Category Archives: 技術ブログ

TWS完全ワイヤレスBluetoothイヤホンの干渉及び非同期に関する研究

Allion Labs / Allen Liao   近年、一部のスマートフォンから3.5 mmイヤホンジャックが廃止され、Bluetoothイヤホンが広く使われるようになってきています。ケーブル接続が不要で、体積が小さく携帯しやすいBluetoothイヤホンは、通勤、通学、運動中など、様々なシーンで使用されているのを目にするようになってきています。近年は、Bluetooth伝送技術の発展しにより、音質や消費電力も改善され、、完全ワイヤレス(TWS)イヤホンも普及し始めました。   TWSイヤホンとは 完全ワイヤレス(TWS)イヤホンは、従来のワイヤレスBluetoothイヤホンで左右のユニット間を接続しているケーブルをワイヤレス伝送に置き変えたものです。これにより、使用上の利便性が向上され、またケーブル接続が一切なくなったことで、タッチノイズが出現しません。これら2種類のBluetoothイヤホンは高解像度または低遅延のCodecのサポート有無を除けば、その使用規格は基本的に同じです。唯一、完全ワイヤレスBluetoothイヤホンは多くがBluetooth 5.0規格をサポートしています。 BluetoothとWi-Fi技術はいずれも2.4GHzの無線電波帯域を使用しているため、往々にして接続周波数帯域上で共存(Coexistence)の技術的問題があり、さらに完全ワイヤレスイヤホンは通常小さいため、アンテナ設計に制限があり、イヤホンの共存問題がより重大になります。 一般的に完全ワイヤレスイヤホンが2.4GHz帯域で共存が引き起こす可能性のある問題は、次のようにまとめることができます。 無線信号の干渉がBluetoothのボタン機能（再生、一時停止、次のトラック）の反応遅延、さらには失敗を引き起こす [...]

ホームルーター性能検証規格の統一：TR-398の予備研究（四）

Allion Labs/ Alvin Tsai & Chris Wu 業界初の家庭用Wi-Fi性能テスト基準「TR-398室内Wi-Fi性能テスト基準」（以下、「TR-398規格」といいます。）には、6つのカテゴリーが含まれます。前の文章では、必須ではないが重要な「受信機感度」及び必須項目に属する「伝送容量」、「カバー範囲」及び「マルチユーザーサポート」を紹介しました。今回のシリーズ文章では、最後の2つの必須カテゴリーである「安定性」及び「干渉回避」を紹介します。 カテゴリー5：安定性（Stability） 5-1. 長時間安定性テスト（Long Term Stability Test）：必須項目 このテストでは、主にWi-Fiデバイスの耐久安定性能を測定し、24時間連続でスループット及び接続の可用性をモニタリングします。 [...]

ホームルーター性能検証規格の統一：TR-398の予備研究（三）

Allion Labs/ Alvin Tsai & Chris Wu 前2回のシリーズ文章では、TR-398規格内のテストカテゴリーである「受信機感度」と「伝送容量」及びそれぞれのテスト項目を簡単に紹介しました。それを通じて、TR-398規格の背景や意義及びテスト環境構築要件を印象強く理解いただけたでしょう。今回は、テストカテゴリー3の「カバー範囲」及びテストカテゴリー4の「マルチユーザーサポート」内の5つの必須項目及びそのテスト例を紹介します。 カテゴリー3：カバー範囲（Coverage） 3-1.カバー範囲テスト（Range Versus Rate Test）：必須項目Wi-Fiデバイスの基本チャンネル及びRF接続性能を測定することを目的とし、システム内で信号減衰器の使用を通じて距離増加による信号減衰を具現化します。   3-2. [...]

ホームルーター性能検証規格の統一：TR-398の予備研究（二）

Allion Labs/ Alvin Tsai & Chris Wu 前回のシリーズ文章では、「TR-398室内Wi-Fi性能テスト基準」（以下、「TR-398規格」といいます。）の背景情報及びこのテスト基準が発表される重要な意義を簡単に紹介し、またTR-398規格の影響範囲からはじめ、環境構築及び要件設定等をわかりやすく説明しました。今回は前回に引き続き、TR-398規格内のテスト項目である伝送容量を説明していきます。 カテゴリー2：伝送容量（帯域幅）（Bandwidth） 2-1.マルチユーザーとの接続テスト（Maximum Connection Test）：必須項目 32台のデバイスが無線APに同時接続されている時でも、接続が途絶しないことを確保でき、且つパケットロスを最小に抑えることができるかどうかを検証することを目的とします。     [...]

ホームルーター性能検証規格の統一：TR-398の予備研究（一）

Allion Labs / Alvin Tsai & Chris Wu 概要従来から室内Wi-Fiに共通のパフォーマンステスト基準がなかったため、ベンダー各社が各自の仕組みでテスト及び定義付けを行なってきました。結局、ユーザーが関連設備を購入する時、やむを得ず各製品のそれぞれの説明に依存し、異なるブランドの製品を比較する共通の土台もありませんでした。今年になり、ようやく国際非政府組織のブロードバンドフォーラム（Broadband Forum）は、ベンダー及び試験ラボと共同で室内Wi-Fiのパフォーマンステスト基準を制定し、2019年2月に初の家庭用Wi-Fi性能テスト基準「TR-398室内Wi-Fi性能テスト基準」（以下、「TR-398規格」といいます。）を発表しました。 ブロードバンドフォーラム（Broadband Forum）は、国際的な非政府組織であり、ブロードバンドインターネットの規格開発に特化した非営利の業界コンソーシアムです。そこで発表された有線インターネット接続規格に、PON、VDSL、DSL、Gfast等が含まれます。ブロードバンドフォーラムのメンバーに、通信ネットワーキング及びサービスプロバイダー企業、ブロードバンドデバイス及び機器ベンダー、コンサルタント、独立した試験ラボ（ITL）を網羅しています。その取締役会の構成員には、BT、AT＆T、エリクソン、ノキア、ARRIS、Calix、インテル、ドイツ・テレコム、テレコム・イタリア、InCoax、ファーウェイ、中華電信、中国電信、中国移動等世界的な大手電気通信事業者が含まれ、その地位及び影響力も軽視できません。 TR-398規格の定義TR-398は、IEEE規格802.11acに基づき802.11n/acのパス/フェイル要求を有する性能テスト基準を提供します。TR-398は、802.11n/acのAP設備向けに開発されたテスト規格です。対応する相互運用性認証プログラムは、Wi-Fiアライアンスの802.11n（Wi-Fi 4）及び802.11ac（Wi-Fi 5）です。 [...]

TR-398とIoT製品の応用に関する検討

Allion Labs / Cache Her TR-398は世界初のWi-Fi性能テスト標準で、この標準には家庭用Wi-Fiルーターの性能を規定する明確な基準があります。他の家庭用ワイヤレスデバイス（例えば、携帯電話、タブレット、セットトップボックス、ワイヤレスプリンターなど）また最近人気なIoT製品（例えば、スマートスピーカー、ウェブカメラ、家電製品またはセンサーなど）も同じ基準に従って規定できますか？この問題について、アリオンのプロフェッショナルテストチームは、TR-398の6つのメジャー側面（11項目のプロフェッショナルテスト項目）に対応する判断基準を理解するようにご案内します。そこで調査した結果、家庭用ワイヤレスデバイスやIoT製品についてテストできる項目が10個含まれています。最適なユーザーエクスペリエンスを実現するための、受信機の感度、スループット（帯域幅）、カバレッジ、マルチユーザーサポート、干渉防止および安定性などを含め、製品種目別とサポート機能によって性能パフォーマンスを検証することができます。   家庭用ワイヤレス製品の問題は多い？ 皆様はこんな経験がありませんか？新しい家庭用ワイヤレス製品（スマートスピーカー、掃除ロボットまたはスマートドアロックなど）を購入して自宅で使おうとした時、接続できなかったり、接続が不安定だったり、接続エラーまたはスピードが遅いなどの問題が起きてしまいます。多額な金をかけたが、楽しむことが出来ず、不愉快な気分になったことがありませんか。何故このようなことが起こるでしょうか。それは消費者の利益を保護するためのワイヤレス製品の性能を有効に規定する基準がないためです。一部のメーカーは、製品の基本的な機能を低コストで確認することはしますが、製品のパフォーマンスや安定性を確保するためにより多くの時間と資金を投資したがらないのです。ユーザーのフィードバックによると、市場に出回っているIoT製品は、よく使用中にいくつかの問題に遭遇することがあります。 家庭用ネットワークデバイスまたは携帯電話に接続できない。 頻繁に接続エラー スピードまたは反応が遅い 他のブランドのデバイスとインタラクティブできない このような問題は、製品に対するユーザーの満足度を低下させるだけではなく、深刻な状態ではブランドの信頼を著しく低下させ、さらにこの製品を買わないように他の人に煽る人もいます。実際に引き起こされた損害は予想よりもはるかに大きいものです。   [...]

TR-398テスト例-市販主力ルーターの性能比較

Allion Labs / Ryan Huang 現代の家庭生活には、スマートフォン・3C製品やIoTデバイス等、ネットワーク接続が必要なデバイスが多くあり、ワイヤレスネットワークが非常に重要な役割を果たしています。しかし、2019年2月ブロードバンドフォーラムによってワイヤレスルーターのWi-Fi性能テスト規格「TR-398屋内Wi-Fi性能テスト規格」（以下「TR-398規格」という）が発表されるまでは、業界に包括的なテスト基準と仕様はありませんでした。TR-398規格のテスト内容には、6つの主要分野で11のテスト項目が含まれており、このテスト規格がリリースされた後、各ネットワークベンダーもこれを基礎とした共通のパフォーマンス基準を策定しました。今回は、市販されている5つのフラッグシップワイヤレスルーターを選び、ユーザーが頻繁に遭遇する問題をシミュレーションした8つのテスト項目を検証比較し、実験データを通じて各ワイヤレスルーターのパフォーマンスを観察しました。 環境セッティング テスト中、テスト対象物を隔離ボックス内の固定された箇所に配置し、ワイヤレスデバイス設備シミュレータを別の隔離ボックスに配置して、また別の隔離ボックス内の信号減衰器と直列に接続し、更に減衰器から出る信号をテスト対象物の隔離ボックスに接続し直しました。ここでは、この中間信号のパス減衰を測定および計算してテスト環境で必要な仕様をクリアし、結果の安定性や正確性と一貫性を確保しています。 図1:テスト設備とその構築 TR-398の実測結果で、市販されているフラッグシップワイヤレスルーターを徹底比較 図2: 今回比較した市販されている5台のフラッグシップルーター 総合評価：試験結果のまとめ 図14:各テスト項目における各ワイヤレスルーターのパフォーマンス 以上から、5台のワイヤレスルーターは今回の8つのテスト項目で理想的なパフォーマンスを発揮できていなかったことが分かりました。TR-398は最近策定されたテスト仕様であるため、これらの市販ワイヤレスルーターは、パフォーマンスの点でTR-398テスト規格向けに調整されていません。この規格が策定されて、今後ネットワークベンダーがこの仕様に従うことで、ユーザーによく起こる問題が大幅に減少し、顧客からのクレーム発生が減少すると私達は信じています。 [...]

スマートデバイスの普及でWi-Fi製品が激増！Wi-Fiエコシステム入門

Wi-Fiエコシステムとは？ 個別の利用者が、各メーカーや各種デバイス（スマートフォン、スマートスピーカー、ネットモニターなど）を操作するとき、それぞれ異なる行動と利用パターンが生まれてきます。Wi-Fiエコシステムというのは、簡単に言えば、上記の要素とフィールドという変数が絡み合って生まれてくるものです。   Wi-Fiエコシステムは四つの分野（「ハードウェア」, 「サービス」, 「活用」, 「フィールド」）に分類することができます。   一つ目の「ハードウェア」とは、スマートフォンやパソコンといったIT製品、冷蔵庫、クーラー、コンセント、ドアベルといったIoT製品、あるいは車載機器といったデバイスなど、形のあるWi-Fi製品全般を指します。   二つ目の「サービス」とは、iCloud, Google driveというクラウドストレージから、ビッグデータの統計分析、設備保守の遠隔操作、スマートフォンによるプッシュ通知などを指します。   そして三つ目の「活用」は、様々な需要やデバイス、サービスの細分化によってWi-Fiエコシステムに誕生した概念です。Line, [...]

全面検証で無線の死角を発見　Bluetoothキーレスエントリーを安定化

電動自動車への需要が、環境意識の高まりに伴い増加の一途を辿っています。電気自動車がもたらしたのは、これまでの車体構造やデザイン上の成約を取り払ったことによる技術革新に加え、車載周辺機器の進化です。Bluetoothなど無線を活用して操作可能な軽くて薄いアクセサリがスマートデバイスの主流となっており、様々な製品が開発されてきました。 これまで使用されていた物理キーに代わり、Bluetooth技術を採用したキーレスエントリーを導入し始めているのは、まさにスマートデザインの隆盛を物語っています。様々な無線技術の導入によって確かにスムーズで負担の少ないユーザー体験を得られるようになりましたが、一方で設計上困難な点も増えました。設計者は無線パフォーマンスの安定性についても注意が必要です。 全面検証で無線の死角を検出 アリオンの検証チームがテストを行った結果、Bluetoothキーは実際の使用場面においては、使用上の制限によってユーザーエクスペリエンスが損なわれていることが判明しました。検証チームは、電動バイクのBluetoothデバイスの総合放射電力（TRP：Total Radiated Power）と全等方感度（TIS：Total Isotropic Sensitivity）を検証するためにシールドルームでOTA（Over the Air）試験を行いました。その結果、車体にあるBluetoothデバイスの受送信には死角があることが分かりました。下図が表す凹んだ部分が死角になります。つまりこの角度からアンロックやロックの指示を送っても、バイクは何の反応もしません。想像してみてください。路傍にバイクを置き一時的に愛車から離れます。用事を済ませて帰ってきて普段どおりアンロックしようと思っても動作しなかったとしたら…。原因が分からないあなたはきっと焦燥感を覚えることでしょう。 TRSとTIS試験で分析した結果、この電動バイクは特定の方角からのBluetooth信号をキャッチできないようです。ユーザーがその方角にいた場合、アンロックできない可能性が高いということです。 無線品質のことなら － アリオンRF検証ラボ 無線製品の性能は様々な外因・内因から影響を受けます。例えばノイズ・同一チャネル干渉・隣接チャネル干渉、さらに使用者の習慣・使用環境などが無線性能低下の原因になり得ます。開発者は製品に導入する無線技術が標準仕様・法令制限に適していることを確認するほか、製品検査を全面的に行って問題点をいち早く特定し、解決策を打ち出すことが大切です。 [...]

IoTアプリケーションの情報セキュリティリスク　そのスマートデバイス、本当に安全？

IoTは生活を利便性にしてくれる一方で、セキュリティ面では数多くのリスクを孕んでいます。セキュリティ問題に対し完全な対策を取るのは、製品開発者であっても困難を極めており、近年ではIoTデバイスに対するサイバー攻撃や、情報セキュリティの落とし穴といった問題が続出しています。 「知らない」では済まされない？ IoTデバイスのリスク IoTデバイスが遭遇するリスクとはどのようなものでしょうか。例えば、映画の中でハッカーがシステムに侵入して情報を不正に入手するような光景は、現実にも起こり得ることです。デバイスのセキュリティが万全でなければ、攻撃者はネットワークのパスワードを入手してデータを盗み取り、仮定内のIoTデバイスさえも操作できてしまいます。近年普及しているスマートロックやホームセキュリティが攻撃を受ければ、深刻な事態に陥ることでしょう。 次の映像をご覧ください。 この映像からも分かるように、デバイスにパスワードが設定されていても、単純なパスワードであれば数秒で解読されてしまいます。 IoT時代では、どんな無線デバイスでもハッキングされるおそれがあります。スマートロックやホームセキュリティだけでなく、ネットワークカメラ、IoV、無線オーディオ、Mesh APやNASなども攻撃者の標的になり得るのです。 Wi-Fi製品の安全性検証　製品のセキュリティを強化 アリオンは2004年から無線検証の分野で実績を重ねてきました。Wi-Fi Alliance公認の試験機関として、Wi-Fi認証試験や無線デバイスの問題を全面的に解決するとともに、IoTデバイスのセキュリティ保護を強化し、潜在リスクの検出・製品の安全性向上をお手伝いしています。 もはやIoT化は必然的な流れとなっています。様々な業界で技術的なイノベーションやブレークスルーが追求される一方で、メーカー側は慎重にセキュリティ問題に向き合い、リスク管理を行う必要があります。セキュリティ上の懸念点を払拭した上で完成したIoT製品は、ユーザーに便利で安全なスマート空間を提供できることでしょう。 [...]