VoLTE e VoWiFi: como se relacionam
VoLTE (Voice over LTE) transporta as chamadas como pacotes IP pela rede de rádio LTE.
VoWiFi (Wi-Fi Calling) transporta essas mesmas chamadas por qualquer rede Wi-Fi à qual o assinante esteja conectado, seja um roteador doméstico, um ponto de acesso no escritório ou um hotspot público.
Para o assinante, os dois serviços funcionam da mesma forma. Ele liga pelo aplicativo Telefone nativo, a outra pessoa vê o mesmo número de celular, e SMS, correio de voz e serviços suplementares funcionam do mesmo jeito. Isso é possível porque os dois serviços terminam no mesmo núcleo IMS. Só o caminho de acesso é diferente. O tráfego VoLTE chega ao IMS pelo eNodeB, SGW e PGW, enquanto o tráfego VoWiFi passa por uma rede Wi-Fi não confiável, pelo gateway ePDG e pelo mesmo PGW.
Para a operadora, isso significa que o VoWiFi não é uma rede de voz à parte, e sim uma segunda rota para a plataforma de voz já construída para o VoLTE. Por isso, a maioria das operadoras planeja os dois serviços como um único projeto, mesmo que os lance em momentos diferentes. Foi exatamente o que fez a MVNO Miatel. A pedido de clientes corporativos, a operadora lançou primeiro o VoLTE e depois o VoWiFi, e a experiência do primeiro lançamento tornou o segundo bem mais fácil.
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Componentes da rede
Antes de falar sobre o papel do IMS, vamos ver quais componentes formam a rede.
| Elemento | Função | VoLTE | VoWiFi |
| Dispositivo com cliente IMS nativo | Cliente SIP; cliente IPsec/IKEv2 para Wi-Fi | Sim | Sim |
| Rede de rádio LTE, MME, SGW | Acesso de rádio e mobilidade | Sim | Apenas para handover para LTE |
| Rede Wi-Fi | Acesso IP não confiável, de qualquer provedor | Não | Sim |
| ePDG | Termina os túneis IPsec e se conecta ao EPC via S2b | Não | Sim |
| PGW | Ponto de ancoragem; endereço IP no APN IMS; mantém o endereço durante o handover | Sim | Sim |
| PCRF e PCEF | Políticas, QoS e tarifação; bearer dedicado QCI=1 para voz a pedido do IMS via Rx | Sim | Sim |
| 3GPP AAA e HSS | Autenticação EAP-AKA via SWm e SWx | Apenas HSS | Sim |
| Núcleo IMS | Controle de chamadas e serviços | Sim | Sim |
| IPsec/IKEv2 | Túnel criptografado do dispositivo até o ePDG por Wi-Fi não confiável | Não | Sim |
| EAP-AKA | Autenticação do assinante com os dados do chip SIM ao estabelecer o túnel | Não (no LTE, a autenticação passa pelo MME) | Sim |
| S2b e SWx/STa | Interfaces 3GPP entre os nós da rede | Não | Sim (STa apenas para Wi-Fi confiável) |
| SIP (Session Initiation Protocol) | Protocolo de estabelecimento de sessões | Sim | Sim |
Uma chamada VoWiFi passa por vários elementos em sequência. O dispositivo se conecta ao Wi-Fi e abre um túnel IPsec até o ePDG usando IKEv2. Enquanto o túnel é estabelecido, o assinante é autenticado por EAP-AKA com os dados do chip SIM, então não é preciso senha nem login separado. O ePDG repassa a troca de autenticação ao servidor 3GPP AAA pela interface SWm, e o servidor AAA obtém os vetores de autenticação do HSS via SWx.
Depois que o túnel é estabelecido, o ePDG o conecta ao PGW pela interface S2b, e o PGW atribui ao dispositivo um endereço IP no APN IMS. Em seguida, o dispositivo se registra no IMS exatamente como faria pelo LTE. Quando uma chamada começa, o IMS solicita recursos de voz ao PCRF pela interface Rx, e a rede aloca um bearer dedicado QCI=1 para o fluxo de voz. A taxa de bits garantida vale no trecho entre o ePDG e o PGW. No trecho Wi-Fi, a qualidade depende da rede à qual o assinante está conectado.
Se a operadora considera uma rede Wi-Fi confiável, por exemplo a sua própria, o ePDG não é necessário. A rede de acesso troca os dados de autenticação com o AAA via STa e se conecta ao PGW via S2a.
Figura 1 — Arquitetura VoLTE e VoWiFi: o caminho da chamada pelo LTE e pelo Wi-Fi não confiável
O papel do IMS
O IMS (IP Multimedia Subsystem) é a plataforma de voz do VoWiFi/VoLTE. É a camada que transforma uma conexão IP em um serviço de telefonia. Ele usa SIP para a sinalização das chamadas e é formado por várias funções:
- P-CSCF é o primeiro ponto de contato do dispositivo; todo o seu tráfego SIP passa por ele.
- I-CSCF e S-CSCF roteiam as requisições, registram os assinantes e aplicam a lógica dos serviços.
- HSS armazena os perfis dos assinantes e os dados de autenticação.
- O Telephony Application Server (TAS) oferece desvio de chamadas, chamada em espera, conferência e outros recursos.
O processamento no IMS não depende da rede de acesso. Um registro SIP que chega pelo LTE e outro que chega por um túnel IPsec a partir do Wi-Fi de um café são tratados da mesma forma, desde que os dois passem pelo PGW no APN IMS. Por isso, um único núcleo IMS atende tanto o VoLTE quanto o VoWiFi, e a numeração, os perfis de assinantes e os serviços são configurados uma única vez.
Quando o assinante passa do LTE para o Wi-Fi ou vice-versa, o PGW mantém o endereço IP atual do dispositivo, e o dispositivo se registra novamente no IMS pelo novo acesso. Para o IMS, isso é uma mudança de tipo de acesso, e não um novo assinante. Se o endereço IP mudar durante a transição, a chamada em andamento precisa ser restabelecida.
Requisitos de rede
Antes de iniciar a integração, vale verificar se a rede atual está pronta para ela. Se o VoLTE já está em operação, a maioria das condições já está atendida, porque a rede já tem um núcleo IMS, políticas de QoS e bearers de voz. O VoWiFi acrescenta requisitos do lado do ePDG, que analisamos um a um a seguir.
Compatibilidade com o EPC. O ePDG precisa funcionar com o PGW da operadora via S2b. Se o EPC for de outro fornecedor, a compatibilidade nessa interface deve ser confirmada antes da integração, já que tanto o estabelecimento das sessões quanto o tráfego dos assinantes passam por ela. O PCRF e o PCEF precisam suportar bearers dedicados de voz, e o tráfego VoWiFi deve passar pelo PCEF e ser tarifado pelas mesmas regras das sessões LTE. A tarifação do VoWiFi deve ser acertada separadamente com a equipe de billing.
Núcleo IMS. O VoWiFi pressupõe um núcleo IMS que já atenda o VoLTE ou que seja lançado junto com ele. O P-CSCF precisa estar acessível a partir do APN IMS que os dispositivos recebem pelo ePDG.
SIM e AAA. A autenticação exige um servidor 3GPP AAA que suporte SWm em direção ao ePDG e SWx em direção ao HSS, além de chips SIM compatíveis com EAP-AKA, ou seja, USIMs. Os assinantes que já usam LTE têm esses chips, então normalmente basta atualizar neles os parâmetros IMS e o domínio do ePDG.
Túnel IPsec. Um dispositivo com VoWiFi mantém aberto um túnel IPsec até o ePDG. Redes Wi-Fi domésticas e públicas costumam ficar atrás de NAT, por isso o ePDG precisa suportar NAT traversal via UDP 4500. A capacidade é dimensionada pelo número de túneis simultâneos e pelo throughput total.
Plataforma. O Stingray ePDG da VAS Experts roda como software em servidores x86 padrão ou máquinas virtuais, então não é preciso hardware especializado para a implantação.
Etapas da implantação
Vamos ver, passo a passo, como sair de uma rede LTE só de dados e chegar à voz sobre IP completa.
- Avaliar a rede. Verifique se o PGW suporta a interface S2b e o APN IMS, se o EPC consegue alocar bearers de voz (QCI=1) a pedido do IMS, qual é a capacidade do núcleo IMS e do HSS, e quais chips SIM e dispositivos os assinantes usam.
- Lançar o VoLTE sobre IMS. Coloque o núcleo IMS em operação, configure o APN IMS, as políticas de QoS e os bearers de voz, estabeleça a interconexão com outras redes e teste chamadas pelo LTE. Assim se cria a plataforma de voz que o VoWiFi vai usar depois.
- Adicionar o ePDG e integrá-lo ao EPC e ao AAA. Conecte o ePDG ao PGW via S2b e ao servidor AAA via SWm, e confirme que o servidor AAA funciona com o HSS via SWx.
- Registrar o domínio do ePDG e configurar os certificados. Os dispositivos encontram o ePDG por um nome padrão no formato
epdg.epc.mnc.mcc em que MCC e MNC são os códigos de país e de rede da operadora. A operadora precisa obter da GSMA a delegação do seu subdomínio na zona pub.3gppnetwork.org e instalar no ePDG um certificado em que os dispositivos confiem ao se conectar via IKEv2..pub.3gppnetwork.org, - Preparar os chips SIM. O EAP-AKA exige uma USIM. Os parâmetros IMS e o domínio do ePDG podem ser gravados no chip SIM. Se o domínio não estiver no chip, o dispositivo o monta a partir dos códigos MCC e MNC.
- Trabalhar com os fabricantes de celulares. Muitos smartphones só habilitam VoLTE e VoWiFi para operadoras incluídas na sua carrier configuration. A operadora envia seus parâmetros aos fabricantes e aguarda que eles apareçam nas atualizações de software dos dispositivos.
- Realizar um piloto e lançar o serviço comercialmente. Teste o serviço com um grupo limitado de assinantes, corrija o que o piloto revelar e abra o serviço para toda a base. Essa última etapa exige mais atenção, por isso a tratamos separadamente.
Figura 2 — Sequência de implantação de VoLTE e VoWiFi na rede de uma operadora
Testes e piloto
Os testes começam no laboratório. A equipe verifica cada interface separadamente (S2b, SWm, SWx, Rx) e depois todo o fluxo da chamada, desde o estabelecimento da conexão IKEv2 e a autenticação EAP-AKA até o registro no IMS, a alocação do bearer de voz e o estabelecimento e encerramento da chamada. Os traces de protocolo dessa etapa depois viram referência para o troubleshooting.
Depois dos testes, o serviço é experimentado com um grupo limitado de assinantes reais, muitas vezes funcionários que usam os próprios celulares em redes Wi-Fi domésticas, de escritório e públicas. Isso mostra como o serviço se comporta em redes que a operadora não controla. Atenção especial é dada ao handover entre VoLTE e VoWiFi nas duas direções durante uma chamada em andamento, já que é aí que costumam aparecer os erros de integração entre ePDG, PGW e IMS.
O checklist básico do piloto inclui:
- chamadas originadas e recebidas pelo Wi-Fi;
- envio e recebimento de SMS pelo Wi-Fi;
- troca entre LTE e Wi-Fi durante uma chamada nas duas direções: o endereço IP do dispositivo é mantido, a chamada não cai e a sessão antiga é encerrada corretamente após a transição, sem ficar pendurada nos nós da rede;
- diferentes modelos de celular e versões de sistema operacional.
Problemas comuns
A maior parte das dificuldades no lançamento do VoWiFi não está na rede em si, e sim ao redor dela. É o que mostra a experiência da MVNO Miatel, a primeira operadora a lançar Wi-Fi Calling com o ePDG da VAS Experts. A integração com o AAA e o PGW da operadora funcionou quase de imediato, enquanto as tarefas organizacionais e o contato com terceiros foram o que mais tomou tempo.
| Problema | O que aconteceu na Miatel | Como resolver |
| Domínio do ePDG junto à GSMA | O pedido de delegação do subdomínio ficou muito tempo sem resposta; o endereço só foi obtido depois de muita insistência por e-mail | Enviar o pedido junto com o início dos trabalhos técnicos, e não depois |
| Certificado do ePDG | O certificado não funcionou de primeira; os detalhes foram resolvidos em conjunto pela operadora e pelo fornecedor | Verificar com antecedência se os dispositivos confiam no certificado. Caso contrário, o túnel não sobe e o Wi-Fi Calling simplesmente não é ativado |
| Configuração do lado do dispositivo | Os celulares ignoravam o domínio do ePDG gravado no chip SIM e não contatavam o gateway. Não foi encontrado um método de configuração universal | Planejar desde o início a inclusão da operadora nas carrier configurations dos fabricantes |
| Resposta lenta dos fabricantes de celulares | Os fabricantes não tinham pressa em responder, mas no fim a equipe chegou até eles por contatos pessoais | Começar as conversas com os fabricantes logo no início do projeto. No planejamento, priorizar os modelos cujos fabricantes já incluíram a operadora na sua carrier configuration |
A versão completa do case conta como a equipe procurou a causa no firmware e no modem do celular, por que o primeiro smartphone de teste teve que ser trazido da Índia na mala e que efeito inesperado o VoLTE e o VoWiFi tiveram para os assinantes em Moscou. Leia o case “Implantação do ePDG da VAS Experts na MVNO Miatel”.
Qualidade do Wi-Fi. Esse problema afeta todas as operadoras. A operadora não controla a rede Wi-Fi do assinante. Pontos de acesso sobrecarregados, um link fraco com o provedor ou redes que bloqueiam IPsec afetam a qualidade das chamadas, e a operadora não consegue resolver isso diretamente. Por isso, o piloto deve incluir redes domésticas, de escritório e públicas.
Como escolher a abordagem
Existem várias formas de oferecer Wi-Fi Calling, e elas diferem no que a operadora controla e no que o assinante precisa. Detalhamos cada uma delas em Quando a rede móvel não está disponível: por que começar a fazer chamadas pela internet.
| Abordagem | Quando faz sentido | Limitações |
| UMA (GAN) | Redes 2G/3G legadas com suporte a UMA | Tecnologia ultrapassada, pouco suporte nos dispositivos modernos |
| Aplicativo da operadora | Início rápido sem integração com o dispositivo | Um aplicativo separado em vez do discador nativo; baixa prioridade das chamadas no dispositivo |
| Acesso confiável ao EPC | Redes Wi-Fi próprias e gerenciadas pela operadora | Funciona apenas na WLAN da própria operadora |
| Acesso não confiável via ePDG | Qualquer rede Wi-Fi, autenticação pelo SIM | Exige IMS, um domínio da GSMA, certificados e suporte nos dispositivos |
| Mensageiros OTT | Nenhum investimento da operadora | Não é um serviço da operadora: nem número, nem receita |
Redes sem 2G e 3G. Para uma operadora que só tem LTE, a escolha da abordagem está praticamente definida. Ela não tem uma rede de comutação de circuitos para onde encaminhar a voz, então a voz roda sobre IMS, ou seja, sobre VoLTE, desde o primeiro dia. E como o IMS já está construído, o acesso não confiável via ePDG passa a ser o caminho mais lógico para adicionar o VoWiFi.
Uma operadora assim obtém vários benefícios do VoWiFi de uma vez:
- Conectividade quando há interferência nas frequências. Se algumas frequências móveis estiverem sendo bloqueadas.
- Economia para MVNOs. As chamadas por Wi-Fi não consomem recursos de rádio da operadora hospedeira, o que reduz os custos de tráfego.
- Cobertura indoor. As chamadas funcionam onde o sinal LTE é fraco, mas há Wi-Fi: em prédios, shoppings e subsolos.
É assim que está construída a rede de uma MVNO africana que lançou VoWiFi com o ePDG da VAS Experts. A operadora não tem 2G nem 3G, e o sinal LTE é fraco nas áreas rurais e dentro dos prédios nas cidades. Por isso, o VoLTE se tornou o principal serviço de voz, e o VoWiFi cobre os lugares onde o LTE não chega bem. Após os testes de laboratório e o piloto, o lançamento comercial do Wi-Fi Calling para todos os assinantes está previsto para o 4º trimestre de 2026.
Como a VAS Experts pode ajudar
A VAS Experts oferece uma solução para implantar VoLTE e VoWiFi baseada em produtos de desenvolvimento próprio: um ePDG para o acesso por Wi-Fi, além de um PGW e um PCEF para o núcleo de pacotes e as políticas. A solução roda em servidores x86 padrão ou máquinas virtuais e se integra ao EPC, ao AAA e ao IMS da operadora.
Para conversar sobre um lançamento na sua rede, envie uma solicitação abaixo.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre VoLTE e VoWiFi?
Os dois serviços usam o mesmo núcleo IMS e o mesmo número. O VoLTE transporta as chamadas pela rede de rádio LTE, enquanto o VoWiFi as transporta pelo Wi-Fi e pelo gateway ePDG.
É preciso ter VoLTE antes de lançar o VoWiFi?
A rigor, o VoWiFi precisa de um núcleo IMS, e não do VoLTE em si. Na prática, o Wi-Fi Calling é lançado mais rápido onde o VoLTE já está em operação, porque usa o mesmo IMS, o mesmo EPC, as mesmas políticas de QoS e as mesmas configurações de assinantes.
Quais elementos de rede são necessários para o VoWiFi?
Um ePDG integrado ao PGW via S2b e ao servidor AAA via SWm, um servidor AAA conectado ao HSS via SWx, um PCRF para os bearers de voz, um núcleo IMS e chips SIM compatíveis com EAP-AKA. Além disso, a operadora precisa estar incluída nas carrier configurations dos fabricantes de celulares.
O assinante precisa de um aplicativo ou de um chip SIM especial?
Não é preciso nenhum aplicativo. A autenticação é feita pelo chip SIM via EAP-AKA, e a mesma USIM usada no LTE serve para isso. O recurso precisa ser suportado pelo celular para aquela operadora e estar ativado nas configurações.
Como a conexão é protegida em um Wi-Fi público?
O dispositivo e o ePDG estabelecem um túnel IPsec via IKEv2 com autenticação pelo SIM. Todo o tráfego de voz e de sinalização entre o celular e a rede da operadora passa por esse túnel criptografado.
Quais problemas a operadora vai enfrentar no lançamento?
Os maiores atrasos vêm da delegação do domínio pela GSMA, dos certificados, da configuração do lado do dispositivo e do tempo que os fabricantes de celulares levam para incluir a operadora. Esses problemas são descritos com mais detalhes no case da Miatel.
