PROJETO_HOSP4

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1 - Visão Geral
O Centro de Tecnologia da Informação do hospital é responsável pelo funcionamento das máquinas utilizadas como meio de comunicação no atendimento ao público e de forma interna e externa entre departamentos. Atualmente existem 32 módulos de aplicativos ativos, ocorre uma integração de módulos de acordo com as necessidades de cada departamento. 
Os equipamentos utilizados para esta comunicação são: computadores, impressoras, roteadores, servidores, aparelhos telefônicos, catracas e registro de pontos eletrônicos, câmeras entre outros.
Os softwares aplicativos são terceirizados, divididos em módulos, direcionados por setor com início na direção, seguida pela administração, chegando a recepção. Cada setor por sua vez tem seus subgrupos.
Neste ambiente são vários protocolos utilizados dentre eles o HL7 – Health Level Seven usado para padronização de linguagem médica, o DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicine ou comunicação de imagens digitais em medicina, num formato eletrônico e a Manchester que é uma metodologia científica que confere classificação de risco para os pacientes, todos eles integrados aos aplicativos utilizados. 
1.1 Escopo
O escopo do projeto esta definido no nível operacional, direcionado para recepção que contêm outras recepções como: centro cirúrgico, raios-X, pronto socorro, laboratório, clínica da mulher e várias outras. 
As recepções utilizam aplicativos distintos e estrutura diversificada de equipamento, variando de computadores com disco rígido, memória e processador até terminais burros como o ThinClient. O objetivo é mostrar os meios, caminhos e aplicativos de comunicação utilizados nesta rede na recepção do pronto socorro.
2 - Estruturas Física 
A estrutura física em relação à rede de comunicação provem da organização dos servidores de computadores em conjunto com switches e servidor channel bank para telefonia, distribuídos em racks. Externamente duas antenas com conexão a Internet via rádio são utilizadas como condutoras de sinal para acesso interno.
2.1 Cabeamento
O cabeamento é sinalizado com etiquetas e agrupado com organizador. A fiação segue verticalmente via tubulação até o forro do teto dispostos em canaletas, sendo direcionados aos seus destinos onde são conectados a switches e distribuídos às posições de trabalho.
 Nos demais setores a disposição do cabeamento é organizado internamente nas paredes com várias saídas horizontais com pontos duplos multifuncionais, pois pode ser utilizado por telefone, computadores ou impressoras. Pontos de acessos também são disponibilizados no piso oferecendo maior mobilidade aos ambientes. Exemplos de estrutura de cabeamento nas figuras abaixo:
	
Canaletas
	
Piso com elevação
	
Multiponto
	
Tubos verticais
A categoria do cabeamento é CAT6, desenvolvida para ser usada no padrão Gigabit Ethernet, Base 10/100/1000, oferece uma qualidade superior em relação ao a categoria 5 , o alcance 100 metros e suportam frequências de até 250 MHz, a figura 1 exemplifica o tipo CAT6:
Figura 1- Estrutura CAT6 internamente
2.2 Equipamentos 
Três servidores, dois dedicados e um com máquinas virtuais oferecendo diversos serviços.
O servidor “Um” tem oito discos de 300 GB realizando RAID 5 / SAS;
O servidor “Dois” tem dois discos SATA de 250 GB cada realizando RAID 1;
O servidor “Três” tem dois discos SATA de 1 TB cada;
Três Nobreaks de 3 KVA cada, um para cada servidor. Para a escolha da potência de 3 KVA foi realizado um cálculo utilizando a potência de equipamentos conectados ao nobreak, genericamente verifica-se a potência do aparelho, se a potência de 1,5 e fonte do computador de 200W (200 x 1,5 / 1000) = 0.3 KVA. 
O tempo de autonomia do Nobreak quando acionado esta relacionado a quantidade de máquinas dependentes de sua energia, sua função primordial é sustentar os equipamentos até o Gerador de Energia do hospital iniciar seu funcionamento.
Para atender a rede local com 200 máquinas são utilizados 9 switches de 48 portas, representada na figura abaixo: 
Figura 2- Switch com 48 portas
Sistemas Operacionais
Windows XP utilizado nas posições de atendimento;
Windows Server 2003 em dois servidores;
Windows Server 2008 em um servidor
Aplicações nos servidores dentro do escopo deste trabalho: impressão, e-mail, banco de dados e de arquivos.
Para telefonia utiliza dois Channel Bank, com dois links A1 digital com capacidade para 30 linhas para cada link. O Channel Bank é configurado para utilização de aparelhos analógicos e digitais, interface GSM e telefones IP com protocolo CIP (protocolo de iniciação de sessão).
Sistema de câmeras Digital Video Recorder (DVR) tipo Stand Alone, realiza o monitoramento digital.
	
	
	
	
Tipos de câmeras
	
Software Stand Alone
O Stand Alone trabalha com um software que permite configurações avançadas e especificas de ajuste de brilho, contraste,  cor e saturação das imagens para cada canal independente, além de sensibilidade de movimentos para gravação. Converte o sinal da câmera filmadora em um sinal compatível com vídeo de computador.
	
O sinal chega via cabo coaxial 75 ohms.
O DVR Stand Alone é um sistema de monitoramento digital com placa de captura. A grande vantagem deste sistema é que ele dispensa o uso de computador, possuem uma entrada RJ45 para acesso remoto das câmeras via browser ou software cliente produzido pelo fabricante, com isso pode até ser feitas configurações em seu aparelho pela internet. 
O aparelho grava na memória interna em três modos: contínuo, agendamento ou detecção de movimento. 
Encontram-se aparelhos de 4, 8, 16, 32,64 canais, visualizam câmeras de diferentes aparelhos trabalhando com o mesmo padrão de imagem H.264. 
O padrão de imagem H.264 reduz o volume de informações, oferece melhorias consideráveis de desempenho em relação aos padrões anteriores. Por exemplo: Um padrão DVD pode conter duas horas de filme compactado usando o codec MPEG-2 (padrão de filmes DVD) e quatro horas de filme usando um codec H.264, o novo codec DivX7 apresenta o H.264 é mais eficiente que o codec DivX6 baseado no padrão MPEG-4 ASP. 
Os protocolos mais utilizados no sistema DVR são: 
Secure Socket Layer (SSL) que é um protocolo de segurança;
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) é um padrão da internet para correio eletrônico (e-mail), utiliza TCP/IP;
Pelco D é um popular PTZ (Pan / Tilt / Zoom) protocolo de controle de câmera usada na indústria de CCTV, é um protocolo de sinal.
3 – Topologia
A topologia que corresponde à estrutura de interconexão física das estações conforme sua localização e fluxo de informação são caracterizados como topologia anel na sala/ambiente do servidor, existe um espelhamento entre os servidores e esta topologia é capaz de transmitir e receber informações em ambos os sentidos, embora seja comum ser configurado em sentido único. 
A topologia estrela é utilizada nos demais departamentos com sua comunicação partindo de nodo central com controle supervisor do sistema de hosts, os usuários podem se comunicar entre si e com processadores remotos ou terminais, a Figura 3 exemplifica a união das duas topologias.
Figura 3- União de topologia anel e topologia estrela
4 - Recepção do Pronto Socorro 
O Hospital Municipal atende a população que procura seus serviços, o espaço é formado por vários prédios divididos em especialidades. A diversidade de setores com funções específicas oferece várias recepções com estruturas e equipamentos atendendo a necessidade do setor.
A recepção do Pronto Socorro tem quatro posições de atendimento, com computadores e impressoras. O sistema operacional é o Windows XP, rodando o aplicativo com formulário de atendimento que oferece várias formas de busca para registrar o paciente, a mais comum pelo cartão com número de SUS, quando inserido o número do cartão o sistema retorna os dados pessoais e endereço do paciente, na falta deste cartão existe a possibilidade de geração automática pelo sistema.O sistema de atendimento é integrado com os sistemas dos setores: triagem, atendimento médico que por sua vez é integrado ao sistema da equipe de enfermagem que realizam a medicação prescrita, esta medicação esta registrada em outro módulo do sistema, o da farmácia, que esta em nível local. 
4.1 Sequências de Atendimento
A recepcionista solicita os dados do paciente e da entrada no sistema que faz uma busca, é gerado uma ficha que tem como destino a triagem, um detalhe importante neste processo é campo de horário de chegada, servirá de base como contador de tempo que refletira no protocolo de Manchester presente no sistema de triagem.
O protocolo de Manchester é uma metodologia científica que visa classificar, mediante protocolo, as queixas dos usuários que demandam os serviços de urgência/emergência, visando identificar os que necessitam de atendimento médico mediato ou imediato, o sistema esta integrado ao módulo da recepção, abaixo um exemplo de classificação:
 
Figura 4 - Classificação de Atendimento
Figura 5- Fluxograma de Atendimento
Definida a triagem com a aplicação do protocolo de Manchester, ocorre a divisão de pacientes entre os médicos.
 Após a realização da consulta, segue a prescrição médica e o setor de enfermagem realiza a medicação. O paciente retorna ao médico e o marcador de hora é zerado.
Com o final deste ciclo o sistema tem informações sobre recepcionista, paciente, triagem, médico, enfermagem, medicação, tempo etc.
5 – Gerenciamentos de Rede
Dentro deste cenário é imprescindível que todos os equipamentos envolvidos funcionem sistematicamente, conhecer o estado dos dispositivos e em casos de interrupções a informação deve chegar ao administrador para uma correção.
Em uma rede o principal protocolo é o SNMP (Simple Network Management Protocol) é um protocolo da camada de aplicação criado para transportar informações de gerência de rede entre os dispositivos gerenciados e os sistemas de gestão de redes, ele possibilita que administradores de rede gerenciem o desempenho da uma rede monitorando interfaces, processadores, memórias de equipamentos como roteadores, switches, dispositivos wireless e servidores. Os administradores conseguem visualizar o status atual da rede, manter um histórico de atividades, bem como receber avisos de forma imediata para ajudar na resolução de problemas.
 Na rede do hospital o serviço de gerenciamento SNMP foi adicionado no servidor com Windows 2003 e 2008. O sistema DVR tem aplicativo de gerenciamento próprio. 
6 – RAID (Redundant Array of Independent Disks) 
Em uma tradução livre seria uma Matriz Redundante de Discos Independentes, trata-se basicamente, de uma solução computacional que combina vários discos rígidos para formar uma única unidade lógica de armazenamento de dados. Faz com que as unidades de armazenamento trabalhem em conjunto, se um HD sofrer danos, os dados existentes não serão perdidos, pois podem ser replicados em outra unidade (redundância).
Para criação de um sistema RAID é necessário pelo menos dois HDs e definir o nível de RAID. Neste projeto temos o nível RAID 1 e o Nível RAID 5.
No RAID 1 utilizam-se dois discos com capacidades iguais, uma unidade “duplica” a outra, isto é faz uma cópia da primeira, razão pela qual é conhecido como mirroring (espelhamento), ilustrado na figura 4:
Figura 6 - RAID 1
Um dos grandes atrativos do RAID é a possibilidade de escolher entre diferentes modos de operação, de acordo com a relação capacidade/desempenho/confiabilidade que você pretende atingir.
O RAID 5 é um modo é muito utilizado em servidores com um grande número de HDs. Ele utiliza um método bastante engenhoso para criar uma camada de redundância, sacrificando apenas uma fração do espaço total, ao invés de simplesmente usar metade dos HDs para armazenar cópias completas, como no caso do RAID 1.
O RAID 5 usa um sistema de paridade para manter a integridade dos dados. Os arquivos são divididos em fragmentos de tamanho configurável e, para cada grupo de fragmentos, é gerado um fragmento adicional, contendo códigos de paridade. Veja a figura 5:
Figura 7- Exemplo de RAID 5 com 5 discos
Note que, ao invés de reservar um HD inteiro para a tarefa, os códigos de correção são espalhados entre os discos. Desta forma, é possível gravar dados simultaneamente em todos os HDs, melhorando o desempenho.
O RAID 5 pode ser implementado com a partir de 3 discos. Independentemente da quantidade de discos usados, sempre temos sacrificado o espaço equivalente a um deles. Ou seja, quanto maior é a quantidade de discos usados no array, menor é a proporção de espaço desperdiçado.
Em um sistema com 5 HDs de 500 GB, teríamos 2 TB de espaço disponível e 500 GB de espaço consumido pelos códigos de paridade. Usando 8 HDs teremos 3.5 TB para dados e os mesmos 500 GB para paridade, e assim por diante.
Graças à forma como os bits de paridade são dispostos, é possível recuperar os dados de qualquer um dos HDs que eventualmente falhe. Mais ainda, o sistema pode continuar funcionando normalmente, mesmo sem um dos HDs.
A ideia por trás desta aparente "mágica" é bastante simples. A paridade consiste em adicionar um bit adicional para cada grupo de bits. Ao usar 5 HDs, por exemplo, temos um bit extra para cada 4 bits de dados.
Caso dentro destes 4 bits exista um número par de bits 1, então o bit de paridade é 0. Caso exista um número ímpar de bits 1, então o bit de paridade é 1.
Veja que, graças ao bit de paridade, é possível saber apenas que, dentro do grupo de 4 bits existe um número par ou ímpar de bits 1. Isso é o suficiente para recuperar qualquer um dos 4 bits que seja perdido, desde que sejam respeitadas duas condições:
a) Que apenas um bit de cada grupo seja perdido
b) Que se saiba qual dos bits foi perdido
No RAID 5 cada um dos bits dentro de cada grupo fica guardado em um dos HDs. Quando um deles é perdido, a controladora sabe exatamente quais bits foram perdidos e têm condições de recuperá-los usando uma verificação muito simples. A controladora pode manter o sistema funcionando mesmo sem um dos HDs, realizando estes cálculos em tempo real para obter os dados que estavam armazenados nele. Quando o HD é finalmente substituído, a controladora reescreve todos os dados (usando o mesmo processo) e o sistema volta ao estado original. A tabela demonstra as principais características do nível 1 e nível 5:
Tabela 1- RAID 1 e RAID 5
7 – Diagramas de Rede
7.1 - Diagrama Recepção
7.2 - Diagrama de Sub-rede Recepção
8– Conclusão
A observação do ambiente proposto nos deu um olhar prático sobre a ótica da disciplina de redes:
Os meios físicos como: cabos, tubos, canaletas, piso elevado, servidores, roteadores, computadores, câmeras e etc;
Os caminhos: integração dos meios físicos organizados de forma lógica para atender as necessidades setoriais;
Os aplicativos de comunicação: softwares específicos para cada setor “conversando” de forma sequencial.
O gerenciamento da estrutura física, dos discos rígidos e câmeras digitais. 
8.1 Conclusões Finais
A diversidade de recepções e setores com necessidades específicas mostra que a disposição de cabeamento estruturado aumenta a mobilidade de seus ambientes, os hardwares são distribuídos de acordo com o serviço solicitado. As impressoras são colocadas em pontos específicos oferecendo compartilhamento entre setores.
O gerenciamento de impressoras pode ser adicionado nos servidores Windows 2003 e 2008, oferecendo relatórios de acesso por usuário e quantidade de impressões.
A utilização de um software específico de SNM – System Network Management, que pode oferecer inventário da rede e monitoramento de equipamentos como o Spiceworks que é gratuito, por exemplo. 
Agradecimento: Ao colega Jaderson do Hospital X, um profissional da Tecnologia da Informação com grande flexibilidade e experiência, pela atenção e apresentação do seu espaço de trabalho, o nosso Muito Obrigado!