VoIP实训平台构建

刘小莉，余 翔，李玲霞，王 俊，程 方

(重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065)

·实验教学中心与实践(实训)基地·

VoIP实训平台构建

刘小莉，余 翔，李玲霞，王 俊，程 方

(重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065)

VoIP实训教学平台是“三网融合”国家示范实验中心实训平台之一。通过网络组建和实训内容的设置，构建了一个模拟运营商现网且功能完备的开放性、可扩展性VoIP平台，以满足教学需要。该平台不仅包含VoIP系统体系结构，而且与实验室原有的程控交换实验平台和MSTP/SDH传输实验平台联合组网，可开展模拟运营商现网的网络设计和调试等实验与实训，让学生熟悉全程全网的概念，培养学生网络设计、安装、调试等工程应用能力。同时，可根据开放接口，开发基于平台的其他业务，使学生具备一定的开发能力。

VoIP 融合通信；实训平台；构建；国家示范实验中心

随着软交换技术及其商用的快速发展，融合通信类人才已经成为市场需求热点[1]。为跟上技术及应用的发展趋势，适应人才市场需求，结合中央地方共建“三网融合”实验中心项目，重庆邮电大学通信类专业开设了融合通信相关课程，并建设了与课程教学相配套的、基于软交换的VoIP实训平台，以提高教学科研水平，促进学生就业，提升学校竞争力[2]。

VoIP即Voice over IP，是融合通信业务之一[3]。VoIP实训平台建设主要针对学校计算机、通信等涉及网络专业课程的学生，旨在提高学生在网络方面的知识、技能、管理和实际操作能力等，同时结合原有的程控交换和MSTP传输等平台，开展模拟运营商现网的网络设计和调试等实验、实训，进而让学生熟悉全程全网的概念，把他们培养成具有专业网络技能，能够直接进行网络设计、安装、调试的技术型人才[4]。此外，可根据开放接口，开发基于平台的其他业务，使学生具备一定的开发能力。

1 实训平台的特点

基于软交换的VoIP可以通过SIP、H.323、MGCP等协议实现语音通信。在主流的新一代网络(NGN)设备中支持大部分协议，而SIP协议以其简单、灵活的特点[5]，赢得更多VoIP设备商的青睐。因此，实训平台的VoIP系统采用SIP协议的体系结构，如图1所示，并可通过媒体网关与原有PSTN实训平台、GSM和TD移动通信实训平台、NGN实训平台实现语音业务互通。目前，VoIP支持3种终端应用模式：1)普通电话到普通电话(POTS to POTS)；2)普通电话到IP电话终端；3)IP电话终端到IP电话终端(可是IP实体电话，也可是PC上的VoIP软件终端)[6]。 实训平台包含以上3种方式，而运营商更多支持第一种方式。

图1 SIP协议的VoIP体系结构

2 实训平台的构成

为构建与商用软交换的VoIP系统类似的专用网络，硬件上均采用运营级设备进行搭建，并具备控制管理软件便于对操作后的系统进行管理和恢复[1]，同时要求提供开放接口以便学生二次开发。硬件环境包括SIP服务器、语音网关、多个POTS话机和IP话机、交换机、综合接入设备(integrated access device，IAD)、媒体网关、多台PC(按实验室规划为32台)。实训平台选用两个设备商的产品来模拟现网，所需设备清单见表1，便于实现对学生的工程实践能力培养[4]。平台可供5组学生同时使用。

表1 所需设备清单

2.1 网络拓扑图

实训平台的组网拓扑及网络规划如图2所示。网络规划中均已考虑同原有实训平台互联的功能。各组地址规划和号码规划不能重复。

2.2 实训平台的扩展

实验中心原有PSTN实训平台、GSM和TD移动通信实训平台、NGN实训平台、数据通信实训平台、SDH/MSTP/PTN传输实训平台、宽带接入实训平台等，VoIP实训平台可以同这些平台组网，实现模拟运营商现网的组网方式及联调模式。VoIP实训扩展平台结构如图3所示。

3 实训平台可开展的项目

VoIP实训平台可开展基础实验、实训项目，也可以结合其他平台开展综合实训项目。根据学生阶段培养目标，可将实训内容分为基础型、综合型和开发型3种。下面列举实训平台上开设的主要实训内容。

图2 VoIP实训平台组网拓扑图

图3 VoIP实训平台与其他平台扩展结构图

3.1 基础型实训项目

1)系统设备认知与系统参数配置。

系统设备认知部分主要让学生了解设备特点及接口功能，了解组网规则；系统参数配置部分主要让学生对设备进行基础设置以便正常工作。

2)局内基本语音业务实现。

首先，需要对VoIP网络进行规划和设备连接，分配好IP地址和电话号码；然后，对软交换设备、语音网关/IAD、IP网络话机按照规划进行配置。通过相互拨打验证实训结果是否正确。

3)局内其他业务实现。

包括电话会议、计费管理、振铃和附加业务等其他业务的实现。

4)VoIP平台信息管理和系统管理。

学生通过操作软交换系统中的信息管理配置，学习软交换系统对企业的扩展增值应用。通过系统管理配置，学习软交换系统的备份、恢复操作等[7]。

3.2 综合型实训项目

综合型实训项目主要包括VoIP软交换系统平台互通(基于软交换协议的系统，包括实训平台中所有软交换设备)、协议分析与故障诊断等。

前者的内容涉及同厂家设备互通，不同厂家设备互通，与原有NGN实训平台互通；后者则包括通过协议分析仪和协议分析软件进行SIP 注册，呼叫原理分析及故障诊断，语音质量及带宽评估等内容。

3.3 开发型实训项目

VoIP实训平台除了能够完成VoIP通信实验、实训，同时结合原有的PSTN平台、SDH/MSTP/PTN传输平台、NGN平台、数据通信平台、GSM和TD移动通信平台、宽带接入平台，可开展模拟运营商现网的网络设计和调试等实训(可分别与各个平台进行单独的联调实训)，使学生形成全程全网的概念；通过信令分析，使学生了解语音通信信令流程，增强诊断和排除故障的能力；能为教学提供真实的软交换平台，并可为构建校园IP电话网络提供支撑。

开发型实训项目包括VoIP与PSTN平台互通，VoIP与其他平台组网互通、VoIP系统设计、软件开发等。

1)VoIP与PSTN平台互通。

异构网络互通需要中继网关[8]，实训中需要学生熟悉VoIP协议和PSTN协议，以及互通协议及规则。同时，网络规划和组网也是实训内容。

2)VoIP与其他平台组网互通。

各组VoIP系统可以通过数据通信平台构建实验室VoIP通信系统(类似企业用户)，要求学生对数据通信有充分的掌握，以进行企业级运营网络设计。通过SDH/MSTP传输平台，可开展长途通信网设计；通过与GSM和TD移动通信平台、SDH/MSTP传输平台、PSTN平台、宽带接入平台(PON、ADSL)组网，可进行小型运营商网络规划设计。

3)VoIP软交换系统与其他异构网络融合通信原理及故障诊断。

通过协议分析及协议分析软件，可使学生了解异构网融合的关键技术，如用户地址的路由转发、呼叫过程控制、媒体及信令转换等[9]。

4)中小企业VoIP 语音通信系统设计。

在基础和综合实训的基础上，通过实际案例，让学生了解、熟悉具体的应用方案，最终掌握设计方案的能力[10]。

5)在PC上开发软电话。

学生可以通过编程实现软电话的基本功能(如注册、拨打、接听和挂断)，最终达到熟悉在PC上开发软电话过程的目的。

6)根据设备上提供的API接口开发新业务。

具体根据各个厂家的设备情况进行开发设计，使学生熟悉开发方法和流程。

4 结束语

基于软交换的VoIP实训平台采用了当前VoIP技术的主要应用模式，结合融合网络实验室建设，配置了运营级设备，构建了模拟运营商现网的融合网络平台，可对学生开放基础型、综合型、开发型实训项目。该实训平台对于通信类、计算机类本科生及研究生的实践教学都有很好的应用价值[11-12]。

[1]宋真君, 张国清,方洋. VOIP及融合通信项目实验指导书[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]徐炽, 张闻芳．基于SIP协议的VOIP系统设计与实现[J].科学技术与工程，2008(5)：89-92.

[3]刘洪林, 蒋昌茂, 张建永．IP语音通信原理、设计及组网应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]陈伟, 程杰.工程实训与应用型人才培养模式的研究[J].实验室研究与探索，2010，29(6)：154-156.

[5]马岚, 于进才.软交换技术及其应用[J]. 电子技术应用，2003(12)：6-9.

[6]卢燕飞, 刘云. VoIP综合实验平台设计[J].实验技术与管理，2010，27(1)：54-57.

[7]陈美娟. 交换技术课程实验设计探讨[J]. 实验科学与技术，2007，5(5)：121-124.

[8] 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．

[9]赵东风,于晓磊,李文勋，等. 高校通信实验室软交换实验设计[J].实验科学与技术，2011，9(5)：1-3.

[10]罗晖,王传云. 基于工程实践能力培养的软交换网实训平台建设[J].电脑知识与技术，2011，31(7)：5-7.

[11]杨俊东,余江,赵东风，等. 融合通信综合实验室建设与实践能力培养[J]. 实验科学与技术，2011，9(2)：4-6.

[12]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)：38-40.

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年中央与地方共建高等学校专项资金项目。

刘小莉(1980-)，女，讲师，主要从事信息网络工程规划与设计的教学和研究工作。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.043