李逵

摘? ?要：“現(xiàn)代交換技術(shù)”是高職通信技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門核心課程，圍繞程控交換組織教學(xué)內(nèi)容。隨著目前通信網(wǎng)絡(luò)的更新?lián)Q代，原來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不適合現(xiàn)在的軟交換網(wǎng)絡(luò)，因此，文章在實(shí)驗(yàn)室已有的硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，增加了可實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代交換;實(shí)驗(yàn)教學(xué);網(wǎng)際互連協(xié)議;語音傳輸;會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議

1? ? 當(dāng)前存在的問題

1.1? 教學(xué)內(nèi)容的滯后

“現(xiàn)代交換技術(shù)”是高職通信技術(shù)專業(yè)開設(shè)的一門核心課程，在以往的教學(xué)中主要是針對(duì)基于電路交換的語音交換網(wǎng)絡(luò)開展教學(xué)，主要教學(xué)內(nèi)容圍繞程控交換機(jī)的原理和操作來講解，理論知識(shí)包括：脈沖編碼調(diào)制、時(shí)分多路復(fù)用、信號(hào)音的產(chǎn)生、發(fā)送和接收、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)、一號(hào)信令、七號(hào)信令等;實(shí)驗(yàn)知識(shí)包括：物理配置、本局通話、對(duì)局通話、信令配置與分析、自環(huán)配置等[1]。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)通信已經(jīng)發(fā)展到了5G，固定電話通信也由原來的程控交換演進(jìn)到了基于IP的語音傳輸（Voice over Internet Protocol，VoIP）軟交換，下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network，NGN）是一個(gè)綜合性的開放網(wǎng)絡(luò)，以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)、軟交換技術(shù)為核心。關(guān)鍵技術(shù)為軟交換技術(shù)、高速路由交換技術(shù)、大容量光傳送技術(shù)和寬帶接入技術(shù)。顯然以往的程控交換內(nèi)容已經(jīng)不適合作為課程主要知識(shí)，如何使課程教學(xué)內(nèi)容跟上通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的步伐，是當(dāng)前亟待解決的問題。

1.2? 應(yīng)該加入的新技術(shù)、新知識(shí)

VoIP基于目前的Internet網(wǎng)（或者包交換網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行語音通信，VoIP系統(tǒng)能提供比傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)要豐富得多的業(yè)務(wù)特性。一般而言，部署VoIP系統(tǒng)時(shí)涉及3個(gè)主要組成部分：IPPBX，VoIP電話（包括軟終端）和VoIP運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。IPPBX是IP小交換機(jī)，有些IPPBX是單獨(dú)的硬件設(shè)備，也有些IPPBX是純軟件方式的服務(wù)器程序。

會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）是由IETF提出并主持研究的一個(gè)在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，被用來創(chuàng)建、修改、和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參加者參加的會(huì)話進(jìn)程，會(huì)話包括：Internet多媒體會(huì)議、Internet電話、遠(yuǎn)程教育以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等，即所有的互聯(lián)網(wǎng)上交互式兩方或多方多媒體通信活動(dòng)，統(tǒng)稱為多媒體會(huì)話。參加會(huì)話的成員可以通過組播方式、單播聯(lián)網(wǎng)方式或者兩者結(jié)合的方式進(jìn)行通信[2]。

SIP作為一個(gè)應(yīng)用層的多媒體會(huì)話信令協(xié)議，可以被用來發(fā)起會(huì)話進(jìn)程、在會(huì)話中邀請(qǐng)其他參加者加入會(huì)議，會(huì)話本身可以通過基于組播協(xié)議的會(huì)話通告協(xié)議（SAP）、電子郵件、網(wǎng)頁通告、以及輕型目錄訪問協(xié)議（Lightweight Directory Access Protocol，LDAP）等方式預(yù)先通告各個(gè)可能的參加者。SIP協(xié)議支持別名映射、重定向服務(wù)、ISDN和IN業(yè)務(wù)以及個(gè)人移動(dòng)（personal mobility），即終端用戶能夠在任何地方、任何時(shí)間請(qǐng)求和獲得已訂購的任何電信業(yè)務(wù)。

2? ? 基于軟件+硬件的現(xiàn)代交換實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建

2.1? 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)有的現(xiàn)代交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境

中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已配備VoIP軟交換相關(guān)硬件設(shè)備，以華為公司的一臺(tái)U1960作為軟交換的核心，配合多臺(tái)綜合接入設(shè)備（Integrated Access Device，IAD）和多部模擬電話組建基于軟交換的硬件網(wǎng)絡(luò)。U1960是華為公司專門為企業(yè)開發(fā)的軟交換設(shè)備，為企業(yè)提供專業(yè)的IP語音解決方案，其采用純SIP軟交換核心，實(shí)現(xiàn)了模擬話機(jī)和IP話機(jī)的混合組網(wǎng)，可通過數(shù)字中繼或模擬中繼以及寬帶的SIP中繼實(shí)現(xiàn)與公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network，PSTN）或者專網(wǎng)語音交換設(shè)備的連接。IAD位于NGN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的邊緣接入層，基于IP的語音/傳真（VoIP/FoIP）接入網(wǎng)關(guān)，為運(yùn)營商、企業(yè)、小區(qū)住宅用戶、公司提供高效、高質(zhì)量的IP話音業(yè)務(wù)、視頻、傳真等服務(wù)。在NGN網(wǎng)絡(luò)中，IAD通過標(biāo)準(zhǔn)的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（Media Gateway Control Protocol，MGCP）或SIP協(xié)議與軟交換配合組網(wǎng)。目前可做的實(shí)驗(yàn)有IAD業(yè)務(wù)配置、號(hào)碼變換業(yè)務(wù)、緊急呼叫中心（119）配置、限制呼叫業(yè)務(wù)配置、SIP信令跟蹤分析、R2中繼出局呼叫（自環(huán)）、PRA信令出局呼叫（自環(huán)）。

2.2? 互聯(lián)網(wǎng)上可以用作現(xiàn)代交換技術(shù)的實(shí)驗(yàn)軟件

互聯(lián)網(wǎng)上有很多基于SIP協(xié)議的軟件，可以通過軟件、計(jì)算機(jī)設(shè)備、耳麥等工具組建軟交換系統(tǒng)[3]。其中，miniSIPServer是一種專業(yè)純軟件方式的SIP-PBX，能運(yùn)行在Windows以及Linux等系統(tǒng)，配合SIP客戶端軟件，如easybeam，microSip等，可以做很多基于SIP協(xié)議的軟交換實(shí)驗(yàn)，且非常容易使用。通過實(shí)踐總結(jié)出可以做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：本機(jī)互打電話，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的SIP中繼、自動(dòng)話務(wù)員業(yè)務(wù)、Call parking與call retrieve業(yè)務(wù)、語音郵箱業(yè)務(wù)、連選組和呼叫隊(duì)列（119）、SIP協(xié)議信令分析等。

2.3? 融合改進(jìn)方案

基于硬件（U1960+IAD+模擬電話機(jī)）的軟交換系統(tǒng)和基于軟件（SIP服務(wù)器+SIP客戶端）的軟交換系統(tǒng)都可以完成軟交換實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明，兩個(gè)系統(tǒng)之間可以通過SIP協(xié)議來互聯(lián)互通，如此，可以做的實(shí)驗(yàn)更多?！败浖?硬件”的現(xiàn)代交換實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示。

用硬件設(shè)備IAD通過SIP協(xié)議注冊(cè)到軟件miniSIPServer服務(wù)器中，再用easybeam客戶端注冊(cè)到miniSIPServer服務(wù)器中，就可以用計(jì)算機(jī)撥打固定電話。老師可以配置一個(gè)固定電話，讓學(xué)生按學(xué)號(hào)在計(jì)算機(jī)上配置SIP客戶端，接通電話后，老師可通過電話號(hào)碼來記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。同時(shí)，SIP協(xié)議的中繼可以用U1960做一個(gè)SIP服務(wù)器，用miniSIPServer做另外一個(gè)服務(wù)器，通過配置實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的中繼。通過該組合可以構(gòu)建出許多軟交換實(shí)驗(yàn)，除了可以用SIP協(xié)議做軟交換實(shí)驗(yàn)以外，還可以用H.248協(xié)議做同樣實(shí)驗(yàn)，舉一反三，實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的效果。

學(xué)生在基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中做實(shí)驗(yàn)，不僅不會(huì)枯燥，而且會(huì)非常有意思，因?yàn)槊總€(gè)實(shí)驗(yàn)都可以很快進(jìn)行驗(yàn)證并看到效果。很多實(shí)驗(yàn)需要用到兩組設(shè)備，兩人一組，在實(shí)驗(yàn)過程中還會(huì)遇到很多問題，比如接線方面、線路不通、認(rèn)證不通過等問題，通過解決問題，在實(shí)驗(yàn)中不僅可以提升動(dòng)手能力，而且提高了團(tuán)隊(duì)合作能力。

3? ? 結(jié)語

基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以應(yīng)用在現(xiàn)代交換技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并且能達(dá)到很好的效果，對(duì)于沒有硬件系統(tǒng)的學(xué)校，也可以采用軟件系統(tǒng)構(gòu)建現(xiàn)代交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，而且成本很低。雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)能完成部分軟交換的實(shí)驗(yàn)，但其針對(duì)的場景是企業(yè)內(nèi)部的軟交換網(wǎng)絡(luò)，而不是現(xiàn)網(wǎng)中的全網(wǎng)業(yè)務(wù)模擬。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]李德勝.基于SIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析課程教學(xué)改革探索[J].長春師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（4）：117.

Abstract：Modern switching technology is a core course of communication technology specialty in higher vocational education. It used to organize teaching content around program-controlled switching. However， with the update of current communication network， the original experimental teaching content is not suitable for the current soft switching network. Therefore， based on the existing hardware experiment teaching system in the laboratory， this paper designs a set of modern switching experiment system based on“software + hardware”， which greatly increases the experimental content and improves the teaching effect.

Key words：modern switching; experimental teaching; Internet interconnection protocol; voice transmission; session initiation protocol