A única coisa em que consigo pensar é se o seu roteador tem um SIP ALG e está falhando por causa de algum bug quando não recebe o ACK. Se o seu roteador tiver um SIP ALG, você deve tentar encontrar uma maneira de desativá-lo. É geralmente aceito agora que o SIP ALG é uma má notícia e causa muito mais problemas do que eles jamais resolvem.
Atualização: Se você está escrevendo seu próprio aplicativo SIP e está atrás de um ALG, então você terá dificuldades para rastrear os problemas, pois você nunca terá certeza de que o pacote SIP você está enviando é aquele que está sendo recebido. Tente desligar seu SIP ALG e certificar-se de que os dispositivos SIP na sua rede usam uma porta diferente, ou seja, configurá-los para que não usem a porta 5060 como porta local. Dessa forma, o roteador não precisa se envolver em nenhum comportamento específico para permitir que o tráfego SIP funcione para vários dispositivos.