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AWS による IoT
最新動向とデザインパターン
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アジェンダ
1.AWSを活用したIoT事例
2. IoTで利用されるサービス群
3. IoTのアーキテクチャ
4.アーキテクティング実践
5.デモンストレーション
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AWSを活用したIoT事例
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名前• 榎並 利晃(えなみ としあき)
役割• Mobile / IoT Business Development Manager
好きなAWSのサービス• AWS IoT
• AWS Lambda / API Gateway
• Mobile Services
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様々なところでIoTが実現
ヘルスケア
家電・スマートホーム
小売製造, 物流, サプライチェーン
農業自治体
車
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安全運行管理
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酪農
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農業
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スマート家電
Wi-FiルーターREX-WFIREX1
ON!
Wi-Fiもうすぐ帰るからエアコンを
つけておこう!
温度・湿度・照度を定期的に
測定し、AWS経由でアプリに
表示することも可能。
AWS IoT
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IoTの活用
• 歩留まり改善
• メンテナンスの効率化
• 遠隔制御
• 資源の活用(Condition based maintenance)
• 新コンセプトプロダクト
• データ販売
• コンサルティング
業務改善イノベーション
IoT活用
新規ビジネスイノベーション
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プラットフォーム連携による共創
プラットフォームA
プラットフォームBAPI
デバイスの抽象化とデータ連携
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データを価値に変える
収集 保存 分析 活用
収集したデータをリアルタイムに基盤に転送
データを長期的に保存、検索
大規模データを高速に分析(解析)
分析結果を人が参照しやすい形で提供
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IoT パビリオン
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名前• 吉田 英世(よしだ ひでよ)
役割• ソリューションアーキテクト
• ネットワーク/IoT担当
経歴• 某ゲーム会社インフラエンジニア
• 某組込みソフトウェア会社 IoTプラットフォーム開発
好きなAWSのサービス• AWS IoT
• Amazon Kinesis
• Amazon VPC
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IoTで利用されるサービス群
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AWS IoT
IoTに必要な機能を簡単にセキュアに利用
セキュアな双方向通信
ルールベースのアクション設定
デバイスSDKで開発も簡単
•TLS1.2を利用したクライアント証明書による認証•HTTPSとMQTTSを採用•MQTT pub/subによる双方向通信
•SQLライクなルールの定義でメッセージ処理をアクションが設定•AWSサービスとのシームレスな連携
C-SDK
(Ideal for embedded
OS)
JS-SDK
(Ideal for Embedded
Linux Platforms)
Arduino Library
(Arduino Yun)
Mobile SDK
(Android and iOS)
•AWS IoTの各種機能をデバイスから利用可能
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デバイスSDK デバイスゲートウェイ
認証
ルールエンジン
AWS サービス- - - - -
サードパーティ
シャドウアプリケーション
AWS IoT API
レジストリ
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AWS IoTと直接連携できるサービスは12!
Lambda関数の実行
S3バケットへの書込
DyanmoDBへのデータ追加、更新
SNSトピックまたはエンドポイントへの書込
Kinesis Streamへの書込
Firehoseへの書込
AWS IoTへの再パブリッシュ
Elasticsearchへの書込
CloudWatchアラーム送信
SQSキューへの書込
CloudWatchメトリクスとしてキャプチャ
Machine Learningのリアルタイム予測API
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Amazon Kinesis
Amazon Kinesis Streams
ストリーミングデータのプロセッシングや分析用
のカスタムアプリケーションを構築
Amazon Kinesis
Firehose大容量のストリーミングデータをS3やRedshiftに
簡単に保存
Amazon Kinesis
Analytics 標準SQLクエリにより
ストリーミングデータを簡単に分析
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AWS Lambda
IoTの各イベントをトリガーにいろいろなコードを実行
OS,キャパシティなどインフラの管理不要
多様なイベントに対応
コンピューティング使用時間のみの課金
•コードを書いてLambdaにアップロードするのみ•登録されたコードを自動的に実行
•AWS IoTのルールアクションとして動作可能•Kinesis Streamのストリームもイベントとして登録可能
•コードが実行される100msごと、およびコードがトリガーされた回数に対して課金
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Amazon API Gatewayアプリケーションだけでなくデバイス向けWeb APIの作成・保護・運用と公開を容易に
RESTfulエンドポイントに必要な豊富な機能が利用可能
•リクエスト数に応じてスケール•バックエンドへの負荷を軽減するためのスロットリング•APIのバージョンを管理•APIアクティビティのメトリクス取得
Lambdaの利用でサーバレスなAPIを作成
•API呼出し後のアクションでLambdaを指定することでプログラムの登録のみでAPIを作成
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IoTのアーキテクチャ
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IoTアーキテクチャの特徴
IoTはテレメトリ+αでデータを価値に変える:
• アプリケーションからデバイスを操作(コマンド)
• 入力データを元にアクションを実行(プロセッシング)
• 過去の出来事を元に未来を予測(コンテキストアウェアネス)
テレメトリ用途ではビッグデータの入力レイヤーとして扱われるのがほとんど
イベント駆動
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CQRS(コマンドクエリ分離責務)永続化ストア
(イベントストア)
書込(コマンド)
読込(クエリ)
コマンドプロセッサ
イベントハンドラ
クエリサービス
データストア
イベント保存
非同期でコピー
アップデート
データ読み出し
イベント送信
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CQRS(コマンドクエリ分離責務)
イベントストア
書込(コマンド)
読込(クエリ)
コマンドプロセッサ
イベントハンドラ
クエリサービス
データストア
AWS IoT Rules
Kinesis Stream
Lambda
API Gateway
Kinesis Stream
DynamoDB
S3
DynamoDB
RDS
Redshift
ElasticSearch Service
Lambda
DataPipeline
Kinesis(KCL)
EMR
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CQRSの例
Redshift
S3
QuickSight
AWS IoTルールエンジン
AWS IoTデバイス
ゲートウェイ
デバイス
読込
書込
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アーキテクティング実践
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デバイスとAWSを接続したい
AWS IoTとKinesis Streamを目的によって使い分ける
Kinesis Stream
AWS IoTデバイスゲートウェイ
MQTTS or HTTPSSSL証明書 or Sig v4による認証双方向通信メッセージプロセッシング
HTTPSSig v4による認証単方向通信(デバイス>Kinesis)ストリームプロセッシング
AWS IoTルールエンジン
AWS SDKAWSデバイスSDK
AWS SDK
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Kinesisへ送信する前にデータの前処理をしたい
Kinesisに渡す前処理(ex.ノイズ除去、タイムスタンプ付与、数値変換処理)MQTTのインタフェースとしても利用
AWS IoTのルールで前処理を実行
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ひとまずセンサーデータを保管しておきたい
S3をデータレイクとして活用ビッグデータサービス群とシームレスな連携が可能
ビッグデータサービス群
S3
Kinesis Firehose
AWS IoTルールエンジン
AWS IoTデバイス
ゲートウェイ
Machine Leaning
Redshift
Data PipelineEMR
QuickSight
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データストアの選択
アプリケーションでのデータ活用
分析でのデータ活用
汎用的なアーカイブ
Elasticsearch ServiceやEMR上でHBaseなども利用可能小規模であればRDSも選択
堅牢で安価なオブジェクトストレージに半永久的にファイルデータ保管
中・長期的な時系列データをBIツールを利用してアドホックに分析
ID+タイムスタンプなどの時系列データをアプリケーションでから参照
DynamoDB
Redshift
S3
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デバイスをリモートで制御したい
MQTTとWebsocketで持続的なコネクションからのコマンド送受信
MQTT(subscribe)
Websocket
RESTful API
AWS IoT デバイスシャドウ
AWS IoTデバイス
ゲートウェイ
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クライアント証明書をデバイスにインストールしたい
AWS IoTのAPI操作
aws iot create-certificate-from-csr
ロール(証明書発行のみ)
BYOC(Bring Your Own Certificates)
CSR
プライベートキー
プライベートキー証明書
デバイス証明書
AWS IoTAPIエンドポイント
AWS IoTAPIエンドポイント
プライベートCA
https://mobile.awsblog.com/post/TxP0ACB3TWZ5XB/Use-Your-Own-Certificate-with-AWS-IoT
デバイス証明書
プライベートCA証明書
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デバイスへファームウェアをダウンロードしたい
①ファームウェアをS3バケットにアップロード
②PUTのイベントからLambdaを起動③Lambdaから
URLを通知
Lambda
⑤ファームウェアをS3バケットからダウンロード
⑥ファームウェアを更新
AWS IoTデバイスゲートウェイ
④トピックからURLを受信
S3
ファームウェア
S3イベント+LambdaとAWS IoTの連携
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デバイス管理
AWS IoTデバイスレジストリ
OR
DynamoDB
デバイス属性、ステータスを更新(AWS SDK, など)
デバイス属性・ステータスを更新(MQTT)
DeviceName LastUpdate Serial # Location
device001 2016-06-
02T00:00:00
A12345 room1
LambdaAWS IoTルールエンジン
AWS IoTデバイスゲートウェイ
{"things": [
{"attributes": {
”serialnumber": ”12345678"},"thingName": "mydevice"
}]
}
AWS IoTデバイスレジストリやDynamoDBを利用
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デバイスからAWSまでを閉域ネットワーク接続例
3G/LTE
網
AWSサービス群
お客様拠点
Direct Connect(専用線)
Lambda RDS
AWS IoT
AWS クラウド
お客様VPC
Direct Connectやパートナー様のサービスを利用
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デモンストレーション
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デモ構成
AuroraLambda
KinesisStream
S3
AWS IoTルールエンジン
AWS IoTデバイス
ゲートウェイ
Shiny by RSudio
AWSSDK
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まとめ
IoTを”つなげる”から”データ活用”に、AWSでシステムを
構築して、データ活用にフォーカスする
ソフトウェアアーキテクチャを取り入れることでIoTアーキテクチャを最適化
AWSのマネージドサービスをはビッグデータだけでなくIoTにおいても強力なツールとなる
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