VOIP实训教学平台设计



VOIP实训教学平台设计

郝 洁

（四川邮电职业技术学院,610000）

摘要：本文主要介绍了VOIP技术发展现状，以及对国内VOIP通信教学平台情况调研。之后阐述了构建该平台的步骤。首先阐述学院现有实训室基本概况，介绍该平台对于教学工作的意义。然后提出构建平台的构想，分析其可能性及必要性，最终设计完成整个VOIP教学平台建设方案。

关键词：VOIP;教学;设计

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，是一种结合语音技术与IP协议，把语音或传真转换成数据，然后通过互联网进行传输的新型通讯方式。它能使话音与数据一起共享同一个IP网络，实现电信网与计算机网互联互通。

1　VOIP技术发展

1.1国内外技术现状

1995年，以色列VocalTec公司推出了“Iphone 1.0”，向市场提供了一种费用更低、甚至免费的通讯方式，而且还提供了其他多媒体方面的增值服务。这既是现代IP网络电话的雏形，同时也揭开了电信迈向IP化的序幕。

1.2国内教学情况

目前，全国高校中能够实现全真、全业务、互联互通的VOIP教学平台屈指可数。

笔者在寒暑假期间多次与通信企业、兄弟院校交流，结合企业实际，分析了兄弟院校的实训教学情况，发现有如下问题：

1)大多数通信类专业教学平台未跟上技术发展，设备陈旧。

2)相关院校无VOIP平台。我国并没有完全放开对于VOIP的大规模应用，未来VOIP必定会开放运营，市场潜力巨大。

3)现在教学平台教学项目侧重原理验证，高职院校更应该侧重于动手技能的训练。

2　VOIP技术原理分析与应用要求

2.1VOIP语音通信

VOIP通信可以通过以下步骤实现整个语音通信过程：

1)语音信号数字化。语音或影像信号是模拟信号，要利用互联网传输，首先要对语音信号进行模拟-数字转换，对模拟语音信号进行数字量化处理，然后送入到缓冲存储器中。数字转化过程可以通过多种语音编码算法实现。

2)原数据压缩成IP 数据包。转换后的数字信号，需要按照固定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用 15ms 的帧，则每次60ms的语音包需要分成4帧，按顺序进行编码压缩。然后将4个压缩帧合成一个语音数据包送入网络处理器，添加包头、时钟信号等信息后通过互联网传送到另一端点。

3)数据传输。整个网络传输过程是从源端接收语音包，然后在一定时间内将其传送到网络目的端。传送时间的变化，反映了网络传输中的抖动。网络发送端根据IP数据报中的目的地址选择合适的路径，检查数据报中的地址信息，把该数据报转发到目的地路径上的下一站。IP数据的传输路由支持任何网络拓扑结构或访问方式。

4)IP数据包解压、解码。这个IP数据报由目的地VOIP设备接收到，然后进行还原。网络级设备包含一个长度可变的缓存器，可以调节网络传输产生的抖动。该缓存器可存储许多语音包。解码器收到语音包后，解压后还原出原始的数字语音包。若帧长度为 15ms，60ms 的语音包被分成4 帧，则它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器，去掉包头、地址和控制信息，还原出原始的语音样点，然后把这个数据传送到解码器。

5)还原语音信号。播放驱动器读取缓存器中的语音样点，送到接收终端，通过扬声器按预定的频率播出。

2.2VOIP网络结构

一个基本的VOIP网络系统组成，主要包括4个基本组件：

1)媒体网关器（Media Gateway）：将语音讯号转换成为IP封包。

2)媒体网关控制器（Media Gateway Controller）：管理讯号传输与转换的。

3)语音服务器：提供电话不通、占线或忙线时的语音响应服务。

4)信号网关器（Signaling Gateway）：在交换过程中进行相关控制，决定通话建立与否，提供相关应用的增值服务。

VOIP技术和原有的PSTN电路交换网需要共存一段时间，因此需要建立一个互通的接口及管道，而媒体网关器与网关管理器即扮演了中介的角色，因为他们具备将媒体数据流及IP封包转译成不同网络所支持的各类协议。

其运作原理是，媒体网关先把语音数据转换为IP数据包，再交由媒体网关控制器加以控制管理，并决定IP数据包在网络中的传送路径。信号网关器则负责将SS7信号格式转换为IP数据包。

3　VOIP平台建设

1)VOIP网络结构符合现网实际。按照现网运营的VOIP网络结构，简化之后得到教学平台组网形式，方便教学应用。

2)VOIP网络应该与程控交换、WCDMA等网络互连。互联之后可以实现全真模拟现网，更加方便学生建立通信网的概念，了解其通信过程。

3)选择设备应该注重其应用范围、售后服务质量等方面。厂家的售后服务在后期维护过程中非常重要，故而在选择设备时必须重点考虑售后服务质量。

4)VOIP教学平台应分设备区、教学区与展示区。设备区与教学区物理隔离；教学区设置学生操作终端，进行教学操作；展示区对外展示，实现观摩学习的用途。

4　VOIP教学平台规划与设计

VOIP平台具有先进、实用、易维护等重要特性。教学平台将按照全IP化组网，整个平台由网络控制层、数据承载层与边缘接入层组成。其中，各层作用规划如下：

1)网络控制层：用于完成基本的实时呼叫控制和连接控制，其核心技术为软交换技术。网络控制层的核心设备为IP-PBX。

2)数据承载层：对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台。数据承载层由路由器及三层交换机组成。

3)边缘接入层：通过各种接入手段将各类用户或终端连接至网络，并将信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格式。边缘接入层由接入终端IP电话组成[28]。

此外，VOIP教学平台还需要与其他平台互联，组成更大的教学网络。

目前学院现有的3G无线通信设备分为2种制式，分别是华为的WCDMA设备和中兴的CDMA2000设备，固网设备主要是原有的2台贝尔程控交换机和华为的光传输设备。

在实际应用中计划按照下图与WCDMA、CDMA2000以及程控交换互联，实现全网互联模拟。

图1　VOIP平台互联规划

图2体现了3G无线通信与固定通信设备之间的具体连接方式，WCDMA和CDMA2000设备中的核心侧CS域中的MGW媒体网关设备与VOIP和程控设备间通过E1中继电缆或者FE互联，根据现场实训室情况优先考虑FE方式互联互通。VOIP与程控设备之间通过E1中继电缆互连，VOIP设备与NGN设备中的软交换设备通过FE电缆互连，程控设备和NGN设备中的MGW媒体网

关设备通过E1中继电缆互连。

通过以上设备直接的互连互通，能够实现固网中NGN、VOIP、程控设备，与3G无线通信中的WCDMA、CDMA2000设备间的电话业务的开通。以上各平台设备终端时间能够互通电话。另外E1电缆除了采用设备间直连方式外，还能通过SDH/MSTP光传输平台的相关E1接口实现E1中继的延长。FE电缆能够通过IP承载网、接入网延长。

参考文献

[1] 丁静.泰州网通VOIP业务网的开发与设计[D].南京理工大学，2005年

[2] 谢彬;VOIP信令协议H.323和SIP的比较[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.