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摘要：为了使学生能够深化对所学理论知识的理解，能够理论联系实际，并提高学生的工程实践能力，该文提出了基于商用设备系统的软交换网实训平台硬件建设及实训控制软件开发方案，并从岗位需要出发，设计了系列实训项目。
关键词：软交换网；实训平台; 工程实践；能力培养
中图分类号：G482文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)31-
The Building of Softswitch Network Platform Based on Engineering Practice Training
LUO Hui, WANG Chuan-yun
(School of Information Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)
Abstract：To help students deepen the understanding of theoretical knowledge, link theory with practice, and improve their ability in engineering practice, this paper proposes the training system of soft switching network based on commercial equipment. The system includes platform hardware construction and control software development. To meet the need of the job, we design a series of training programs.
Key words: soft-switching network; training platform; engineering practice; capacity-building
在提高高等教育质量中，实践教学环节有着理论教学环节不可替代的作用。通过实践教学环节，可以提高学生的专业技能，培养学生的创新能力以及解决实际工程问题的能力。
目前，随着通信行业的高速发展，通信企业对软交换网工程技术人才的要求越来越高。在校外实训基地难于有效利用的情况下，为了满足通信企业的需求，采用主流商用设备来建设软交换网实训平台对学生工程实践能力的培养起着至关重要的作用，因此，软交换网实训平台的建设己经受到了各高校的重视。 [1]
1 软交换网实训平台建设的总体目标与内容
软交换网实训平台建设的基本思想是选用商用设备，建成一个集呼叫中心、宽带IP传输平台、语音平台、信息系统为一体的实训环境，用于承担通信工程专业等相关专业的实训任务。
同时，通过与企业合作培养“双师型”教师，可以为实训教学提供良好的师资条件。
在具体实训教学过程中，借助商用设备系统，可以使学生能够理论联系实际，深化对理论知识的理解。并以目标岗位为培养参考，采用融设备介绍、设备操作与业务配置为一体的实训指导教材，加强对学生工程实践能力的培养。[2-3]
2 软交换网实训平台的硬件建设
软交换网结构的基本特点是分层、构件化。所有的构件之间并不需要直接的物理连接，而是都通过分组接口连到分组承载网上，通过分组网实现信令和业务的互通。因此，软交换网包含以下几个基本构件：软交换主设备、接入设备、中继网关、信令网关、媒体资源服务器、业务服务器等，另外还有一个必不可少的部分——分组承载网。
2.1 建设的基本要求
2.1.1 业务要求
基本话音业务和补充业务，如CFU、CFB、CFNR等；
支持IP Centrex，支持IP话务台；
支持CTD、Web800、Voice Mail、IPN/Only、PC2Phone、ICW、多方通信业务；
支持个人多媒体、多媒体会议等业务；
支持PARLAY接口，方便用户定制业务；
支持3G网络应用；
提供100用户的基本话音业务功能。
2.1.2 协议支持要求
SIP、BICC、SIP-T、H.323、H.248、MGCP协议；
INAP Over IP：ITU Q.1231-Q.1239
Radius：RFC 2138/2139 RFC 2865/2866；
SIGTRAN：SCTP、M2UA、M2PA、M3UA、IUA。
2.1.3 性能指标要求
处理能力：16000K BHCA；
软交换呼叫建立时延：
本地用户呼叫本地用户小于220ms；
本地用户呼叫 PSTN 用户 小于550ms；
PSTN 用户呼叫本地用户小于550ms；
PSTN 用户通过软交换呼叫 PSTN 用户 小于850ms；
本地用户智能业务呼叫小于560ms；
2.1.4 可靠性设计要求
重要模块或单板支持采用1+1热备份方式；
电源模块可支持3+1备份；
可平滑在线扩容；
具有过载控制、拥塞控制；
双归属特性，重选路由功能。
2.1.5 安全性设计要求
对接入设备、网关和终端实现严格的登记注册和注销控制，防止非法接入；
支持话务控制，保证业务的可得到性；
支持安全策略，有效防止DoS（Deny of Service）等非法攻击。[4-6]
2.2 设备的选用及网络组建方案
在整个软交换网络中，构建软交换核心处理单元、通用媒体网关及小容量接入设备三个平台。同时，选用SoftX3000作为主设备，该设备作为一款全新设计的软交换产品，应用于NGN核心控制层，负责整个网络的信号处理；它主要负责基于分组网络IP/ATM的语音、数据、多媒体、移动业务的呼叫控制和连接管理功能，并实现协议与呼叫相分离，呼叫与控制相分离。SoftX3000可以提供完备的基本业务和多样化的增值业务，并提供标准和开放的第三方业务接口。
为了和程控交换对接，我们选用UMG设备作为中继网关，负责电路交换和分组交换两种语音处理模式的对接。同时，由于NGN的业务传输界面为IP承载层，通过增加MSTP业务板件的模式，以便于在SDH网络上传输信号。
在接入单元侧，选用容量较小的IAD产品为接入网关，采用的协议为主流的MGCP、SIP等协议。[7-10]
其网络结构图如下：
图1 软交换网实训平台
3 实训控制管理软件平台的开发
因为商用通信系统的投入比较大，难于满足每人一套设备的需求，为减少投入，提高设备利用率，我们编写了实训控制管理软件，该软件可以达到以下技术要求：
1) 实训控制管理软件能够利用商用设备的接口，在客户端对设备进行配置。
2) 在软件系统中，可以将所有的实训项目的集成在一个客户端中，以方便学生的学习与操作。
3) 借助实训控制管理软件，可以同时安排至少30组学生在客户端上进行设备配置的前期工作。
4) 在服务器端，可以实现多客户端操作的排队功能，从而使多组均可以对单台套设备进行操作。这样就大大提高了设备的使用效率。
5) 为了进一步提高设备利用率，在软件系统中，老师能够根据需要分发实训项目，并控制各组实训时间。
4 软交换网实训项目的设计
在软交换网的实训项目设计中，将单个业务配置实训与整网系统配置实训相结合，使学生不但能够了解软交换网的硬件构架及软件配置，而且还能够对整网的组成及业务配置有深入的认识。为了达到此目的，我们设置的主要实训项目有：
基本呼叫连接建立；
MGCP协议建立；
NGN信息包呼叫信息注册流程；
H.323信号关联；
H.323中继呼叫流程；
SIP协议在Softx 3000下实现过程；
SIP请求信息建立；
SIP响应信息建立；
用户H.248呼叫处理协议组成和建立过程；
软交换和电路交换呼叫过程比较；
软交换Softx3000信令承载；
用户SIP协议语音通话过程建立；
软交换和电路交换对接。[8]
以下介绍几个典型实训项目：
1) 与SIP终端对接项目
与SIP终端对接实训项目是为了让学生掌握配置方法，并了解对接后为用户所提供的多媒体业务，包括语音业务、数据业务、视频业务等。在此组网方案中，SIP终端采用SIP协议接入SoftX3000，其典型组网方式如图2所示：
图2 与SIP终端对接图
在网络中，用户A与用户B为SIP硬终端，如常见的SIP电话；用户C与用户D为SIP软终端，如华为公司的OpenEye等。但无论是选用哪种类型的SIP终端，在SoftX3000侧的数据配置过程都是一样的。
2) IP超市业务设计项目
SoftX3000的IP超市功能采用IP Centrex的方式提供，并通过IP话务台对IP超市营业厅的各电话进行管理与计费。
IP超市的组网图如图3所示。
图3 IP超市业务组网图
3) Centrex群业务实现项目
通过此项目可以让学生掌握Centrex群的特点及业务实现方式。其具体目标是在SoftX3000侧通过数据配置实现本局同一Centrex群内电话短号互通，其他电话长号互通。
在设备运行过程中，SoftX3000的呼叫处理软件对普通用户与Centrex用户所拨打号码的分析过程是不相同的。普通用户使用一张号码分析表，即呼叫处理软件对普通用户所拨打的所有号码均在这一张号码分析表里进行分析；而对Centrex用户所拨打的号码则使用两张号码分析表，一张为群内号码分析表，另一张为群外号码分析表（即普通用户使用的号码分析表），具体使用哪张表，则由呼叫处理软件通过判断Centrex用户所拨打的字冠来进行选择。
4) 本局长途业务实现项目
本实训项目主要是让学生学习长途业务的业务规划及软交换条件下局内的长途业务配置。组网图如图4所示。
图4 本局长途业务组网图
5 结束语
软交换网实训平台建设是一项系统工程，要不断地进行探索，并围绕加强专业建设、学生实践能力培养模式、改革教学内容和手段来展开，以培养出更多适应社会发展需要的软交换网工程技术人才[2]
参考文献：
[1] 沈晓明.注重工程实践能力 提升工程教育水平[J].中国高等教育,2008,2(18):38-40.
[2] 刘光灿,张刚林,黄飞江.通信工程专业应用型人才培养方案的研究[J].长沙大学学报,2009,3(23):107-109.
[3] 陈文艺,张继荣.通信工程专业工程技术型人才培养方案探索[J].西安邮电学院学报,2006,7(11):121-124.
[4] 朱培臻,张顺颐.软交换信令网关和协议的实现技术[J].北京邮电大学学报(增刊),2006(29):212-216.
[5] 张永强,张捍东,赵金宝.SIP协议栈研究[J].计算机技术与发展,2007,17(11):49-51.
[6] 张建中.软交换系统软件架构设计与实现[J].无线电工程, 2010(6):7-10.
[7] 曹明华,王继曾,曹毅.固网智能化软交换系统设计[J].计算机工程与设计,2009(12):2922-2924.
[8] 张毅,王步月.开放式软交换实验的系统设计与开发[J].数字通信,20101(2):74-77.
[9] 张杨.基于SIP的软交换在集群通信系统中的设计与实现[J].计算机系统与应用,2010(19):31-35.
[10] 唐誉幸. PSTN与软交换系统的组网应用[J].电力系统通信,2011(32):31-33.
收稿日期：2011-10-08
基金项目：江西省教育规划课题“全球视野下的高等工程教育教学改革与实践”(08YB022)
作者简介：罗晖（1969-），男，江西进贤人，副教授，研究方向为无线通信技术、多媒体信息处理、物联网技术。
关键词：软交换网；实训平台; 工程实践；能力培养
中图分类号：G482文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)31-
The Building of Softswitch Network Platform Based on Engineering Practice Training
LUO Hui, WANG Chuan-yun
(School of Information Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)
Abstract：To help students deepen the understanding of theoretical knowledge, link theory with practice, and improve their ability in engineering practice, this paper proposes the training system of soft switching network based on commercial equipment. The system includes platform hardware construction and control software development. To meet the need of the job, we design a series of training programs.
Key words: soft-switching network; training platform; engineering practice; capacity-building
在提高高等教育质量中，实践教学环节有着理论教学环节不可替代的作用。通过实践教学环节，可以提高学生的专业技能，培养学生的创新能力以及解决实际工程问题的能力。
目前，随着通信行业的高速发展，通信企业对软交换网工程技术人才的要求越来越高。在校外实训基地难于有效利用的情况下，为了满足通信企业的需求，采用主流商用设备来建设软交换网实训平台对学生工程实践能力的培养起着至关重要的作用，因此，软交换网实训平台的建设己经受到了各高校的重视。 [1]
1 软交换网实训平台建设的总体目标与内容
软交换网实训平台建设的基本思想是选用商用设备，建成一个集呼叫中心、宽带IP传输平台、语音平台、信息系统为一体的实训环境，用于承担通信工程专业等相关专业的实训任务。
同时，通过与企业合作培养“双师型”教师，可以为实训教学提供良好的师资条件。
在具体实训教学过程中，借助商用设备系统，可以使学生能够理论联系实际，深化对理论知识的理解。并以目标岗位为培养参考，采用融设备介绍、设备操作与业务配置为一体的实训指导教材，加强对学生工程实践能力的培养。[2-3]
2 软交换网实训平台的硬件建设
软交换网结构的基本特点是分层、构件化。所有的构件之间并不需要直接的物理连接，而是都通过分组接口连到分组承载网上，通过分组网实现信令和业务的互通。因此，软交换网包含以下几个基本构件：软交换主设备、接入设备、中继网关、信令网关、媒体资源服务器、业务服务器等，另外还有一个必不可少的部分——分组承载网。
2.1 建设的基本要求
2.1.1 业务要求
基本话音业务和补充业务，如CFU、CFB、CFNR等；
支持IP Centrex，支持IP话务台；
支持CTD、Web800、Voice Mail、IPN/Only、PC2Phone、ICW、多方通信业务；
支持个人多媒体、多媒体会议等业务；
支持PARLAY接口，方便用户定制业务；
支持3G网络应用；
提供100用户的基本话音业务功能。
2.1.2 协议支持要求
SIP、BICC、SIP-T、H.323、H.248、MGCP协议；
INAP Over IP：ITU Q.1231-Q.1239
Radius：RFC 2138/2139 RFC 2865/2866；
SIGTRAN：SCTP、M2UA、M2PA、M3UA、IUA。
2.1.3 性能指标要求
处理能力：16000K BHCA；
软交换呼叫建立时延：
本地用户呼叫本地用户小于220ms；
本地用户呼叫 PSTN 用户 小于550ms；
PSTN 用户呼叫本地用户小于550ms；
PSTN 用户通过软交换呼叫 PSTN 用户 小于850ms；
本地用户智能业务呼叫小于560ms；
2.1.4 可靠性设计要求
重要模块或单板支持采用1+1热备份方式；
电源模块可支持3+1备份；
可平滑在线扩容；
具有过载控制、拥塞控制；
双归属特性，重选路由功能。
2.1.5 安全性设计要求
对接入设备、网关和终端实现严格的登记注册和注销控制，防止非法接入；
支持话务控制，保证业务的可得到性；
支持安全策略，有效防止DoS（Deny of Service）等非法攻击。[4-6]
2.2 设备的选用及网络组建方案
在整个软交换网络中，构建软交换核心处理单元、通用媒体网关及小容量接入设备三个平台。同时，选用SoftX3000作为主设备，该设备作为一款全新设计的软交换产品，应用于NGN核心控制层，负责整个网络的信号处理；它主要负责基于分组网络IP/ATM的语音、数据、多媒体、移动业务的呼叫控制和连接管理功能，并实现协议与呼叫相分离，呼叫与控制相分离。SoftX3000可以提供完备的基本业务和多样化的增值业务，并提供标准和开放的第三方业务接口。
为了和程控交换对接，我们选用UMG设备作为中继网关，负责电路交换和分组交换两种语音处理模式的对接。同时，由于NGN的业务传输界面为IP承载层，通过增加MSTP业务板件的模式，以便于在SDH网络上传输信号。
在接入单元侧，选用容量较小的IAD产品为接入网关，采用的协议为主流的MGCP、SIP等协议。[7-10]
其网络结构图如下：
图1 软交换网实训平台
3 实训控制管理软件平台的开发
因为商用通信系统的投入比较大，难于满足每人一套设备的需求，为减少投入，提高设备利用率，我们编写了实训控制管理软件，该软件可以达到以下技术要求：
1) 实训控制管理软件能够利用商用设备的接口，在客户端对设备进行配置。
2) 在软件系统中，可以将所有的实训项目的集成在一个客户端中，以方便学生的学习与操作。
3) 借助实训控制管理软件，可以同时安排至少30组学生在客户端上进行设备配置的前期工作。
4) 在服务器端，可以实现多客户端操作的排队功能，从而使多组均可以对单台套设备进行操作。这样就大大提高了设备的使用效率。
5) 为了进一步提高设备利用率，在软件系统中，老师能够根据需要分发实训项目，并控制各组实训时间。
4 软交换网实训项目的设计
在软交换网的实训项目设计中，将单个业务配置实训与整网系统配置实训相结合，使学生不但能够了解软交换网的硬件构架及软件配置，而且还能够对整网的组成及业务配置有深入的认识。为了达到此目的，我们设置的主要实训项目有：
基本呼叫连接建立；
MGCP协议建立；
NGN信息包呼叫信息注册流程；
H.323信号关联；
H.323中继呼叫流程；
SIP协议在Softx 3000下实现过程；
SIP请求信息建立；
SIP响应信息建立；
用户H.248呼叫处理协议组成和建立过程；
软交换和电路交换呼叫过程比较；
软交换Softx3000信令承载；
用户SIP协议语音通话过程建立；
软交换和电路交换对接。[8]
以下介绍几个典型实训项目：
1) 与SIP终端对接项目
与SIP终端对接实训项目是为了让学生掌握配置方法，并了解对接后为用户所提供的多媒体业务，包括语音业务、数据业务、视频业务等。在此组网方案中，SIP终端采用SIP协议接入SoftX3000，其典型组网方式如图2所示：
图2 与SIP终端对接图
在网络中，用户A与用户B为SIP硬终端，如常见的SIP电话；用户C与用户D为SIP软终端，如华为公司的OpenEye等。但无论是选用哪种类型的SIP终端，在SoftX3000侧的数据配置过程都是一样的。
2) IP超市业务设计项目
SoftX3000的IP超市功能采用IP Centrex的方式提供，并通过IP话务台对IP超市营业厅的各电话进行管理与计费。
IP超市的组网图如图3所示。
图3 IP超市业务组网图
3) Centrex群业务实现项目
通过此项目可以让学生掌握Centrex群的特点及业务实现方式。其具体目标是在SoftX3000侧通过数据配置实现本局同一Centrex群内电话短号互通，其他电话长号互通。
在设备运行过程中，SoftX3000的呼叫处理软件对普通用户与Centrex用户所拨打号码的分析过程是不相同的。普通用户使用一张号码分析表，即呼叫处理软件对普通用户所拨打的所有号码均在这一张号码分析表里进行分析；而对Centrex用户所拨打的号码则使用两张号码分析表，一张为群内号码分析表，另一张为群外号码分析表（即普通用户使用的号码分析表），具体使用哪张表，则由呼叫处理软件通过判断Centrex用户所拨打的字冠来进行选择。
4) 本局长途业务实现项目
本实训项目主要是让学生学习长途业务的业务规划及软交换条件下局内的长途业务配置。组网图如图4所示。
图4 本局长途业务组网图
5 结束语
软交换网实训平台建设是一项系统工程，要不断地进行探索，并围绕加强专业建设、学生实践能力培养模式、改革教学内容和手段来展开，以培养出更多适应社会发展需要的软交换网工程技术人才[2]
参考文献：
[1] 沈晓明.注重工程实践能力 提升工程教育水平[J].中国高等教育,2008,2(18):38-40.
[2] 刘光灿,张刚林,黄飞江.通信工程专业应用型人才培养方案的研究[J].长沙大学学报,2009,3(23):107-109.
[3] 陈文艺,张继荣.通信工程专业工程技术型人才培养方案探索[J].西安邮电学院学报,2006,7(11):121-124.
[4] 朱培臻,张顺颐.软交换信令网关和协议的实现技术[J].北京邮电大学学报(增刊),2006(29):212-216.
[5] 张永强,张捍东,赵金宝.SIP协议栈研究[J].计算机技术与发展,2007,17(11):49-51.
[6] 张建中.软交换系统软件架构设计与实现[J].无线电工程, 2010(6):7-10.
[7] 曹明华,王继曾,曹毅.固网智能化软交换系统设计[J].计算机工程与设计,2009(12):2922-2924.
[8] 张毅,王步月.开放式软交换实验的系统设计与开发[J].数字通信,20101(2):74-77.
[9] 张杨.基于SIP的软交换在集群通信系统中的设计与实现[J].计算机系统与应用,2010(19):31-35.
[10] 唐誉幸. PSTN与软交换系统的组网应用[J].电力系统通信,2011(32):31-33.
收稿日期：2011-10-08
基金项目：江西省教育规划课题“全球视野下的高等工程教育教学改革与实践”(08YB022)
作者简介：罗晖（1969-），男，江西进贤人，副教授，研究方向为无线通信技术、多媒体信息处理、物联网技术。