《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 🌐》
42/100 📌 第 5 周：核心網設計 -行動網路的中樞大腦 。
42. SGSN/GGSN 🌐
2.5G 開始專門處理數據！
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🎯 單元導讀
在 1G/2G 時代，行動網路幾乎只為「語音」而生，核心設備 MSC 就是交換中心。
但隨著 2.5G（GPRS/EDGE）的誕生，行動網路第一次引入「數據上網」功能。
為了支援這個新業務，電信商在核心網新增了兩個重要設備：
• SGSN（Serving GPRS Support Node）：負責「數據的接入與管理」。
• GGSN（Gateway GPRS Support Node）：負責「連接外部網際網路」。
👉 一句話：MSC 管語音，SGSN/GGSN 管數據，這就是 行動網路開始支援上網的起點。
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🧠 一、SGSN 的功能
1️⃣ 數據接入管理
• 負責使用者數據連線的建立、維護與釋放。
• 與基站（BSC）互通，確保數據流能送入核心網。
2️⃣ 移動性管理
• 追蹤使用者在不同基站間的移動。
• 確保數據會話不中斷（類似 MSC 的語音移動管理）。
3️⃣ 安全與認證
• 確認用戶合法性（SIM 卡與帳號）。
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🧠 二、GGSN 的功能
1️⃣ 網路出口
• GGSN 負責與外部 Internet / PDN（Packet Data Network） 連接。
• 分配 IP 位址給用戶。
2️⃣ 數據轉送
• 收到 SGSN 的封包後，轉送到外部網路。
• 反向則把外部封包轉回 SGSN → 用戶。
3️⃣ 計費與流量控制
• 記錄用戶的數據用量。
• 執行資費策略。
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🧠 三、SGSN/GGSN 的協同
• SGSN = 用戶數據接入控制（像是數據門口的守衛）。
• GGSN = 網路出口閘道（像是上網的國際機場）。
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💻 四、ASCII 示意圖
📱 UE
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BTS
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BSC
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SGSN (數據接入/管理)
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GGSN (網路出口/分配IP)
|
🌐 Internet
這張 ASCII 示意圖展示的是 2.5G／3G 時代的 GPRS（行動數據網）架構，說明從手機到網際網路的整個數據傳輸流程。
📱UE（用戶設備） 先透過無線電波連線到 BTS（基地台收發站），再由 BSC（基站控制器） 統一管理多個基地台的頻道與切換。當用戶要上網或傳送數據時，訊號會被導向 SGSN（Serving GPRS Support Node，服務節點），這個節點負責處理封包數據的路由、移動管理、認證與計費。接著資料再送至 GGSN（Gateway GPRS Support Node，閘道節點），GGSN 負責分配 IP 位址、與外部網路建立連線，最終通往 🌐 Internet。
👉 簡言之：
BTS/BSC 管無線端、SGSN 管數據傳輸與用戶管理、GGSN 管網路出口與 IP 分配，共同構成了 2.5G～3G 網路中「從手機到網際網路」的核心通路。
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🧩 五、模擬題
1️⃣ 專業題
題目：請解釋 SGSN 與 GGSN 在 2.5G 核心網中的角色，為何不能只用 MSC 來處理數據？
答案與解析：
在 2G 時代，MSC（Mobile Switching Center） 主要負責「語音交換」，採用電路交換（Circuit Switching）方式，每次通話需專用一條通道。
但到了 2.5G（GPRS）時，出現了行動上網與數據傳輸需求，因此引入了兩個新的核心節點：
• SGSN（Serving GPRS Support Node）：負責管理「數據用戶」的接入與活動狀態，包含認證、計費、封包轉送與移動管理（類似於 MSC 但針對數據）。
• GGSN（Gateway GPRS Support Node）：負責連接外部 IP 網路（如 Internet），並分配用戶 IP 位址，是行動網與外部世界的「閘道」。
📘 為何不能只用 MSC？
因為 MSC 只懂語音的「連線導向型」交換，不支援「封包導向型」的網際網路傳輸方式；
而 SGSN/GGSN 採用 封包交換（Packet Switching） 架構，能共享頻寬、多用戶並行，符合上網需求。
結論：
MSC 管「語音通話」；SGSN/GGSN 管「數據封包」。
GPRS 架構讓語音與上網能同時存在而互不干擾。
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2️⃣ 應用題
題目：如果用戶在開啟手機上網時，IP 位址是由哪個設備分配？這樣的設計有什麼優點？
答案與解析：
當用戶啟動數據連線時：
• IP 位址由 GGSN 分配。
GGSN 相當於行動網的「IP 出口伺服器」，根據用戶的 APN（Access Point Name）與所屬營運商設定，分配動態或靜態 IP。
優點：
1. 集中管理與安全控制： 營運商可統一監控流量、套用防火牆與過濾規則。
2. 彈性路由： 用戶可透過不同 APN 對應企業網、網際網路或私有 VPN。
3. 動態分配節省資源： 不必為每位用戶預留固定 IP，提升資源利用率。
4. 支援跨區移動： 即使用戶移動至其他 SGSN 區域，仍保持相同 IP，確保連線不中斷。
結論：
GGSN 是 IP 分配與外部網路連結的關鍵節點，讓上網體驗具備「靈活、安全、連續」的特性。
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3️⃣ 情境題
題目：假設一名用戶正在搭高鐵上網，如何確保數據會話不中斷？請描述 SGSN 在移動性管理的角色。
答案與解析：
當用戶高速移動時（如搭高鐵），手機會不斷切換基地台與 BSC 區域。
在這過程中：
1. SGSN 負責追蹤用戶位置：
SGSN 維護每位用戶的 PDP Context（封包資料協定狀態），包含使用者 IP、QoS、服務類型等資訊。
2. Handover 與路由更新：
o 當用戶從一個 BSC 範圍進入另一個時，SGSN 會更新其「路由區（Routing Area Update）」。
o 若跨 SGSN 區域，新的 SGSN 會向 GGSN 重新註冊，並更新封包路徑，使會話持續不中斷。
3. 動態重導與緩衝機制：
SGSN 會暫時緩存數據封包，在切換完成後再發送，確保資料不遺失。
結論：
SGSN 是移動性管理的「控制中樞」，
它讓高速移動用戶仍能保持穩定連線、不中斷上網。
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💡 總結圖像記憶：
📱UE → BTS → BSC → SGSN (數據管理/移動控制)
↓
GGSN (分配IP/連網出口)
↓
🌐 Internet
SGSN 掌控用戶狀態與移動；GGSN 掌控 IP 與外網。
它們共同構成 2.5G GPRS 核心網的智慧骨幹。
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✅ 六、小結與啟示
• 2.5G 的突破 = 語音 + 數據分流。
• 語音 → 仍由 MSC 控制。
• 數據 → 新增 SGSN（接入管理）+ GGSN（對外閘道）。
• 意義：這是行動網路邁向「行動上網」的起點，後來演進成 3G/4G EPC。
👉 一句話總結：SGSN/GGSN 是 2.5G 的數據雙核心，讓手機不只會講電話，還會「上網」。
