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，原來的實驗教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不適合現(xiàn)在的軟交換網(wǎng)絡(luò)，因此，文章在實驗室已有的硬件實驗教學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實驗系統(tǒng)，增加了可實驗的內(nèi)容，提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代交換;實驗教學(xué);網(wǎng)際互連協(xié)議;語音傳輸;會話啟動協(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)容圍繞程控交換機的原理和操作來講解，理論知識包括：脈沖編碼調(diào)制、時分多路復(fù)用、信號音的產(chǎn)生、發(fā)送和接收、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)、一號信令、七號信令等;實驗知識包括：物理配置、本局通話、對局通話、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，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

VoIP基于目前的Internet網(wǎng)（或者包交換網(wǎng)絡(luò)）進行語音通信，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)時涉及3個主要組成部分：IPPBX，VoIP電話（包括軟終端）和VoIP運營商網(wǎng)絡(luò)。IPPBX是IP小交換機，有些IPPBX是單獨的硬件設(shè)備，也有些IPPBX是純軟件方式的服務(wù)器程序。

會話啟動協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）是由IETF提出并主持研究的一個在IP網(wǎng)絡(luò)上進行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，被用來創(chuàng)建、修改、和終結(jié)一個或多個參加者參加的會話進程，會話包括：Internet多媒體會議、Internet電話、遠程教育以及遠程醫(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，統(tǒng)稱為多媒體會話。參加會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)合的方式進行通信[2]。

SIP作為一個應(yīng)用層的多媒體會話信令協(xié)議，可以被用來發(fā)起會話進程、在會話中邀請其他參加者加入會議，會話本身可以通過基于組播協(xié)議的會話通告協(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)以及個人移動（personal mobility），即終端用戶能夠在任何地方、任何時間請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)代交換實驗教學(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)實驗環(huán)境

中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信技術(shù)專業(yè)實驗室現(xiàn)已配備VoIP軟交換相關(guān)硬件設(shè)備，以華為公司的一臺U1960作為軟交換的核心，配合多臺綜合接入設(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，實現(xiàn)了模擬話機和IP話機的混合組網(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)。目前可做的實驗有IAD業(yè)務(wù)配置、號碼變換業(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)的實驗軟件

互聯(lián)網(wǎng)上有很多基于SIP協(xié)議的軟件，可以通過軟件、計算機設(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)議的軟交換實驗，且非常容易使用。通過實踐總結(jié)出可以做的實驗項目有：本機互打電話，兩臺計算機之間的SIP中繼、自動話務(wù)員業(yè)務(wù)、Call parking與call retrieve業(yè)務(wù)、語音郵箱業(yè)務(wù)、連選組和呼叫隊列（119）、SIP協(xié)議信令分析等。

2.3? 融合改進方案

基于硬件（U1960+IAD+模擬電話機）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驗，實驗證明，兩個系統(tǒng)之間可以通過SIP協(xié)議來互聯(lián)互通，如此，可以做的實驗更多。“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實驗教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示。

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

學(xué)生在基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實驗系統(tǒng)中做實驗，不僅不會枯燥，而且會非常有意思，因為每個實驗都可以很快進行驗證并看到效果。很多實驗需要用到兩組設(shè)備，兩人一組，在實驗過程中還會遇到很多問題，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，在實驗中不僅可以提升動手能力，而且提高了團隊合作能力。

3? ? 結(jié)語

基于“軟件+硬件”的現(xiàn)代交換實驗系統(tǒng)可以應(yīng)用在現(xiàn)代交換技術(shù)的實驗教學(xué)中，并且能達到很好的效果，對于沒有硬件系統(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)實驗系統(tǒng)，而且成本很低。雖然實驗教學(xué)系統(tǒng)能完成部分軟交換的實驗，但其針對的場景是企業(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]

[1]彭榮群，劉剛，付秀花，等.“現(xiàn)代交換技術(shù)”課程綜合改革與思考[J].科技視界，2018（31）：86.

[2]喬瑋.淺析SIP協(xié)議在VoIP中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2016（33）：38.

[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，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