Wi-Fi通話

Wi-Fi通話を示す一般的なシンボル

One UIに表示される VoWiFi アイコン

SpectraLink 8030 NetLink Kirk Telecom OEM 2007: Polycom、Nortel、Avaya、Alcatel、Nec、Lucent VoWLAN 電話。

VoWiFi通話

Wi-Fi通話は、Voice over wireless LAN（VoWLAN）やVoWiFiとも呼ばれ、^{[ 1 ] [ 2 ]}携帯電話ネットワークが提供する基地局の代わりに、Wi-Fiを使用したIPネットワーク上で行われる携帯電話の音声通話とデータ通信を指します。^{[ 3 ]}本質的には、 Wi-Fiネットワーク を介したVoice over IP（VoIP）です

この機能を使用すると、互換性のある携帯電話は通常の携帯電話通話をブロードバンドインターネットを備えた無線LAN（Wi-Fi）ネットワーク経由でルーティングし、必要に応じて両者の接続をシームレスに切り替えることができます。^{[ 4 ]}この機能は、 Generic Access Network（GAN ）プロトコル（ Unlicensed Mobile Access（UMA ）とも呼ばれます）を利用しています。^{[ 5 ] [ 6 ]}

GAN/UMAは、携帯電話のパケットをGSM / GPRS、UMTSなどの無線ではなく、インターネット経由でネットワークアクセスポイントに転送することを可能にします。「GANコントローラ」（GANC） ^{[ 6 ]}と呼ばれる別のデバイスがインターネットからこのデータを受信し、まるで塔のアンテナから送信されているかのように電話ネットワークに送信します。端末は、あたかも無線でGANCのPoint of Presenceに直接接続されているかのように、発着信が可能で、ネットワーク全体から通話を認識できなくなります。 ^{[ 7 ]}これは、携帯電話の電波が届きにくい場所で、他の方法でインターネットにアクセスできる場合に役立ちます。 ^{[ 3 ]}特に自宅やオフィスなどです。このシステムはシームレスなハンドオフを提供するため、ユーザーは携帯電話ネットワークが塔から塔へと移動する際に提供するのと同じ、認識されない状態で、携帯電話からWi-Fiへ、そしてまた携帯電話からWi-Fiへ移動することができます。^{[ 4 ]}

GANシステムはインターネット上で動作するため、UMA対応の端末はインターネットにアクセスできる場所であればどこからでもサービスプロバイダーに接続できます。これは特に旅行者にとって便利です。世界中のどこからでもプロバイダーのGANCに接続し、自宅のサービスエリアに電話をかけることができます。ただし、これはインターネット接続の品質に左右され、帯域幅が限られていたり、遅延の大きい接続ではうまく機能しない可能性があります。家庭やオフィスでのサービス品質（QoS）を向上させるために、一部のプロバイダーはUMAパケットを優先するように特別にプログラムされた無線アクセスポイントも提供しています。^{[ 8 ]} Wi-Fi通話のもう1つの利点は、同じネイティブ通話クライアントを使用してインターネット経由でモバイル通話を行うことができることです。WhatsAppやSkypeなどのサードパーティ製のVoIP（ Voice over IP）クローズドサービスは必要なく、代わりに携帯電話事業者に依存します。^{[ 9 ]}

テクノロジー

GANプロトコルは、モバイル音声、データ、マルチメディア（IPマルチメディアサブシステム/セッション開始プロトコル（IMS/SIP））アプリケーションをIPネットワーク上で拡張します。最新世代のシステムは、 AppleやSamsungを含む多くの端末メーカーによってVoWiFiと名付けられており、 T-Mobile USやVodafoneなどの通信事業者もこれに追随しています。このサービスは、IMS、IPsec、IWLAN、ePDGに依存しています。

動作モード

オリジナルのGANリリース6仕様では、GANCからモバイルコアネットワーク（MSC/GSN）への2G（A/Gb）接続がサポートされていました。現在、すべての商用GANデュアルモード端末の展開は2G接続に基づいており、すべてのGAN対応デバイスは2G/Wi-Fiデュアルモードです。ただし、この仕様ではマルチモード端末の動作のサポートが定義されています。そのため、この標準では3G/2G/Wi-Fi端末がサポートされています。最初の3G/UMAデバイスは2008年後半に発表されました

一般的な UMA/GAN 端末には、次の 4 つの動作モードがあります。

• GERANのみ: 携帯電話ネットワークのみを使用する
• GERAN推奨: 利用可能な場合はセルラーネットワークを使用し、そうでない場合は802.11無線を使用する
• GAN優先: アクセスポイントが範囲内にある場合は802.11接続を使用し、そうでない場合はセルラーネットワークを使用します。
• GANのみ: 802.11接続のみを使用する

いずれの場合も、端末は最初に電源を入れた際にGSMセルをスキャンし、現在地エリアを特定します。これにより、通信事業者は通話を最寄りのGANCにルーティングし、適切な料金プランを設定し、既存のローミング契約に準拠することができます。

2007年末、GAN仕様はGANCからモバイルコアネットワーク（MSC/GSN）への3G（Iu）インターフェースをサポートするように拡張されました。このネイティブ3Gインターフェースは、デュアルモード端末だけでなく、3Gフェムトセルサービスの提供にも使用できます。GANリリース8のドキュメントでは、これらの新機能について説明しています。

デュアルモードを超えるUMA/GAN

UMAはほとんどの場合、デュアルモードGSM/Wi-Fiサービスに関連付けられますが、実際には、事業者のモバイルコア（音声、データ、IMS）のサービスとアプリケーションをIPおよびパブリックインターネット経由で拡張するための一般的な方法を提供する「汎用」アクセスネットワーク技術です

GAN は、モバイル コア (GANC) から IP 経由のさまざまなデバイス/アクセス ポイントへの安全で管理された接続を定義します。

• フェムトセル：GAN標準は現在、フェムトセルからモバイルコアネットワークへの安全で管理された標準化されたインターフェースを提供するために使用されています。最近、Kineto、NEC、Motorolaは、フェムトセル（「Home Node B」またはHNBとも呼ばれる）を研究する3GPPワーキンググループに対し、GANをその標準の基盤として提案する共同提案を発表しました。
• アナログ端末アダプタ（ATA）：T-Mobile USはかつて@Homeという固定回線VoIPサービスを提供していました。^{[ 10 ]} Vonage と同様に、消費者は固定電話番号をT-Mobileに移行できます。その後、T-Mobileはその番号をアナログ電話アダプタに関連付けます。消費者はATAを自宅のブロードバンドネットワークに接続し、IPアクセスネットワーク経由で固定電話番号への通話を受信し始めます。このサービスは2010年に廃止されましたが、以前の加入者は引き続き利用可能です。^{[ 11 ]}
• モバイルVoIPクライアント：消費者はPC上で電話インターフェースを利用するようになりました。アプリケーションは、旅行中に電話サービスに低コストで便利にアクセスする手段を提供します。モバイル通信事業者は、UMA対応のモバイルVoIPクライアントを用いて同様のサービスを提供できるようになりました。このクライアントは、加入者の既存のモバイルサービスへのミラーインターフェースを提供します。モバイル通信事業者は、サービスをコンピューターに拡張できるようになり、消費者にモバイルサービスの新たな利用方法を提供できます。

設計上の考慮事項

音声電話をサポートするWi-Fiネットワークは、パフォーマンスを最大化し、適切な通話密度をサポートできるように慎重に設計する必要があります。^{[ 12 ]}音声ネットワークには、Wi-Fiアクセスポイントに加えて、コールゲートウェイが含まれます。ゲートウェイは、無線IP電話間の通話処理と従来の電話システムへの接続を提供します。音声アプリケーションをサポートするWi-Fiネットワークは、ほとんどのデータ専用アプリケーションに必要な信号カバレッジよりもはるかに強力な信号カバレッジを提供する必要があります。さらに、Wi-Fiネットワークは、アクセスポイント間のシームレスなローミングを提供する必要があります

歴史

UMAは、通信事業者とベンダー企業のグループによって開発されました。^{[ 13 ]}最初の仕様は2004年9月2日に公開されました。その後、これらの企業は、 3GPPの作業項目「Generic Access to A/Gb Interfaces」の一部として、 3rd Generation Partnership Project（3GPP）に仕様を提供しました。2005年4月8日、3GPPは3GPP Release 6のGeneric Access to A/Gb Interfacesの仕様を承認し、システム名をGANに変更しました。^{[ 14 ] [ 15 ]}しかし、 GANという用語は3GPPコミュニティ以外ではほとんど知られておらず、UMAという用語の方がマーケティングでは一般的です

メリット

通信事業者にとって：

• GANは、デッドゾーンをカバーするために高価な基地局を設置する代わりに、通信事業者が低コストの802.11アクセスポイントを使用してカバレッジを拡大することを可能にします。自宅の加入者は非常に良好なカバレッジを享受できます。^{[ 16 ]}
• さらに、GANは、一般的なタイプの通話を削除し、比較的低コストのインターネットを介してオペレータにルーティングすることで、GSMまたはUMTSスペクトルの混雑を緩和します（つまり、ネットワークはGANを介して他のインフラストラクチャに実質的に便乗することができます）。^{[ 16 ]}
• GANは、インターネットサービスも提供するネットワーク事業者にとって理にかなっています。事業者は、一方のサービスの売上を活用してもう一方のサービスを宣伝し、両方のサービスを各顧客に請求することができます。^{[ 17 ]}
• T-Mobileなど、他の通信事業者も802.11ホットスポットネットワークを運営しています。これらのホットスポットを活用することで、人口密集地域における通信容量の拡大とカバレッジの向上を実現できます。
• 通信事業者はサービスの大部分を負担しておらず、インターネットとWi-Fi接続を提供する事業者がインターネット接続料金を負担しています。これは、実質的には加入者からの通話ルーティングにかかる​​高額な部分を負担していることになります。しかし、通信事業者は通常、こうした節約分をWi-Fi通話を利用する顧客に料金割引という形で還元していません。

加入者にとって：

• 加入者は通信事業者の基地局や通信エリアの展開能力に依存しないため、自宅や職場などの通信エリアのデッドゾーンを自ら修正することができます。 ^{[ 16 ]}
• GANは国際ローミング時に低料金を提供することが多い。^{[ 16 ]}
• GANは現在、GSMと802.11を統合して、単一の番号、単一の端末、単一のサービスセット、およびすべての通話に単一の電話帳を使用するサービスを実現する唯一の商用技術です^{[ 18 ] 。}
• GANはIPと携帯電話の通信範囲間でシームレスに移行できます。対照的に、サードパーティのVOIPとデータ電話を介した通話は、大容量データ通信範囲を離れると切断されます。^{[ 16 ]}

デメリット

• 加入者は、このサービスを利用するには、Wi-Fi/UMA 対応の携帯電話にアップグレードする必要があります。
• 端末がWi-Fiから通常のワイヤレスサービスへ、あるいはその逆へ移行すると、通話が切断されやすくなる場合があります（端末がWi-Fiの圏内または圏外へ移動したため）。この問題の程度は、使用している端末によって異なります。
• UMAは、ある種の干渉を受けやすい異なる周波数を使用する可能性がある。
• メリットを享受できるようになる前に、接続設定（認証情報など）を提供するための設定が必要になる場合があります。加入者にとっては時間がかかり、追加のサポートが必要になる場合があります。サポート費用は携帯電話会社よりも高額になる可能性があります。ネットワーク管理者は、ユーザーが電話機に適切な設定を入力するのを手伝うよう求められる場合があります（ネットワーク管理者は設定についてあまり詳しくない場合があります）。
• 複数の信号（UMA/Wi-Fiとプロバイダの基地局が使用する信号の両方）をサポートする携帯電話は、追加の回路や部品が必要になるため、特に製造コストが高くなる可能性がある。
• これにより、Wi-Fi信号を提供するネットワーク（および、そのネットワークの使用時に利用される間接ネットワーク）のリソースが消費されます。帯域幅が消費されます。一部の種類のネットワークトラフィック（DNSやIPsec暗号化など）はネットワークによって許可される必要があるため、これをサポートすると決定すると、ネットワークのセキュリティ（ファイアウォール）ルールに関する要件が課される場合があります。
• モバイルでGAN/UMAを使用するには、Wi-Fiモジュールを有効にする必要があります。これにより、GAN/UMA（およびWi-Fi）を無効にした場合と比較して、バッテリーの消耗が早くなり、通話時間と待受時間の両方が短くなります。
• UMAは、 GPS /アシストGPSを使用する携帯電話ベースのE911では動作しません。通常、この問題は、加入者がモバイル設定、通信事業者が提供するアプリ、またはウェブサイトを通じて、通信事業者に固定の主要住所を登録することで解決されます。
• QoS保証なし。インターネット (および拡張によりほとんどのホーム ネットワーク) はベスト エフォート配信モデルで動作するため、ネットワークの輻輳が通話品質に影響を与える可能性があります。通常、ゲーム、高解像度ビデオ、または P2P ファイル共有が利用可能な帯域幅を競合するため、加入者のホーム ネットワークで問題になります。一部のネットワーク機器は、VoIP プロトコルの QoS を有効にすることでこれに対処できますが、ほとんどの UMA が IPsec over UDP 上で実行されるため、基盤となるプロトコル (IMS/SIP) がネットワークの観点から不透明になり、複雑になります。端末は、IPsec トラフィックを内部的に別のWMMクラス (AC_VO など) に優先させることで、これを軽減できます。これには、加入者のネットワークの残りの部分 (ほとんどのホーム WiFi ルーター/アクセス ポイントのように完全に統合されていない場合) が、そのようなトラフィックを受け取り、他のバルク/遅延に敏感なトラフィックよりも優先させる方法を知っていることも必要です。

サービスの展開

最初のサービスは、2005年秋にBTがBT Fusionで開始した。このサービスは、3GPP以前のGAN標準技術に基づいている。当初、BT Fusionはモトローラの携帯電話でBluetooth経由のUMAを使用していた。2007年1月からは、ノキア、モトローラ、サムスンの携帯電話で802.11経由のUMAを使用し、「Wi-Fiモバイルサービス」としてブランド化された^{[ 19 ]}。BTはその後、このサービスを中止した。

2006年8月28日、テリア・ソネラは「Home Free」と呼ばれる802.11ベースのUMAサービスを初めて開始した。^{[ 20 ]}このサービスはデンマークで開始されたが、現在は提供されていない。

2006年9月25日、オレンジは英国ではシグナルブーストとしても知られる「Unikサービス」を発表しました。^{[ 21 ] [ 22 ]}しかし、このサービスは英国では新規顧客には提供されなくなりました。^{[ 23 ]}この発表はこれまでで最大規模となり、英国、フランス、ポーランド、スペイン、オランダのオレンジの携帯電話加入者6000万人以上を対象としています。

シンシナティ・ベルは、米国で初めてUMAを導入すると発表しました。^{[ 24 ]} 当初「CB Home Run」と呼ばれていたこのサービスは、ユーザーがシンシナティ・ベルの携帯電話ネットワークから自宅の無線ネットワーク、またはシンシナティ・ベルのWiFiホットスポットにシームレスに移行できるものです。その後、「Fusion WiFi」にブランド名が変更されました。

これに続いて、2007年6月27日にT-Mobile USがサービスを開始しました。 ^{[ 25 ]} T-Mobileのサービスは、当初「Hotspot Calling」という名前で、2009年に「Wi-Fi Calling」にブランド名が変更され、ユーザーはT-Mobileの携帯電話ネットワークから米国の802.11xワイヤレスネットワークまたはT-Mobile HotSpotにシームレスに移行できます。

カナダでは、FidoとRogers Wirelessの両社が、それぞれUNOとRogers Home Calling Zone（後にTalkspotにブランド名を変更し、さらにWi-Fi Callingにブランド名を変更）という名前でUMAプランを2008年5月6日に開始しました。^{[ 26 ]}

オーストラリアでは、GANはVodafone、Optus、Telstraによって導入されている。^{[ 27 ]}

2015年4月10日以降、英国のEE顧客は、Nokia Lumia 640、Samsung Galaxy S6、Samsung Galaxy S6 Edgeの各端末でWi-Fi通話を利用できるようになりました。^{[ 28 ]}

2016年3月、Vodafone NetherlandsはVoLTEとともにWi-Fi通話のサポートを開始しました。^{[ 29 ]}

2016年秋より、Telenor Denmarkのお客様はWi-Fi通話/Voice over Wi-Fiをご利用いただけます。4G（VoLTE）ネットワークとのハンドオーバー機能もご利用いただけます。これは、SamsungとAppleの複数の端末でご利用いただけます。

AT&T ^{[ 30 ]}とVerizon ^{[ 31 ]}は2015年にWi-Fi通話サービスを開始した。

業界団体UMA Todayは、すべての通信事業者の活動と携帯電話の開発を追跡しています。

2015年9月、南アフリカの携帯電話ネットワークCell Cは、南アフリカのネットワーク上でWiFi Callingを開始しました。^{[ 32 ]}

2024年11月、ベルギーの携帯電話ネットワークVooはベルギーのネットワーク上でWiFi Callingを開始しました。^{[ 33 ]}

類似技術

GAN/UMAは、無免許周波数帯を使用して端末をGSMネットワークに接続することを可能にする最初のシステムではありません。DECTのGIP /IWP規格は同様の機能を提供しますが、基地局からGSMネットワークへのより直接的な接続が必要です。デュアルモードのDECT/GSM電話機は登場していますが、これらは一般的に、DECT/GIPを実装した電話機ではなく、GSMハンドセットが内蔵された機能的なコードレス電話機（または、見方によってはその逆）でした。これは、GIPをサポートするDECT基地局をGSMネットワークにアドホックに接続するための適切なインフラが不足しているためです。^{[ 34 ]}

GAN/UMAはインターネットを利用してGSMネットワークへの「ラストマイル」接続を提供できるため、DECT/GIPが直面してきた大きな問題を解決します。GIPが実用的な標準として登場していれば、アイドル時のDECT技術の低消費電力はGANに比べて優位性があったでしょう。

通信事業者が、インターネット経由でホームネットワークに接続する基地局を用いたマイクロセルやピコセルを展開することを妨げるものは何もありません。いくつかの企業は、まさにそれを実現するフェムトセルシステムを開発しており、802.11技術を必要とする特別な端末を必要とせずに、「本物の」GSMまたはUMTS信号をブロードキャストします。理論上、このようなシステムはより汎用性が高く、802.11よりも消費電力が少ないですが、その合法性は管轄区域によって異なり、通信事業者の協力が必要になります。さらに、ユーザーは最終的にトラフィックを伝送するDSLやその他のネットワークに料金を支払っているにもかかわらず、携帯電話料金が割高になる可能性があります。対照的に、GAN/UMAプロバイダーは、プロバイダーの携帯電話ネットワークから通話する場合、割引料金を請求します。

デバイス

• Apple – iPhone 5C、iPhone 5S、およびiOS 8以降を搭載した新しいデバイス。^{[ 35 ]}一部の通信事業者はすべてのモデルまたはすべてのiOSバージョンをサポートしていない場合があります。
• BlackBerry – Curve 8320、8520、8820、Curve 8900 、 Pearl 8120および8220、Bold 9700、Bold 9780、Torch 9800、Blackberry 9105、9300、Blackberry Bold 9900（OS 7.1搭載）^{[ 36 ]}
• Google Nexus 5X、Nexus 6P、すべてのGoogle Pixelスマートフォン
• HTC – Touch 3G、^{[ 37 ]} T-Mobile Shadow 2009、T-Mobile myTouch 4G（myTouch HDと呼ばれることもある）、^{[ 38 ]} T-Mobile G2（ビルド1.22.531.8 OTAアップデート以降）、Desire S、^{[ 39 ]} Wildfire S、Sensation 4G、Amaze 4G、HTC One、HTC One S
• ファーウェイ– U8651T ^{[ 40 ]}
• LG -KE520、KF757(3G)、GT505、Optimus One、^{[ 41 ]} LG Optimus Me
• モトローラ– DEFY、^{[ 38 ]} Z6w
• ノキア– 6300i、6301、6301b、6086、6136、7510、E73 Mode、E5、C7 Astound、Lumia 521、^{[ 42 ]} Lumia 925、^{[ 43 ]} Nokia 1、およびWiFi通話が有効になっているその他の低価格の携帯電話（必要に応じて無料のサードパーティ製「アプリ」を介して）
• サジェム– my419X
• Samsung – SGH-T339、SGH-T409、SGH-T709、SGH-T739 ( Katalyst )、T336、P250、P260、P270 (3G)、T-Mobile の Galaxy S SGH-T959、Galaxy SII から S5 (VoLTE のみ)、Galaxy S6 以上 (VoLTE + Wifi 通話 (一部の市場))
• ソニー・エリクソン– G705u (3G)

ルーター

• Linksys WRT54Gシリーズ § WRT54G-TM、WRTU54G-TM、WRTU54GV2-TM
• Westell – UltraVoice UMAターミナルアダプター（ルーター付き）

オペレーティングシステム

• Android – Android Oreo以降、GoogleはベースOSにIMS機能を提供するために「キャリアサービス」アプリケーションを組み込んでいます。他のベンダーは独自のIMSアプリケーションを実装する場合があります

参照

• IPマルチメディアサブシステム
• IEEE 802.21
• IEEE 802.11r
• IEEE 802.11u
• MoIP（曖昧さ回避）
• LTE経由ボイス
• ローカルエリアネットワーク
• モバイルVoIP

参考資料

1. VoIPとVoWiFiの違いは何ですか？
2. 「VoWifi（Voice over Wi-Fi）」。
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外部リンク

• 3GPP GAN仕様43.318、3GPP GAN仕様44.318

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