Category Archives: 技術ブログ

サーバー冷却ファンのノイズと振動がOCP HDDのパフォーマンスに与える影響を実測

Allion Labs / Joseph Lin   近年、クラウドコンピューティングとクラウドストレージの急速な成長に伴い、ネットワークサービスプロバイダーのサーバー需要が高まっています。クラウドサービスプロバイダーは、大量の情報にアクセスするユーザーのニーズを満たすことができるハードウェアを提供するために、さらに多くのデータセンターを構築し続ける必要があります。また、サーバー自体の性能要件やストレージスペースも、各種のストリーミングメディア（Netflix、Disney+、Spotifyなど）の流行に対応して、高度に成長してきました。   ハードディスクの安定性に対する大きな課題　―　冷却ファンが起こす振動やノイズ サーバーで使用されるCPUやハードディスクドライブ（以下HDD）も、この数年間、性能とストレージスペースの需要に対応して高度に成長しています。CPU性能の向上は、より高い電力消費をもたらし、HDDの容量も倍増しました。 サーバー内にある他の部品も、CPUの能力向上に応じてその性能が向上し、消費電力も増加しました。 サーバー全体の消費電力が増加すると、それに応じてサーバーの冷却ニーズも高まります。冷却ファンはサーバー冷却システムの主要コンポーネントであるため、サーバーに蓄積された熱を、サーバーケースの外側に吐き出すのに十分な風量を提供するために、ファンの回転数がますます増加します。しかし、冷却ファンの回転数が増加するにつれて、冷却ファンが起こす振動やノイズも大きくなり、結果的にサーバー内の他の部品に影響を与えてしまいます。   HDDは、サーバー内で冷却ファンの振動とノイズの影響を最も受けやすい部品です。 今までの経験と研究によると、HDDのパフォーマンスに影響を与える振動は、次のいずれかから発生する可能性があります。 [...]

クラウドカメラで発見問題点とは？

Allion Labs / Goldberg Chen テクノロジーの進化により、通勤を含む仕事時間が生活の大部分を占めている私たちにとってはクラウドカメラの存在は、いつでもどこでもペット/乳幼児/目上の人の介護などに触れられる素晴らしいものです。それは何もプライベートだけでなく自宅の安全管理/環境保全/店内の人の流れ/医療介護/農場などのさまざまな場で活躍を広げています。 クラウドカメラの進化 クラウドカメラはネットや携帯アプリ、Webブラウザを通じて、家にいなくてもいつでもどこでも遠くの状態の確認ができます。リアルタイムの監視のみだった従来のカメラとは違いクラウドカメラは無線で使用が可能です。クラウドカメラは操作や監視の記録が取れるアプリがあったり、リアルタイムで通知が届いたり、簡単に保存できたり、双方から通話ができたり、アラームを設定できたりなど、多くの機能があります。このほかにも、もちろんカメラ/インターホンの多機能アプリケーションを有し、音声アシスタントも搭載しているため、より生活に溶け込み在宅の安全性とスマート化を向上させていると思われがちだが、その反面より多機能による問題も発見されています。 ユーザーフィードバックによって出た問題点 クラウドカメラは単なるビデオカメラではなく使いやすさがより重要です。このため簡単に設定ができる/安全で便利/操作しやすいといったことが何より大切になってきます。購入時にはそのほかの機能、アプリ使用時の便利さ、反応速度も見比べる必要があり、Wi-Fiなどの無線ネットワークの安定性もその重要な一環です。クラウドカメラの主要要素であるアプリ/携帯電話のOS/無線ネットワークによって問題が生じたり、ユーザーの不満を招いたりすることが多々あります。例を挙げるとすると以下のとおりです： 設定が難しく、手順が複雑でわかりにくい アプリと携帯電話/OSまたはその他の互換性の問題により、正常に動作しない 遠隔操作がスムーズではなく、遅延が生じる ネットワークが不安定で、常に途切れる 緊急時の通知が即座に作動しない [...]

タブレットPCの評価 ー アプリケーション性能の比較編

Allion Labs/Cache Her 1台の家電製品の性能を測る際、最も簡単な方法としてはさまざまなテスト用ソフトウェアを使用し、タブレットPCの性能とアプリケーションの動作を比較することです。その際Benchmarkのソフトウェア（3DMark、AnTuTu、PC Markなど）を利用すると、算出された点数をもとにCPU、GPU、Memory、HDD、またはNetworkなどのさまざまな性能の良し悪しをより簡単に判断することが可能です。 この記事では、5つのタブレットPCがテスト用ソフトウェアを通して得られた各性能に対する表現の結果と違いや、テストごとにおけるそれぞれの点数から5つのタブレットPCの性能をみなさまにご紹介します。テスト時は各タブレットの初期設定を使用するため、新たに調整したりはしません。 テスト結果  1. 3DMark  まずみなさまが最もよく知っているであろう3DMarkを見てみましょう。このソフトウェアは主にグラフィックスカードに着目し、他のハードウェアと合わせて点数を評価します。その結果得られた点数は以下の表の通りです。 単純に結果だけで見ると、3台のA社の点数はB社のほとんど1.6倍もあるため、グラフィックやその他のハードウェアの性能にかかわらずA社が優れているといえます。  2. AnTuTu  次に、AnTuTuというソフトウェアを見てみましょう。主にCPU、GPU、MEM、UXに機能を分けて点数をつけます。今回のテスト時も各タブレットを初期設定のまま使用します。 結果は3台のA社の点数はいずれもB社より約1.45倍高かったです。しかしひとつ前の3 [...]

スマートホーム標準規格であるMatterの通信方式として選ばれた「Thread」とは？（上）

Allion Labs / Chris Wu    認知度の低かったThreadネットワークテクノロジーが、最近スマートホームの革新的な共通規格「Matter」のおかげで大きな注目を集めました。Threadは一体どういうものでしょうか。   スマートホームの通信ブリッジ「Thread」 Threadは、低消費電力デバイス（センサーなど）と低遅延に設計されたメッシュ（Mesh）ネットワークプロトコルです。この技術は、家にあるインターネットネットワークやWi-Fiに依存せず、専用メッシュネットワークを構築して家庭内のデバイスを接続することで、簡単、安全、高い信頼性且つ低コストの方法で、家庭内に分散して配置された様々なスマートホームデバイスを接続することができます。例えばセンサー、ドアロック、カーテン、電球、温度調節器、警報器などのデバイスは、数ヶ月やそれ以上の期間変わらず放置されたままの場合があり、必要な時だけ呼び出されて簡単な情報を送信した後に、可能な限り長時間電力を保存するように、またスリープ状態に戻ってバッテリーの電力を節約するよう設計されています。また、Threadネットワークは拡張性があり、250台以上のデバイスをサポートすることができます。 スマートホームのThreadデバイスには、主にルーターやエンドデバイスの機能があります。通常ルーターは外部の電源を必要とするデバイスで、電球やスマートプラグのように、エンドデバイスとの通信を提供する役割を果たしています。一方エンドデバイスは通常バッテリーで動くデバイスであり、センサーやドアロックなど、長時間スリープ状態を維持してバッテリー寿命を延ばすことができます。また、Threadネットワークには自己修復機能があり、ネットワーク内のどのルーターがオフラインになっても、別のルーターがすぐに代替して役割を引き継ぐことができるので、ネットワーク障害が発生することはありません。Threadネットワーク内のデバイスは、点と点で直接接続して通信し合うため、別のコントロールデバイスに接続する必要はなく、また、最適な接続経路を検索することができるため、接続の消費電力を直接低減し、遅延や衝突を減らすことができます。 下の図は、Threadネットワーク内の様々なスマートホームデバイスの役割と相互作用を簡単に示しています。 Threadネットワークで最も特徴的なものは、Threadボーダールーター（Thread Border Router）です。Threadネットワーク自体は独立して動作し、各エンドデバイス間で直接通信することができます。しかしながら、インターネットに接続する場合は少なくとも1つのThreadボーダールーターが必要で、その役割はThreadネットワークとインターネットを相互接続することです。そのため、ネットワーク接続を介して、家にいなくてもスマートホームデバイスを制御することができます。例えば、AmazonのEchoスマートスピーカー（第4世代）、AppleのHomePod [...]

押さえておきたいUSB Type-Cコネクタ設計の基本解説

Allion Labs / Tsungbo Chou 2024年秋から、今後スマートフォン、タブレット、カメラなどといった電子製品の充電規格およびコネクタはUSB Type-Cで統一すると欧州連合(EU)で議会の決議を得て制定されました。これにより、USB Type-C関連製品はさらに普及していくと予測されます。 アリオンは、長年にわたり豊富なUSB認証試験の経験と実績があり、関連する団体と密に協業しお客様の設計が標準を満たしているかの確認を行うことで認証取得を希望されるお客様を全力でサポートします。 この記事では、USB Type-Cコネクタ製品の開発および設計時に注意すべき点をご説明します。設計の注意点を踏まることで、余計な開発コストと時間を削減することができます。本記事を通じて開発担当者のお役に立てれば幸いです。 1. USB認証可能なUSB Type-Cコネクタの基本条件：接触端子数について  Receptacleコネクタ  [...]

サーバーの安定性要件 – 温度と湿度

Allion Labs  インターネット時代において、膨大なデータ処理と世界数十億人が利用するインターネットサービスにより、サーバーは重要な役割を果たしています。2023年のサーバー市場は、ハイブリッドワークが新しい働き方として登場してからも、依然としてクラウドデータセンター事業者の需要が顕著です。Google、Amazon、Microsoftなどのクラウドサービスは、正確で安定したサービスパフォーマンスを実現するために、高速で適切に設計された大容量のサーバーを必要としています。この様に、サーバーの応用範囲は非常に広く、多くの人々のインターネット利用に関係しているため、ネットワークサービスがあるところにはサーバー構築のニーズが多くあり、いかにサーバーを安定して運用するかが重要な課題となっています。 例： Facebookは、北極圏から100キロメートルしか離れておらず、冬の平均気温がマイナス20度に達するスウェーデンのとある場所にデータセンターを建設しました。 Microsoftは、スコットランドのオークニー諸島沿岸付近の水域に、潜水艦に似たデータセンターを展開しています。 eBayは、平均気温が38度を超えるアメリカの・フェニックスの砂漠に、20年間使用するデータセンターを建設しました。 現在知られているデータセンターは、極地気候、砂漠地帯、海洋水域に建設されています。高温の環境ではサーバーの放熱効率が低下し、運用が低下する可能性があります。また、乾燥しすぎた環境では電子機器に静電気がたまりやすく、湿度が高いと電子部品が腐食する可能性があります。長期的な観点から見れば、こうした問題がより深刻な摩耗や故障を引き起こす可能性があり、高額の投資コストで無駄が多くなるだけでなく、管理の面で多くの問題を引き起こすことになります。 研究によると、データセンターの理想的な温度の範囲は22℃〜23℃で、できるだけ35℃を超えないように、相対湿度の範囲は40％〜60％の間で保つ必要があります。いかにして安定した作業効率と温度・湿度の最適なバランスを得るかは、厳密かつ大量のテストが必要とし、データに基づいて調整し、包括的なサーバーシステムを完成させることで、完全な性能と寿命を発揮することができます。 したがって、サーバーが様々な温度・湿度環境の気候条件下で動作するかや、作業状態で正常で安定した高効率動作を維持するために良好な冷却システムがあるかが、考慮しなければならない問題となっています。 Facebook、Microsoft、Googleなど、ほぼ全世界のユーザーをカバーしている企業のデータセンターにある1台のサーバーに、平均数百から数千人のユーザーが同時に接続しています。環境の温度や湿度の問題でサーバーがダウンして動作しなくなった場合、その影響は全世界の個人ユーザーや企業に及び、損失は計り知れません。 そこで、アリオンは65KWのウォークインチャンバー（ Walk-in Chamber）を設置し、サーバーの信頼性、温度、湿度に対するテストを実施することができます。 65KW ウォークインチャンバー［高重量積載、大容量収納、高い放熱性能を備えています］ [...]

LC3エンコーディングがもたらすBluetoothオーディオの新時代

Allion Labs 2023年のBluetooth SIGの報告によると、2027年には世界で約70億台ものBluetoothデバイスが存在し、その中でもオーディオ関連のデバイスが約15億台に上ると予想されています。下のグラフで示した調査では、今後5年間でLE-onlyのオーディオデバイスが従来のBluetoothオーディオ（A2DP）のアプリケーションに徐々に置き換わって、より省電力、より高音質、より高い圧縮率となり、個人向けの使用に合った製品になると予想されています。 Bluetooth LEオーディオ と LC3とは Bluetooth LEオーディオは、Bluetooth規格5.2以上に基づいた新しい技術であり、より高品質なオーディオ伝送を提供することが可能です。中でも新しいオーディオエンコーディングの技術であるLC3エンコーディングは、より効率のよいオーディオ圧縮と高音質を実現しています。 LC3エンコーディングは、通常ビデオ会議や音声通話など、低遅延のアプリケーションシーンで使用される低遅延オーディオエンコーディング技術です。高効率な圧縮を実現しつつ非常に低い遅延を保ちながら、より高い音質を提供することができます。 従来のオーディオエンコーディング技術に比べて、LC3エンコーディングにはより高い圧縮効率があり、同じデータ転送速度でより高音質なオーディオを伝送することができます。また、LC3エンコーディングはエラートレランス性能も高く、低品質のネットワーク環境下でも良好な音質を維持することも可能です。 また、LC3エンコーディングは可変ビットレート（VBR）エンコーディングをサポートしています。これは、転送プロセスにおいてエンコーダが音声信号の複雑さに基づいてエンコードレートを自動的に調整できることを意味し、より効率的な圧縮を実現しています。こうした技術は音声の伝送や保存に非常に役に立ち、より高品質な音声圧縮と高い音質を可能とするため、ユーザーはより高音質な音声体験を楽しむことができます。 過去のSBCエンコードに比べ、新しいBluetooth LC3エンコードは同じ転送速度でより高音質の音声を提供したり、低い転送速度ながら品質の高いコンテンツを提供することができます。これにより、開発者はより柔軟性をもってLC3エンコードで開発することが可能となり、音声品質や消費電力などの製品設計の上で、容易に優先順位を策定することができます。以下、LC3エンコードとSBCエンコードを比較しました。 [...]

OCP Cloud SSD 1.0aと2.0規格との違いについて

前の記事では、OCP関連の原因やテスト項目について紹介しました。読者の皆さんは、OCP関連の検証項目について大まかに理解されたと思います。OCP 1.0aコンプライアンステストは、「OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a」に基づいています。サーバーの需要増加に伴い、需要に応じて標準化規格がバージョンアップし、当然ハードウェアの交換入れ替えも行われたことで、元々の1.0aバージョンが徐々に使用できなくなってきたため、2.0バージョンがリリースされました。 前述した通り、2.0バージョンは市場ニーズを満たすことと、将来のイノベーションに向けた準備を目的としているため、OCP 2.0はOCP 1.0aを基礎として改善修正されています。では、2.0バージョンと従来の1.0aバージョンにはどのような違いや変更があるのでしょうか？以下では、仕様書で言及されたいくつかの重要項目を、順を追って比較分析します。   NVM Express要件（NVM Express Requirements） ここでは主にNVMe仕様に焦点を当てます。OCP [...]

タッチスクリーンの潜在的な問題とは

Allion Labs / Goldberg Chen   タッチスクリーンは、その名前の通りスクリーンとタッチ機能を組み合わせ、機械的なボタンパネルに代わって、接触（指やスタイラスペン）することで入力信号を受信できる感応式ディスプレイデバイスです。 タッチスクリーンの用途は非常に広く、現代の生活の様々な場面で見られ、様々なタイプやサイズがあります。小さなものでは、スマートウォッチの様なウェアラブルデバイスや人々が手に持つスマートフォンなどが、大きなものでは、会議や教育で使われるインタラクティブタッチスクリーンや、商業用のタッチ式デジタルサイネージなどがあり、タッチスクリーンは現代の生活において広く利用され、重要な役割を果たしています。   生活の至るところにあるタッチスクリーン タッチスクリーン技術とそのアプリケーションは日々成熟しており、スムーズなタッチ体験やインターフェースのデザインで直感的に操作できることから、このインタラクティブな方法は世間に大きく受け入れられています。使用される関連製品には多くの種類があり、生活の至るところで見られます。以下は一般的な製品の例です。 これら2種類のタッチスクリーンは、いずれも仕事と学習に大きなメリットがあります。   ポータブル式タッチスクリーン ポータブル式タッチスクリーンは、ノートパソコンの画面拡張や、モバイルデバイスのディスプレイサイズを拡張するのに便利なため、ビジネスツールとして人気が高いです。ポータブル式タッチスクリーンは、デスクトップ型タッチスクリーンに比べてより柔軟な使い方ができ、オフィスや家の中、外出先でも簡単に画面を拡張することができるため、仕事の生産性を上げられるだけでなく、キャンプや移動中の娯楽を楽しむのにも適しています。 [...]

充電温度がワイヤレス充電製品にもたらす影響とは？

Allion Labs/Ralph Liao リチウム電池とは？ リチウムイオン電池（LithiumIonBattery、略LIB）、別名リチウム電池は、リチウム金属またはリチウム合金を負極とした非水電解質溶液を用いた電池の一種です。リチウム金属の化学特性が非常に活発であるため、リチウム金属の加工、保存、使用は環境へ考えさせられることが多くあります。リチウムイオン電池中の電解液は、ゲルとポリマーの混合物です。電池の正極と負極は、リチウムイオンを受容、放出するためのスポンジのような物理構造を有する必要があります。充電中、リチウムイオンは負極から電解液中に移動し、スポンジにその水が入り、リチウムイオンは正極の穴に入っていき、放電の方向が全く逆になります。 現在電子産業でよく取り上げられているリチウム電池は、実はリチウムコバルト電池です。広義で充放電可能リチウム電池とは、黒鉛負極、コバルト、マンガンまたはリン酸鉄を用いた正極、およびリチウムイオンを輸送できる電解液から構成されています。リチウムイオン電池構造は現在正式に商業化に成功し、リチウムイオン二次電池として何度も充電して繰り返し使用することができます。これは、リチウムイオン二次電池の正極と負極に使用される化合物が材料構造に無理な変化を起こさずにリチウムイオンの出入りを促すことができるため、充放電中にリチウムイオンが正負極間を往復させることができるからです。 リチウム電池の標準的な電圧は3.7 Vですが、充電満タン時の電圧は4.2 Vまで貯めることが可能です。エネルギー密度は高く、サイクルの寿命が長いため、現在では多くの3 C製品がリチウムイオン電池を電源としています。リチウム電池の欠点としては過放電と過充電に耐えられないことであり、誤った使用は電池の寿命を減らすだけでなく、熱暴走による爆発、発火などの安全性にも問題があります。市場のほとんどのリチウムイオン電池には保護回路や電池のコアに防爆機構が搭載されています。 リチウムイオン電池の動作原理には正極と負極の間のイオン運動によるものです。理論上このメカニズムは永遠に有効ですが、時間が経つにつれて、使用頻度、高温、老化が性能を低下させる可能性もあります。そのため、メーカーはほとんどはリチウムイオン電池の寿命を300〜500回の放電／充電サイクルに指定した保守的な方法を採用しています。 リチウムイオン電池は熱を受けると同時にその圧力を受けるため、電池を高充電電圧にしているのと同じようになってしまいます。もし電池温度が30°C（86°F）以上であれば高温となり、ほとんどのリチウムイオン電池では4.10 V/cell以上であれば高電圧となります。バッテリーを高温にし長時間フル充電の状態にしていると複数回充電するよりもバッテリーが故障しやすくなる原因になります。 Battery Universityの研究によると、0°Cの温度で40%まで充電すれば、1年後の電池の状態は出荷時の98%を保持することができます。同じ0°Cの温度で100%まで充電したとしても、1年後の電池の健康度は出荷時の94%を保持することができます。しかし、40%と100%に充電する際、充電温度の増加に伴い60°Cの状態で100%に充電すれば、3ヶ月で電池の状態が60%になってしまうことがわかりました。ワイヤレス充電は電磁誘導による技術であるため、通電後の磁気コイルには磁場変化が生じ、電子の流れが充電可能な電流を発生させています。電流の発生時は必ず熱エネルギーが発生し、充電が速ければ速いほどその熱エネルギーは強くなるので、 [...]