高校《通信交换及组网》课程教改项目综述及教学思考
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作者:俞海
摘要：《通信交换及组网》是一门通信专业的应用型课程，随着通信的快速发展应用，传统时分电路交换系统（TDM）已被IP分组交换、软交换（sIP）及光交换及智能数据交换中心平台替代，所以《通信交换与组网》课程教材内容应适应通信时代发展的要求，增加ICT融合的内容。该文论述了如何设计、撰写《通信交换及组网》课程教改项目及教材如何适应通信技术的变化，掌握其中的主流技术原理，基本操作方法，加强实践环节，使学生会运用项目来驱动，运用SDK、API开发一些简单的通信应用案例等。通过这种教学方法有助于使学生在校就掌握市场需要的主流的通信交换及组网产品及技术，对高校通信专业学生的职业规划和创新能力都有极大的帮助。
关键词：通信交换;组网;TDM;IP;SIP;SDK;OTN
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）32-0059-02
《通信交换与组网》技术是现代信息技术、现代通信技术、现代计算机技术融合的一门技术，其趋势从传统的电路时分复用TDM转向IP以及SIP、软件可编程定义、光交换的融合ICT技术的综合的新型交换系统，是面向云数据中心和运营商和中小企业，适用于各种场景和网络规模，为规模化、自动化、可编程和实时应用打开了广阔的应用前景的实用技术，作为一门通信专业课，深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加强实践环节，使学生会运用通信的基本原理并通过交换机的配置参数，进行组网，使之能运用，通过实践，使学生掌握通信交换与组网的基本原理及应用开发技术。本教改项目《通信交换与组网》教材撰写工作就是按照以上思路，在IP通信、软交换、光交换、ICT融合等现代通信发展趋势下对各章节内容进行合理组织规划，这种编著及教学方法的改进有助于把握最新的通信发展趋势融人教材并加以实践，使学生通过该教程的内容学习，进行一些简单项目的应用开发，也使通信专业学生在校就掌握了通信交换原理及组网技术，同时关注编程技术及软件开发能力、协议理解能力，对学生的职业规划和创新能力都有极大的帮助，该文就从如何建立《通信交换与组网》的核心技术应用课程进行教程的编著改革及教学实训作为其中的实践项目，具有很好的现实意义和社会效益。
1项目背景
当前高校《通信交换及组网》教程教学主要聚焦于基本概念及各种交换的比较，主要介绍时分复用、电路交换的交换技术和ISDN交换，七号信令SS7，ATM交换等，而对IP交换和光交换、数据中心介绍的比较少，其实现代通信发展趋势就是数据与计算机通信、多媒体通信和光交换、软交换、数据中心平台的ICT的结合是重点，本教改项目就是基于以上理念对《通信交换及组网》教材进行内容的选择进行编著，并用主流产品华为交换机进行内容的讲解及项目实训，使学生的学习主动性、学生的理论实践深入性方面进行提高，探索建立《通信交换及组网》教材课程的创新性、实用性、市场适用性、项目实践性的理念目标下，结合南京大学金陵学院的办学定位，人才培养目标综合加以考虑。
本教程主要聚焦于以下几个方面的交换与组网技术：
（1）按照最新的5G技术，通过比较3G、4G、5G的核心网的组网方式，进行论述。
（2）按照数据中心平台进行交换机的基本概念、系统配置和接口，以華为交换机进行组网的配置和操作。
（3）增加ICT在《通信交换与组网》中的内容，包括各类电信协议、TCP/IP协议、IP路由技术、SIP、UPD、API应用开发接口，python配置等内容。
（4）增加无线网和物联网技术的讨论和组网的案例分析。
f5）安装开源软件进行网络实时信息传输开发和消息交换应用设计。
2《通信交换与组网》教材编写内容综述及教学改革方法
现代通信技术发展飞速，内容更新很快，从传统的时分交换技术（TDm）、分组交换技术、64Kb/s窄带技术（N-ISDN）转变成全ATM+IP技术，自动光交换技术，5G宽带技术的演进，从传统的语音电话、短信到全面的多媒体业务数据交换中心的转变，其目标是面向云数据中心、宽带技术和光交换技术，面对运营商和中小企业，适用于各种场景和网络规模，为规模化、自动化、可编程和实时应用方向的转变，强调系统的灵活性，降低企业的运营成本OPEX，所以《通信交换与组网》教材编写的内容要进行相应的更新和内容的变化，主要体现在以下几点：
（1）增加ICT技术在《通信交换与组网》中的内容，包括电信协议、TCP/IP协议、API;
（2）增加5G在《通信交换与组网》中的内容;
（3）增加高速光交换技术在《通信交换与组网》中的内容;
（4）增加物联网在《通信交换与组网》中的内容，为5G的新业务部署进行服务;
（5）增加SIP软交换在《通信交换与组网》中的内容，为通信系统的开发提供服务;
（6）增加云服务平台在《通信交换与组网》中的内容，为通信系统的云开发和物联网提供服务;
（7）增加数据交换中心在《通信交换与组网》中的内容，为企业的高速数据业务发展提供服务;
（8）提供通信的移动管理性问题，增加VPN在《通信交换与组网》中的内容，为企业的虚拟专网组网服务;
（9）增加SFDN、在《通信交换与组网》，为通信的灵活组网，可编程、自动化发展趋势提供服务;
（10）增加多媒体业务，智能网在《通信交换与组网》中的内容，为通信系统承载多媒体应用提供高效服务。
所以在内容选择上进行上述内容的改革，在介绍完基本的概念后，就可使用案例方案进行《通信交换与组网》的教学与培训，选择软交换换SIP、声网gora作为本教改项目的设计实践目标和开发目标。
3《通信交换与组网》教材编写项目的设计及模块介绍 本教材编写课题是在《南京大学金陵学院“431”产学研深度融合人才培养模式改革实施方案》指导下，探索建立课程的创新性、实用性、市场适用性、项目实践性的理念下，结合金陵学院的办学定位，人才培养目标综合加以考虑。
《交换与通信网》是一门广泛应用的通信应用型课程，在通信/信息技术作为创新的大背景下，以及互联网创业应用中，《交换与通信网》是通信专业的专业基础课程，如何深入理解及掌握其中的基本原理，基本操作方法，加强实践环节，使学生会领会/运用、敢用。把书本上的知识点吃透，搞懂，这样学生的积极性大大提高，并结合学生的课外活动，以项目来驱动，如利用SIP软件使之能运用它开发如在线IP电话等。编写有较新知识点的教材有助于学生的理解，教学方法彻底告别于先前。采用面向开发的通信系统课使同学们对课程、对实践、对案例都能领会，理解并动手的良好学习气氛。对学生的职业规划和创新能力都有极大的帮助。
课程目标：通过本课程的学习，掌握基本的通信交换理论和组网实践操作，通过案例，模块应用开发为驱动，使学生知道如何学、如何做、如何设计和如何创建通信应用项目。
3.1《通信交换与组网》应用实践及案例的设计
通信技術发展已经被各类软件控制方法所替代，如传统的七号信令系统使用在逐渐消失，传统的智能网的大部分功能也被软件替代。所以《通信交换与组网》技术在罗列一些传统的教学内容外，更要把注意力引导在现代通信环境下的软件解决方式上，如利用UPD技术处理语音或视频的传输，或者使用SIP软交换技术组网或处理声音、视频、多媒体通信等。要注重开源软件来开发《通信交换与组网》利用强大的开源框架软件SD-RTN（Software Defined Real-time Network）我们可以轻易地开发出跨越平台限制和浏览器限制的通信交换应用案例和目标场景，以下就是主要的设计思路。
实时互动场景，实现视频社交、直播连麦、游戏开黑、直播答题、抓娃娃、AR会议、视频客服、机器人视频陪伴等。
3.2利用华为的数据中心DCN介绍交换机技术
华为CloudEngine S12700E系列交换机（以下简称S12700E）是华为智简园区网络的旗舰级核心交换机，帮助客户打造园区智能核心，引领客户园区从传统网络向以业务体验为中心的智简园区转型。
华为CloudEngine S12700E具备海量容量扩展和灵活的业务升级能力，满足客户长期网络演进需要，保护客户投资。通过采用性能强劲的华为Solar系列交换芯片，单槽位最大带宽达4.8Tbps。华为CloudEngine S12700E支持丰富的100GE、40GE、10GE、GE线卡，整机支持业界领先的288*100GE高密端口，可根据园区容量需求灵活扩展升级。
3.3利用开源框架设计语音、视频、多媒体消息的软件定义实时网络交换功能
利用开源GitHub和Software Defined Real-time Network（用软件定义实时网）开发语音、视频、多媒体消息的软件定义实时网络交换功能，其应用场景涵盖多个使用场景，实践内容包括：
OpenVideoCall-Web Web Web tutorial for group video calls（网络视频群通话应用开发）
主要的内容包括：
The group video call sample applications.demonstrate how to：
·Join/leave a channel（力Ⅱ人群视频通话、离开群视频通话）
·Mute/unmute audiof打开群视频通话声音、关闭群视频通话声音）
·Enable/disable videof打开群视频通话视频、关闭群视频通话视频）
·Change cameras便换相机）
·Send messages to a channd（发消息到某一通道）
·Setup resolution，frame rate and bit rate（建立分辨率、帧速和比特率）
程序说明如下：
（1）理解开源软件GitHub，下载安装SDK开发工具包等
（2）可通过手机终端进行登录连接，申请用户Id，提供相应的参数进行系统功能的调用
（3）通过返回码进行判断，如能否连接上服务器、或其他错误信息
（4）也可在windows系统下进行SDK的开发
（5）也可在IPAD系统下进行SDK应用的开发
4《通信交换与组网》教学改革考核内容与评价方法
考试不像以前只有理论考试，本创新课程的考试涉及多个方面，包括有：理论考试（20%）+编程实践部分（20%）+文档写作（10%）+案例开发作品（40%）+对团队的贡献度（10%）。把案例开发、案例文档等要求每个组能做出实际的应用开发成果来，这样就能采用以项目为驱动的教学策略。
学生如果达到以下成果之一，可直接获得优秀成绩：（1）撰写一篇学术论文，经指导老师审核通过并成功投稿者;（2）经所有指导老师对其团队开发的作品一致认为优秀者;（3）申请到江苏大学生创新创业训练计划者。
5结论
通过《通信交换及组网》教材的内容规划及写作要求，分析了当前主流的通信交换技术和组网案例，利用主流厂商的一些产品进行案例教学，并加强通信交换技术的ICT趋势融合的方向，面向数据交换中心，面向高速光交换网，面向无线局域网等主流技术进行内容的撰写和分析，并通过软交换SIP技术设计模拟电话终端或采用SDK、API接口进行电话语音、多媒体内容交互等项目的实践，开发出实用的应用项目，使学生对通信产生浓厚的兴趣，同时也改变了学生考核和评价方法，使学生真正和《通信交换和组网》技术有一次紧密的体验，为以后的实践应用打下坚实的基础。未来可拓展更多的通信应用开发项目，有较好的收获和体验。
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