VoWiFi不仅解决了宏网的信号覆盖盲区问题，还凭借电信级QoS和无缝切换能力，超越了传统OTT语音应用，成为运营商提升用户体验的关键技术。

1. VoWiFi的核心价值与商业驱动力

VoWiFi 方案为运营商和用户带来三重核心价值：

  • 解决信号覆盖问题：这是VoWiFi最根本的驱动力。宏网络难以覆盖的区域，如地铁、地下停车场、偏远乡村或室内深度覆盖不足的场景，都可以通过无处不在的Wi-Fi网络进行补盲。

    • 案例：英国运营商EE利用Virgin Media的伦敦地铁Wi-Fi网络提供语音服务；香港PCCW在热点和酒店部署VoWiFi，分流话务并改善室内体验。

  • 超越OTT语音应用：与Skype、微信语音等OTT应用相比，VoWiFi提供电信级的原生体验：

    • 统一界面：使用手机原生拨号盘和短信应用，无需额外APP。
    • 号码重用：直接使用个人手机号码，实现“一号通”。
    • 业务连续性：支持与VoLTE、CS网络的无缝切换。
    • QoS保障：通过专用承载提供有保障的高清语音质量。

  • 留住与吸引用户：

    • 通过提供稳定的室内高清语音，提升用户满意度。
    • 为国际漫游用户提供免费或低资费的语音和短信方案，极具吸引力。

2. 产业链成熟度：从芯片到终端

VoWiFi的端到端产业链已经成熟，为大规模商用奠定基础：

环节 状态与关键点
芯片厂商 主流芯片（如高通）已支持相关协议栈。
网络设备 (ePDG) 支持3GPP R10标准的非可信WLAN接入，能实现WLAN与WWAN（如LTE）间的IP连续性、MAPCON（多接入PDN连接）和NSWO（非无缝WLAN分流）。
终端厂商 (原生支持) 已成为主流。Apple iPhone 6/6+起、三星、LG等主流品牌均支持。操作系统（iOS/Android）已集成，支持S2b接口、IPSec隧道、EAP-AKA认证及主动发起WLAN与LTE间的切换。
VoIP APP模式 作为一种备选方案，劣势明显：体验非原生、不支持IMS APN及专属承载QoS、不支持网络间无缝切换。因此，原生支持是推荐方案。

3. VoWiFi方案核心原理：非可信WLAN接入架构

在多种架构中，基于非可信WLAN接入（Untrusted WLAN Access）的方案是目前最完善、运营商首选的VoWiFi实现方式。

3.1 架构与组网优势

此架构下，对WLAN网络的要求极低，仅需提供基本的IP连接（Internet可达）。家庭、企业或运营商的任何Wi-Fi网络均可使用。关键网元是ePDG。

  • 核心思想：终端（UE）通过IPSec/IKEv2隧道与运营商网络的ePDG建立安全连接，语音业务流经此隧道保障安全与QoS，而普通互联网流量则可本地分流。
  • 优势：网络部署简单（Overlay），ePDG可集中式部署，对现有WLAN网络零改造。

3.2 ePDG发现与接入流程

  1. ePDG发现：

    • 推荐动态发现：UE根据归属PLMN信息动态构造ePDG的FQDN（格式：epdg.epc.mnc<MNC>.mcc<MCC>.pub.3gppnetwork.org），通过Internet DNS解析获取ePDG IP列表，实现负载均衡。
    • 静态配置会导致负载不均，且目前终端多选择归属网络ePDG，因此国际漫游场景尚不普遍。

  2. 非可信Wi-Fi接入流程：

    • Step 0: UE连接Wi-Fi，获得Local IP。
    • Step 1: UE获取ePDG地址，发起IKEv2/EAP-AKA认证。ePDG从AAA服务器获取用户签约数据。
    • Step 2: ePDG与PGW建立GTP隧道。PGW为UE分配远端IP地址及P-CSCF地址。
    • Step 3: IKEv2流程结束，ePDG将远端IP地址告知UE。至此，UE与核心网的安全隧道建立完成。

3.3 IMS注册与业务承载

在成功建立到PGW的PDN连接（通常是IMS APN）后：

  • UE使用获取的P-CSCF地址向IMS核心网发起注册。
  • IMS注册成功后，即可在默认承载上进行语音、视频通话及SMS。
  • 彩信（MMS） 通常需要建立另一个独立的APN连接。
  • 补充业务（如呼叫等待、多方通话）需要ePDG和PGW支持专有承载的建立与更新。

4. 关键技术：WLAN与LTE的无缝切换

无缝切换是VoWiFi提供原生体验的核心。其关键在于IP地址保持和PGW锚点不变，由HSS存储并同步PGW信息。

切换方向 关键步骤
Wi-Fi → LTE 1. UE通过Wi-Fi（S2b）接入，AAA将APN/PGW信息注册到HSS。
2. UE移动并切换到LTE网络。
3. MME从HSS查询到相同的PGW信息。
4. MME选择同一PGW建立连接，PGW清理Wi-Fi侧旧资源。
LTE → Wi-Fi 1. UE通过LTE接入，MME将APN/PGW信息注册到HSS。
2. UE切换到Wi-Fi网络。
3. ePDG从HSS查询到相同的PGW信息。
4. ePDG选择同一PGW建立连接，PGW清理LTE侧旧资源。

4.1 多接入并发（MAPCON）

UE可以同时保持LTE和WLAN连接，不同的APN（如IMS APN和Internet APN）可以分别通过不同的接入技术连接，由网络和终端协同管理，保障业务连续性。

5. 其他关键考量

  • 计费：与VoLTE计费方式相同。以IMS计费为主，PGW产生的话单用于流量核减。建议VoWiFi与VoLTE采用统一计费策略或提供免费套餐。
  • 紧急呼叫：3GPP标准未定义具体方式，且不支持紧急呼叫在WLAN与LTE间切换。
    • 推荐方案：在仅有Wi-Fi覆盖的区域，需保证用户鉴权通过，并通过IMS APN发起呼叫，由IMS网络根据紧急号码进行特殊路由和处理。苹果设备支持此方式。
  • 网络演进：VoWiFi是运营商向全IP化、多接入融合网络演进的重要步骤，为未来5G时代的无缝语音体验奠定了基础。

通过非可信接入架构、成熟的产业链支持以及关键的无缝切换技术，VoWiFi已从技术概念走向大规模商用，成为运营商增强竞争力、提升用户感知不可或缺的一环。