Технология VoWiFi позволяет совершать звонки по номеру телефона вне зоны действия мобильной сети, используя Wi-Fi. Сегодня мы решили обсудить актуальность такого сервиса и ключевые способы его настройки: от OTT и UMA до недоверенного доступа к ePDG. Также рассмотрим перспективы технологии и сложности, которые стоят перед операторами связи, предлагающими услугу звонков через интернет.

Кто использует технологию

В первую очередь технология VoWiFi привлекает операторов связи. Предлагая возможность совершать звонки по Wi-Fi, телекомы расширяют зону покрытия собственной сети и привлекают клиентов, которые работают в местах с проблемным доступом — например, в железобетонных офисных зданиях или подвальных помещениях. Звонки по Wi-Fi также удобны для жителей сельской местности и загородных домов.

В то же время VoWiFi позволяет операторам снизить затраты на инфраструктуру. Им не приходится устанавливать новые базовые станции и расширять покрытие, чтобы работать в удалённых районах. В крупных городах операторы также получают возможность сократить нагрузку на свои сети. В мегаполисах пользователи находятся рядом с точками доступа не только дома. Как отмечают специалисты консалтинговой фирмы ACG Research, благодаря VoWiFi американские телекомы экономят цент на каждой минуте звонков клиентов, а один крупный оператор за пять лет сэкономил $2,2 млрд.

Технология VoWiFi становится актуальной и в транспорте, где затруднительно обеспечить качественный уровень связи — например, в поездах. Специальное оборудование принимает сигнал от операторских вышек или спутника на внешнюю антенну. Затем Wi-Fi раздаётся по вагонам с помощью маршрутизаторов. Такой подход позволяет управлять доступом в интернет централизованно и отслеживать состояние соединения, при необходимости переключаясь между разными источниками сигнала. Благодаря этому звонки по Wi-Fi более стабильны, чем связь с использованием мобильной сети. Еще в 2020 году группа шведских инженеров провела исследование и сравнила качество связи на железнодорожном маршруте между двумя крупными городами Швеции — Стокгольмом и Гётеборгом. VoWiFi показала куда лучшие результаты, чем GSM или UMTS.

Интерес к технологии звонков по Wi-Fi проявляют не только крупные операторы, но и частный бизнес. Им VoWiFi позволяет настроить связь между сотрудниками без привязки к мобильной сети. Так, её ещё с начала 2000-х применяют в американских медучреждениях для коммуникации врачей. Устройства связи работают в рамках виртуальной локальной сети, где происходит и обмен данными. По словам представителей Калифорнийского университета в Дэвисе, технология VoWiFi сокращает число инструментов связи, заменяя голосовую и электронную почту, а также факсы. 

Сегодня технология привлекает и обыкновенных энтузиастов, желающих поближе изучить нюансы работы сетей связи. Так, один инженер запустил частную мобильную сеть и подключил к ней смартфон. Он также предложил заинтересованным пользователям присоединиться к проекту, чтобы связываться и общаться с друзьями напрямую.

Как работают звонки через интернет

В целом есть пять способов настройки звонков по Wi-Fi. 

UMA (Unlicensed Mobile Access). Переключение между мобильными сетями и Wi-Fi происходит с помощью так называемых контроллеров GAN. Они получают пакеты из интернета и передают их в телефонную сеть так, словно они поступили от антенны на сотовой вышке. Сегодня отдельные частоты, на которых работает UMA, несколько устарели, однако некоторые игроки рынка считают технологию крайне перспективной. Как коммерческую услугу UMA предлагают в Северной Америке и ряде стран Европы. 

Подключение через приложение оператора. В этом случае пользователю необходимо загрузить специальное мобильное приложение оператора, ввести логин и пароль. Для подключения даже не нужна SIM-карта, и этот способ связи можно использовать на старых устройствах, не поддерживающих VoWiFi по умолчанию.

Доверенный доступ к EPC. Настройка происходит в рамках сети, построенной на Wi-Fi-хотспотах провайдера, отсюда и название — доверенный доступ. Такая доверенная сеть обеспечивает QoS и безопасное подключение пользователей за счет механизмов аутентификации и шифрования трафика. Клиентские терминалы взаимодействуют с мобильными сетями с помощью s2b-интерфейса. Но цена на абонентское оборудование достаточно высока, поэтому реализация доверенного доступа к EPC и IMS может быть не самым выгодным подходом для оператора. 

Недоверенный доступ к ePDG. Устройство устанавливает соединение с ядром поставщика услуг через ePDG и аутентифицируется с помощью SIM-карты. Поддерживать качество звонков и следить за QoS позволяет информация от 3GPP-серверов, отвечающих за авторизацию, аутентификацию и учёт пользователей. При желании оператор может ограничить выбор точек Wi-Fi. Технологию запускают на основе существующей инфраструктуры для VoLTE. На рынке есть вендоры, готовые помочь с реализацией. Например, наше решение предусматривает защищенное соединение от абонентского устройства до ядра. Телефон поднимает туннель IPSec до ePDG, который затем «перекладывается» в туннель GTP. 

OTT (Over the Top). По сути, этот вариант реализации VoWiFi представляет собой классические звонки через мессенджеры вроде Viber и Telegram. Можно сказать, что он не используется операторами связи. 

Перспективы технологии

Несмотря на все преимущества VoWiFi, у технологии есть ряд особенностей. Одно из существенных ограничений связано с «железом». Звонки через Wi-Fi в большинстве случаев поддерживают модели телефонов среднего и высокого ценового диапазонов. В то же время операторы не способны контролировать качество интернет-подключения через сторонние точки доступа. Даже мощная Wi-Fi-сеть может быть перегружена большим потоком трафика, и если оператор не в состоянии определить это до переключения звонка, то качество передачи голоса может пострадать. Так, операторы уделяют отдельное внимание алгоритмам, отвечающим за переключение между сетями, оценке загруженности точек доступа и соответствия допустимым уровням задержки. Они стараются выделить достаточную пропускную способность на пограничных устройствах, а при плохом качестве Wi-Fi-подключения реализуют хэндовер на мобильную сеть.

Ещё одним вопросом остаются возможные помехи от радиоустройств при звонке через общедоступные Wi-Fi-сети. Впрочем, для защиты от перебоев в связи уже используют RRM-алгоритмы. Они беспрерывно анализируют радиочастотные данные с точек доступа, чтобы автоматически оптимизировать пропускную способность канала, мощность передачи и не только — в том числе с помощью систем ИИ. Наконец, развивают технологии, призванные увеличить покрытие и качество сигнала. Так, группа испанских инженеров предложила использовать БПЛА в виде ретрансляторов для раздачи Wi-Fi. Такой подход может быть полезен, например, при ликвидации последствий аварий или других ЧС вдали от зоны покрытия операторов.

В то же время стоит отметить, что технология VoWiFi потенциально уязвима для хакерских атак. Злоумышленники могут попробовать нарушить связь между пользователями с помощью DDoS-атак. В теории они также способны определить IP-адрес человека и статистику его звонков, если перехватят интернет-пакеты от уязвимой точки доступа. Хотя исследователи уже разрабатывают специальные антивирусные решения для операторов, предоставляющих услуги VoWiFi. Можно предположить, что распространение таких систем поспособствует дальнейшему развитию VoWiFi и расширит экосистему предложений вендоров.

Дополнительное чтение — о работе провайдеров и сетях связи в нашем блоге:

• Как канадские власти стимулируют конкуренцию среди интернет-провайдеров. Местный регулятор обязал крупные телекоммуникационные компании сдавать инфраструктуру в аренду локальным операторам связи. Некоторые участники рынка выразили протест, пригрозив сократить инвестиции в оптоволоконные сети. Другие отметили, что закон был принят слишком поздно, чтобы оказать сколько-нибудь заметный эффект на конкурентную обстановку в индустрии, а всех независимых игроков уже выдавили с рынка.

• Новые рекорды: как изменились DDoS к концу года. В этом материале мы обсуждаем обстановку в сфере кибербезопасности. Рассказываем, насколько выросла мощность DDoS-атак за последний год и какие страны и отрасли хакеры выбирают в качестве целей. Спойлер: это финтех, транспортная промышленность и телекомы в США и России.

• Кто и зачем меняет стандарты широкополосной связи — разбираем ситуацию в США и других странах. Американский регулятор предложил пересмотреть broadband-стандарты, которые не менялись уже долгое время. Планку «скорости» хотят поднять с 25 до 100 Мбит/с. Инициатива встретила сопротивление со стороны крупных интернет-провайдеров. Их аргументы довольно стандартные: текущих скоростей хватает, а желающие и без того могут подключить себе высокоскоростной тариф за дополнительную плату.

• ЕС внедряет правительственные веб-сертификаты — почему инициатива вызывает опасения в ИТ-сообществе. Странам ЕС хотят позволить выдавать собственные QWAC-сертификаты для аутентификации сайтов, чтобы ограничить влияние разработчиков браузеров. В свою очередь, специалисты по ИБ говорят, что решение приведет к ухудшению информационной безопасности в интернете. В нашем материале обсуждаем аргументы за и против.