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1、0引言是偏重于课本教学的模式，学生都是在背知识，缺乏感性的理解。另一方面，考虑到软交换相关 的电信设备昂贵，让学院出资购买一套软交换设 备来搭建一个软交换实验环境并不现实。从以上 分析及相关调研来看，目前在国内高校中，软交 换网络的实验教学还处于起步阶段，通过对软交 换网络实验教学的研究，探索出一套廉价和易于 部署的软交换实验环境则显得尤为重要。在软交换网络实验教学的研究过程中，我们 认为需要坚持一个原则：凝练软交换网络知识体 系中的核心内容，而不是让学生迷失于软交换网随着下一代网络（NGN） 及三网融合的推进 和发展，社会对电信软件人才的需求量愈加旺 盛。从企业需求来看，随着“三网融合” 在
2、各省 市的逐步落实，对于软交换网络领域人才的要求 也越来越具体。软交换网络也从少数人研究进入 到多数人学习的阶段，很多高校开设“软交换及 下一代网络” 课程，使更多的学生在就业时能进 入软交换网络产品的研发领域。软交换网络作为下一代网络（NGN） 教学中 的核心课程，具有概念庞杂、应用性强、复杂度 高等特点。软交换网络领域知识发展更新极快， 加上所需要的前导知识是 PSTN 交换技术与计算 机网络知识，而这些原本就是属于通信与计算机 两个不同一级学科的知识点，因此软交换网络是 一门公认的较难开展“教与学” 的专业课程。我们认为通过合理的课程体系建设，即在 “软交换及下一代网络” 开课之前，让学
3、生具备现 代通信网及 TCP/IP 协议簇的前导知识，并通过 选用国内外优秀教材 1-2 及教师自身的努力能够 完成软交换网络理论知识传授的过程，但这仅仅络庞杂的知识点中；明确软交换网络实验目标，而实验教学大纲设置成功与否的标准则是通过这些实验是否可以让学生明白软交换网络的基本功 能；同时必须考虑实验手段是否在学生的能力范 围之内。1软交换网络实验教学的目标软交换网络课程的实验教学目标包括以下四 个方面。1）明确电信网络呼叫控制过程中控制与承基金项目：安徽省省级质量工程项目（20100028） ；中国科学技术大学软件学院教学研究项目（09JX002） 。业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网
4、络 呼叫与控制的核心。软交换网络中端到端的一次 呼叫控制过程，继承 PSTN 交换网络中信令（控 制）与语音（承载）相分离的设计原则，因此， 需要设计一类验证型实验让学生通过在不同功能 实体端的抓包及报文分析，理解软交换网络呼叫 控制过程中建立呼叫、拆除连接及语音传输等不 同阶段的网元间实体交互流程。2）在理解软交换网络核心协议 (SIP 协议 )的基础上，完成 SIP Phone 软终端的实现。 软交 换的核心就是 PSTN 硬交换技术的软件化实现。SIP Proxy 及 SIP Phone 软终端两类基本 网元实体构成了一个比较简单的软交换网络架 构，其中 SIP Proxy 涉及到的功能
5、包括代理服务 器、重定向服务器、注册服务器、位置服务器， 功能相对复杂。利用开源项目，使学生能够搭建 一个端到端的以 SIP 协议为核心的软交换网络架 构，有选择地阅读相关模块的开源源代码并完成 相应软硬件的配置和部署。SIP Phone 软终端电 话开发的目的是探索出一类设计型实验，希望学 生能够借助第三方 SIP 协议栈的函数库完成软终 端电话的编程实现，并保证能够跟其他商用或开 源项目的 SIP 电话互连互通。3）了解下一代网络（NGN）中增值业务的 概念。在搭建一个端到端的以 SIP 协议为核心的软 交换网络架构的基础上，利用开源项目，通过软 交换网络中增值业务的设置和参数配置，让学生
6、（QoS）需求特征，我们知道传统的 IP 网作为软 交换网络核心网元设备之间的通信承载，对 QoS没有足够的保证，是一种尽力而为的传输机制，虽然当前网络还不能提供严格的 QoS 保障，但通过网络优化、流量工程、对路由器上的控制和 对队列管理功能的配置，还是可以尽量提供软交 换网络所需的服务质量要求，即通过 IP 协议栈 的多个层次来保障 QoS。在这里，我们希望通过 一种新型传输层协议 SCTP 来替换传统的 UDP 协议传递信令，从而保证信令在传输过程中可靠 性和实时性的双向需求。我们设计出一类综合型 实验，即让学生在开源项目的基础上，进行传输 层协议的替换，通过调用第三方 SCTP 协议栈
7、的函数库来完成一个端到端的SIP 电话软终端业务，同时进一步了解协议簇的分层原则。在实验课程设置的过程中是否能够紧扣软 交换网络的核心知识点，是否能够实现以上所 罗列的四个方面的实验目标，是我们衡量实验 效果的唯一标准，即通过软交换网络课程使学 生达到理解知识的目标，通过软交换网络实验 课程使得学生具备真实的软交换网络的能力目 标和技能目标。2软交换网络实验教学体系2.1软交换网络实验教学体系构建原则1）系统性。整个实验课程教学大纲内容应 相互联系、逐步深入、前后贯通。实验类型包括任一层协议在原则上都是可替换的。Sip Proxy 1Sip Proxy 22.2软交换网络实验教学内容Sip P
8、hone 1Sip Phone 2图 1软交换网络实验网络拓扑图 从端到端的角度实现对软交换网络的体验， 这一点比较容易做到，比如我们在打 2G/3G 手机 的时候，其核心网部分就已经是软交换网络了， 但是我们仅仅从端到端用户体验的角度根本理解 不了一次基本呼叫控制的流程。日前，我们借助 中兴公司在苏州市融合通信实验室的融合通信网 络演示环境，带领学生认识一些软交换网络设备 及相关型号，但由于这些商用设备没有开放任何 接口用于实验，所以在这样的实验环境下，学生 在软交换网络原理及技能方面没有得到任何训 练，但是我们认为学生通过参观这些融合通信演 示环境及相关设备，可以增强学生的全局观和感 性方
9、面的认识。我们考虑通过开源项目，即以 SIP 协议为 核心来构建整套软交换网络实验。SIP（Session Initiation Protocol） 称为会话发起协议，是一个应 用层的信令控制协议，用于创建、修改和释放一 个或多个参与者的会话，每一个会话可以是各种 不同的数据，可以是普通的文本数据，也可以是 经过数字化处理的音频和视频数据，还可以是诸 如游戏等应用的数据，应用具有巨大的灵活性。图 2 SIP 协议一次呼叫过程中的时序图2） 应用设计型实验。通过软件编程开发模 式，基于开源项目 SipXTapi6 实现 SIP Phone 软终端，通过该实验 使学生熟悉 MFC 应用程序开发，熟
10、悉 SipXtapi 开源协议栈的主要功能函数，并利用第三方 SIP 协议栈提供的接口，实现一个可以与 X-lite SIP Phone 互联互通的 SIP 软电话终端。图 3 为学生通信平台，提供灵活的和多功能的语音数据通信 业务，包括 PBX 、语音邮件、自动话务员、语 音会议、VOIP 网关和多方会议。网络拓扑同图1 所示，只是用 Trixbox 替换掉某个 SIP Proxy 网 元实体即可。实验过程中，将 X-Lite 终端注册到该服务器 上，即可互通电话并测试相关增值业务，比如在 “Extension” 选项中增加 SIP 分机，就可以实现分 机之间的呼叫拨入、呼叫前转、呼叫保持、
11、呼叫 盲转、呼叫协商转和语音邮箱等业务。图 3 学生实现的一个基本功能的 SIP Phone 软终端3） 探索综合型实验。 协议栈替 换，利用一种新型传输层协议 SCTP 替换传统的 UDP 协议传递 SIP 信令，从而 保证信令在传输过程中的可靠性及实时性两方面 需求。在该实验教学过程中，给予学生深度思考 的训练机会，引导学生能够主动地去寻找问题并 思考出可行的解决方案，并能通过实践验证。由 于 SCTP 第三方协议栈有不少成功的开源项目， 学生可以利用这些开源代码完成实验。4） 创新型实验平台。利用开源项目 Asterisk 构建软交换网络中的3结语软交换网络课程具备综合性、应用性、复杂性
12、等特点，是一门公认的难教难学课程。在三网 融合背景下，掌握必要的软交换网络知识及技能 对学生尤为重要。目前，国内软交换网络的实验 教学尚处于摸索阶段，网络上还没有可供参考的 实验环境出现，期望我们中科大软件学院电信教 研室在软交换网络实验教学方面的探索和实践能 够为兄弟院系提供有效的参考素材。参考文献：1 2 3 4 5 6 7Ohrtman F. Softswitch: architecture for voipM. New York: McGraw-Hill Companies, 2007: 67-128. 桂海源, 张碧玲. 软交换与NGNM. 北京: 人民邮电出版社, 2009: 27
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