劉小莉，余 翔，李玲霞，王 俊，程 方

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

·實驗教學(xué)中心與實踐(實訓(xùn))基地·

VoIP實訓(xùn)平臺構(gòu)建

劉小莉，余 翔，李玲霞，王 俊，程 方

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

VoIP實訓(xùn)教學(xué)平臺是“三網(wǎng)融合”國家示范實驗中心實訓(xùn)平臺之一。通過網(wǎng)絡(luò)組建和實訓(xùn)內(nèi)容的設(shè)置，構(gòu)建了一個模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)且功能完備的開放性、可擴展性VoIP平臺，以滿足教學(xué)需要。該平臺不僅包含VoIP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，而且與實驗室原有的程控交換實驗平臺和MSTP/SDH傳輸實驗平臺聯(lián)合組網(wǎng)，可開展模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和調(diào)試等實驗與實訓(xùn)，讓學(xué)生熟悉全程全網(wǎng)的概念，培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、安裝、調(diào)試等工程應(yīng)用能力。同時，可根據(jù)開放接口，開發(fā)基于平臺的其他業(yè)務(wù)，使學(xué)生具備一定的開發(fā)能力。

VoIP 融合通信；實訓(xùn)平臺；構(gòu)建；國家示范實驗中心

隨著軟交換技術(shù)及其商用的快速發(fā)展，融合通信類人才已經(jīng)成為市場需求熱點[1]。為跟上技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展趨勢，適應(yīng)人才市場需求，結(jié)合中央地方共建“三網(wǎng)融合”實驗中心項目，重慶郵電大學(xué)通信類專業(yè)開設(shè)了融合通信相關(guān)課程，并建設(shè)了與課程教學(xué)相配套的、基于軟交換的VoIP實訓(xùn)平臺，以提高教學(xué)科研水平，促進學(xué)生就業(yè)，提升學(xué)校競爭力[2]。

VoIP即Voice over IP，是融合通信業(yè)務(wù)之一[3]。VoIP實訓(xùn)平臺建設(shè)主要針對學(xué)校計算機、通信等涉及網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程的學(xué)生，旨在提高學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)方面的知識、技能、管理和實際操作能力等，同時結(jié)合原有的程控交換和MSTP傳輸?shù)绕脚_，開展模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和調(diào)試等實驗、實訓(xùn)，進而讓學(xué)生熟悉全程全網(wǎng)的概念，把他們培養(yǎng)成具有專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技能，能夠直接進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、安裝、調(diào)試的技術(shù)型人才[4]。此外，可根據(jù)開放接口，開發(fā)基于平臺的其他業(yè)務(wù)，使學(xué)生具備一定的開發(fā)能力。

1 實訓(xùn)平臺的特點

基于軟交換的VoIP可以通過SIP、H.323、MGCP等協(xié)議實現(xiàn)語音通信。在主流的新一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)設(shè)備中支持大部分協(xié)議，而SIP協(xié)議以其簡單、靈活的特點[5]，贏得更多VoIP設(shè)備商的青睞。因此，實訓(xùn)平臺的VoIP系統(tǒng)采用SIP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，并可通過媒體網(wǎng)關(guān)與原有PSTN實訓(xùn)平臺、GSM和TD移動通信實訓(xùn)平臺、NGN實訓(xùn)平臺實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)互通。目前，VoIP支持3種終端應(yīng)用模式：1)普通電話到普通電話(POTS to POTS)；2)普通電話到IP電話終端；3)IP電話終端到IP電話終端(可是IP實體電話，也可是PC上的VoIP軟件終端)[6]。 實訓(xùn)平臺包含以上3種方式，而運營商更多支持第一種方式。

圖1 SIP協(xié)議的VoIP體系結(jié)構(gòu)

2 實訓(xùn)平臺的構(gòu)成

為構(gòu)建與商用軟交換的VoIP系統(tǒng)類似的專用網(wǎng)絡(luò)，硬件上均采用運營級設(shè)備進行搭建，并具備控制管理軟件便于對操作后的系統(tǒng)進行管理和恢復(fù)[1]，同時要求提供開放接口以便學(xué)生二次開發(fā)。硬件環(huán)境包括SIP服務(wù)器、語音網(wǎng)關(guān)、多個POTS話機和IP話機、交換機、綜合接入設(shè)備(integrated access device，IAD)、媒體網(wǎng)關(guān)、多臺PC(按實驗室規(guī)劃為32臺)。實訓(xùn)平臺選用兩個設(shè)備商的產(chǎn)品來模擬現(xiàn)網(wǎng)，所需設(shè)備清單見表1，便于實現(xiàn)對學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)[4]。平臺可供5組學(xué)生同時使用。

表1 所需設(shè)備清單

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

實訓(xùn)平臺的組網(wǎng)拓?fù)浼熬W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中均已考慮同原有實訓(xùn)平臺互聯(lián)的功能。各組地址規(guī)劃和號碼規(guī)劃不能重復(fù)。

2.2 實訓(xùn)平臺的擴展

實驗中心原有PSTN實訓(xùn)平臺、GSM和TD移動通信實訓(xùn)平臺、NGN實訓(xùn)平臺、數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)平臺、SDH/MSTP/PTN傳輸實訓(xùn)平臺、寬帶接入實訓(xùn)平臺等，VoIP實訓(xùn)平臺可以同這些平臺組網(wǎng)，實現(xiàn)模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)的組網(wǎng)方式及聯(lián)調(diào)模式。VoIP實訓(xùn)擴展平臺結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 實訓(xùn)平臺可開展的項目

VoIP實訓(xùn)平臺可開展基礎(chǔ)實驗、實訓(xùn)項目，也可以結(jié)合其他平臺開展綜合實訓(xùn)項目。根據(jù)學(xué)生階段培養(yǎng)目標(biāo)，可將實訓(xùn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)型、綜合型和開發(fā)型3種。下面列舉實訓(xùn)平臺上開設(shè)的主要實訓(xùn)內(nèi)容。

圖2 VoIP實訓(xùn)平臺組網(wǎng)拓?fù)鋱D

圖3 VoIP實訓(xùn)平臺與其他平臺擴展結(jié)構(gòu)圖

3.1 基礎(chǔ)型實訓(xùn)項目

1)系統(tǒng)設(shè)備認(rèn)知與系統(tǒng)參數(shù)配置。

系統(tǒng)設(shè)備認(rèn)知部分主要讓學(xué)生了解設(shè)備特點及接口功能，了解組網(wǎng)規(guī)則；系統(tǒng)參數(shù)配置部分主要讓學(xué)生對設(shè)備進行基礎(chǔ)設(shè)置以便正常工作。

2)局內(nèi)基本語音業(yè)務(wù)實現(xiàn)。

首先，需要對VoIP網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃和設(shè)備連接，分配好IP地址和電話號碼；然后，對軟交換設(shè)備、語音網(wǎng)關(guān)/IAD、IP網(wǎng)絡(luò)話機按照規(guī)劃進行配置。通過相互撥打驗證實訓(xùn)結(jié)果是否正確。

3)局內(nèi)其他業(yè)務(wù)實現(xiàn)。

包括電話會議、計費管理、振鈴和附加業(yè)務(wù)等其他業(yè)務(wù)的實現(xiàn)。

4)VoIP平臺信息管理和系統(tǒng)管理。

學(xué)生通過操作軟交換系統(tǒng)中的信息管理配置，學(xué)習(xí)軟交換系統(tǒng)對企業(yè)的擴展增值應(yīng)用。通過系統(tǒng)管理配置，學(xué)習(xí)軟交換系統(tǒng)的備份、恢復(fù)操作等[7]。

3.2 綜合型實訓(xùn)項目

綜合型實訓(xùn)項目主要包括VoIP軟交換系統(tǒng)平臺互通(基于軟交換協(xié)議的系統(tǒng)，包括實訓(xùn)平臺中所有軟交換設(shè)備)、協(xié)議分析與故障診斷等。

前者的內(nèi)容涉及同廠家設(shè)備互通，不同廠家設(shè)備互通，與原有NGN實訓(xùn)平臺互通；后者則包括通過協(xié)議分析儀和協(xié)議分析軟件進行SIP 注冊，呼叫原理分析及故障診斷，語音質(zhì)量及帶寬評估等內(nèi)容。

3.3 開發(fā)型實訓(xùn)項目

VoIP實訓(xùn)平臺除了能夠完成VoIP通信實驗、實訓(xùn)，同時結(jié)合原有的PSTN平臺、SDH/MSTP/PTN傳輸平臺、NGN平臺、數(shù)據(jù)通信平臺、GSM和TD移動通信平臺、寬帶接入平臺，可開展模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和調(diào)試等實訓(xùn)(可分別與各個平臺進行單獨的聯(lián)調(diào)實訓(xùn))，使學(xué)生形成全程全網(wǎng)的概念；通過信令分析，使學(xué)生了解語音通信信令流程，增強診斷和排除故障的能力；能為教學(xué)提供真實的軟交換平臺，并可為構(gòu)建校園IP電話網(wǎng)絡(luò)提供支撐。

開發(fā)型實訓(xùn)項目包括VoIP與PSTN平臺互通，VoIP與其他平臺組網(wǎng)互通、VoIP系統(tǒng)設(shè)計、軟件開發(fā)等。

1)VoIP與PSTN平臺互通。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互通需要中繼網(wǎng)關(guān)[8]，實訓(xùn)中需要學(xué)生熟悉VoIP協(xié)議和PSTN協(xié)議，以及互通協(xié)議及規(guī)則。同時，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和組網(wǎng)也是實訓(xùn)內(nèi)容。

2)VoIP與其他平臺組網(wǎng)互通。

各組VoIP系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)通信平臺構(gòu)建實驗室VoIP通信系統(tǒng)(類似企業(yè)用戶)，要求學(xué)生對數(shù)據(jù)通信有充分的掌握，以進行企業(yè)級運營網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。通過SDH/MSTP傳輸平臺，可開展長途通信網(wǎng)設(shè)計；通過與GSM和TD移動通信平臺、SDH/MSTP傳輸平臺、PSTN平臺、寬帶接入平臺(PON、ADSL)組網(wǎng)，可進行小型運營商網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。

3)VoIP軟交換系統(tǒng)與其他異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合通信原理及故障診斷。

通過協(xié)議分析及協(xié)議分析軟件，可使學(xué)生了解異構(gòu)網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)，如用戶地址的路由轉(zhuǎn)發(fā)、呼叫過程控制、媒體及信令轉(zhuǎn)換等[9]。

4)中小企業(yè)VoIP 語音通信系統(tǒng)設(shè)計。

在基礎(chǔ)和綜合實訓(xùn)的基礎(chǔ)上，通過實際案例，讓學(xué)生了解、熟悉具體的應(yīng)用方案，最終掌握設(shè)計方案的能力[10]。

5)在PC上開發(fā)軟電話。

學(xué)生可以通過編程實現(xiàn)軟電話的基本功能(如注冊、撥打、接聽和掛斷)，最終達(dá)到熟悉在PC上開發(fā)軟電話過程的目的。

6)根據(jù)設(shè)備上提供的API接口開發(fā)新業(yè)務(wù)。

具體根據(jù)各個廠家的設(shè)備情況進行開發(fā)設(shè)計，使學(xué)生熟悉開發(fā)方法和流程。

4 結(jié)束語

基于軟交換的VoIP實訓(xùn)平臺采用了當(dāng)前VoIP技術(shù)的主要應(yīng)用模式，結(jié)合融合網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)，配置了運營級設(shè)備，構(gòu)建了模擬運營商現(xiàn)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)平臺，可對學(xué)生開放基礎(chǔ)型、綜合型、開發(fā)型實訓(xùn)項目。該實訓(xùn)平臺對于通信類、計算機類本科生及研究生的實踐教學(xué)都有很好的應(yīng)用價值[11-12]。

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Construction of the VoIP Experiment Training Platform

LIU Xiaoli, YU Xiang, LI Linxia, WANG Jun, CHENG Fang

(School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

The VoIP experiment training platform is one of the “triple play” National Experimental Teaching Demonstrating Center training platforms. This paper introduced the network formation of the VoIP experiment training platform and the experimental contents setting, and through these processes, building an open, scalable VoIP platform which is similar as ISP, to meet the needs of the teaching and research. Not only the VoIP system is in this platform, but also PSTN platform and MSTP/SDH platform can be used to construct the whole network with it. It can help students learn the communication networks through doing some design and test trainings of networks, and improve their ability of the engineering practice. In addition, students can do some research and develop some other services through the API in the platform, and improve their research ability.

VoIP converged communication; experiment training platform;construction; national experimental teaching demonstrating center

2014-05-20；修改日期:2014-06-10

2013年中央與地方共建高等學(xué)校專項資金項目。

劉小莉(1980-)，女，講師，主要從事信息網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃與設(shè)計的教學(xué)和研究工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.043