利用PSQM和PESQ的測量方法在實驗室能夠很好地應用于分析話機的質(zhì)量。但是這些測量方法不適用于在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上分析語音質(zhì)量，是基于傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡。它們的缺點主要是，測量不是基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的，不能反映諸如延時、抖動和丟包等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡特有的問題，沒有考慮網(wǎng)絡故障對用戶感覺造成的影響，單純的從收發(fā)信號差異的角度分析網(wǎng)絡語音問題。為了克服這些缺點，國際電聯(lián)的G.107標準提出了E-model，它關注數(shù)據(jù)全面的網(wǎng)絡損傷因素，很好地適應在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中語音質(zhì)量的評估。
E-model的前提是假設語音質(zhì)量損傷因素總是物理附加的，簡單說來就是，如果諸如噪聲、回音、延時、編碼器性能、抖動等網(wǎng)絡損傷因素能夠被靈活的加入，那么網(wǎng)絡的一個全面客觀的質(zhì)量等級或稱為“呼叫者體驗”的因素就能夠被估計。
1、E-model的基本算法公式及其與MOS值的對應
E-model用來作為算法最終結果的是R值，被稱為全面的網(wǎng)絡傳輸?shù)燃壱兀≈捣秶鷱?/SPAN>0到100。R值的計算從沒有網(wǎng)絡和設備的損傷影響開始，此時語音質(zhì)量是最好的，R=R0。 R0是無網(wǎng)絡延時和設備損傷因素的基本信號與收發(fā)噪聲以及電流、背景噪聲之比，即基本信噪比。但是因為網(wǎng)絡和設備損傷因素的存在，減少了通過網(wǎng)絡的語音質(zhì)量，R值的基本計算公式如下，其中各符號的含義詳見下表1。
R=R0 -Ｉs-Ｉd -Ｉe +A
表1：式中各符號的含義
由公式可知，全面的語音質(zhì)量（Ｒ值）的計算是通過首先估計一個連接的信噪比（R0），然后從中減去網(wǎng)絡損傷（Ｉs，Ｉd，Ｉe），最后再用呼叫者對語音質(zhì)量的期望（A）進行補償后得到。實際應用中，基本公式中的輸入R0、Ｉs、Ｉd和Ｉe，每一個都需要考慮各種各樣的實際網(wǎng)絡損傷因素，通過非常復雜的數(shù)學計算而得到。
前面已經(jīng)講過，任何的測量方法，最終都將對應為MOS值標準，E-model也一樣。由于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)與實際語音之間存在轉化過程，這樣固有的損耗使得R值最大只能到93.2，也就是平均主觀值MOS只有4.4。G.107的Ｒ值默認最大為94。
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2、語音編碼方式、延時、抖動和丟包對R值的影響
網(wǎng)絡損傷的主要因素包括語音編碼、回聲、平均包延時，抖動和包丟失率。回聲產(chǎn)生于IP網(wǎng)絡與傳統(tǒng)PSTN相連處，在單一VoIP網(wǎng)絡內(nèi)部暫不討論。在一個僅由編碼、延時、抖動和丟包造成系統(tǒng)失真的情況下，R的計算公式可以簡化如下：
R= R0 -Ｉ（CODEC）-Ｉ（DELAY）-Ｉ（PDV）-Ｉ（PACKET LOSS）
下面將討論這四個主要損傷因素對Ｒ值的影響。
在語音處理中，編碼（CODEC）是以硬件或軟件的方式去采樣語音和決定數(shù)據(jù)包的速率。ITU標準定義了差不多十幾種編碼方式，每一種都有不同的特點。低速的編碼方式占用更少的帶寬，但是因為使用有損的壓縮算法，低速編碼更加削弱了語音質(zhì)量。在實際情況中，選擇低速的編碼方式能夠在相同的連接上建立更多的呼叫，但是引入了更大的延時，使語音質(zhì)量對丟包也更加敏感。因此選擇越低速率的編碼方式，將明顯地減少E模型的R值，當然這也不是完全絕對的。
延時（DELAY）是指話音從發(fā)起者到接收者所經(jīng)過的時間，一般而言，端到端的延時由以下四部分組成：傳播延時、傳送延時、包轉化延時和抖動緩沖延時，其含義詳見下表2。延時會引起語音會話過程的空白，帶來語音的變形和會話的中斷，也就是說，延時的增大導致了Ｒ值的減小。延時的時長在100~200ms之間開始被收聽者所察覺，使得會話不自然。建議的延時上限為150ms，若延時達到200ms則開始有嚴重的會話中斷。
表2：四種延時的含義
抖動（PDV），也叫做延時的變化，是指在一個VoIP呼叫過程中所有發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達的時間差異。當一個數(shù)據(jù)包發(fā)送時，發(fā)送端在RTP報文頭上增加一個時間戳；當在另一端被接收時，接收端同樣增加另一個時間戳；計算這兩個時間戳可以得到這個數(shù)據(jù)包的通路時間。如果在一個呼叫中包含不同的通路時間，則存在抖動。在視頻應用程序中，抖動表現(xiàn)為圖像閃動，而在電話呼叫中，它表現(xiàn)的效果與丟包產(chǎn)生的效果相似，某些字詞聽不清楚或錯誤。抖動的大小取決于數(shù)據(jù)包的通路時間的差異程度，差異程度越大，則抖動也越大。如果抖動值大于50ms，則平均主觀值MOS值劇烈地降低，認為是極差的語音質(zhì)量。通過增加抖動緩沖的數(shù)量，可以有效地降低抖動的影響，但是增加了一毫秒的抖動緩沖，則相應增加了一毫秒的網(wǎng)絡延時。
丟包（PACKET LOSS）是一個影響語音質(zhì)量的關鍵因素。數(shù)據(jù)包發(fā)送端和接收端之間的數(shù)據(jù)包數(shù)目的差值即為網(wǎng)絡傳輸丟失包數(shù)目。VoIP使用RTP實時傳輸協(xié)議傳輸語音數(shù)據(jù)包，雖然可以利用RTP報文頭的序列號檢查數(shù)據(jù)包的丟失和亂序，但是它并沒有重傳機制。任何丟包和亂序都將影響語音的質(zhì)量。網(wǎng)絡主要有兩種類型的丟包情況，一種是或多或少的隨機丟包，當網(wǎng)絡保持沖突碰撞時，就會偶爾有一個或兩個數(shù)據(jù)包發(fā)生丟失；另一種是爆裂丟包，是指連續(xù)一個以上的數(shù)據(jù)包丟失，會顯著地影響語音質(zhì)量，明顯減小R值。當少量的丟包是隨機地分布時，人耳并不容易感覺到較差的語音質(zhì)量。
E-model測量方法正是將這些網(wǎng)絡的損傷因素充分予以考慮，以此作為對網(wǎng)絡語音質(zhì)量的全面?zhèn)鬏斣u估，真正意義上的研究了數(shù)據(jù)包化的語音呼叫的質(zhì)量問題。
3、運用E-model對實時的VoIP網(wǎng)絡進行語音質(zhì)量測量
一種E-model在實時網(wǎng)絡測量中的應用，就是測量幾個有限的E模型參數(shù)，同時估計其它非測量參數(shù)，從而運算出反映網(wǎng)絡全面?zhèn)鬏斮|(zhì)量的Ｒ值。一種客觀的語音質(zhì)量測量輸出了MOS值，將該MOS值轉換為Ｉe參數(shù)，與此同時根據(jù)網(wǎng)絡信息查找E模型參數(shù)參考表得到非測量參數(shù)的值，最后將所有的參數(shù)進行運算，得到最終的反映全面質(zhì)量的Ｒ值。
除此之外，有的測量儀器廠商設計的基于E-model的評估工具，能夠在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的軟件代理之間產(chǎn)生RTP數(shù)據(jù)流去模擬VoIP語音呼叫，每次這個模擬VoIP語音呼叫運行時，網(wǎng)絡延時，抖動和丟包將作為測量結果而被記錄，這個測量通過E-model計算公式得到一維的結果R值，然后再對應到平均主觀值MOS。此時，并沒有真實的語音信號通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，與以前的諸如VQT一類的測量儀器使用真實語音信號通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的測量方法是完全不同的。
