高校《通信交換及組網》課程教改項目綜述及教學思考

俞海

摘要：《通信交換及組網》是一門通信專業的應用型課程，隨著通信的快速發展應用，傳統時分電路交換系統（TDM）已被IP分組交換、軟交換（sIP）及光交換及智能數據交換中心平臺替代，所以《通信交換與組網》課程教材內容應適應通信時代發展的要求，增加ICT融合的內容。該文論述了如何設計、撰寫《通信交換及組網》課程教改項目及教材如何適應通信技術的變化，掌握其中的主流技術原理，基本操作方法，加強實踐環節，使學生會運用項目來驅動，運用SDK、API開發一些簡單的通信應用案例等。通過這種教學方法有助于使學生在校就掌握市場需要的主流的通信交換及組網產品及技術，對高校通信專業學生的職業規劃和創新能力都有極大的幫助。

關鍵詞：通信交換;組網;TDM;IP;SIP;SDK;OTN

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0059-02

《通信交換與組網》技術是現代信息技術、現代通信技術、現代計算機技術融合的一門技術，其趨勢從傳統的電路時分復用TDM轉向IP以及SIP、軟件可編程定義、光交換的融合ICT技術的綜合的新型交換系統，是面向云數據中心和運營商和中小企業，適用于各種場景和網絡規模，為規模化、自動化、可編程和實時應用打開了廣闊的應用前景的實用技術，作為一門通信專業課，深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加強實踐環節，使學生會運用通信的基本原理并通過交換機的配置參數，進行組網，使之能運用，通過實踐，使學生掌握通信交換與組網的基本原理及應用開發技術。本教改項目《通信交換與組網》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融合等現代通信發展趨勢下對各章節內容進行合理組織規劃，這種編著及教學方法的改進有助于把握最新的通信發展趨勢融人教材并加以實踐，使學生通過該教程的內容學習，進行一些簡單項目的應用開發，也使通信專業學生在校就掌握了通信交換原理及組網技術，同時關注編程技術及軟件開發能力、協議理解能力，對學生的職業規劃和創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》的核心技術應用課程進行教程的編著改革及教學實訓作為其中的實踐項目，具有很好的現實意義和社會效益。

1項目背景

當前高校《通信交換及組網》教程教學主要聚焦于基本概念及各種交換的比較，主要介紹時分復用、電路交換的交換技術和ISDN交換，七號信令SS7，ATM交換等，而對IP交換和光交換、數據中心介紹的比較少，其實現代通信發展趨勢就是數據與計算機通信、多媒體通信和光交換、軟交換、數據中心平臺的ICT的結合是重點，本教改項目就是基于以上理念對《通信交換及組網》教材進行內容的選擇進行編著，并用主流產品華為交換機進行內容的講解及項目實訓，使學生的學習主動性、學生的理論實踐深入性方面進行提高，探索建立《通信交換及組網》教材課程的創新性、實用性、市場適用性、項目實踐性的理念目標下，結合南京大學金陵學院的辦學定位，人才培養目標綜合加以考慮。

本教程主要聚焦于以下幾個方面的交換與組網技術：

（1）按照最新的5G技術，通過比較3G、4G、5G的核心網的組網方式，進行論述。

（2）按照數據中心平臺進行交換機的基本概念、系統配置和接口，以華為交換機進行組網的配置和操作。

（3）增加ICT在《通信交換與組網》中的內容，包括各類電信協議、TCP/IP協議、IP路由技術、SIP、UPD、API應用開發接口，python配置等內容。

（4）增加無線網和物聯網技術的討論和組網的案例分析。

f5）安裝開源軟件進行網絡實時信息傳輸開發和消息交換應用設計。

2《通信交換與組網》教材編寫內容綜述及教學改革方法

現代通信技術發展飛速，內容更新很快，從傳統的時分交換技術（TDm）、分組交換技術、64Kb/s窄帶技術（N-ISDN）轉變成全ATM+IP技術，自動光交換技術，5G寬帶技術的演進，從傳統的語音電話、短信到全面的多媒體業務數據交換中心的轉變，其目標是面向云數據中心、寬帶技術和光交換技術，面對運營商和中小企業，適用于各種場景和網絡規模，為規模化、自動化、可編程和實時應用方向的轉變，強調系統的靈活性，降低企業的運營成本OPEX，所以《通信交換與組網》教材編寫的內容要進行相應的更新和內容的變化，主要體現在以下幾點：

（1）增加ICT技術在《通信交換與組網》中的內容，包括電信協議、TCP/IP協議、API;

（2）增加5G在《通信交換與組網》中的內容;

（3）增加高速光交換技術在《通信交換與組網》中的內容;

（4）增加物聯網在《通信交換與組網》中的內容，為5G的新業務部署進行服務;

（5）增加SIP軟交換在《通信交換與組網》中的內容，為通信系統的開發提供服務;

（6）增加云服務平臺在《通信交換與組網》中的內容，為通信系統的云開發和物聯網提供服務;

（7）增加數據交換中心在《通信交換與組網》中的內容，為企業的高速數據業務發展提供服務;

（8）提供通信的移動管理性問題，增加VPN在《通信交換與組網》中的內容，為企業的虛擬專網組網服務;

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

（10）增加多媒體業務，智能網在《通信交換與組網》中的內容，為通信系統承載多媒體應用提供高效服務。

所以在內容選擇上進行上述內容的改革，在介紹完基本的概念后，就可使用案例方案進行《通信交換與組網》的教學與培訓，選擇軟交換換SIP、聲網gora作為本教改項目的設計實踐目標和開發目標。

3《通信交換與組網》教材編寫項目的設計及模塊介紹

本教材編寫課題是在《南京大學金陵學院“431”產學研深度融合人才培養模式改革實施方案》指導下，探索建立課程的創新性、實用性、市場適用性、項目實踐性的理念下，結合金陵學院的辦學定位，人才培養目標綜合加以考慮。

《交換與通信網》是一門廣泛應用的通信應用型課程，在通信/信息技術作為創新的大背景下，以及互聯網創業應用中，《交換與通信網》是通信專業的專業基礎課程，如何深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加強實踐環節，使學生會領會/運用、敢用。把書本上的知識點吃透，搞懂，這樣學生的積極性大大提高，并結合學生的課外活動，以項目來驅動，如利用SIP軟件使之能運用它開發如在線IP電話等。編寫有較新知識點的教材有助于學生的理解，教學方法徹底告別于先前。采用面向開發的通信系統課使同學們對課程、對實踐、對案例都能領會，理解并動手的良好學習氣氛。對學生的職業規劃和創新能力都有極大的幫助。

課程目標：通過本課程的學習，掌握基本的通信交換理論和組網實踐操作，通過案例，模塊應用開發為驅動，使學生知道如何學、如何做、如何設計和如何創建通信應用項目。

3.1《通信交換與組網》應用實踐及案例的設計

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

實時互動場景，實現視頻社交、直播連麥、游戲開黑、直播答題、抓娃娃、AR會議、視頻客服、機器人視頻陪伴等。

3.2利用華為的數據中心DCN介紹交換機技術

華為CloudEngine S12700E系列交換機（以下簡稱S12700E）是華為智簡園區網絡的旗艦級核心交換機，幫助客戶打造園區智能核心，引領客戶園區從傳統網絡向以業務體驗為中心的智簡園區轉型。

華為CloudEngine S12700E具備海量容量擴展和靈活的業務升級能力，滿足客戶長期網絡演進需要，保護客戶投資。通過采用性能強勁的華為Solar系列交換芯片，單槽位最大帶寬達4.8Tbps。華為CloudEngine S12700E支持豐富的100GE、40GE、10GE、GE線卡，整機支持業界領先的288*100GE高密端口，可根據園區容量需求靈活擴展升級。

3.3利用開源框架設計語音、視頻、多媒體消息的軟件定義實時網絡交換功能

利用開源GitHub和Software Defined Real-time Network（用軟件定義實時網）開發語音、視頻、多媒體消息的軟件定義實時網絡交換功能，其應用場景涵蓋多個使用場景，實踐內容包括：

OpenVideoCall-Web Web Web tutorial for group video calls（網絡視頻群通話應用開發）

主要的內容包括：

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、關閉群視頻通話聲音）

·Enable/disable videof打開群視頻通話視頻、關閉群視頻通話視頻）

·Change cameras便換相機）

·Send messages to a channd（發消息到某一通道）

·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開發工具包等

（2）可通過手機終端進行登錄連接，申請用戶Id，提供相應的參數進行系統功能的調用

（3）通過返回碼進行判斷，如能否連接上服務器、或其他錯誤信息

（4）也可在windows系統下進行SDK的開發

（5）也可在IPAD系統下進行SDK應用的開發

4《通信交換與組網》教學改革考核內容與評價方法

考試不像以前只有理論考試，本創新課程的考試涉及多個方面，包括有：理論考試（20%）+編程實踐部分（20%）+文檔寫作（10%）+案例開發作品（40%）+對團隊的貢獻度（10%）。把案例開發、案例文檔等要求每個組能做出實際的應用開發成果來，這樣就能采用以項目為驅動的教學策略。

學生如果達到以下成果之一，可直接獲得優秀成績：（1）撰寫一篇學術論文，經指導老師審核通過并成功投稿者;（2）經所有指導老師對其團隊開發的作品一致認為優秀者;（3）申請到江蘇大學生創新創業訓練計劃者。

5結論

通過《通信交換及組網》教材的內容規劃及寫作要求，分析了當前主流的通信交換技術和組網案例，利用主流廠商的一些產品進行案例教學，并加強通信交換技術的ICT趨勢融合的方向，面向數據交換中心，面向高速光交換網，面向無線局域網等主流技術進行內容的撰寫和分析，并通過軟交換SIP技術設計模擬電話終端或采用SDK、API接口進行電話語音、多媒體內容交互等項目的實踐，開發出實用的應用項目，使學生對通信產生濃厚的興趣，同時也改變了學生考核和評價方法，使學生真正和《通信交換和組網》技術有一次緊密的體驗，為以后的實踐應用打下堅實的基礎。未來可拓展更多的通信應用開發項目，有較好的收獲和體驗。