VoNR信令流程故障案例分析：问题复现与解决的权威指南


参考资源链接：[5G VoNR信令流程详解与语音业务实施](https://wenku.csdn.net/doc/62a0bacs03?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. VoNR技术概述与信令流程基础

随着5G网络的快速发展和普及，VoNR（Voice over New Radio）作为一项新兴的语音解决方案，正逐渐取代传统的VoLTE技术。VoNR技术基于5G网络的新无线电（NR）空口，能够提供更高的语音通话质量和更优的网络效率。

## 1.1 VoNR技术的定义和优势

VoNR是一种全新的语音服务，它直接在5G网络上承载，无需回落到4G网络。与依赖于LTE网络的VoLTE相比，VoNR能提供更高的带宽利用率和更低的时延，进而改善用户的通话体验。VoNR技术的优势包括：

- **更高速的数据传输**：5G网络的高带宽和低延迟为VoNR提供了优异的数据传输条件。
- **更好的语音质量**：利用更先进的编码技术，例如AMR-WB（Adaptive Multi-Rate Wideband），VoNR能够提供更清晰的语音通话质量。
- **更低的能耗**：因为5G核心网络更加智能化，可以动态地为VoNR通话分配资源，从而降低终端设备的能耗。

## 1.2 VoNR信令流程基础

了解VoNR信令流程是进行信令故障诊断和优化的前提。VoNR信令流程涉及多个阶段，从呼叫建立到通话维护，再到最终的呼叫释放，每一个环节都至关重要。

- **呼叫建立阶段**：主要包括UE（用户设备）附着、注册、以及SIP INVITE消息的交换等过程，以建立通信会话。
- **呼叫维护阶段**：涉及媒体协商、QoS保障及呼叫持续期间的实时监控等。
- **呼叫释放阶段**：通话结束后，会进行资源释放和会话拆除等操作。

在这些阶段中，涉及到一系列的信令消息，比如NAS（Non-Access Stratum）消息和RRC（Radio Resource Control）消息等，这些消息确保了VoNR通话能够顺利进行。接下来的章节，我们将深入探讨VoNR信令流程的理论框架，以及信令流程的各个关键阶段。

# 2. VoNR信令故障诊断理论

## 2.1 VoNR信令流程的理论框架

### 2.1.1 VoNR网络架构
VoNR（Voice over New Radio）技术，作为5G网络的核心部分，其网络架构设计旨在满足高带宽、低时延和大连接数等需求。VoNR的架构包含一系列核心网元，如用户面功能（User Plane Function, UPF）、会话管理功能（Session Management Function, SMF）、接入和移动管理功能（Access and Mobility Management Function, AMF），以及用户设备（User Equipment, UE）。

在VoNR架构中，SMF是负责会话管理的核心控制平面节点，控制着IP多媒体子系统（IMS）到UE的连接建立。AMF负责控制UE的接入与移动性，同时保证信令的传输。UPF则是在用户面中负责数据包路由和转发的节点。

VoNR网络架构的设计遵循了5G核心网的模块化和服务化（SBA）原则，使得网络功能可以独立地进行扩展和升级，从而支持更多样化的业务需求。

### 2.1.2 信令流程关键阶段概述
VoNR信令流程可以分为三个主要阶段：呼叫建立阶段、呼叫维护阶段和呼叫释放阶段。每个阶段都有对应的信令交互和网络操作，是确保VoNR呼叫成功与优化的重要环节。

呼叫建立阶段主要涉及UE和网络之间的信令交换，以建立IMS会话并建立RRC连接。此阶段的信令包括SIP INVITE消息、183 Session Progress、200 OK等。呼叫维护阶段主要确保语音通话在通信过程中保持稳定，包括进行语音编解码调整、功率控制等。呼叫释放阶段则涉及释放资源，包括释放IMS会话和RRC连接，此阶段的信令包括BYE消息和200 OK响应。

以上每个阶段的信令流程都是VoNR网络可靠运行的关键。信令流程中的任何一个步骤出现异常，都可能导致通话质量下降或者呼叫失败。

## 2.2 常见VoNR信令故障类型与特征

### 2.2.1 呼叫建立阶段的故障分析
呼叫建立阶段的故障通常表现为无法建立呼叫、呼叫建立时延过长等问题。分析这些故障时，需要关注SIP消息交换过程和RRC连接建立流程。

例如，如果IMS会话建立过程中，SIP INVITE消息未被正确响应，可能会导致呼叫失败。再比如，如果UE在发送RRC Connection Request后未能收到RRC Connection Setup响应，可能是由于网络侧资源不足、信令干扰、或者UE问题导致的。

故障诊断时需要检查信令跟踪日志，通过对比期望的信令流程和实际记录的信令，定位故障点。比如使用如tcpdump、Wireshark等工具捕获并分析相关信令。

### 2.2.2 呼叫维护阶段的问题识别
呼叫维护阶段的问题通常与通话质量相关，如通话时出现断断续续、噪声、回声等问题。这通常涉及到码率转换、功率控制信令的异常等。

例如，如果由于网络侧的配置错误导致错误的语音编解码方式被选中，那么UE端接收到的语音数据包可能会无法正确解码，导致通话中断。网络侧监控可以检查UE的测量报告，判断是否存在功率控制不准确或切换失败的问题。

在识别问题时，可以通过比较正常的信令流程与异常情况下的信令流，找出导致问题的关键信令，如RRC Reconfiguration消息、RLC UM status报告等。

### 2.2.3 呼叫释放阶段的异常处理
呼叫释放阶段虽然相比前两个阶段问题较少，但其异常也可能导致用户不满意的体验。在分析此阶段故障时，应关注200 OK消息是否及时到达，以及IMS释放消息是否被正确处理。

例如，如果IMS侧释放连接后，网络侧未能正确处理200 OK响应，可能会导致UE端异常释放资源，使得UE在尝试重用该会话时出现问题。这种情况下，需要检查UE和网络间的信令流程，确认信令是否按照预期传输和处理。

在进行故障诊断时，同样需要使用信令跟踪工具捕获信令数据，分析SIP和RRC信令消息的交换时序，确认信令是否在正确的时间点被发送和响应。

## 2.3 故障诊断工具与方法

### 2.3.1 利用信令跟踪工具进行问题复现
故障诊断的第一步是利用信令跟踪工具复现问题。这通常在测试环境中进行，以避免对实际运营网络造成影响。常见的信令跟踪工具包括Wireshark、QXDM、QCAT等。

使用这些工具时，应选择合适的接口和频段对UE和网络之间的信令进行捕获。例如，使用Wireshark可以通过PCAP文件查看捕获到的信令数据。而使用QXDM和QCAT则可以在Android设备上直接进行信令捕获。

复现问题时，应准确模拟用户操作或网络条件，确保可以重现故障发生的场景。通过分析信令跟踪结果，可以获取故障发生时的信令序列和关键信息，为后续的故障定位打下基础。

### 2.3.2 网络侧与终端侧故障分析对比
网络侧与终端侧的故障分析需要同时进行，以便对比分析。网络侧的分析侧重于核心网和无线网络的信令流程，而终端侧则侧重于UE的信令处理和应用层面的行为。

网络侧分析可以从控制平面的信令着手，例如AMF、SMF和UPF的交互信令。在无线侧，则需要关注RRC、PDCP、RLC和MAC层的信令。

使用网络侧和终端侧的数据对比，可以更准确地定位问题所在。比如，如果网络侧显示UE已经收到RRC Set