《AI時代系列(5)：掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
41/100 📌 第 5 周：核心網設計 -行動網路的中樞大腦 。
41. MSC 🏛
1G/2G 的總機，負責語音交換！
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🎯 單元導讀
在 1G/2G 時代，行動網路的重點還在 語音通話。
這時候最核心的設備就是 MSC（Mobile Switching Center，行動交換中心）。
MSC 的角色就像電信網路裡的「總機大腦」，它負責：
• 語音呼叫的交換與連接。
• 用戶的移動管理（哪個區域、在哪個基站）。
• 以及計費與漫遊。
👉 一句話：MSC 是 1G/2G 的核心控制中心，沒有它，就無法打電話、接電話。
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🧠 一、MSC 的核心功能
1️⃣ 呼叫交換（Call Switching）
• 負責連接用戶之間的語音通話。
• 對應固定電話網的交換機角色。
2️⃣ 移動性管理（Mobility Management）
• 記錄用戶在哪個基站區域（位置更新）。
• 支援用戶在不同小區、不同城市間漫遊。
3️⃣ 認證與計費（Authentication & Billing）
• 確認 SIM 卡合法性。
• 計算通話時長與費用。
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🧠 二、MSC 的關聯元件
• HLR（Home Location Register）：存放用戶的「戶籍資料」與永久號碼。
• VLR（Visitor Location Register）：暫時紀錄用戶目前的所在區域。
• BSC（Base Station Controller）：MSC 下層，負責控制多個 BTS。
• PSTN（Public Switched Telephone Network）：MSC 負責與固網、國際交換網連接。
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💻 三、ASCII 示意圖
2G GSM 網路核心 (MSC 架構)
📱 UserA ----> BTS ----> BSC ----> MSC 🏛 ----> PSTN/另一用戶
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+--> HLR/VLR (用戶資料 & 位置)
這張 ASCII 示意圖展示的是 2G GSM 網路核心 (MSC 架構) 的運作流程與組成。
從左到右，📱UserA 代表手機用戶，透過 BTS（基地台收發站） 與 BSC（基站控制器） 連線。
接著訊號進入核心的 MSC（行動交換中心 🏛），這是 GSM 網的「大腦」，負責通話交換、漫遊管理與與外部網路（如 PSTN 公共電話網 或另一位行動用戶）連接。
旁邊的 HLR/VLR（用戶資料與位置暫存資料庫） 則提供用戶註冊資訊與即時位置，讓 MSC 能正確路由來電或簡訊。
👉 簡而言之：
BTS 傳送無線訊號、BSC 管理多個 BTS、MSC 負責交換通訊與核心控制，而 HLR/VLR 是用戶資料的後勤支援，使整個 2G 通訊網得以順暢運作。
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🧩 四、模擬題
1️⃣ 專業題
題目：請解釋 MSC 在 2G 網路中的角色，與 BSC 的功能有何差別？
答案與解析：
• MSC（Mobile Switching Center） 是 2G GSM 網路的核心交換節點，相當於「通訊中樞」。
它負責：
o 通話的建立、轉接與釋放（Call Setup / Routing / Release）
o 管理行動用戶的登錄、認證與漫遊
o 與外部網路（如 PSTN、公用交換電話網）連接
o 結合 HLR/VLR 執行位置更新與用戶資料查詢
• BSC（Base Station Controller） 則屬於「無線接取網」(RAN)，主要負責：
o 控制多個 BTS（基地台收發站）
o 頻道分配與功率控制
o Handover 切換管理（基地台之間）
o 將多個 BTS 的無線流量匯入 MSC
差別總結：
BSC 管理「無線端」；MSC 管理「交換與控制端」。
BSC 是「無線指揮官」，MSC 是「通訊中樞與總控台」。
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2️⃣ 應用題
題目：若用戶從台北移動到高雄，MSC 如何與 HLR/VLR 協作來維持通話不中斷？
答案與解析：
• 當用戶從台北（屬於某 MSC 區域）移動至高雄（另一 MSC 區域）時，系統會執行以下步驟：
1. 位置更新 (Location Update)：
高雄地區的 MSC 偵測到新用戶登入，並通知其 VLR（訪客位置暫存資料庫） 建立用戶暫時資料。
2. VLR 與 HLR（主用戶資料庫）通訊：
新 VLR 向 HLR 請求用戶的認證資料、服務權限等，並更新當前用戶位置。
3. HLR 更新紀錄：
HLR 記錄用戶目前所在的 MSC/VLR 區域，確保來電時能正確導向。
4. Handover 管理：
若用戶正在通話中，MSC 透過 BSC 與鄰近 MSC 間的 跨 MSC handover（Inter-MSC Handover）機制，確保通話不中斷。
✅ 結論：MSC 與 HLR/VLR 的即時同步，確保「用戶移動但通話不中斷」。
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3️⃣ 情境題
題目：假設有一個跨國用戶使用國際漫遊，請描述 MSC 如何處理來電與計費流程。
答案與解析：
當外國用戶（Roaming User）使用手機時，流程如下：
1. 註冊階段：
o 外國用戶開機 → MSC 偵測到漫遊者 → 詢問其所屬國的 HLR。
o 外國 HLR 驗證身分後，授權 MSC/VLR 提供服務，並暫時記錄VLR。
2. 來電處理：
o 當他國有來電要撥打該用戶時，信號先送回原 HLR → 查詢當前漫遊位置（ MSC/VLR）。
o HLR 將呼叫導向的 MSC，MSC 再透過 BSC/BTS 尋找到該用戶完成通話建立。
3. 計費流程：
o 營運商扮演「訪問網（Visited Network）」角色，記錄通話時長與使用流量。
o 原國營運商為「歸屬網（Home Network）」，根據漫遊協議與台灣業者進行 結算（Inter-Operator Billing, TAP 計費格式）。
o 用戶最終帳單仍由原國家營運商開立，但其中包含網路使用的漫遊費。
✅ 結論：MSC 是跨國漫遊的核心控制者，負責呼叫轉接、資料同步與費用記錄，使用戶在異國仍能順暢通話與計費。
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✅ 五、小結與啟示
• MSC = 1G/2G 的核心交換中心，掌管語音呼叫、用戶位置、認證與計費。
• 下連 BSC/BTS，上連 PSTN 與 HLR/VLR，是整個行動通訊「控制 + 交換」的樞紐。
• 意義：它是從「固定電話交換機」進化到「行動核心網」的重要起點。
• 展望：3G 之後，MSC 的部分功能逐步被 MSC-S/MGW（分拆架構） 與 IMS（全 IP 核心） 所取代。
👉 一句話總結：MSC 是 1G/2G 的總機，負責把行動電話接到正確的人手中，並算清楚錢。
