4G与5G语音最终解决方案VoLTE和VONR都是通过IMS(IP多媒体子系统 提供关键技术解决的。然而，它们的应用也给VoLTE/VONR故障排除带来了新的挑战，因为它们依赖于不同协议(如SIP和Diameter)之间的复杂交互来完成信令和语音承载的建立、修改及释放等。了解如何使用SIP和Diameter跟踪和工具对分析和解决VoLTE和VONR中常见问题很有帮助。
一、SIP与RTCP SIP是会话发起协议，它是在IP网络上建立、修改和终止语音和视频会话主要协议。SIP使用"请求-响应"模型其中客户端向服务器发送请求，服务器用状态代码和消息进行响应。SIP消息可以包含标头(提供有关会话的信息)和正文(可以携带媒体信息或其他数据)。SIP消息可以在端点之间直接交换，也可以通过代理、注册器或重定向服务器等中介进行交换。而RTCP(实时传输控制协议)用于承载实时传输协议(RTP)的统计和控制数据。RTP使用1024-65535范围内的偶数之一作为端口号关联的RTCP使用下一个奇数作为端口。
二、Diameter是IP网络中用于身份验证、授权和计费(AAA)的协议。它用于验证用户和设备的身份和凭证、授予或拒绝对网络资源的访问以及记录用于计费或策略目的的使用信息。Diameter使用"点对点"模型，其中两个节点通过可靠的传输层交换消息。Diameter消息由标头和属性值对 (AVP)列表组成，标头包含命令代码和应用程序标识符，属性值对 (AVP) 列表携带每个命令或应用程序的特定信息。
三、VoLTE、VONR与IMS基于分层架构，每一层提供不同的功能服务。接入层通过LTE/NR或Wi-Fi等无线接入技术将用户设备(UE)连接到网络。传输层使用TCP或UDP等协议，支持各种网络元素之间的IP连接和路由。控制层通过SIP或Diameter等协议管理会话和服务的信令和控制。最后，服务层为会话和服务提供应用程序逻辑和功能，包括语音、视频、消息传递或会议。
四、VoLTE/VONR呼叫流程由IMS负责的VoLTE/VONR呼叫流程涉及各网元和协议之间的一系列步骤和交互。如两个VoLTE/VONR用户之间的语音呼叫可以概括如下：
主叫(UE)向被叫方的电话号码通过"SIP INVITE"请求发出，然后将该请求路由到主叫方的代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)。P-CSCF将请求转发到服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)，以使用到归属订户服务器(HSS)的 Diameter 消息进行身份验证和授权。S-CSCF查询域名系统(DNS)，以将被叫者的电话号码解析为SIP统一资源标识符(URI)，然后使用该标识符将请求路由到被叫者的P-CSCF。
被叫(UE)P-CSCF将请求转发到其S-CSCF，使用到HSS的Diameter消息进行身份验证和授权。被叫方S-CSCF向主叫方S-CSCF发送SIP 180振铃响应，该响应被中继回其UE。被叫方通过发送SIP 200 OK响应进行应答，主叫方通过ACK请求对此进行确认。随后使用在双方的SIP消息中交换的会话描述协议(SDP)信息在双方之间建立媒体会话。最后，任何一方都可以通过发送SIP BYE请求来终止呼叫，该请求会中继回其UE。
SIP“注册”消息从UE发送到P-CSCF两次，第一次返回未经授权并向UE发送“nonce=RAND-AUTN”信息，以便UE可以计算RES并发起第二个“注册”消息到P-CSCF，其中RES与HSS提供的XRES相匹配。如匹配,则发送回“OK”消息以授权注册。
五、VoLTE/VONR与IMS常见问题VoLTE/VONR与IMS性能可能会受到多种问题的影响，例如注册失败、呼叫建立失败、呼叫掉线以及语音或视频质量差。可以通过查看SIP REGISTER请求和响应消息以及与HSS交换的Diameter消息来诊断注册失败。通过分析SIP INVITE请求和响应消息、与HSS和DNS交换的Diameter消息来确定呼叫建立失败，而通过查看 SIP BYE请求和响应消息以及携带媒体流的RTP数据包来诊断掉话。通过检查SIP消息和承载媒体流的RTP数据包中的SDP信息来确定语音或视频质量差。在LTE中如果检测到SIP故障且错误消息编号为380，则终端会触发电路交换回退 (CSFB)，以通过旧电路交换方法切换通信。
六、工具与故障排除通过SIP和Diameter协议解决VoLTE/VONR 和IMS问题需要一些工具和技巧来捕获、分析和解释相关跟踪和数据。Wireshark是一款免费开源的网络协议分析器，可以捕获和显示SIP、Diameter、RTP和其他协议。它包含过滤器、统计数据、图表和其他功能来隔离和检查感兴趣的消息和数据包。SIPp是一个免费的开源测试工具，可以生成和接收SIP流量。它可用于模拟不同的场景，例如注册、呼叫建立、呼叫终止或呼叫质量问题。此外，一些路由器或防火墙具有称为SIP ALG的功能，可以检查和修改SIP流量；然而，它可能会导致问题。因此，您应该尝试禁用或正确配置它以避免这些问题。最后，DNS是VoLTE和 IMS路由和解析的关键组件。您需要使用nslookup或dig等工具确保SIP URI和网络元素的DNS记录正确并更新。