高校《通信交換及組網(wǎng)》課程教改項(xiàng)目綜述及教學(xué)思考

俞海

摘要：《通信交換及組網(wǎng)》是一門通信專業(yè)的應(yīng)用型課程，隨著通信的快速發(fā)展應(yīng)用，傳統(tǒng)時(shí)分電路交換系統(tǒng)（TDM）已被IP分組交換、軟交換（sIP）及光交換及智能數(shù)據(jù)交換中心平臺替代，所以《通信交換與組網(wǎng)》課程教材內(nèi)容應(yīng)適應(yīng)通信時(shí)代發(fā)展的要求，增加ICT融合的內(nèi)容。該文論述了如何設(shè)計(jì)、撰寫《通信交換及組網(wǎng)》課程教改項(xiàng)目及教材如何適應(yīng)通信技術(shù)的變化，掌握其中的主流技術(shù)原理，基本操作方法，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生會運(yùn)用項(xiàng)目來驅(qū)動，運(yùn)用SDK、API開發(fā)一些簡單的通信應(yīng)用案例等。通過這種教學(xué)方法有助于使學(xué)生在校就掌握市場需要的主流的通信交換及組網(wǎng)產(chǎn)品及技術(shù)，對高校通信專業(yè)學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃和創(chuàng)新能力都有極大的幫助。

關(guān)鍵詞：通信交換;組網(wǎng);TDM;IP;SIP;SDK;OTN

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0059-02

《通信交換與組網(wǎng)》技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的一門技術(shù)，其趨勢從傳統(tǒng)的電路時(shí)分復(fù)用TDM轉(zhuǎn)向IP以及SIP、軟件可編程定義、光交換的融合ICT技術(shù)的綜合的新型交換系統(tǒng)，是面向云數(shù)據(jù)中心和運(yùn)營商和中小企業(yè)，適用于各種場景和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，為規(guī)模化、自動化、可編程和實(shí)時(shí)應(yīng)用打開了廣闊的應(yīng)用前景的實(shí)用技術(shù)，作為一門通信專業(yè)課，深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生會運(yùn)用通信的基本原理并通過交換機(jī)的配置參數(shù)，進(jìn)行組網(wǎng)，使之能運(yùn)用，通過實(shí)踐，使學(xué)生掌握通信交換與組網(wǎng)的基本原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。本教改項(xiàng)目《通信交換與組網(wǎng)》教材撰寫工作就是按照以上思路，在IP通信、軟交換、光交換、ICT融合等現(xiàn)代通信發(fā)展趨勢下對各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行合理組織規(guī)劃，這種編著及教學(xué)方法的改進(jìn)有助于把握最新的通信發(fā)展趨勢融人教材并加以實(shí)踐，使學(xué)生通過該教程的內(nèi)容學(xué)習(xí)，進(jìn)行一些簡單項(xiàng)目的應(yīng)用開發(fā)，也使通信專業(yè)學(xué)生在校就掌握了通信交換原理及組網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)關(guān)注編程技術(shù)及軟件開發(fā)能力、協(xié)議理解能力，對學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃和創(chuàng)新能力都有極大的幫助，該文就從如何建立《通信交換與組網(wǎng)》的核心技術(shù)應(yīng)用課程進(jìn)行教程的編著改革及教學(xué)實(shí)訓(xùn)作為其中的實(shí)踐項(xiàng)目，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義和社會效益。

1項(xiàng)目背景

當(dāng)前高校《通信交換及組網(wǎng)》教程教學(xué)主要聚焦于基本概念及各種交換的比較，主要介紹時(shí)分復(fù)用、電路交換的交換技術(shù)和ISDN交換，七號信令SS7，ATM交換等，而對IP交換和光交換、數(shù)據(jù)中心介紹的比較少，其實(shí)現(xiàn)代通信發(fā)展趨勢就是數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)通信、多媒體通信和光交換、軟交換、數(shù)據(jù)中心平臺的ICT的結(jié)合是重點(diǎn)，本教改項(xiàng)目就是基于以上理念對《通信交換及組網(wǎng)》教材進(jìn)行內(nèi)容的選擇進(jìn)行編著，并用主流產(chǎn)品華為交換機(jī)進(jìn)行內(nèi)容的講解及項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、學(xué)生的理論實(shí)踐深入性方面進(jìn)行提高，探索建立《通信交換及組網(wǎng)》教材課程的創(chuàng)新性、實(shí)用性、市場適用性、項(xiàng)目實(shí)踐性的理念目標(biāo)下，結(jié)合南京大學(xué)金陵學(xué)院的辦學(xué)定位，人才培養(yǎng)目標(biāo)綜合加以考慮。

本教程主要聚焦于以下幾個(gè)方面的交換與組網(wǎng)技術(shù)：

（1）按照最新的5G技術(shù)，通過比較3G、4G、5G的核心網(wǎng)的組網(wǎng)方式，進(jìn)行論述。

（2）按照數(shù)據(jù)中心平臺進(jìn)行交換機(jī)的基本概念、系統(tǒng)配置和接口，以華為交換機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)的配置和操作。

（3）增加ICT在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，包括各類電信協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、IP路由技術(shù)、SIP、UPD、API應(yīng)用開發(fā)接口，python配置等內(nèi)容。

（4）增加無線網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的討論和組網(wǎng)的案例分析。

f5）安裝開源軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息傳輸開發(fā)和消息交換應(yīng)用設(shè)計(jì)。

2《通信交換與組網(wǎng)》教材編寫內(nèi)容綜述及教學(xué)改革方法

現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展飛速，內(nèi)容更新很快，從傳統(tǒng)的時(shí)分交換技術(shù)（TDm）、分組交換技術(shù)、64Kb/s窄帶技術(shù)（N-ISDN）轉(zhuǎn)變成全ATM+IP技術(shù)，自動光交換技術(shù)，5G寬帶技術(shù)的演進(jìn)，從傳統(tǒng)的語音電話、短信到全面的多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換中心的轉(zhuǎn)變，其目標(biāo)是面向云數(shù)據(jù)中心、寬帶技術(shù)和光交換技術(shù)，面對運(yùn)營商和中小企業(yè)，適用于各種場景和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，為規(guī)模化、自動化、可編程和實(shí)時(shí)應(yīng)用方向的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的靈活性，降低企業(yè)的運(yùn)營成本OPEX，所以《通信交換與組網(wǎng)》教材編寫的內(nèi)容要進(jìn)行相應(yīng)的更新和內(nèi)容的變化，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）增加ICT技術(shù)在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，包括電信協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、API;

（2）增加5G在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容;

（3）增加高速光交換技術(shù)在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容;

（4）增加物聯(lián)網(wǎng)在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為5G的新業(yè)務(wù)部署進(jìn)行服務(wù);

（5）增加SIP軟交換在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為通信系統(tǒng)的開發(fā)提供服務(wù);

（6）增加云服務(wù)平臺在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為通信系統(tǒng)的云開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù);

（7）增加數(shù)據(jù)交換中心在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為企業(yè)的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展提供服務(wù);

（8）提供通信的移動管理性問題，增加VPN在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為企業(yè)的虛擬專網(wǎng)組網(wǎng)服務(wù);

（9）增加SFDN、在《通信交換與組網(wǎng)》，為通信的靈活組網(wǎng)，可編程、自動化發(fā)展趨勢提供服務(wù);

（10）增加多媒體業(yè)務(wù)，智能網(wǎng)在《通信交換與組網(wǎng)》中的內(nèi)容，為通信系統(tǒng)承載多媒體應(yīng)用提供高效服務(wù)。

所以在內(nèi)容選擇上進(jìn)行上述內(nèi)容的改革，在介紹完基本的概念后，就可使用案例方案進(jìn)行《通信交換與組網(wǎng)》的教學(xué)與培訓(xùn)，選擇軟交換換SIP、聲網(wǎng)gora作為本教改項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)踐目標(biāo)和開發(fā)目標(biāo)。

3《通信交換與組網(wǎng)》教材編寫項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及模塊介紹

本教材編寫課題是在《南京大學(xué)金陵學(xué)院“431”產(chǎn)學(xué)研深度融合人才培養(yǎng)模式改革實(shí)施方案》指導(dǎo)下，探索建立課程的創(chuàng)新性、實(shí)用性、市場適用性、項(xiàng)目實(shí)踐性的理念下，結(jié)合金陵學(xué)院的辦學(xué)定位，人才培養(yǎng)目標(biāo)綜合加以考慮。

《交換與通信網(wǎng)》是一門廣泛應(yīng)用的通信應(yīng)用型課程，在通信/信息技術(shù)作為創(chuàng)新的大背景下，以及互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)應(yīng)用中，《交換與通信網(wǎng)》是通信專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，如何深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生會領(lǐng)會/運(yùn)用、敢用。把書本上的知識點(diǎn)吃透，搞懂，這樣學(xué)生的積極性大大提高，并結(jié)合學(xué)生的課外活動，以項(xiàng)目來驅(qū)動，如利用SIP軟件使之能運(yùn)用它開發(fā)如在線IP電話等。編寫有較新知識點(diǎn)的教材有助于學(xué)生的理解，教學(xué)方法徹底告別于先前。采用面向開發(fā)的通信系統(tǒng)課使同學(xué)們對課程、對實(shí)踐、對案例都能領(lǐng)會，理解并動手的良好學(xué)習(xí)氣氛。對學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃和創(chuàng)新能力都有極大的幫助。

課程目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握基本的通信交換理論和組網(wǎng)實(shí)踐操作，通過案例，模塊應(yīng)用開發(fā)為驅(qū)動，使學(xué)生知道如何學(xué)、如何做、如何設(shè)計(jì)和如何創(chuàng)建通信應(yīng)用項(xiàng)目。

3.1《通信交換與組網(wǎng)》應(yīng)用實(shí)踐及案例的設(shè)計(jì)

通信技術(shù)發(fā)展已經(jīng)被各類軟件控制方法所替代，如傳統(tǒng)的七號信令系統(tǒng)使用在逐漸消失，傳統(tǒng)的智能網(wǎng)的大部分功能也被軟件替代。所以《通信交換與組網(wǎng)》技術(shù)在羅列一些傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容外，更要把注意力引導(dǎo)在現(xiàn)代通信環(huán)境下的軟件解決方式上，如利用UPD技術(shù)處理語音或視頻的傳輸，或者使用SIP軟交換技術(shù)組網(wǎng)或處理聲音、視頻、多媒體通信等。要注重開源軟件來開發(fā)《通信交換與組網(wǎng)》利用強(qiáng)大的開源框架軟件SD-RTN（Software Defined Real-time Network）我們可以輕易地開發(fā)出跨越平臺限制和瀏覽器限制的通信交換應(yīng)用案例和目標(biāo)場景，以下就是主要的設(shè)計(jì)思路。

實(shí)時(shí)互動場景，實(shí)現(xiàn)視頻社交、直播連麥、游戲開黑、直播答題、抓娃娃、AR會議、視頻客服、機(jī)器人視頻陪伴等。

3.2利用華為的數(shù)據(jù)中心DCN介紹交換機(jī)技術(shù)

華為CloudEngine S12700E系列交換機(jī)（以下簡稱S12700E）是華為智簡園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的旗艦級核心交換機(jī)，幫助客戶打造園區(qū)智能核心，引領(lǐng)客戶園區(qū)從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向以業(yè)務(wù)體驗(yàn)為中心的智簡園區(qū)轉(zhuǎn)型。

華為CloudEngine S12700E具備海量容量擴(kuò)展和靈活的業(yè)務(wù)升級能力，滿足客戶長期網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)需要，保護(hù)客戶投資。通過采用性能強(qiáng)勁的華為Solar系列交換芯片，單槽位最大帶寬達(dá)4.8Tbps。華為CloudEngine S12700E支持豐富的100GE、40GE、10GE、GE線卡，整機(jī)支持業(yè)界領(lǐng)先的288*100GE高密端口，可根據(jù)園區(qū)容量需求靈活擴(kuò)展升級。

3.3利用開源框架設(shè)計(jì)語音、視頻、多媒體消息的軟件定義實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)交換功能

利用開源GitHub和Software Defined Real-time Network（用軟件定義實(shí)時(shí)網(wǎng)）開發(fā)語音、視頻、多媒體消息的軟件定義實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)交換功能，其應(yīng)用場景涵蓋多個(gè)使用場景，實(shí)踐內(nèi)容包括：

OpenVideoCall-Web Web Web tutorial for group video calls（網(wǎng)絡(luò)視頻群通話應(yīng)用開發(fā)）

主要的內(nèi)容包括：

The group video call sample applications.demonstrate how to：

·Join/leave a channel（力Ⅱ人群視頻通話、離開群視頻通話）

·Mute/unmute audiof打開群視頻通話聲音、關(guān)閉群視頻通話聲音）

·Enable/disable videof打開群視頻通話視頻、關(guān)閉群視頻通話視頻）

·Change cameras便換相機(jī)）

·Send messages to a channd（發(fā)消息到某一通道）

·Setup resolution，frame rate and bit rate（建立分辨率、幀速和比特率）

程序說明如下：

（1）理解開源軟件GitHub，下載安裝SDK開發(fā)工具包等

（2）可通過手機(jī)終端進(jìn)行登錄連接，申請用戶Id，提供相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)功能的調(diào)用

（3）通過返回碼進(jìn)行判斷，如能否連接上服務(wù)器、或其他錯誤信息

（4）也可在windows系統(tǒng)下進(jìn)行SDK的開發(fā)

（5）也可在IPAD系統(tǒng)下進(jìn)行SDK應(yīng)用的開發(fā)

4《通信交換與組網(wǎng)》教學(xué)改革考核內(nèi)容與評價(jià)方法

考試不像以前只有理論考試，本創(chuàng)新課程的考試涉及多個(gè)方面，包括有：理論考試（20%）+編程實(shí)踐部分（20%）+文檔寫作（10%）+案例開發(fā)作品（40%）+對團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度（10%）。把案例開發(fā)、案例文檔等要求每個(gè)組能做出實(shí)際的應(yīng)用開發(fā)成果來，這樣就能采用以項(xiàng)目為驅(qū)動的教學(xué)策略。

學(xué)生如果達(dá)到以下成果之一，可直接獲得優(yōu)秀成績：（1）撰寫一篇學(xué)術(shù)論文，經(jīng)指導(dǎo)老師審核通過并成功投稿者;（2）經(jīng)所有指導(dǎo)老師對其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的作品一致認(rèn)為優(yōu)秀者;（3）申請到江蘇大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃者。

5結(jié)論

通過《通信交換及組網(wǎng)》教材的內(nèi)容規(guī)劃及寫作要求，分析了當(dāng)前主流的通信交換技術(shù)和組網(wǎng)案例，利用主流廠商的一些產(chǎn)品進(jìn)行案例教學(xué)，并加強(qiáng)通信交換技術(shù)的ICT趨勢融合的方向，面向數(shù)據(jù)交換中心，面向高速光交換網(wǎng)，面向無線局域網(wǎng)等主流技術(shù)進(jìn)行內(nèi)容的撰寫和分析，并通過軟交換SIP技術(shù)設(shè)計(jì)模擬電話終端或采用SDK、API接口進(jìn)行電話語音、多媒體內(nèi)容交互等項(xiàng)目的實(shí)踐，開發(fā)出實(shí)用的應(yīng)用項(xiàng)目，使學(xué)生對通信產(chǎn)生濃厚的興趣，同時(shí)也改變了學(xué)生考核和評價(jià)方法，使學(xué)生真正和《通信交換和組網(wǎng)》技術(shù)有一次緊密的體驗(yàn)，為以后的實(shí)踐應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來可拓展更多的通信應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目，有較好的收獲和體驗(yàn)。