Запуск VoLTE и VoWiFi: практическое руководство для операторов мобильной связи

Основные этапы — подготовка IMS, EPC и политик QoS, интеграция ePDG и AAA, настройка SIM-карт и устройств и пилот перед коммерческим запуском.

Как связаны VoLTE и VoWiFi

VoLTE (Voice over LTE) передает вызовы в виде IP-пакетов через радиосеть LTE.

VoWiFi (Wi-Fi Calling) передает те же вызовы через любую Wi-Fi-сеть, к которой подключен абонент, будь то домашний роутер, офисная точка доступа или публичный хотспот.

Для абонента обе услуги выглядят одинаково. Он звонит из встроенного приложения «Телефон», собеседник видит тот же мобильный номер, а SMS, голосовая почта и дополнительные услуги работают так же. Это возможно потому, что обе услуги замыкаются на одно и то же IMS-ядро. Различается только путь доступа. Трафик VoLTE попадает в IMS через eNodeB, SGW и PGW, а VoWiFi — через недоверенную Wi-Fi-сеть, шлюз ePDG и тот же PGW.

Для оператора это значит, что VoWiFi — не отдельная голосовая сеть, а второй маршрут к голосовой платформе, которая уже построена для VoLTE. Поэтому большинство операторов планируют обе услуги как один проект, даже если запускают их в разное время. Именно так действовал MVNO Миател. По запросу корпоративных клиентов оператор сначала запустил VoLTE, а затем VoWiFi, и опыт первого запуска заметно упростил второй.

Компоненты сети

Прежде чем разбирать роль IMS, посмотрим, из каких компонентов состоит сеть.

Элемент	Роль	VoLTE	VoWiFi
Устройство со встроенным IMS-клиентом	SIP-клиент; клиент IPsec/IKEv2 для Wi-Fi	Да	Да
Радиосеть LTE, MME, SGW	Радиодоступ и мобильность	Да	Только для handover в LTE
Wi-Fi-сеть	Недоверенный IP-доступ, любой провайдер	Нет	Да
ePDG	Терминирует IPsec-туннели, подключается к EPC по S2b	Нет	Да
PGW	Точка привязки, IP-адрес в IMS APN, сохраняет адрес при handover	Да	Да
PCRF и PCEF	Политики, QoS и тарификация; выделенный носитель с QCI=1 под голос по запросу IMS через Rx	Да	Да
3GPP AAA и HSS	Аутентификация EAP-AKA по SWm и SWx	Только HSS	Да
IMS-ядро	Управление вызовами и услуги	Да	Да
IPsec/IKEv2	Зашифрованный туннель от устройства до ePDG через недоверенный Wi-Fi	Нет	Да
EAP-AKA	Аутентификация абонента по данным SIM-карты при установке туннеля	Нет (в LTE аутентификация идет через MME)	Да
S2b и SWx/STa	Интерфейсы 3GPP между узлами сети	Нет	Да (STa только для доверенного Wi-Fi)
SIP (Session Initiation Protocol)	Протокол установления сеанса	Да	Да

Вызов VoWiFi последовательно проходит через несколько элементов. Устройство подключается к Wi-Fi и по IKEv2 открывает IPsec-туннель до ePDG. При установке туннеля абонент проходит аутентификацию EAP-AKA по данным SIM-карты, поэтому пароль или отдельный вход не нужны. ePDG передает обмен аутентификацией на сервер 3GPP AAA по интерфейсу SWm, а сервер AAA получает векторы аутентификации от HSS по SWx.

Когда туннель установлен, ePDG подключает его к PGW по интерфейсу S2b, и PGW выделяет устройству IP-адрес в IMS APN. Дальше устройство регистрируется в IMS так же, как через LTE. Когда начинается вызов, IMS через интерфейс Rx запрашивает у PCRF ресурсы под голос, и сеть выделяет голосовому потоку отдельный носитель с QCI=1. Гарантия скорости действует на участке от ePDG до PGW. На участке Wi-Fi качество зависит от сети, к которой подключен абонент.

Если оператор считает Wi-Fi-сеть доверенной, например собственную, ePDG не нужен. Сеть доступа обменивается данными аутентификации с AAA по STa и подключается к PGW по S2a.

Рисунок 1 — Архитектура VoLTE и VoWiFi: путь вызова через LTE и через недоверенный Wi-Fi

Роль IMS

IMS (IP Multimedia Subsystem) — голосовая платформа VoWiFi/VoLTE. Это уровень, который превращает IP-соединение в телефонную услугу. Для сигнализации вызовов он использует SIP и состоит из нескольких функций:

• P-CSCF — первая точка контакта для устройства, через нее проходит весь его SIP-трафик.
• I-CSCF и S-CSCF маршрутизируют запросы, регистрируют абонентов и применяют сервисную логику.
• HSS хранит профили абонентов и данные для аутентификации.
• Сервер телефонных приложений (TAS) обеспечивает переадресацию, ожидание вызова, конференции и другие функции.

Обработка в IMS не зависит от сети доступа. SIP-регистрация, пришедшая через LTE, и регистрация, пришедшая через IPsec-туннель из Wi-Fi в кафе, обрабатываются одинаково, если обе проходят через PGW в IMS APN. Поэтому одно IMS-ядро обслуживает и VoLTE, и VoWiFi, а нумерация, профили абонентов и услуги настраиваются один раз.

При переходе абонента между LTE и Wi-Fi PGW сохраняет за устройством прежний IP-адрес, а устройство перерегистрируется в IMS через новый доступ. Для IMS это смена типа доступа, а не новый абонент. Если IP-адрес при переходе сменится, активный вызов придется устанавливать заново.

Требования к сети

Прежде чем начинать интеграцию, стоит проверить, готова ли к ней текущая сеть. Если VoLTE уже работает, большая часть условий выполнена, потому что в сети есть IMS-ядро, политики QoS и голосовые носители. Для VoWiFi к ним добавляются требования на стороне ePDG, и ниже мы разберем их по порядку.

Совместимость с EPC. ePDG должен работать с PGW оператора по S2b. Если EPC от другого вендора, совместимость на этом интерфейсе стоит подтвердить до интеграции, так как через него идут и установка сессии, и трафик абонента. PCRF и PCEF должны поддерживать выделенные голосовые носители, а трафик VoWiFi — проходить через PCEF и тарифицироваться по тем же правилам, что и LTE-сессии. Тарификацию VoWiFi нужно отдельно согласовать с биллингом.

IMS-ядро. VoWiFi предполагает IMS-ядро, которое уже обслуживает VoLTE или запускается вместе с ним. P-CSCF должен быть доступен из IMS APN, который устройства получают через ePDG.

SIM и AAA. Аутентификация требует сервера 3GPP AAA с поддержкой SWm в сторону ePDG и SWx в сторону HSS, а также SIM-карт с поддержкой EAP-AKA, то есть USIM. У абонентов, которые уже пользуются LTE, такие карты есть, поэтому обычно достаточно обновить на них параметры IMS и домен ePDG.

IPsec-туннель. Устройство абонента с VoWiFi держит открытый IPsec-туннель до ePDG. Домашние и публичные Wi-Fi-сети обычно находятся за NAT, поэтому ePDG должен поддерживать NAT traversal по UDP 4500. Емкость рассчитывается по числу одновременных туннелей и общей пропускной способности.

Платформа. СКАТ ePDG от VAS Experts работает как ПО на стандартных серверах x86 или виртуальных машинах, поэтому для внедрения не нужно специализированное оборудование.

Этапы внедрения

По шагам разберем, как перейти от LTE-сети только с передачей данных к полноценному голосу по IP.

1. Оценить сеть. Проверить, поддерживает ли PGW интерфейс S2b и IMS APN, может ли EPC выделять голосовые носители (QCI=1) по запросу IMS, какой емкостью обладают IMS-ядро и HSS и какие SIM-карты и устройства есть у абонентов.
2. Запустить VoLTE на IMS. Поднять IMS-ядро, настроить IMS APN, политики QoS и голосовые носители, организовать стык с другими сетями и проверить вызовы через LTE. Так появляется голосовая платформа, которую затем использует VoWiFi.
3. Добавить ePDG и интегрировать его с EPC и AAA. Подключить ePDG к PGW по S2b и к серверу AAA по SWm и убедиться, что сервер AAA работает с HSS по SWx.
4. Зарегистрировать домен ePDG и настроить сертификаты. Устройства находят ePDG по стандартному имени вида epdg.epc.mnc.mcc.pub.3gppnetwork.org, где MCC и MNC — коды страны и сети оператора. Оператору нужно получить у GSMA делегирование своего поддомена в зоне pub.3gppnetwork.org и установить на ePDG сертификат, которому устройства будут доверять при установке соединения по IKEv2.
5. Подготовить SIM-карты. Для EAP-AKA нужна USIM. Параметры IMS и домен ePDG можно записать на SIM-карту. Если домена на ней нет, устройство строит его из кодов MCC и MNC.
6. Работать с производителями телефонов. Многие смартфоны включают VoLTE и VoWiFi только для операторов, внесенных в их операторскую конфигурацию (carrier configuration). Оператор передает производителям свои параметры и ждет, пока они появятся в обновлениях ПО устройств.
7. Провести пилот и запустить услугу коммерчески. Протестировать услугу на ограниченной группе абонентов, исправить то, что выявит пилот, и открыть ее для всей базы. Последний этап требует больше всего внимания, поэтому разберем его отдельно.

Рисунок 2 — Порядок внедрения VoLTE и VoWiFi в сети оператора

Тестирование и пилот

Тестирование начинается в лаборатории. Команда проверяет каждый интерфейс по отдельности (S2b, SWm, SWx, Rx), а затем весь call flow — от установки соединения по IKEv2 и аутентификации EAP-AKA до регистрации в IMS, выделения голосового носителя, установки и завершения вызова. Трассировки протоколов на этом этапе потом становятся эталоном при поиске неисправностей.

После тестов услугу проверяют на ограниченной группе реальных абонентов, часто сотрудников, которые пользуются своими телефонами в домашних, офисных и публичных Wi-Fi-сетях. Так становится видно, как услуга ведет себя в сетях, которые оператор не контролирует. Особое внимание уделяют handover между VoLTE и VoWiFi в обе стороны во время активного вызова, поскольку именно там обычно проявляются ошибки интеграции ePDG, PGW и IMS.

Базовый чек-лист пилота включает:

• исходящие и входящие вызовы через Wi-Fi;
• отправку и получение SMS через Wi-Fi;
• переключение между LTE и Wi-Fi во время вызова в обе стороны: IP-адрес устройства сохраняется, вызов не обрывается, а старая сессия после перехода корректно закрывается и не остается в узлах сети;
• разные модели телефонов и версии операционных систем.

Типичные проблемы

Большинство сложностей при запуске VoWiFi лежит не в самой сети, а вокруг нее. Это хорошо видно по опыту MVNO Миател, первого оператора, запустившего Wi-Fi Calling на ePDG от VAS Experts. С AAA и PGW оператора интеграция заработала практически сразу, зато больше всего времени отняли организационные задачи и работа с внешними сторонами.

Проблема	Что произошло у Миател	Как решить
Домен ePDG от GSMA	На заявку о делегировании поддомена долго не было никакого ответа, адрес получили только после настойчивой переписки	Подавать заявку одновременно с началом технических работ, а не после них
Сертификат ePDG	Сертификат заработал не сразу, нюансы решали совместно оператор и вендор	Заранее проверить, что устройства доверяют сертификату. Иначе туннель не поднимется и Wi-Fi Calling просто не включится
Конфигурация на стороне устройства	Телефоны игнорировали домен ePDG на SIM-карте и не обращались к шлюзу. Универсального способа настройки найти не удалось	Сразу закладывать в план внесение оператора в операторскую конфигурацию производителей
Медленный отклик производителей телефонов	Производители долго не спешили отвечать, но в итоге удалось связаться с ними через личные связи	Начать переговоры с производителями на раннем этапе проекта. При планировании ориентироваться на модели, производители которых уже внесли оператора в операторскую конфигурацию

В полной версии кейса рассказано, как команда искала причину в прошивке и модеме телефона, почему первый смартфон для тестов пришлось везти из Индии в чемодане и какой неожиданный эффект VoLTE и VoWiFi дали абонентам в Москве — Читать кейс «Внедрение российского решения EPDG от VAS Experts в MVNO Миател».

Качество Wi-Fi. Эта проблема касается любого оператора. Wi-Fi-сеть абонента оператор не контролирует. Перегруженные точки доступа, слабый канал до провайдера или сети, которые блокируют IPsec, влияют на качество связи, и исправить это напрямую оператор не может. Поэтому в пилот стоит включать домашние, офисные и публичные сети.

Выбор подхода

Существует несколько способов организации Wi-Fi Calling, и они различаются тем, что контролирует оператор и что нужно абоненту.

Подход	Когда подходит	Ограничения
UMA (GAN)	Унаследованные сети 2G/3G с поддержкой UMA	Устаревшая технология, слабая поддержка в современных устройствах
Приложение оператора	Быстрый старт без интеграции с устройствами	Отдельное приложение вместо штатного приложения для вызовов, низкий приоритет вызовов на устройстве
Доверенный доступ к EPC	Wi-Fi-сети, которыми владеет и управляет оператор	Работает только в собственной WLAN оператора
Недоверенный доступ через ePDG	Любая Wi-Fi-сеть, аутентификация по SIM	Нужны IMS, домен GSMA, сертификаты и поддержка устройствами
OTT-мессенджеры	Не требуют вложений оператора	Это не услуга, не номер и не выручка оператора

Сети без 2G и 3G. Для оператора, у которого есть только LTE, вопрос выбора подхода фактически предрешен. Сети с коммутацией каналов, куда можно передать голос, у него нет, поэтому голос с первого дня работает через IMS, то есть через VoLTE. А раз IMS уже построен, недоверенный доступ через ePDG становится самым логичным способом добавить VoWiFi.

Такой оператор получает от VoWiFi сразу несколько выгод:

• Связь при глушении частот, если часть частот мобильной связи подавляется.
• Экономия для MVNO. Вызовы через Wi-Fi не расходуют радиоресурсы хост-оператора, что снижает стоимость трафика.
• Покрытие внутри помещений. Звонки работают там, где сигнал LTE слабый, а Wi-Fi есть: в зданиях, торговых центрах, подвалах.

Так устроена сеть африканского MVNO, который запустил VoWiFi на ePDG от VAS Experts. У оператора нет 2G и 3G, а сигнал LTE слабый в сельской местности и внутри городских зданий. Поэтому VoLTE стал основным голосовым сервисом, а VoWiFi закрывает места, где LTE не хватает. После лабораторных тестов и пилота коммерческий запуск Wi-Fi Calling для всех абонентов запланирован на IV квартал 2026 года.

Чем поможет VAS Experts

VAS Experts предлагает решение для внедрения VoLTE и VoWiFi на базе российских продуктов СКАТ: ePDG для Wi-Fi-доступа, а также PGW и PCEF для пакетного ядра и политик. Решение работает на стандартных серверах x86 или виртуальных машинах и интегрируется с EPC, AAA и IMS оператора.

Чтобы обсудить запуск в вашей сети, оставьте заявку на любой странице сайта.

FAQ

Чем VoLTE отличается от VoWiFi?

Обе услуги используют одно IMS-ядро и один номер. VoLTE передает вызовы через радиосеть LTE, а VoWiFi — через Wi-Fi и шлюз ePDG.

Нужен ли VoLTE до запуска VoWiFi?

Строго говоря, для VoWiFi нужно IMS-ядро, а не сам VoLTE. На практике Wi-Fi Calling быстрее всего запускается там, где VoLTE уже работает, потому что использует те же IMS, EPC, политики QoS и настройки абонентов.

Какие элементы сети нужны для VoWiFi?

ePDG, интегрированный с PGW по S2b и с сервером AAA по SWm, сервер AAA, подключенный к HSS по SWx, PCRF для голосовых носителей, IMS-ядро и SIM-карты с поддержкой EAP-AKA. Кроме того, оператор должен быть внесен в операторскую конфигурацию производителей телефонов.

Нужно ли абоненту приложение или специальная SIM-карта?

Приложение не нужно. Аутентификация идёт по SIM-карте через EAP-AKA, и для этого подходит та же USIM, что используется в LTE. Функция должна поддерживаться телефоном для данного оператора и быть включена в его настройках.

Как защищено соединение через публичный Wi-Fi?

Устройство и ePDG устанавливают IPsec-туннель по IKEv2 с аутентификацией по SIM-карте. Весь голосовой и сигнальный трафик между телефоном и сетью оператора идет через этот зашифрованный туннель.

С какими проблемами оператор столкнется при запуске?

Больше всего задержек дают делегирование домена GSMA, сертификаты, конфигурация на стороне устройств и время, которое нужно производителям телефонов, чтобы добавить оператора. Подробнее эти проблемы описаны в кейсе оператора Миател.