マウスを差すとビデオカメラがフレームを落とすのはなぜですか?

両者はおそらく、マザーボード上で直接、あるいは同じハブチェーン経由で、同じUSBコントローラーに接続されています。1080pのビデオカメラストリームは毎秒おおよそ30〜50メガビットを消費しますが、USB 2.0バスにはプロトコルオーバーヘッド後に約280メガビットの実効スループットしかありません。30〜50Mbpsでは、カメラは280Mbpsのバスの大部分を空けておきます。しかし、カメラの予約済みアイソクロナススライスと他のデバイスからのバーストが合わさると、バスは実用上限へ押し上げられることがあります。そうなるとコントローラーはベストエフォート転送を削り、ごくわずかな帯域しか使わないマウスでさえ反応が悪く感じられます。そのバス上のすべてのデバイスが被害を受けます。

USB 3.0ポートは本当にUSB 2.0ポートから独立していますか?

物理的には、イエスでもありノーでもあります。USB 3.0とUSB 2.0は同じコネクター上で異なる電気レーンを使うため、USB 3.0ポート上のUSB 3.0デバイスは、USB 2.0デバイスと直接帯域を奪い合いません。準拠したUSB 3.0ハブでは、USB 2.0とSuperSpeedの経路は別々に扱われ、USB 2.0デバイスは通常High-Speed(480Mbps)で動作します。ただし、古いハブや低品質のハブ、特定のケーブルや信号品質の問題では、デバイスが期待より低い速度——たとえばFull-Speed(12Mbps)——でネゴシエートすることがあります。デバイスマネージャーで実際のネゴシエート速度を必ず確認してください。ポートは電気的に分離していますが、ハブのアーキテクチャは依然として予期しないボトルネックを作りえます。

USBハブは接続されたデバイス間で帯域を分割しますか?

USBハブは、ネットワークスイッチがポートを分割するようには帯域を分割しません。代わりに、同じハブに接続されたすべてのデバイスが、コントローラーへの単一のアップストリーム接続を共有します。ハブはそのアップストリームリンクへのアクセスを仲裁するため、下流デバイス全体で利用できる合計帯域は、アップストリームポートの容量を超えられません。コントローラーへアップストリームするUSB 2.0ハブは、いくつデバイスが差されていても、全ポート合わせて最大約280メガビットしか提供できません。

デバイスマネージャーでUSB帯域の使用状況を見れますか?

いいえ。ここが重要ですが、デバイスマネージャーは帯域の使用率を報告しません。どのデバイスがどのコントローラーに接続され、どの速度で動作しているかは表示しますが、利用可能な帯域のうちどれだけがその瞬間に消費されているかは表示しません。実際の帯域使用量を測るには、デバイスごとのスループットを表示できる USB Device Tree Viewer や HWiNFO といったサードパーティツールが必要です。デバイスマネージャーはトポロジーの地図作成——どのデバイスがコントローラーを共有しているかの確認——には有用ですが、リアルタイムの帯域モニタリングには使えません。

ワイヤレスマウスのレシーバーをUSB 3.0ハブに差すと調子が悪くなるのはなぜですか?

USB 3.0の信号は2〜2.8GHz帯で高周波干渉を発生させ、これはほとんどのワイヤレスマウスやキーボードのレシーバーが使う周波数帯と重なります。ワイヤレスレシーバーをUSB 3.0ポートやハブに差すと、特に短いケーブル経由では、レシーバーのアンテナがRFノイズのゾーン内に置かれ、接続品質が劣化します。マザーボード直付けのUSB 2.0ポートを使うか、レシーバー付属のUSB延長ケーブルで、USB 3.0ポートから物理的に離してください。

電源付きUSBハブを追加すれば帯域問題は解決しますか?

電源付きハブは電力供給には役立ちますが、帯域は増やしません。同じハブ上のすべてのデバイスは依然として、コントローラーへの単一のアップストリームリンクを共有します。そのため、帯域が飽和したバスに電源付きハブを足しても、新たなスループットは生まれません。電源付きハブが有用なのは、電力不足でデバイスが落ちるときであり、それは帯域競合とは別の問題です。帯域競合を直すには、デバイスを別のコントローラーへ移す必要があり、同じコントローラーにハブを増やすことではありません。

プリンターとカメラを同時に1つのUSBポート系統で使えますか?

技術的には可能ですが、実際の結果は、両者がコントローラーを共有するかどうかと、それぞれが必要とする帯域に依存します。プリンターは印刷ジョブの間、短いバーストでデータを送り、その後はアイドルになります。一方、カメラは継続的にストリームします。両者が同じUSB 2.0コントローラー上にあると、カメラの連続ストリームが印刷中のプリンターを圧迫し、印刷速度の低下や断続的な接続切断を招くことがあります。特に印刷ジョブが大きい場合や、カメラが高解像度でストリームしている場合は、別々のコントローラーに置くのが最善です。

自分のコンピューターにいくつのUSBコントローラーがあるか知るには?

Windowsでは、デバイスマネージャーを開き「ユニバーサルシリアルバスコントローラー」を展開します。「USB ルートハブ」というラベルの各エントリーはUSBツリーの分岐を表すのであって、必ずしも独立したコントローラーではありません。1つのホストコントローラーが複数のルートハブを管理することがあり、デバイスマネージャーが完全なグループ分けを明示しないこともあります。各ハブの下に一覧されるデバイスは、同じバス上で帯域を共有します。典型的なデスクトップでは2〜4個、ノートPCでは1〜3個のコントローラーが見えます。macOSはシステム情報(System Report)のUSBセクションにコントローラー情報を表示し、Linuxは lsusb -t でツリーを表示します。鍵となる洞察は、同じホストコントローラーの下にグループ化されたポートは帯域を共有し、異なるコントローラーの下のポートは共有しない、ということです。

USB バス競合 — 複数デバイスが一緒に遅くなる本当の理由

Q: 自分のコンピューターにいくつのUSBコントローラーがあるか知るには?

Windowsでは、デバイスマネージャーを開き「ユニバーサル シリアル バス コントローラー」を展開します。「USB ルート ハブ」というラベルの各エントリーはUSBツリーの分岐を表すのであって、必ずしも独立したコントローラーではありません。1つのホストコントローラーが複数のルートハブを管理することがあり、デバイスマネージャーが完全なグループ分けを明示しないこともあります。各ハブの下に一覧されるデバイスは、同じバス上で帯域を共有します。典型的なデスクトップでは2〜4個、ノートPCでは1〜3個のコントローラーが見えます。macOSはシステム情報(System Report)のUSBセクションにコントローラー情報を表示し、Linuxは lsusb -t でツリーを表示します。鍵となる洞察は、同じホストコントローラーの下にグループ化されたポートは帯域を共有し、異なるコントローラーの下のポートは共有しない、ということです。

各USBポートが独立しているという通念は誤りです。同じアップストリームリンク、ハブ、速度ドメイン、コントローラーの資源を共有するデバイスは帯域を奪い合い、別々の経路なら奪い合いません。カメラや外付けドライブのような帯域を大量に消費するデバイスが他と同じコントローラー上で動くと、全員が遅くなりえます。本ガイドでは、実際のUSBトポロジーの仕組み、競合の症状の見分け方、ほとんどのユーザーが知らない再接続戦略を解説します。例と数値は共通の参考値であり、実際の速度はコントローラー、ケーブル、デバイス、OSに依存します。

ほとんどの人は、コンピューターの各USBポートは独立したレーンであり、システムへの専用回線を持っていると想定しています。片方のポートにドライブを差し、別のポートにカメラを差しても、互いに影響し合うことはない——それが自然な期待です。デバイスが一緒に遅くなる理由を何人かに聞けば、大半はデバイス、ケーブル、オペレーティングシステムを疑うでしょう。このメンタルモデルは誤りであり、多くのUSBトラブルシューティングが挫折に終わる原因です。 USBポートは独立していません。ポートはコントローラーの下にグループ化されており、単一のコントローラーに接続されたすべてのデバイスは、固定された総帯域幅を持つ1本のバスを共有します。そのバス上のデバイスが必要とする量が供給能力を超えると、デバイスは帯域を奪い合い、バス上の全員が遅くなります——帯域をほとんど使わないデバイスさえも。この競合こそがバス競合です。競合は、長いリストの不可解な症状を説明します。外付けドライブがコピーを始めた瞬間にフレームを落とし始めるウェブカメラ。プリンターがジョブを開始するとノイズまじりになるオーディオ。演奏の途中で接続が切れるMIDIコントローラー。これらのケースの多くで、デバイスは故障していません。飢えているのです。そしてその飢えはハードウェアではなく、接続の構成によって引き起こされます。同じデバイスを別のポートへ移すだけで問題が消えることがあり、だからこそ同一の周辺機器が友人のマシンでは完璧に動くのです。なお、USBの異常は電力供給、ケーブル品質、ドライバーのバグ、コントローラーのスケジューリング、アイソクロナス転送の制限、USB 3.xのRF干渉、ファームウェアの問題からも生じえます。帯域競合は最初に確認すべき有力候補であり、万能の説明ではありません。朗報は、競合は診断可能で、既存のポートを組み替えるだけでしばしば解決できることです。頻繁に引用される例:Dell XPS 15 でフレームを落としていた Logitech C920 ウェブカメラは、Samsung T7 ドライブを別のコントローラーへ移したところ解決しました。修正コストはゼロです。(これはユーザー報告による例示的なケースであり、管理された実験室測定ではありません。)このページでは、USBトポロジーの実際の仕組み、どの接続パターンがデバイスを飢えさせるのか、そして問題を軽減または解消するためにポートをどう組み替えるかを解説します。ここでの帯域数値は一般的な参考値です。実際の速度は、お使いのコントローラー、ケーブル、デバイスファームウェアに依存します。コントローラー、ルートハブ、接続デバイスを含むUSBバストポロジーと共有帯域幅を示す図

USBトポロジーの実際の仕組み

USBトラフィックは厳格な階層に従います。頂点にはホストコントローラーがあります。システムの代わりにUSBプロトコルを実行する、マザーボード上のチップです。各コントローラーは1つ以上のルートハブを所有し、ルートハブは背面パネルに見える物理ポートで終端します。ケーブルと外付けのダウンストリームハブがバスをさらに延長し、デバイスはその末端に接続します。デバイスが実際に競合するかどうかは、同じアップストリームリンク、ハブ、速度ドメイン、コントローラーのスケジューリング資源を共有しているかどうかによります。別々の速度ドメイン(USB 2.0とUSB 3.x)にあるデバイスや、同じコントローラーの下でも別々のルートハブ分岐にあるデバイスは、まったく競合しないこともあります。同じコントローラー名が見えるだけでは、1つの帯域プールから引いていることの証明にはなりません。ただし診断の出発点としては、1つのコントローラーの下はすべて共有とみなすのが安全な近似です。現代のシステムでは、コントローラーは別個のチップとしてではなくチップセット内部にあります。だからこそ、マザーボードのポート配置は恣意的に見えるのです。どの物理ポートをどのコントローラーに接続するかはメーカーが決め、そのグループ分けは筐体のどこにも印刷されていません。背面4ポートがあるコントローラーにぶら下がり、フロントパネルのヘッダーは別のコントローラーへ配線される——視覚的な手がかりは一切ありません。グループ分けを知る唯一の確実な方法は、ソフトウェアで調べることです。外付けハブはツリーをもう一段深くしますが、新しいバスを作るわけではありません。同じコントローラーにダウンストリーム分岐を追加するのであり、ホップごとにわずかなレイテンシを加えます。実用上の規則はこうです。ハブは接続の選択肢を増やしますが、単一の帯域予算を共有します。 Windowsのデバイスマネージャーは、USB接続をユニバーサルシリアルバスコントローラーの下にグループ化します。各USB ルートハブのエントリーはUSBツリーの分岐を表しますが、1つのホストコントローラーが複数のルートハブを管理することがあり、デバイスマネージャーが物理的なコントローラーのグループ分けを常に明示するとは限らない点に注意してください。より正確なトポロジー表示には、USB Device Tree Viewer や USBView のようなツールが、コントローラー→ハブ→デバイスの実際の階層を示します。macOSではシステム情報のUSBセクションに同じ情報があり、Linuxでは lsusb -t でツリーを表示できます。主流のコンシューマーマザーボードの具体例を考えてみましょう。通常は2〜3個のUSBコントローラーがあります。チップセット内蔵のUSB 2.0コントローラー、サードパーティ製のUSB 3.xコントローラー(ASMediaなどが多い)、そしてUSBも担うThunderboltコントローラーが加わることがあります。背面ポートは世代ではなくコントローラー別にグループ化されます。正確なマッピングはメーカーごとに異なり、マザーボードのマニュアルかUSBツリーツールで確認する必要があります。次のような配線を想像してください。背面USB 2.0ポートにウェブカメラ、別の背面USB 2.0ポートに外付けドライブ、さらに別のポートにマウスレシーバー。3つとも同じバス上に座り、約280Mbpsの容量を奪い合っています。ドライブを2つ目のコントローラーのUSB 3.0ポートへ移せば、カメラは突然、USB 2.0バスを独占できます。ボトルネックはハードウェアではなく、トポロジーだったのです。トポロジーを学ぶ意義はここにあります。場当たり的なポート差し替えを、計画的な作業に変えることです。

実際に問題になる帯域

帯域は競合の言語であり、他のどの数字よりも重要な数値が2つあります。USB 2.0バスは理論上480Mbpsと規定されています(USB-IF: USB 2.0 Specification, Section 5.7.6)。プロトコルオーバーヘッド後の実用上限は、コントローラーとシステム負荷に応じて、通常250〜280Mbps(約30〜35MB/s)の有効スループットの範囲です(USB-IF: USB 2.0 Specification。準拠コントローラーでは約280Mbpsの持続を示す業界測定もあります)。USB 3.0バスは5Gbpsと規定され、およそ10倍です。実用上限はコントローラーとケーブル品質に応じて、通常300〜400MB/sの範囲になります。単位に注意してください。Mbpsはメガビット毎秒、MB/sはメガバイト毎秒であり、1MB/sは8Mbpsです。次に、デバイスが実際に消費する量と比べてください。USB 2.0バス上の Logitech C920 は、1080p30 MJPEGでおよそ35Mbpsの持続ストリームとなり、他のデバイスのために約245Mbpsを残します——しかも、アイソクロナス転送のプロトコルオーバーヘッドがかかる前の話です。

MJPEGやH.264のような圧縮形式における1080p 30fpsのウェブカメラは、カメラのエンコード品質に応じて、通常20〜50Mbpsでストリームします。Logitech C920が1080p30 MJPEGで約35Mbps、OBSBOT Tiny 4Kが1080p30 H.264で約40〜50Mbpsを必要とする範囲と一致します(Logitech Support: C920 Specifications、OBSBOT: Tiny 4K Streaming Guide)。同じ解像度の非圧縮YUY2ストリームは大幅に高く——しばしば数百Mbps以上——になるため、圧縮形式のみを対象としたおおよその範囲として扱ってください。
大きなファイルコピー中の外付けSSDは、ドライブとインターフェースに応じて、一般的に100〜400MB/s(メガバイト毎秒)で動作します。これを超えるハイエンドドライブもあります。古い機械式ドライブは通常より遅くなります。
プリンターは、ジョブの印刷中に短く重いパルスでデータを送出します。
マウス、キーボード、ワイヤレスレシーバーは、無視できるほど少ない毎秒数キロビットしか使いません。算術が答えを明かします。カメラと外付けドライブを同じUSB 2.0バスに置けば、ドライブだけで実用帯域のすべてを消費でき、カメラにはほぼ何も残りません。3つ目の稼働デバイスを加えると、コントローラーは全員を満たせず、要求を順番に処理します。バス上のすべてのデバイスが、結果としての遅延を経験します。ドライブはコピーが遅くなり、カメラはフレームを落とし、小さなポーリングパケットが大きな転送の後ろに列を作るため、マウスさえ反応が悪く感じられます。生の数字よりも、予算がどこへ向かうかの理解が重要です。多くのカメラとオーディオインターフェースはアイソクロナス転送を交渉します。バスの繰り返しのスライスを事前に予約し、他の誰かの取り分を減らすことを代償に、自分のストリームを守ります。代わりにバルク転送を使うデバイスもあり、競合のしかたは異なりますが、バスが混雑したときの実用上の効果は同じです。予約スライスとバースト転送の合計がその天井を超えると、コントローラーはベストエフォート転送を削り、最悪の場合は予約自体を失敗させます。カメラがフレームを落とし始めるのは、まさにその瞬間です。この数字は、USB 3.0がすべての解決策のように感じられる理由も説明します。実用上限は一桁大きく——理論上5Gbpsと規定され(USB-IF: USB 3.0 Specification, Section 5.6.6)、現実の典型的な天井は300〜400MB/s程度(Samsung T7 Portable SSD、USB 3.2 Gen 1で約350MB/sの持続読み取りをベンチマーク測定)——であるため、2〜3個の重いデバイスなら、1本の5Gbpsバス上で目立った競合なしに共存できます。しかし同じ論理はさらに上にも拡張されます。並行して書き込む複数のドライブは、USB 3.0バスさえ飽和させえます。競合は、ポートのラベルではなく需要についてくるのです。

USBに関する4つの神話

USB帯域についての4つの信条が、世の中の誤設定の大部分を作っています。どれももっともらしく、フォーラムで繰り返され、同じ誤った結論——レイアウトに責任があるときにデバイスを疑う——を指しています。

複数デバイスが単一のバスコントローラーを共有する様子を示すUSB帯域幅割り当ての視覚的表現

神話1:「USB 3.0と2.0は独立している」。 電気的に別々であるのは事実です。ただし、それはマザーボード上の話です。厄介なのはハブです。USB 2.0デバイスをUSB 3.0ハブに差してみてください。準拠したハブはUSB 2.0とSuperSpeedの経路を別に持つため、2.0デバイスは期待どおりHigh-Speedの480MbpsでUSB 2.0経路を走ります(USB-IF: USB 2.0 Specification)。しかし一部の古いハブは、デバイスをFull-Speedの12Mbpsへとネゴシエートダウンさせます(USB-IF: USB 2.0 Specification, Section 5.4.4)。警告もなく、スループットは10倍以上低下するのに、エラーも警告も表示されません。デバイスマネージャーで、必ずネゴシエートされた速度を確認してください。

神話2:「ポートが増えれば帯域も増える」。 ハブを足しても、残りのポートにデバイスを差しても、スループットは生まれません。1つのコントローラーに6ポートある背面パネルは、そのコントローラーの単一ポートと同じ総帯域しか持ちません。ポートの多さは便利さであって、帯域では決してありません。8ポートのUSB 2.0ハブでも、全ポート合わせておよそ280Mbpsしか届けません。ハブは単一のアップストリームリンクへのアクセスを仲裁するのであり、ポートごとの予算ではありません。

神話3:「ワイヤレスレシーバーは速さのためにUSB 3.0を必要とする」。 マウスやキーボードのレシーバーは毎秒数キロビットを送るだけです。USB 2.0ポートなら千倍は余裕です。本当の敵はRF干渉です。USB 3.0の signaling はおよそ2〜2.8GHz帯にわたる電波ノイズを発生させ(Logitech Support: USB 3.0 Interference Guide, 2013、Intel: USB 3.x Interference Whitepaper, 2015)、これはレシーバーが使う2.4GHz帯と重なります。USB 3.0ポートの隣に差せば、アンテナは電波ノイズのゾーンの中に置かれます。箱に付属していた延長ケーブルとともに、直結のUSB 2.0ポートを使ってください。それだけで、繰り返すマウスのもたつきが解決することがよくあります。

神話4:「帯域競合はまれだ」。 競合は、USBデバイス問題の原因としてより一般的に見落とされるものの一つです。まさに見えないからです。デバイスは、自分が飢えていることをほとんど告げません。フレームを落とし、ノイズを立て、もたつき、断続的に切断します。そして各症状はデバイス自身のせいにされます。その結果、別のポート構成なら完璧に動作しうるウェブカメラ、オーディオインターフェース、ドライブが、RMA(返品交換)の墓場へ送られ続けています。断続的なUSB障害に対しては、競合を最初に確認すべき有力候補として扱ってください。ただし、唯一の可能な原因ではありません。

ノートPCかデスクトップか?問題の違い

ノートPCとデスクトップは違う形で破綻します。そしてその理由を、トポロジーが説明します。ノートPCには、すべてに対して1〜3個のコントローラーしかありません。すべてのUSBポート、内蔵ウェブカメラ、指紋リーダー、そしてしばしば内蔵Bluetoothまで。差す周辺機器は、他の周辺機器だけでなく、同じバス上の内蔵ハードウェアとも競合します。ノートPCはますますThunderboltとUSBを単一のコントローラーへ統合しており、ディスプレイ、ドライブ、周辺機器を載せたドックは、すべてを一本のバスへ漏斗のように集めます。さらに、積極的なBIOSの電源管理がバッテリー節約のために個々のコントローラーをアイドル化または無効化し、警告なしに消えたり現れたりするデバイスを作ることがあります。デスクトップは通常より多くのコントローラー——2〜4個——を持ち、これは有利です。しかしレイアウトはしばしば、多数の背面ポートを単一のコントローラーの下にまとめており、1本のハブチェーンが十数台のデバイスを1本のバスへ集めることがあります。典型的なデスクトップの失敗は、コントローラーの不足ではなく、ポート割り当てのまずさです。重いデバイスが、その他すべてと同じバスに乗ってしまうのです。実用上の違いは修正方法に表れます。ノートPCでは優先順位で解決します。どのデバイスが希少な帯域に値するかを決め、残りをドックのUSB 2.0ポートや電源付きハブへ移します。デスクトップでは分散で解決します。どの背面・前面ポートがどのコントローラーに属するかを地図に取り、重いデバイスをすべてのコントローラーに振り分けます。

症状診断表

以下の各症状は、最も可能性の高い原因を指し示します。当てずっぽうの苛立ちを、検証できる仮説へ変えます。

カメラがフレームを落とす —— 共有コントローラー上の帯域飽和。 ストリーミングするカメラは古典的なカナリアです。帯域を継続的に消費するため、バス上の何かが取り分を求めたとき、最初に目に見えて破綻するデバイスになります。他のデバイスを抜けば、カメラは即座に回復します。これも、ウェブカメラのリアルストリームテストがエンコードされたストリームが劣化しているのにローカルプレビューが綺麗に見える理由です — バスがエンコーダーを実行する前にカメラを飢えさせている可能性があります。
オーディオのノイズ(クリック音) —— 共有ハブ上の帯域または電力の問題。 オーディオインターフェースはレイテンシに敏感です。バスが飽和すると予定された転送が遅れ、その遅延がクリックやノイズとして表面化します。この症状は通常、2つ目のデバイスが活発に転送している間だけ現れます。
MIDIコントローラーの切断 —— 飽和バスでのレイテンシ感度。 MIDIは低レイテンシの配信に依存します。コントローラーの転送スロットが飢えると、ホストはデバイスを無応答とみなし、接続を切ります。差し直せば、次の競合イベントまで復帰します。
ワイヤレスレシーバーのもたつき —— USB 3.0からのRF干渉、または帯域競合。 レシーバーがUSB 3.0ポートの隣にあるなら、まずRFを疑います。アイドル時は正常で、負荷がかかったときにもたつくなら、バスを疑います。
外付けドライブのコピーが遅い —— 別の稼働デバイスとの帯域共有。 カメラや2つ目のドライブが同じバスで稼働すると、ドライブのスループットは崩壊します。アイドル状態のバスへ戻せば、同じドライブは即座にフルスピードへ戻ります。
断続的な切断 —— 電力または帯域しきい値の超過。 切断が他のデバイスの稼働と連動するなら、原因は帯域です。デバイスを増やすことと連動するなら、原因は電力です。最速の診断は、負荷を変えることです。他をすべて抜いた状態では完璧に動作し、バスが忙しくなった瞬間に不具合を出すデバイスは、競合の犠牲者です。たった一つの観察が、ハードウェア故障とレイアウト故障を数分で切り分けます。

地図を作る。分ける。テストする。

コントローラーを地図に取り、症状を確認できたら、修正は計画的な再接続です。よくある例:プリンターが走ると必ずオーディオインターフェースがノイズを立てる。両者が同じUSB 2.0バスを共有しているためです。この手順を順番に進めれば、通常は10分で解決します。

コントローラーを特定する。 デバイスマネージャーを開き、「ユニバーサルシリアルバスコントローラー」を展開します。各USBルートハブはUSBツリーの分岐であって必ずしも独立したコントローラーではなく、1つのホストコントローラーが複数のルートハブを管理することがある点に注意してください。最も正確なコントローラー対デバイスのマッピングには、USB Device Tree Viewer や USBView のような専用トポロジーツールを使います。
帯域を大量に消費するデバイスを別々のコントローラーへ。 カメラを一方のコントローラーに、外付けドライブをもう一方に。デスクトップなら、通常はカメラを背面コントローラーへ、ドライブをフロントパネルのヘッダー——多くの場合、別のコントローラー——へ。
重要なデバイスはマザーボード直結ポートへ。 ゲーミングマウス、オーディオインターフェース、MIDIコントローラーは、ハブもフロントパネルも経由せず、届く最短のケーブルで背面I/Oへ直挿しします。
電力を大量に食うデバイスには電源付きハブ(帯域のためではない)。 電源付きハブは、電力不足で脱落するデバイスを安定させますが、スループットは加えません。重いデバイスは直結ポートへ、電力を食うアクセサリーはハブへ。
ワイヤレスレシーバーをUSB 3.0から離す。 背面のUSB 2.0ポートか、レシーバーの延長ケーブルを使い、アンテナをUSB 3.0のノイズの圏外に置きます。
変更のたびに、負荷下で再テストする。 カメラストリームとドライブコピーを同時に開始します。どちらも劣化しなければ、そのレイアウトは正しいのです。再接続は無料であり、競合の多くのケースを解決できます。レイアウトが正しいのに症状が続くなら、そのとき初めて、デバイス自体と、電力供給、ケーブル品質、ドライバー設定を精査する価値があります。

ブラウザはトポロジーツールではない

ブラウザのUSB APIはWebHIDであり、明示的なユーザー許可を得た後で、キーボード、マウス、ゲームコントローラーなどの接続済みHIDデバイスを識別できます。ベンダーIDやプロダクトIDといった基本情報は分かりますが、完全なUSBコントローラートポロジー、デバイスごとの帯域使用状況、コントローラー→ハブ→デバイスの階層は表示しません。WebHIDはデバイスごとの許可を必要とし、ストレージデバイスやほとんどのカメラを含む多くの周辺機器は、そもそもブラウザに自身を公開しません。当サイトのUSBデバイス情報ツールは WebHID を使い、どのHIDデバイスが接続されているか、そのベンダーIDとプロダクトIDを表示します。デバイス識別の補助であり、トポロジーアナライザーではありません。完全なトポロジーマッピングには、USB Device Tree Viewer(Windows)、USBView、system_profiler SPUSBDataType(macOS)を使ってください。これらのシステムツールは、コントローラー→ルートハブ→ハブ→デバイスの実際のツリーを示し、どのデバイスがバスを共有しているかの特定に役立ちます。システムツールの表示を、コントローラーのマッピングにはデバイスマネージャーと、デバイスごとのスループットにはHWiNFOと組み合わせてください。システムツールは、どう接続されているか、どれだけ働いているかに答えてくれます。何かを抜く前に、競合の診断を確定させておきましょう。

まとめ

USBは専用線ではなく共有線です。コンピューターのすべてのポートは、固定量の帯域を持つバスへの扉であり、そのバスに差されたすべてのデバイスが容量を分け合います。デバイスが一緒に遅くなるとき、多くの場合それは故障ではありません。競合している可能性が高いのです。修正は、めったに新しいハードウェアではありません。そして時に直感に反して、最良の手は追加ではなく抜去です。頻繁に報告される例:フレームを落とし続けていた Logitech C920 ウェブカメラは、コントローラーを共有していたフラッシュドライブを抜いただけで直りました。直感に反しますが、もっともらしい話です。最速のUSB環境とは、各バス上のデバイスが少ないものであって、多いものではないのです。トポロジーを地図に取り、帯域を大量に消費するデバイスを異なるコントローラーへ分散し、重要な周辺機器はマザーボード直結ポートに置き、ワイヤレスレシーバーにはクリーンなUSB 2.0接続を与えてください。そして、実際の接続経路をテストします。カメラストリームとドライブコピーを同時に走らせ、何が壊れるかを観察する。そのテストを生き延びたレイアウトこそ、維持する価値のあるレイアウトです。