单位文秘网 2022-02-12 08:07:30 点击: 次
摘要:针对目前通信专业理论和实践教学严重脱节的问题,该文从促进通信专业实践教学改革,论述了开源软件Asterisk的价值和如何应用到通信工程专业的各个课程的实践环节中,对学生理论联系实际和工程实践能力提高具有重要的意义。
关键词:Asterisk;教学仪器;实践教学
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)27-6417-02
Abstract: To bridge the current gap between the communications theory and practice teaching and to promote the reform of the practice teaching of communications major, the paper discusses the value of the open source software Asterisk and how to apply it to the practice teaching of each course of communications engineering, which is significant for the enhancement of students’ ability to integrate theory with practice and engineering practice ability.
Key words: Asterisk; Teaching equipment; Practice Teaching
随着通信技术的高速发展和Internet等通信业务的广泛应用,人们日常生活已经离不开对通信业务的需求。特别是下一代网络(Next Generation Network,NGN)和第三代、第四代移动通信(3rd·Generation,3G)技术的发展及其应用,通信类专业已经成为技术发展和更新最快、对人才的需求量最大的专业之一[1][5]。为了适应社会生产发展的需要,国内大多数高校都开设了通信工程专业。但目前高校通信专业教学存在的普遍问题是理论性较强,实践环节偏弱,再加上学校教学经费紧张和通信实验设备价格高昂,一方面造成了学生无法理论和实践结合、学以致用,另外一方面无法满足通信行业用人要求。因此,如何在通信工程专业既能提高学生理论联系实践的能力又能节约教学成本是亟待解决的问题。
开源软件Asterisk是由于完全免费、功能完备和可扩展性好成为通信领域研究的热点,已经在中小型企业的语音业务中得到广泛的应用[2][3]。目前Asterisk的应用主要分为两个方面:1) 基于Asterisk的语音业务,比如语音业务的平台和呼叫中心等,主要在中小型企业和事业单位使用。2) 基于Asterisk的教学系统,主要是利用Asterisk开发针对某门通信课程的实验教学系统。该文是在深入分析和研究了Asterisk结构和技术特点的基础上,探讨Asterisk在整个通信专业学习过程中的教学实践价值和意义,这为如何利用开源软件解决通信专业的实践教学提供了一种较好的解决方案。
1 Asterisk简介和价值[4]
Asterisk是Digium公司赞助开源开发的,运行在Linux环境下的语音通信解决方案,是为企业通信量身定做的“媒体交换机”。它的主要特点如下:1)它既支持传统的电话线路,包括:模拟电话线/模拟电话(POTS)、TDM(Time Division Muhiplexing)、E1/T1模式、PRI、SS7(7号信令)等,也支持多种主流的VoIP协议。包括:会话初始协议SIP(SIP-Session Initiation Protocol)、H.323(国际电信工业会的一种标准)、IAX(Inter-Asterisk x-Change)、媒体网关控制协议(MGCP-Media Gateway Control Protocol)等其他协议。2) 提供完善的PBX功能。Asterisk可以连接普通电话机、IP电话机和软电话等多种不同的电话终端,支持多种主流的IP电话协议的语音网关,提供如视频电话、语音信箱、会议电话、交互式语音提示和自动电话转接等以前只有昂贵的专业PBX系统才支持的功能。3) 提供了强大的二次开发功能。Asterisk提供了丰富的底层接口函数和二次开发的框架,用户能很方便在此基础上进行灵活的二次开发,实现极具个性的软交换增值业务功能。利用开源的Asterisk进行通信专业的实践教学有如下考虑:
1) Asterisk作为一个开源的代码,主要由C语言进行开发,涉及到编程技术有数据结构、动态链接库、多线程、内存管理、文件管理、网络通信和系统模块化架构。这可以让学生学习如何使用C语言及各门计算机课程的知识(数据结构、操作系统和计算机网络等课程)实现一个完整的实用化通信系统。
2) Asterisk是一个既支持传统的通信协议,又支持当前流行的VoiP协议的多种通信协议的开源解决方案。一方面在实践教学中有利于学生对多种协议的了解,另外开源的解决方案既不会涉及版权问题,也大大降低实践教学的成本。
3) Asterisk提供了强大完善的PBX功能,可以很方便搭建成为各种语音业务的使用平台,这将有利于在实践中让学生了解通信网络整体架构、基本通话流程和实用有趣的增值业务功能,调动学生理论联系实际的积极性。
4) Asterisk具有强大的二次开发功能,在实践中学生充分发挥自己的想象力实现一些丰富多彩的增值业务,这不但给通信专业学生的第二课堂提供了进行深入学习和研究的手段,而且也为毕业设计、工程实践提供了很好的基础平台,能够很好的培养学生的创新能力和实践能力。
总之,Asterisk作为开源的通信平台解决方案,其中涉及到的知识点已经涵盖到通信专业大多数课程,因此利用它作为实践教学的研究对象能够很好的满足通信专业理论联系实践的需要。
2 Asterisk实践教学中的应用
本文把开源源码Asterisk应用于实践教学中的关键目的是利用它对各门课程的起到辅助教学的作用,以及临近毕业对整个专业起到综合实践的作用,最终达到学生在学习的过程中能从点到面,逐步理解每门课程在整个专业体系的意义。针对Asterisk在通信专业的实践教学中的应用,该文设计了一整套Asterisk辅助实践教学的解决方案。该方案贯穿整个通信专业的理论教学课程中以及最后的综合实训,形成了对理论教学很好的补充,使得理论和实践相结合,学生能够学以致用。整个解决方案如图1所示。
1) Asterisk在计算机课中的实践应用
通信专业是需要扎实的计算机课程作为基础,作为以后进行通信领域研发的工具。通信专业开设的计算机课程有C语言程序设计、数据结构、操作系统(或者Linux操作系统)和数据库等。在学习这些课程的时候,教师可以把Asterisk中相关的部分抽取出来作为课堂理论教学的补充。针对C语言的课程教学,可以把Asterisk中的经典字符串处理、指针处理、函数处理、结构体和链表以及文件读写的代码截取出来和学生一起学习,让学生了解C语言只是在实际应用中是如何得到应用。同时,还可以把Asterisk良好的代码书写格式和风格展现个学生,让学生养成良好的书写代码的习惯。针对数据结构,Asterisk里含有很多数据结构应用,例如链表、队列、检索和树结构等,通过对这些具体应用的学习,让学生明白枯燥的数据结构如何真正得到应用。针对操作系统,特别是Linux操作系统的课程,Asterisk就发挥更大的作用。因为Asterisk本身就运行在Linux操作系统下,并且还应用了很多操作系统的核心知识,因此通过Asterisk可以了解多线程管理、内存管理、进程管理和设备驱动等应用,更重要的可以让学生了解Asterisk上的二次开发功能。针对数据库,Asterisk中有非常通用的数据库中间件的接口模块,可以让学生实际体会到数据库实际使用以及如何进行通用性一致性开发。
2) Asterisk在专业课中的实践应用
通信专业的专业课程比较多,该文主要讨论通信专业的在实际工作中应用很广泛的专业课程。针对通信原理,Asterisk关于语音的采集、编码、传输、解码播放,可以让学生实际了解通信中PCM等编码的实际意义。同时E1、T1这些中继接口也在Asterisk中有实际体现。针对计算机网络课程,Asterisk可以向学生展示的实际应用的知识点就更多了。从编程的角度来说,有多并发条件下UDP和TCP的数据通信以及数据解析。从协议角度,Asterisk中涉及了各种网络及其通信协议,例如SIP协议、RTP协议、H323、telnet、HTTP等等,学生不仅可以了解这些协议在实际中的应用,而且还可以了解这些协议的协议栈如何实现。针对现代交换原理课程,首先学生可以了解软交换这个新概念的架构、体系结构以及实际应用,同时了解SIP、RTP、SS7等这些信令的实际使用,还可以了解传统的程控交换和软交换之间的互联互通。
3) Asterisk在实训及毕业设计中的应用
通过基础课程和专业课的学习,学生对Asterisk也有了较为系统和全面的学习,那么到了四年级上学期末或者下去,学生可以充分利用Asterisk来进行各种实践应用。可以把实践应用分为两个部分:1) 实训应用。可以利用Asterisk完善的功能,通过它对各种其他通信设备进行互联互通,比如程控交换设备、各种语音网关设备、E1中继设备、IP电话等等,让学生系统全面了解通信领域的系统架构以及设备之间是如何互联互通。2) 毕业设计。四年级末,学生要进行毕业设计。毕业设计的目标是让学生把所学的课程知识应用到实际中,是对学生大学四年所学知识的一次全面检验。Asterisk不但有较强的语音通信和交换功能,而且有很好的二次开发的特点。因此,学生可以在此基础上利用所学知识,并发挥自己的想象力,实现通信中的各种增值型业务。
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通过这一步的锻炼和学习,学生不但对自己整个通信专业所学知识如何在实际中应用有了一个全面了解和体会,而且面向毕业后的就业和实际工作都有积极的意义。
4) Asterisk在第二课堂中的应用
这部分主要面向动手能力强和兴趣很高的学生设计。该文提到Asterisk有较好的二次开发功能,因此,在具备了Asterisk二次开发所需要的基础知识后,部分优秀的学生可以组建团队,利用业余时间在老师的指导下结合目前一些其它新技术研发一些通信领域的增值业务,以此来培养学生的动手能力和创新能力。学生在这部分研究成果一方面可以向市场推广,让学生实际体会知识的意义;另外一方面通过这些作品参加“挑战杯”等各种竞赛,提高学生的竞争意识。
3 结束语
开源软件Asterisk是由于完全免费、功能完备和可扩展性好成为通信领域研究的热点,并且也在实际的语音业务中得到广泛的应用。该文充分利用Asterisk的各种优势,把它应用于通信专业配套的实践教学中,而且制定了切实有效的实践教学方案和细节。这为应用型本科高校的通信专业的实践教学提供了很好的解决思路,同时对通信专业学生的就业和以后的实际工作都有重要的意义。
参考文献:
[1] 韩一石,韩国军.应用型通信工程专业培养方案的研究和实践[J].广东工业大学学报,2010,10:159-161.
[2] 赵建涛,郑永静.基于软交换平台Asterisk的电力呼叫中心的设计与实现[J].电力科学与工程,2007,23(4):59-61.
[3] 潘云良,杨观赐,周应权.基于Asterisk与OpenVPN的企业集团IP分布式呼叫中心[J].计算机应用,2010,30(3):756-760.
[4] 邓国栋,胡越明,自英彩.基于Asterisk的软交换运营平台设计[J].计算机工程,2007,23(33):145-147.
[5] 黄飞江,刘光灿,陈威兵.应用型本科通信工程专业实践教学研究[J].教育理论与实践,2011,31(5):6-8.
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