de caso: Um usurio indstria sediado em Betim tem trs escritrios de venda em So Paulo - Capital, uma subsidiria em Juiz de Fora e um escritrio de representao em Tquio, os quais ele deseja interligar atravs de servios de comunicao de dados e/ou telemticos. 1) Entre Betim e Juiz de Fora as aplicaes so: consultas e atualizaes de estoque de produtos e matria prima, as quais ocorrem em mdia 120 vezes ao dia, compondo-se de 3 transaes com comprimento mdio de 100 Bytes no sentido terminal-host (Juiz de Fora - Betim) 470 Bytes no sentido host- terminal. Transferncia de arquivos sobre volume de vendas do dia anterior e previso de compra de Juiz de Fora, que ocorre todos os dias s 08:30 horas, com volume total de 2,7 Mbytes. O host um IBM 3090 e o terminal um microcomputador de ltima gerao. 19 SOARES, L. F. G. et alli - REDES DE COMPUTADORES - Das LANs, MANs e WANs s Redes ATM, EMBRATEL, Campus, RJ, 1995. 20 BRITO, Jos M.C. - PROJETO E ANLISE DE REDES DE COMPUTADORES, INATEL 30 31. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 2) Entre Betim e So Paulo as aplicaes so: Consultas sobre estoques e preos, e emisso de pedidos de produtos, consistindo de quatro transaes com comprimento mdio de 970 Bytes no sentido host-terminal (Betim-So Paulo) e de 100 Bytes no sentido terminal-host. Os trs escritrios juntos geram em mdia 1200 consultas por dia sendo 500 no horrio de pico entre 10:30 e 11:30 horas. Nos escritrios existem redes locais Ethernet com 5 estaes em cada uma. 3) Entre Betim e Toquio so trocadas informaes sobre atualizao de preos e informaes gerenciais, as quais atualmente so tratadas por telefone, existindo a dificuldade causada pela diferena de fuso horrio. O volume mdio de informaes de 12000 Bytes por dia. Defina a melhor soluo para o cliente, sob os pontos de vista tcnico e econmico para cada uma das necessidades de interligao. Dimensione equipamentos, softwares de comunicao e servio de Comunicao de Dados e/ou telemtico, apresentando somente os custos de comunicao. Os servios disponveis so: Minaspac/Renpac/Interdata, Minasdata/Minasdata- Plus/Transdata, MinasMail-400/STM-400. Para a necessidade de comunicao com Tquio, analisar custos de telefonia. Abaixo so apresentados os degraus para os servios disponveis: Rota MinasDATA MinasPAC Degrau pt/pt Degrau na rede BET - JFA 2 4 BET - SPO 3 5 BET - JAPO Internacional Internacional Considerar : 10 horas/dia 22 dias/ms Consulta = n transaes Tabela 3 - Degrau Tarifrio por Rota duplo sentido terminal-host ou host-terminal DESCRIO UNIDADE BETIM-JFA BETIM-SPO BETIM- TQUIO Transaes/seg tr/seg 3 4 Mensagens "Inbound" Bytes 100 100 31 32. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Mensagens Outbound" Bytes 470 970 Horrios hh/mm 8:30 10:30-11:30 Trfego na HMM transao 500 Freq.Mdia Transaes transao 120 1200 Volume Total Kbytes/dia 2700 12 Tabela 4 - Parmetros por Rota Clculo: 1) Betim-Juiz de Fora: Consulta e atualizao: Vbet-jfa = 120x470x3x8 = 1.353.600 = ~= 1.200 bps 10x360 10x3600 Segmentos (64 octetos): SEGbet-jfa = 120x(470+100)x3x22 = Transferncia de arquivos: Tseg = 2,7 Mega x 22 dias = 64 octetos (70.537,5 seg/ms + 928.125 seg/ms) x 0,001499 = TARIFAO DEGRAU : 1 2 3 4 NACIONAL (telefonia) 0,09 0,15 0,225 0,3 MinasPac 0,001499 MinasData 2.080,60 INTERNACIONAL (*) degrau 10 = $ 522,03 Fonte: tabelas da apostila e tarifas do STB. (*) 1o.minuto cheio e demais a cada 6 segundos Tabela 5 - Tarifao por Degrau 37,6 bits/seg 70.537,5 seg/ms 928.125 seg/ms $ 1.496,99 32 33. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos VELOCIDADES (bps) transferncia (min.) MinasPac (Rede Comutada) MinasData (Rede Dedicada) preo (acesso) tarifa (uso) Total preo (acesso) 1.200 300 237,76 1.497,00 1.734,76 655,54 2.400 150 441,00 1.497,00 1.938,00 983,31 4.800 75 516,16 1.497,00 2.013,16 1.475,07 9.600 37,5 580,20 1.497,00 2.077,20 2212,40 14.400 25 -- -- -- 2654,88 19.200 19 696,30 1.497,00 2.193,30 2876,12 64K 6 1.641,42 1.497,00 3.138,42 4424,80 Tabela 6 - Preo por Tipo do Servio e Velocidade do Canal 2) Betim-So Paulo : Consulta e atualizao: Vbet-spo=500x970x4x8= 15.520.000=~4.800bps 3600 3600 Segmentos (64 octetos): SEGbet-spo = 1200x(970+100)x4x22 = 64 octetos Custo = 1.765.500 seg/ms x 0,001576 = VELOCIDADE (bps) MinasPac (Rede Comutada) MinasData (Rede Dedicada) preo (acesso) tarifa (uso) Total preo (acesso) 4.800 516,16 2.782,43 3.298,59 1.475,07 Tabela 7 - Resultado Comparativo de Custo dos Servios 3) Betim-Tquio : Correio Eletrnico: Vtq-bet = 12Kx8x22 = 2.112.000 = 1.200 1.200 Segmentos (64 octetos): 4.311,11 bits/seg 1.765.500 seg/ms $ 2.782,43 1.760 bps 33 34. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos SEGbet-tq = 12 kiloctetos x 22 = Custo = 264 x 0,08566 = ROTA VELOCI- DADE (bps) tempo (seg) tarifa (uso) acesso MinasPac tarifa cx.postal valor do kilocteto total Tquio- Betim 1200 1.760 0,0228 1 522,03 40,14 45,22 614,80 Betim- Tquio 9600 220 0,0228 1 -- 5,02 45,22 57,65 Tabela 8 - Resultado para a Rota Tquio-Betim-Tquio. Figura 10 - Configurao do Projeto de Conexo - MAN e WAN ACESSO REDE MINASPAC - COMUTADA DESCRIO unidade BETIM-JFA BETIM-SPO BETIM- TOQ TOTAIS QUANT . CUSTO QUANT . CUSTO QUANT . CUSTO QUANT. CUSTO roteador porta 1 15000,00 1 15.000,00 enlace 1.200 bps 1 343,50 1 614,80 2 958,30 enlace 4.800 bps 1 1907,42 1 3298,59 2 5.206,01 enlace 9.600 bps 1 1971,46 1 57,65 2 2.029,11 TOTAL 2 2250,92 3 20.270,05 2 672,45 7 23.193,42 Tabela 9 - Quantidade e Custo dos Equipamentos por Rota 264 Koctetos/ms $ 22,61 34 35. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos ACESSO REDE MINASDATA - DEDICADA DESCRIO unidade BETIM-JFA BETIM-SPO TOTAIS QUANT CUSTO QUANT CUSTO QUANT. CUSTO enlace 1.200 bps 1 655,54 1 655,54 enlace 4.800 bps 1 1.475,07 2 1.605,58 3 3.080,65 enlace 9.600 bps TOTAL 2 2.130,61 2 1.605,58 3.736,19 Tabela 10 - Custo dos Enlaces por Rota 4.1.2 Sistemas Centralizados versus Sistemas Distribudos A diferena marcante entre sistemas centralizados (fortemente acoplados) e sistemas distribudos (fracamente acoplados) reside no fato de que, em sistemas fracamente acoplados, a nica forma de interao entre os mdulos processadores se d atravs da troca de mensagens, enquanto que, em sistemas fortemente acoplados, existe uma memria compartilhada entre os mdulos. Em Sistemas Distribudos impossvel forar a simultaneidade de eventos. A mnima interferncia na execuo de tarefas paralelas vai permitir a obteno de sistemas de grande desempenho. A no existncia de qualquer elemento sem o qual o sistema pra totalmente lhe confere alta confiabilidade. A possibilidade de utilizao, em larga escala, de um pequeno nmero de elementos bsicos de hardware e software responsvel pelo elevado grau de modularidade do sistema. Alm disso no existe restrio alguma inerente estrutura que impea o crescimento do sistema, o que lhe confere alta expansibilidade. O desenvolvimento de software aplicativo para sistemas distribudos pode ser mais complexo e, portanto, mais caro do que para sistemas centralizados, especialmente quando esto envolvidas mquinas de mais de um fabricante. Um Sistema Distribudo mais dependente da tecnologia de comunicao, em particular aqueles em que os processadores esto geogrficamente dispersos e a demanda de trfego de comunicao alta. Existe uma certa perda de controle em sistemas distribudos. Neles, difcil gerenciar os recursos, forar padronizao para o software e os dados e gerenciar informaes disponveis. A manuteno da integridade dos dados, da segurana e da privacidade tambm uma tarefa mais complexa. Um sistema distribudo, conforme definio de Eckhouse, vai ser formado por um conjunto de mdulos processadores interligados por um sistema de comunicao. 35 36. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Em suma, aos fatores econmicos que determinam mudanas em todos os nveis da atividade humana, soma-se a tendncia atual de descentralizao das decises e conseqente distribuio do poder de processamento, desde que seja assegurada a interconectividade dos sistemas distribudos, base da nova sociedade da informao. 4.1.3 Arquiteturas Proprietrias versus Arquiteturas Abertas A arquitetura aberta possui as seguintes caractersticas: conhecida do pblico interessado, ou seja, seus requisitos esto disponveis e so de acesso generalizado, sem restries. pode ser utilizada por qualquer um para suas finalidades, ou seja, em consequncia do exposto no item anterior, permite adaptaes e evolues a partir do padro definido; Ex.: modelo OSI/ISO. possui conectividade, ou seja, a capacidade de interligao de forma natural entre equipamentos de fabricantes diferentes (diz-se: equipamentos heterogneos), permitindo a execuo de aplicaes multiplataforma. J as arquiteturas proprietrias so fechadas (caixas pretas), ou seja, seu domnio de exclusividade de um fabricante, no possui conectividade com os equipamentos de outros fabricantes e, por via de consequncia, apresentam custos elevados de manuteno e operao. Ex. Arquitetura SNA da IBM. 4.2. Topologias 4.2.1 Consideraes Gerais Os limites de um canal telefnico para transmisso de dados so os seguintes: Nas transmisses sncronas, o sinal deve possuir, alm da informao referente aos bits de dados, a informao de sincronismo. Desta forma, a transmisso sncrona, em um sentido, tambm pode utilizar somente 2 fios; No caso da linha telefnica genrica, o sinal transmitido deve estar contido na faixa de voz (300 a 3.400 Hz); O receptor deve ser capaz de recuperar o sinal caso ele esteja contaminado por uma ou vrias degeneraes impostas pela linha [atenuao, rudo (branco ou impulsivo) distoro (de amplitude, retardo ou harmnica), oscilao (fase e amplitude), translao de frequncia e eco]. Para conseguir uma comunicao duplex a dois fios, o sinal de transmisso deve coexistir com o de recepo, simultneamente. 36 37. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos A transmisso digital, utilizando exclusivamente um par fsico como meio de comunicao, ser limitada em distncia devido s distores de amplitude. Se a transmisso for mais rpida do que 3.400 bps, surgir outro impedimento: o espectro vai alm do limite superior do canal de voz (3.100 Hz). A soluo a modulao, que transforma o sinal digital em sinal analgico. Portanto, a transmisso na linha telefnica genrica, deve ser do tipo analgica. A transmisso digital superior transmisso analgica de vrias formas importantes: Primeiro, ela tem potencialmente uma taxa de erro muito baixa. Os circuitos analgicos tm amplificadores que tentam compensar a atenuao na linha, mas eles nunca a compensam exatamente, especialmente se a atenuao diferente para frequncias diferentes. Como o erro cumulativo, chamadas de longa distncia que passam por muitos amplificadores provavelmente sofrero distoro. Regeneradores digitais, ao contrrio, podem restaurar um sinal exatamente ao seu valor original, pois os nicos valores possveis so 0 e 1. Os regeneradores digitais no sofrem erros cumulativos. Uma segunda vantagem da transmisso digital que voz, dados, msica, ou mesmo imagens tais como televiso, fac-smile ou video-telefone, podem ser multiplexados (misturados), a fim de fazer uso mais eficiente do equipamento. Uma outra vantagem que so possveis taxas de transmisso de dados muito altas, utilizando-se linhas j existentes. Conforme os custos dos computadores digitais e dos chips de circuitos integrados continuarem a cair, a transmisso digital e a sua comutao associada provavelmente tambm se tornaro mais baratas. Considerando as caractersticas dos diversos meios de transmisso, temos: a) Par tranado: O par tranado o meio de transmisso de menor custo por comprimento. A ligao de ns ao cabo tambm extremamente simples e, portanto, de baixo custo. No par tranado, dois fios so enrolados em espiral de forma a reduzir o rudo e manter constantes as propriedades eltricas do meio atravs de todo o seu comprimento. A desvantagem do par tranado a sua susceptibilidade interferncia e rudo, incluindo crosstalk (linha cruzada) de fiao adjacente, o que pode ser minimizado com uma blindagem adequada. Em sistemas de baixa freqncia, a imunidade to boa quanto a do cabo coaxial. Alm de operar a taxas mais elevadas, as categorias 4 e 5 apresentam menor atenuao por unidade de comprimento e melhor imunidade a rudos, do que a categoria 3. So normalmente utilizados com transmisso em banda bsica. 37 38. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos b) Cabo coaxial: Em frequncias um pouco mais elevadas (acima de cerca de 100 Khz) o cabo coaxial bem superior ao par tranado, apresentando melhor imunidade a rudo de crosstalk e uma fuga eletromagntica mais baixa. O cabo coaxial constitudo de um condutor interno circundado por um condutor externo, tendo, entre os condutores, um dieltrico que os separa. O condutor externo , por sua vez, circundado por outra camada isolante. Os cabos de mais alta qualidade no so maleveis e so difceis de instalar, mas cabos de baixa qualidade podem ser inadequados para altas velocidade e longas distncias. O cabo coaxial, ao contrrio do par tranado, mantm uma capacitncia constante e baixa, teoricamente independente do comprimento do cabo. Essa caracterstica vai lhe permitir suportar velocidades da ordem de megabits por segundo, sem necessidade de regenerao do sinal e sem distores ou ecos, propriedade que revela a alta tecnologia j dominada. A maioria dos sistemas com transmisso em banda bsica utilizam o cabo com impedncia caracterstica de 50 ohms, ao invs do cabo de 75 ohms comumente utilizado nas TVs a cabo e nas redes em banda larga, cuja transmisso fornece uma imunidade ao rudo melhor que em banda bsica. Alm disso, os rudos geralmente presentes em reas urbanas e industriais so de baixa freqncia, tornando as transmisses em banda bsica mais susceptveis a eles. Quanto ao custo, o cabo coaxial mais caro do que o par tranado. Tambm elevado o custo de suas interfaces de ligao. c) Fibra ptica: A transmisso em fibra ptica realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro do domnio de freqncia do infravermelho, atravs de um cabo ptico que consiste em um filamento de slica ou plstico, por onde feita a transmisso da luz. Ao redor do filamento existem substncias de menor ndice de refrao (fenmeno fsico definido pela razo entre a velocidade da luz no vcuo e a velocidade da luz nesse material), que fazem com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas de transmisso. Fibras pticas so imunes a interferncias eletromagnticas e a rudos e, por no irradiarem luz para fora do cabo, no se verifica crosstalk. Fibras pticas vo permitir um isolamento completo entre o transmissor e o receptor, fazendo com que o perigo de curto eltrico entre condutores no exista. A composio da fibra determinante na sua atenuao, que pode ser causada pela disperso ou absoro da luz por elementos presentes no ncleo. Em linhas de longa distncia utilizadas pelas companhia telefnicas, 38 39. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos chegam-se a distncias prximas de 50 Km sem a necessidade de repetidores. As Fibras pticas so mais leves e mais finas do que cabos coaxiais, o que facilita bastante sua instalao. So, hoje em dia, utilizadas em sistemas com taxas de transmisso que chegam a 150 e a 620 Mbps numa nica fibra unidirecional, da espessura de um fio de cabelo humano. Algumas limitaes, porm, ainda so encontradas. A juno de fibras uma tarefa ainda delicada, principalmente em ligaes multiponto. A instalao de fibras pticas em determinados ambientes pode fazer com que sejam necessrias dobras nos cabos de fibra. Tais dobras podem tornar o ngulo de incidncia dos feixes em relao normal muito pequena, provocando o escape desses feixes da fibra ( pois estes no chegaro a sofrer reflexo). d) Radiodifuso: Por sua natureza, a radiodifuso adequada tanto para ligaes ponto-a- ponto quanto para ligaes multiponto. As redes sem fio (baseadas em radiodifuso) so uma alternativa vivel onde difcil, ou mesmo impossvel, instalar cabos metlicos ou de fibra ptica. Seu emprego particularmente importante para comunicaes entre computadores portteis em um ambiente de rede local mvel. A radiodifuso tambm utilizada em aplicaes onde a confiabilidade do meio de transmisso requisito indispensvel. Um exemplo drstico seria em aplicaes blicas, onde, por exemplo, o rompimento de um cabo poderia paralisar todo um sistema de defesa. Nas ligaes entre redes locais, a radiodifuso tambm tem papel relevante, especialmente se as redes esto distantes e o trfego inter-rede elevado. Neste caso, circuitos telefnicos podem ser inadequados e a radiodifuso pode fornecer a largura de faixa exigida. As solues hoje disponveis para redes locais utilizando radiodifuso so todas proprietrias, entretanto, est sendo elaborado pelo IEEE um padro para esse tipo de rede: o padro IEEE 802.11. Radiao infravermelha e microondas so outros meios possveis de comunicao utilizados em redes de computadores. Para contornar as limitaes dos meios de transmisso e assegurar qualidade s comunicaes, foram definidos, basicamente, dois tipos de topologias: uma topologia fsica, que diz respeito ao layout fsico utilizado na instalao da rede; uma topologia lgica, que aquela observada sob o ponto de vista das interfaces das estaes com a rede (inclusive o mtodo de acesso). 39 40. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos 4.2.2 Topologia Fsica Em se tratando de topologia fsica, as subredes por difuso podem ser estticas ou dinmicas, dependendo da forma como o canal alocado. A alocao esttica desperdia a capacidade do canal quando a mquina no tem nada a transmitir durante sua abertura e, portanto, alguns sistemas procuram alocar o canal dinmicamente, isto , sob demanda. J as subredes ponto-a-ponto contm numerosos cabos ou linhas telefnicas arrendadas, cada uma conectando pares de IMPs. Se dois IMPs (Processadores de Mensagem da Interface) que no compartilham um cabo, desejarem se comunicar, eles devem faz-lo indiretamente, atravs de outros IMPs. Portanto, as subredes por difuso apresentam maior flexibilidade em relao topologia ponto-a-ponto em todos os aspectos acima, ou seja: insero/retirada de nodos de comunicao sob demanda (alocao dinmica do canal) versus paralisao da rede no caso da topologia ponto- a-ponto; envio simultneo de comunicao a vrios nodos (difuso) versus pular de galho em galho na topologia ponto-a-ponto; redefinio dinmica do caminho a percorrer (roteamento) com rotas alternativas versus back-and-forward na topologia ponto-a-ponto; menor custo relativo (proporcional significativa economia de cabos ou linhas telefnicas da topologia ponto-a-ponto); total independncia dos nodos de comunicao versus dependncia vital dos nodos ponto-a-ponto. So vantagens e desvantagens das conexes ponto-a-ponto: TOKEN RING Vantagens: Usa conexes ponto-a-ponto, o que significa que a engenharia fcil e completamente digital; Os anis podem ser construdos utilizando-se virtualmente de qualquer meio de transmisso, desde pombos correio at fibras pticas; O par tranado padro simples e bastante fcil de ser instalado; O uso de centrais de cabeamento tornam o token ring a nica LAN que consegue detectar e eliminar automaticamente falhas no cabo; Assim como no Token Bus, so permitidas prioridades, embora o esquema no seja to equnime; Tambm como no token bus, so possveis quadros curtos mas, diferentemente dele, tambm so possveis quadros arbitrariamente grandes, limitados apenas pelo tempo de reteno do token; Por fim, o throughput e a eficincia so excelentes sob alta carga, como o token bus e de forma diversa do 802.3. 40 41. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos Desvantagens: O maior ponto negativo a presena de uma funo monitora centralizada, o que introduz um componente crtico. Ainda que uma monitora desativada possa ser substituda, uma defeituosa pode causar dores de cabea; Alm disso, como em todos os esquemas de passagem de token, h algum retardo sob baixa carga, dado que o transmissor deve esperar pelo token; Canal de difuso: IEEE 802.3 (ETHERNET) Vantagens: De longe o tipo mais usado hoje em dia, com uma enorme base instalada e experincia operacional considervel; O algoritmo simples; As estaes podem ser instaladas vontade, sem ter que parar a rede; Um cabo passivo usado e no so necessrios modems; O retardo sob baixa carga praticamente zero (as estaes no tem que esperar por um token; elas simplesmente transmitem imediatamente. Desvantagens: Cada estao deve ser capaz de detectar o sinal da estao mais fraca de todas mesmo quando ela prpria est transmitindo, e todo o circuito para deteco de colises do transceptor analgico; Devido possibilidade de existirem quadros abortados por causa de colises, o menor quadro vlido tem 64 bytes, o que representa um overhead considervel quando o dado simplesmente um nico carcter vindo de um terminal; Alm disso, o 802.3 no determinstico, o que frequentemente inapropriado para tarefas em tempo real; No tem prioridades; O comprimento do cabo limitado a 2,5 km (quando so usados repetidores) visto que o tempo de ida e volta no comprimento do cabo determina o tamanho da abertura e, portanto, o desempenho; Conseguir que redes CSMA/CD tais como o 802.3 rodem a altas velocidades difcil e, medida que a velocidade aumenta, a eficincia diminui porque os tempos de transmisso dos quadros diminuem mas os intervalo de conteno no diminui. medida que a tecnologia progride e as redes se tornam mais rpidas, essa questo da eficincia se tornar muito significativa; Sob alta carga, a presena de colises se torna um grande problema e pode afetar seriamente o throughput; Alm do mais, o 802.3 no muito apropriado para fibras pticas, devido dificuldade de se instalar derivaes. 41 42. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos A seguir, so comparadas as topologias em anel, estrela e barra em relao ao desempenho, confiabilidade e possibilidade de expanso: a) ANEL desempenho: O desempenho de uma rede em anel depende muito do mecanismo de transmisso empregado e as estaes so consideradas logicamente iguais no direito de acesso ao enlace. Nesse modo de operao (que uma extenso do modo de resposta assncrono balanceado do HDLC, concebido para enlaces ponto-a-ponto), todas as estaes so responsveis pelo controle de erro, de fluxo e do acesso ao meio fsico. Cada repetidor em um anel introduz um retardo. A soma de todos os retardos dos repetidores mais o tempo de propagao no anel forma o que se convencionou chamar de latncia do anel. Podem existir tantos bits circulando pelo anel quanto a sua latncia permitir. Essa latncia pode ser sempre aumentada introduzindo-se um buffer de retardo (um registro de deslocamento) em qualquer estao. Dessa forma, o nmero de bits circulando pelo anel tem um limite inferior, mas pode ser to grande quanto quisermos (ou formos capazes de construir). a esse nmero de bits que chamamos de espao de comunicao, e esse espao que dividido em slots. Apesar de aumentar a latncia e diminuir a confiabilidade, essa estratgia (anel de Pierce) aumenta a eficincia na utilizao do anel, sendo usada nas redes de alta velocidade. Como todo esquema em anel, o anel de Pierce vai necessitar de algum grau de centralizao para resolver uma srie de problemas. O primeiro deles a prpria iniciao do esquema. O segundo, vem do fato de que se por um problema de rudo um bit que determina slot vazio se transformar em slot cheio, esse slot ficar circulando eternamente na rede sem ser utilizado. Da mesma forma, se uma estao falhar em esvaziar um slot, este tambm ficar para sempre inutilizado. Alguma forma de deteco desses slots deve existir, com o seu esvaziamento imediato. Tais tarefas e outras mais so executadas por uma estao especial, chamada monitora. Embora esse controle seja feito de forma centralizada, existem esquemas onde todas as estaes (ou vrias) so estaes monitoras em potencial, existindo algum algoritmo para determinar qual assumir o controle em determinados instantes. expansibilidade: A modularidade de uma rede em anel bastante elevada devido ao fato de os repetidores ativos regenerarem as mensagens. Redes em anel podem atingir grandes distncias (teoricamente o infinito). Existe, no entanto, uma limitao prtica do nmero de estaes em um anel. Esse limite devido aos problemas de manuteno e confiabilidade a seguir descritos. confiabilidade: 42 43. Anlise Custo/Benefcio em Arquiteturas de Redes de Comunicao de Dados Adauto da Costa Santos A topologia em anel requer que cada n seja capaz de remover seletivamente mensagens da rede ou pass-las frente para o prximo n. Isto requer um repetidor ativo em cada n e a rede poder ser mais confivel do que esses repetidores. Uma quebra em qualquer dos enlaces entre os repetidores vai parar toda a rede at que o problema seja isolado e um novo cabo instalado. Falhas no repetidor ativo tambm podem causar a parada total do sistema. Se os repetidores fizessem parte do hardware especfico e interno de cada estao conectada rede, a vulnerabilidade seria ainda maior: repetidores estariam susceptveis a falhas no equipamento ou prpria falta de alimentao eltrica da estao. Por esse motivo, repetidores so alimentados e mantidos separados do hardware da estao. Outras melhorias na topologia em anel foram propostas e realizadas, como a introduo de caminhos alternativos, duplos anis, etc. Experincias prticas sugerem que a topologia pode ser feita suficientemente confivel de forma que a possibilidade de falhas possa ser praticamente ignorada. claro que o custo pode tornar a rede confivel proibitiva para certas aplicaes. A introduo de concentradores, tambm denominados hubs, inicialmente configurados como elementos passivos que permitiam a concentrao de todo o cabeamento utilizado e possuam um mecanismo de rels que, acionado externamente, permitia o isolamento de estaes em falha, foi uma melhoria significativa. Mais tarde, tais dispositivos passaram a ser utilizados como concentradores dos repetidores do anel (concentradores ativos). Tal tcnica tem vrias vantagens. O isolamento de falhas se torna mais simples porque existe um ponto de acesso central para o sinal. Sem o concentrador, quando um repetidor ou um enlace falha, a localizao da falha requer uma busca atravs de todo o anel, exigindo o acesso a todos os locais que contm repetidores e cabos. Outra vantagem do concentrador a possibilidade de adio de novas estaes sem a parada total da rede, uma vez que novos repetidores podem ser ativados no concentrador, sem parar a rede, por meio da utilizao de rels. Outra soluo para aumentar a confiabilidade de uma rede em anel seria considerar a rede local como consistindo em vrios anis, e o conjunto dos anis conectados por pontes (bridges). A ponte encaminha os pacotes de dados de uma sub-rede a outra com base nas informaes de endereamento. Do ponto de vista fsico, cada anel operaria independentemente. Assim, uma falha em uma anel vai parar somente aquela poro da rede. Uma falha na ponte no impede o trfego intra-rede. Mltiplos anis podem ser empregados para a obteno de um maior nvel de desempenho. Como vimos, os maiores