Allion Labs/Allen Liao
キーボードやマウス等のワイヤレスデバイスは、PCやゲームなどを利用するうえで、日常生活に欠かせないものとなっています。これらのワイヤレスデバイスは、通常Bluetoothまたは2.4GHzの無線技術を使用してワイヤレス操作を実現しています。
これらのワイヤレス通信は必要不可欠な技術である一方、ユーザーが不便と感じる場面もあります。例えば、ビジネス環境において、ユーザーが複数のコンピューターを一つのBluetooth®マウスで操作したい場合、マウス自体に、接続したいコンピューターを自由に指定できる機能が存在しないため、複数のコンピューターを制御するには、使わないコンピューターのBluetoothを一旦オフにするなど、いくつかの作業が必要でした。
このような負担を軽減するため、メーカーはデュアルモードワイヤレスマウスを販売しています。デュアルモードワイヤレスマウスは、Bluetoothと2.4GHzの無線の両方をサポートし、2.4GHzの無線はPC側ではUSBドングルを使用して接続します。マウス側のスイッチでBluetoothモードとドングルモードを自由に切り替えることができるため、簡単に2つのコンピューター間での接続を切り替えることが可能です。
図１：ドングルとBluetoothのモード切り換えでマルチタスクを実現
利用されるもう1つの分野は、昨今非常に人気のあるeスポーツ業界です。eスポーツでは、非常に高いマウス感度と応答速度を必要とします。Bluetoothを接続に使用すると、求められる伝送スピードをほとんど満たすことができません。その理由は、USB HID仕様を通じたBluetooth®デバイスの反応が悪いためです。そのため、eスポーツ用のマウスでは、メーカーが独自に開発した高速ワイヤレス技術を使用することで、ユーザーのニーズを十分に満たすワイヤレスマウスを実現しています。独自開発の技術を使用しているため、コンピューター側ではUSBドングルを使用します。
図2：市販されているeスポーツ用マウスは、ドングルで高速伝送を実現
2.4GHzワイヤレスの共存がワイヤレスマウスに与える影響は
以前、共存状況下においてワイヤレスキーボードに発生し得る問題についてご説明しました（Bluetooth®キーボード性能検証と分析を参照）。今回は、ワイヤレスマウスの共存パフォーマンスについて説明します。オフィス環境であろうとeスポーツの大会であろうと、環境全体は様々なワイヤレスデバイスによって干渉を受けてしまいます。アリオンは豊富なワイヤレステストの経験に基づいて、2.4GHzワイヤレスの共存がワイヤレスマウスに与える影響を以下の様に要約しました。
- マウスカーソルの移動中にラグが生じる
- マウス操作が全く機能しなくなる
2.4GHzのワイヤレス共存問題に対応するためにBluetoothも、メーカー独自の2.4GHz無線技術も、周波数ホッピングメカニズムを使用しています。しかし、ホッピングメカニズムを使用していれば、完全に干渉の問題を防止することができるのでしょうか？こうした接続の問題は、ユーザーエクスペリエンスの低下を引き起こす可能性があり、ブランドの信頼性にも影響を与えるため、十分にテストを行う必要があります。
これらのワイヤレス共存の問題について、この記事で3つのセクション「環境設定」「パフォーマンス判断基準」「実際のテスト結果」を通じて、市販されている2種類のオフィス用のデュアルモードワイヤレスマウスを選び、ワイヤレス信号が干渉を受ける状況下で発生した問題とその劣化について比較を行いました。
図3：市販されている2種類のデュアルモードワイヤレスマウス
デュアルモードワイヤレスマウスのテスト環境設定
デュアルモードワイヤレスマウスのテスト項目は、安定したテスト結果を導き出せるように、外部からの電波干渉を排除するため全て電波暗室で実行します。テスト過程において、干渉状況下のデュアルモードワイヤレスマウスのパフォーマンスを分析するために、マウスカーソル移動ジグを使用して定性的・定量的な移動を実行し、レポーティングレートの数値とカーソル移動の軌跡を記録します。全体的なセットアップは図4の通りです。
図4：デュアルモードワイヤレスマウスワイヤレス共存テストのセットアップ図
干渉テストシーンのシミュレーションは、異なるワイヤレス通信テクノロジー（Wi-FiやBluetooth）、通信デバイスの数、信号密集度（高速または低速テクノロジー）等、複数の異なる干渉シーンを考慮する必要があります。
デュアルモードワイヤレスマウスの性能パフォーマンスを判断する基準
今回のワイヤレス共存テストの判断基準は、そのマウスの反応速度とカーソルの滑らかさに基づいています。テスト項目は以下の通りです。
レポーティングレート (Reporting Rate、以下RR) をモニタリングする
一般的なワイヤレスマウスのRRはおおよそ125Hzですが、共存干渉の影響により、その値が100Hz以下に減少すると、利用する際にマウスの制御/反応能力が低下したことが感じられます。
カーソル移動の軌跡をモニタリングする
RRのパフォーマンスに加えて、カーソルの動きの滑らかさをビデオ録画でモニタリングし、ユーザーが使用時に発生する状況を推察します。
デュアルモードワイヤレスマウスの実際テスト結果
レポーティングレート (Reporting Rate、以下RR) をモニタリングする
D社製とL社製の2つのデュアルモードワイヤレスマウスを使用し、図5の干渉状況の悪化の影響を検証しました。グラフのX軸は干渉条件、Y軸はRRの変化をそれぞれ表しており、基本的にRR値が高いほど良好であると言えます。
Bluetoothモードとドングルモードのどちらのテスト結果からも、干渉量が増加すると、Wi-Fi干渉状況下でL社製のマウスのRRが低下し、D社製のマウスは125Hz前後で維持できていることが分かりました。干渉量を増加させて3つのWi-Fi干渉状況にすると、L社製のマウスのRRはわずか40Hzまで急激に低下してしまいました。しかし、D社製のマウスは引き続き100Hz以上を保っています。最後に、5つのWi-Fi干渉と3つのBluetooth干渉を同時に発生させると、2つのマウス間のRRギャップが更に大きくなりました。
図5：BluetoothモードとドングルモードによるReporting Rateテスト結果
カーソル移動の軌跡のモニタリング結果
上記の干渉シーンで、L社製のマウスの実際のユーザーエクスペリエンスがどのようなものになるのか、図6・7・8で説明します。図6は、干渉がない状況を示し、カーソルが引っ掛かることなく非常にスムーズに移動していることがわかります（カーソルの残像に注目してください）。しかし、3つのWi-Fi干渉状況（図7）ではあまり滑らかでなくなり、5つのWi-Fi干渉と3つのBluetooth干渉（図8）が同時に発生すると、カーソルの動きの不連続性や引っ掛かりの現象が明らかに発生しました。この時点ですでに使い勝手が悪く、ユーザーは製品を返品したいと感じる可能性があります。 図9は、図8と同じ条件下におけるD社製のカーソルパフォーマンスを示しており、スムーズではないものの、それでもユーザーの許容範囲内に留まっています。
図6：L社製マウス干渉無し環境におけるカーソルパフォーマンス
図7：L社製 3つのWi-Fi干渉下におけるカーソルパフォーマンス
図8：L社製 5つのWi-Fiと3つのBluetooth干渉下におけるカーソルパフォーマンス
図9：D社製 5つのWi-Fiと3つのBluetooth干渉下におけるカーソルパフォーマンス
結論
上記のRRとカーソルパフォーマンステストの結果を要約すると、D社製のデュアルモードワイヤレスマウスは、ワイヤレス干渉下でも優れたパフォーマンスを維持できていることが判明しました。2つのメーカーのワイヤレスマウスになぜこのような大きな違いがあるのでしょうか。アリオンは以下の可能性があると推測しています。
- マウスアンテナ性能自体の違い
- ワイヤレストランスミッターモジュールの出力電力の差異（ただし、バッテリー寿命も考慮する必要あり）
- ドングルモードで干渉防止アルゴリズムが最適化されているかどうか
パソコン周辺機器メーカーは、現在信号が混雑している2.4GHz周波数帯で、いかに製品の動作性を検証するかに開発の重点を置いています。更に多くのメーカーが、ハードウェア・ファームウェアやドライバーソフトウェアを通じてワイヤレスマウスが正常に動作することを確保するために、日々研究開発を進めています。
ワイヤレス製品共存の検証テストを通じてIoTの時代に応じる環境に素早く対応
より多くのワイヤレス製品が登場するにつれ、ワイヤレスの共存問題はますます注目されるようになりました。アリオンはこの問題の動向を理解し、ユーザーエクスペリエンスへのフォーカスから多様化する干渉シーンの設定に至るまでを視野に入れた対応に取り組んでいます。ユーザーが実際の環境でより良いユーザーエクスペリエンスを享受できること、製品の市場競争力を高めることができるように、アリオンはお客様の製品強化を全力でサポートします。
今回のテストでは、デュアルモードワイヤレスマウスを例として、ワイヤレス共存環境下でのパフォーマンスをテストしました。ワイヤレス製品の共存パフォーマンス問題とテストサービスについてご興味がある方は、お気軽にお問い合わせください。