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VOIP實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)

郝 潔

（四川郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,610000）

摘要：本文主要介紹了VOIP技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及對國內(nèi)VOIP通信教學(xué)平臺情況調(diào)研。之后闡述了構(gòu)建該平臺的步驟。首先闡述學(xué)院現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)室基本概況，介紹該平臺對于教學(xué)工作的意義。然后提出構(gòu)建平臺的構(gòu)想，分析其可能性及必要性，最終設(shè)計(jì)完成整個VOIP教學(xué)平臺建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：VOIP;教學(xué);設(shè)計(jì)

The design of VOIP training teaching platform

Hao Jie

（Sichuan Post and Telecommunication College,610000)

Abstract：This paper mainly introduces the development of VOIP technology,as well as the domestic VOIP communication teaching platform for research. And then,the steps of constructing the platform are described..Firstly,the basic situation of the college existing training room is introduced,and the significance of the platform for teaching is introduced..And then,the idea of constructing the platform, analyzing its possibility and necessity,and the design of the whole VOIP teaching platform is designed.

Keywords：VOIP;teaching;design

VOIP即Voice Over IP，是一種結(jié)合語音技術(shù)與IP協(xié)議，把語音或傳真轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，然后通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)男滦屯ㄓ嵎绞?。它能使話音與數(shù)據(jù)一起共享同一個IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)互聯(lián)互通。

1　VOIP技術(shù)發(fā)展

1.1國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

1995年，以色列VocalTec公司推出了“Iphone 1.0”，向市場提供了一種費(fèi)用更低、甚至免費(fèi)的通訊方式，而且還提供了其他多媒體方面的增值服務(wù)。這既是現(xiàn)代IP網(wǎng)絡(luò)電話的雛形，同時也揭開了電信邁向IP化的序幕。

1.2國內(nèi)教學(xué)情況

目前，全國高校中能夠?qū)崿F(xiàn)全真、全業(yè)務(wù)、互聯(lián)互通的VOIP教學(xué)平臺屈指可數(shù)。

筆者在寒暑假期間多次與通信企業(yè)、兄弟院校交流，結(jié)合企業(yè)實(shí)際，分析了兄弟院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)情況，發(fā)現(xiàn)有如下問題：

1)大多數(shù)通信類專業(yè)教學(xué)平臺未跟上技術(shù)發(fā)展，設(shè)備陳舊。

2)相關(guān)院校無VOIP平臺。我國并沒有完全放開對于VOIP的大規(guī)模應(yīng)用，未來VOIP必定會開放運(yùn)營，市場潛力巨大。

3)現(xiàn)在教學(xué)平臺教學(xué)項(xiàng)目側(cè)重原理驗(yàn)證，高職院校更應(yīng)該側(cè)重于動手技能的訓(xùn)練。

2　VOIP技術(shù)原理分析與應(yīng)用要求

2.1VOIP語音通信

VOIP通信可以通過以下步驟實(shí)現(xiàn)整個語音通信過程：

1)語音信號數(shù)字化。語音或影像信號是模擬信號，要利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸，首先要對語音信號進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，對模擬語音信號進(jìn)行數(shù)字量化處理，然后送入到緩沖存儲器中。數(shù)字轉(zhuǎn)化過程可以通過多種語音編碼算法實(shí)現(xiàn)。

2)原數(shù)據(jù)壓縮成IP 數(shù)據(jù)包。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，需要按照固定的幀長進(jìn)行壓縮編碼。大部份的編碼器都有特定的幀長，若一個編碼器使用 15ms 的幀，則每次60ms的語音包需要分成4幀，按順序進(jìn)行編碼壓縮。然后將4個壓縮幀合成一個語音數(shù)據(jù)包送入網(wǎng)絡(luò)處理器，添加包頭、時鐘信號等信息后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到另一端點(diǎn)。

3)數(shù)據(jù)傳輸。整個網(wǎng)絡(luò)傳輸過程是從源端接收語音包，然后在一定時間內(nèi)將其傳送到網(wǎng)絡(luò)目的端。傳送時間的變化，反映了網(wǎng)絡(luò)傳輸中的抖動。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送端根據(jù)IP數(shù)據(jù)報中的目的地址選擇合適的路徑，檢查數(shù)據(jù)報中的地址信息，把該數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到目的地路徑上的下一站。IP數(shù)據(jù)的傳輸路由支持任何網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或訪問方式。

4)IP數(shù)據(jù)包解壓、解碼。這個IP數(shù)據(jù)報由目的地VOIP設(shè)備接收到，然后進(jìn)行還原。網(wǎng)絡(luò)級設(shè)備包含一個長度可變的緩存器，可以調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸產(chǎn)生的抖動。該緩存器可存儲許多語音包。解碼器收到語音包后，解壓后還原出原始的數(shù)字語音包。若幀長度為 15ms，60ms 的語音包被分成4 幀，則它們被解碼還原成60ms的語音數(shù)據(jù)流送入解碼緩沖器，去掉包頭、地址和控制信息，還原出原始的語音樣點(diǎn)，然后把這個數(shù)據(jù)傳送到解碼器。

5)還原語音信號。播放驅(qū)動器讀取緩存器中的語音樣點(diǎn)，送到接收終端，通過揚(yáng)聲器按預(yù)定的頻率播出。

2.2VOIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一個基本的VOIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，主要包括4個基本組件：

1)媒體網(wǎng)關(guān)器（Media Gateway）：將語音訊號轉(zhuǎn)換成為IP封包。

2)媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Controller）：管理訊號傳輸與轉(zhuǎn)換的。

3)語音服務(wù)器：提供電話不通、占線或忙線時的語音響應(yīng)服務(wù)。

4)信號網(wǎng)關(guān)器（Signaling Gateway）：在交換過程中進(jìn)行相關(guān)控制，決定通話建立與否，提供相關(guān)應(yīng)用的增值服務(wù)。

VOIP技術(shù)和原有的PSTN電路交換網(wǎng)需要共存一段時間，因此需要建立一個互通的接口及管道，而媒體網(wǎng)關(guān)器與網(wǎng)關(guān)管理器即扮演了中介的角色，因?yàn)樗麄兙邆鋵⒚襟w數(shù)據(jù)流及IP封包轉(zhuǎn)譯成不同網(wǎng)絡(luò)所支持的各類協(xié)議。

其運(yùn)作原理是，媒體網(wǎng)關(guān)先把語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，再交由媒體網(wǎng)關(guān)控制器加以控制管理，并決定IP數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳送路徑。信號網(wǎng)關(guān)器則負(fù)責(zé)將SS7信號格式轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包。

3　VOIP平臺建設(shè)

1)VOIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)符合現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際。按照現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營的VOIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化之后得到教學(xué)平臺組網(wǎng)形式，方便教學(xué)應(yīng)用。

2)VOIP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該與程控交換、WCDMA等網(wǎng)絡(luò)互連。互聯(lián)之后可以實(shí)現(xiàn)全真模擬現(xiàn)網(wǎng)，更加方便學(xué)生建立通信網(wǎng)的概念，了解其通信過程。

3)選擇設(shè)備應(yīng)該注重其應(yīng)用范圍、售后服務(wù)質(zhì)量等方面。廠家的售后服務(wù)在后期維護(hù)過程中非常重要，故而在選擇設(shè)備時必須重點(diǎn)考慮售后服務(wù)質(zhì)量。

4)VOIP教學(xué)平臺應(yīng)分設(shè)備區(qū)、教學(xué)區(qū)與展示區(qū)。設(shè)備區(qū)與教學(xué)區(qū)物理隔離；教學(xué)區(qū)設(shè)置學(xué)生操作終端，進(jìn)行教學(xué)操作；展示區(qū)對外展示，實(shí)現(xiàn)觀摩學(xué)習(xí)的用途。

4　VOIP教學(xué)平臺規(guī)劃與設(shè)計(jì)

VOIP平臺具有先進(jìn)、實(shí)用、易維護(hù)等重要特性。教學(xué)平臺將按照全I(xiàn)P化組網(wǎng)，整個平臺由網(wǎng)絡(luò)控制層、數(shù)據(jù)承載層與邊緣接入層組成。其中，各層作用規(guī)劃如下：

1)網(wǎng)絡(luò)控制層：用于完成基本的實(shí)時呼叫控制和連接控制，其核心技術(shù)為軟交換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)控制層的核心設(shè)備為IP-PBX。

2)數(shù)據(jù)承載層：對各種不同的業(yè)務(wù)和媒體流提供公共的傳送平臺。數(shù)據(jù)承載層由路由器及三層交換機(jī)組成。

3)邊緣接入層：通過各種接入手段將各類用戶或終端連接至網(wǎng)絡(luò)，并將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式。邊緣接入層由接入終端IP電話組成[28]。

此外，VOIP教學(xué)平臺還需要與其他平臺互聯(lián)，組成更大的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)。

目前學(xué)院現(xiàn)有的3G無線通信設(shè)備分為2種制式，分別是華為的WCDMA設(shè)備和中興的CDMA2000設(shè)備，固網(wǎng)設(shè)備主要是原有的2臺貝爾程控交換機(jī)和華為的光傳輸設(shè)備。

在實(shí)際應(yīng)用中計(jì)劃按照下圖與WCDMA、CDMA2000以及程控交換互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互聯(lián)模擬。

圖1　VOIP平臺互聯(lián)規(guī)劃

圖2體現(xiàn)了3G無線通信與固定通信設(shè)備之間的具體連接方式，WCDMA和CDMA2000設(shè)備中的核心側(cè)CS域中的MGW媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備與VOIP和程控設(shè)備間通過E1中繼電纜或者FE互聯(lián)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)室情況優(yōu)先考慮FE方式互聯(lián)互通。VOIP與程控設(shè)備之間通過E1中繼電纜互連，VOIP設(shè)備與NGN設(shè)備中的軟交換設(shè)備通過FE電纜互連，程控設(shè)備和NGN設(shè)備中的MGW媒體網(wǎng)

關(guān)設(shè)備通過E1中繼電纜互連。

通過以上設(shè)備直接的互連互通，能夠?qū)崿F(xiàn)固網(wǎng)中NGN、VOIP、程控設(shè)備，與3G無線通信中的WCDMA、CDMA2000設(shè)備間的電話業(yè)務(wù)的開通。以上各平臺設(shè)備終端時間能夠互通電話。另外E1電纜除了采用設(shè)備間直連方式外，還能通過SDH/MSTP光傳輸平臺的相關(guān)E1接口實(shí)現(xiàn)E1中繼的延長。FE電纜能夠通過IP承載網(wǎng)、接入網(wǎng)延長。

參考文獻(xiàn)

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[2] 謝彬;VOIP信令協(xié)議H.323和SIP的比較[J].科技信息，2009年09期

[3] Kwon,T.,Gerla,M.,Das,S.,and Das,S.Mobility Management for VOIPService:MobileIPvs SIP[J], IEEE Wireless Communications,2002,(7):66-75.