Операторы связи отмечают рост интереса к VoWiFi со стороны клиентов. Поэтому мы представили свое решение для запуска Wi-Fi Calling, и в этой статье рассказываем, как развивалась технология VoWiFi, и какие проекты появляются на ее основе сегодня: одни разрабатывают опенсорс-телефон, другие — занимаются исследованиями в этой области.

Немного ретроспективы

Корни VoWiFi уходят к середине нулевых. В 2004 году консорциум сотовых операторов и поставщиков сетевого оборудования опубликовал спецификацию UMA (Unlicensed Mobile Access). Технология позволила мобильным устройствам «бесшовно» переключаться между сотовой сетью и Wi-Fi с Bluetooth. Идея была в том, чтобы использовать беспроводные сети для голосовых звонков и передачи мультимедиа. Позже консорциум передал наработанные спецификации в организацию 3GPP, которая опубликовала стандарт [и переименовала технологию в GAN, но в телекоме по-прежнему используют оригинальную аббревиатуру].

Одной из первых технологию применил британский телеком BT. Поставщик связи предложил услугу VoIP-телефонии — звонки осуществлялись через Bluetooth (с помощью специальных базовых станций, которые клиенты устанавливали у себя в квартире). Однако тогда технологию поддерживал ограниченный круг мобильных устройств; наиболее заметным из них была культовая «раскладушка» Motorola Razr. Позже в BT отказались от Bluetooth в пользу Wi-Fi для реализации голосовых звонков. Следом сразу несколько европейских провайдеров запустили сервисы на основе стандарта 802.11: шведский Telia-Sonera, французский Orange. В 2006 году Telecom Italia даже планировала выпустить телефон Unico (на базе уже существующих мобильных устройств), «сочетающий традиционную сотовую связь и интернет-телефонию». Дома он должен был работать через фиксированную ADSL-сеть по Wi-Fi, а вне дома — как обычный мобильник, используя сети GSM, GPRS и EDGE. Изначальный план был амбициозным: компания за два года рассчитывала продать миллион устройств. Однако совет директоров все же решил не рисковать и сперва «прощупать» рынок, и тестовая партия включала всего 30 тыс. устройств. Затем компания столкнулась с финансовыми и регуляторными трудностями, прошла через реорганизацию, отказалась от UMA и сфокусировалась на технологиях FMC.

По мере того как все больше провайдеров были заинтересованы в запуске сервисов связи через интернет, был сформирован консорциум мобильных операторов и провайдеров UMA Today. Его целью стало развитие профильных стандартов и просветительская работа, организация даже выпускала журнал UMA Today Magazine. В 2011 году консорциум был упразднен, но входившие в него компании заложили фундамент для развития Wi-Fi-звонков. И системы последнего поколения называются Wi-Fi Calling или VoWiFi.

Чем интересен VoWiFi

В 2017 году американская компания ACG Research опубликовала отчет, посвященный оценке экономических преимуществ VoWiFi. Уже тогда авторы писали, что порядка 80% всех звонков по телефону в США совершаются в пределах Wi-Fi-сети. Неудивительно, что операторы активно предлагают услугу звонков по сети клиентам. Если говорить глобально, то в 2024 году объем мирового рынка VoWiFi составлял 5,6 млрд долларов. По различным оценкам в 2026-м эта цифра может удвоиться, а к 2031-му — удвоиться еще раз и достигнуть 20 млрд долларов.

В России на технологию звонков через интернет приходится почти половина голосового трафика. И хотя процент VoWiFi (по сравнению с VoLTE) остается небольшим, операторы отмечают рост числа пользователей услуги. Так, за прошлый год у одного провайдера VoWiFi-трафик увеличился на 49%, а количество клиентов VoWiFi в роуминге — на 23%.

Обычным пользователям технология VoWiFi в первую очередь интересна как способ экономии. Но данная тема имеет определенный потенциал в глазах DIY-энтузиастов, ведь появляются даже open source-решения для звонков по Wi-Fi — например, WiPhone. Это — «мобильный телефон», собранный на Arduino, способный звонить и отправлять сообщения по VoWiFi на другие устройства, где установлено SIP/VoIP-приложение. Проект разработали инженеры из Китая, чтобы, по их словам, вернуть пользователям контроль за данными. И разработчики поощряют кастомизацию, что в целом является редкостью в сфере мобильных устройств.

Провайдеров мобильной связи технология VoWiFi интересует как способ расширить зону покрытия и предложить клиентам лучший сервис, а также снизить затраты на инфраструктуру и установку базовых станций. Еще в 2017 году аналитики ACG Research приводили пример, когда запуск услуги VoWiFi сэкономил американскому мобильному оператору 2,2 млрд долларов за пять лет (в среднем он экономил один цент за каждую минуту звонка клиентов).

Неудивительно, что телекомы заинтересованы в запуске подобных сервисов. Например, такую услугу предлагаем мы в VAS Experts — она называется ePDG. С ее помощью операторы решают проблему недостаточного покрытия и снижают стоимость трафика для MVNO, а пользователи остаются на связи в местах с не самым лучшим покрытием (крупных офисных зданиях, торговых центрах). И в начале прошлого года мы запустили WiFi Calling для одного из операторов в Петербурге. Опыт был интересным, хотя и не без сложностей. Многие иностранные производители смартфонов не торопятся вносить данные небольшого оператора из России в carrier configuration — нам потребовалось вести длительные переписки, чтобы собрать пул вендоров и добавить служебный домен EPDG в GSMA.

Что можно улучшить

Сегодня можно встретить большое количество исследований, направленных на изучение особенностей технологии Wi-Fi Callling и ее дальнейшее развитие. Например, в 2024 году специалисты из нескольких итальянских университетов проанализировали условия сети, при которых VoWiFi-звонки сохраняют хорошее качество связи. Например, анализ трафика показал, что минимальная пропускная способность во время интернет-звонка должна составлять приблизительно 65 Кбит/с. В целом возможности современных сетей находятся в пределах обозначенных исследователями, но как материал для желающих глубже разобраться в устройстве технологии и спецификациях 3GPP, эта работа может быть интересной.

Исследования, цель которых — оптимизировать инфраструктуру операторов для звонков по интернету, также проводятся. В прошлом году Ассоциация GSMA, представляющая интересы операторов связи по всему миру, опубликовала работу, в которой обозначила проблемы Wi-Fi Calling — в частности, совместимость устройств в разных сетях и обеспечение QoS — и предложила лучшие практики построения архитектуры VoWiFi. В частности, организация рекомендует настраивать мощность передачи точек доступа в диапазоне 11–17 дБм, чтобы обеспечить стабильное покрытие с учетом возможностей клиентских устройств. Специалисты также предлагают использовать каналы шириной 20 МГц (речь о диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц и 6ГГц) в качестве компромисса между пропускной способностью и устойчивостью соединения.

Для расширения зоны покрытия предлагают более радикальные решения — например, использовать дроны. Это направление исследуют специалисты из Севильского университета в Испании. Они разработали схему расположения дронов для улучшения связи, ряд поправок к стандарту IEEE 802.11, а также модель для прогнозирования качества передаваемой речи. Эта модель позволяет находить минимально необходимое количество дронов с базовыми станциями для предоставления VoWiFi-сервисов с гарантированным QoS для пользователей, проживающих в регионах без сотовой или Wi-Fi-инфраструктуры «на земле».

Совершенствуются и механизмы, призванные повысить защищенность звонков по Wi-Fi. Над этим работают исследователи из университета штата Мичиган, университетов Цзяотун и Пердью, а также Техасского университета в Далласе и Корейского института энергетических технологий. Последние в августе прошлого года предложили фреймворк VWAttacker для выявления уязвимостей в сетях такого типа. Как пишут разработчики, на сегодняшний день отсутствует опенсорсные испытательные стенды или платформы для масштабных тестов, покрывающие все компоненты VoWiFi-инфраструктуры. Новый инструмент призван решить эту проблему — и можно с уверенностью сказать, что подобные механизмы будут важны, учитывая темпы, которыми развиваются технологии Wi-Fi Calling.

Дополнительное чтение — о чем еще мы пишем в нашем блоге на Хабре:

• Как может выглядеть новое поколение сетей связи 6G, «накачанное» нейросетями. Финальные спецификации стандарта так и не утверждены, но компании и регуляторы уже вовсю строят планы и анонсируют масштабные проекты, связанные с 6G. При этом многие из них пока мало чем отличаются от концептов: например, обсуждается использование 6G в космической инфраструктуре или создание так называемых сетей шестого поколения, «заряженных» нейросетями.

• Протоколы, чтобы ИИ-агенты нашли общий язык. Наша статья, в которой мы рассказываем о специализированных протоколах, призванных упростить взаимодействие систем ИИ: Pilot, PAIRL, A2A и OpAMP. Как протоколы помогают обмениваться данными и сокращать расход токенов в процессе.

• Интеллектуальное управление трафиком от VAS Experts: как PCEF и DPI в связке с ML и AI делают сеть эффективнее. Современные сети представляют собой сложную систему взаимосвязанных и нагруженных узлов, где потоки данных неоднородны. В таких условиях вредоносный трафик без труда маскируется под легитимный. Рассказываем, как интеллектуальные подходы к управлению трафиком помогают повысить эффективность сети: про поведенческий анализ вместо анализа по сигнатурам, предиктивную аналитику и технические особенности нашего профильного решения.

• Разметка сетевого трафика: что это, как работает и какие бывают классы. В статье говорим о классификации трафика и зачем она нужна оператору. Также говорим о том, какие классификации бывают (по заголовкам, сигнатурам) и не только.

• Что это было? Куда пропал китайский протокол IPV9. В статье обсуждаем китайскую разработку, которой уже почти 30 лет. Этот протокол покрыт своеобразной завесой тайны — его путали с реализациями IETF, а сам Винтон Серф и вовсе считал протокол чем-то не настоящим. Рассказываем, как появился IPV9, что это был за проект и нашел ли он какое-то применение. Спойлер: да, но реализации крайне нишевые.