aws iot サービスを活⽤したコネクテッドカー向けソリューション · aws iot...

© 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.

アマゾンウェブサービスジャパン株式会社ソリューションアーキテクト渡邊翼2020/08/07

AWS IoT サービスを活⽤した

AWS Autotech Forum 2020 #1コネクテッドカー向けソリューション


⾃⼰紹介

渡邊翼

所属︓ソリューションアーキテクト⾃動⾞業界のお客様を担当IoT案件のサポート

好きなサービス︓AWS IoT

CoreAWS IoT

Greenglass


本セッションの対象者❖ コネクテッドカーの開発に携わるエンジニアの⽅々❖ コネクテッドカーに利⽤されるAWSのアーキテクチャーを知りたい⽅

本セッションのゴール❖ コネクテッドカーを実現するための課題と解決策について知ってもらう❖ コネクテッドカーで利⽤されるAWSのソリューション、特に⾞両からのデータのアップロード、⾞両へのOTA、⾞両でのエッジ処理⽅法を理解していただく。


⽬次

1. はじめに2. コネクテッドカーを実現するための⾞両接続における課題3. IoTコネクテッドカーソリューション4. Demo5. 事例6. Next Step7. まとめ


はじめに


コネクテッドカーとは

ICT端末としての機能を有する⾃動⾞*

Transmission Control

GPS/HD Maps

Odometry

Radar

Ultrasonic

Accelerometer/Gyroscope

Camera

Infrared

LIDAR

DSRC

Telematics Control Unit

Electronic Control Unit

OBD-II

*総務省情報通信⽩書


コネクテッドカーのユースケース

⾞両データを利⽤したアプリケーション

データ分析予知保全診断・アラート

位置情報サービス OTA フリートマネジメントライフサイクルマネジメント






⾞両に対してリモートから指⽰をする

⾞両でのエッジ処理

⾞両のデータをクラウドに上げる


コネクテッドカーを実現するための⾞両接続における課題



• ⾞両とセキュアにデータをやりとりする⽅法

• ネットワークが不安定な状況での対応

• ネットワークにつながることでのセキュリティリスク


コネクテッドカーを実現するための課題





デバイス

ゲートウェイ

ルール

エンジン

メッセージ

ブローカー

デバイス

シャドウ

レジストリ認証

サービス

AWS IoT CoreAWS IoT Coreは、IoTデバイスを簡単かつ、安全にクラウドアプリケーションや他のデバイスと通信できるようにするマネージドサービスです


MQTTプロトコルとは︖• シンプルで軽量なメッセージプロトコル

• 制約のあるデバイスや不安定なネットワークを想定してデザイン• 消費する通信帯域やデバイスに要求するリソースを最⼩化する

• Publish / Subscribe モデル• Topicを介して、双⽅向、1:n の通信が可能

• AWS IoTではバージョン 3.1.1をベースにしています


IoT Core 認証サービスデバイス認証を管理し、ユニークなアイデンティティを⼤規模に提供

API


• IAM/Roleの利用• セキュリティクレデンシャルベースでの認証

• 上限数の問題があるのでデバイス規模感でフィットするのか事前に確認

• Cognitoを利用• 認証の問題をクリアできるのであれば利用可能

• スマートフォン連携や画面を持っているデバイスでは利用

• AWS IoT証明書機能を利用• TLSに証明書を用いた認証• 作成できる証明書の数に制限なし

AWS IoTへの接続の手段


AWS IoT証明書によるセキュリティ管理証明書とpolicyの紐づけを実施する。デバイス側はAWS IoT接続に証明書を基にconnectを⾏い、挙動の正当性はクラウド側がpolicyに従い判定をおこなう


IoT Core Device Shadowいつでもデバイスの状態を把握し管理する


デバイスシャドウ

{"state" : {

“desired" : {"engine" : "ON"

},"reported" : {

"engine" : ”OFF"},"delta" : {

"engine" : ”ON"}

},"version" : 10

}

Thing

1つまたは複数の現状ステータスをシャドウに通知シャドウから要求されるステータスを取得

Mobile App

デバイスに対して変更したいステータスをセット最新の通知されたステータスを取得

Shadow

シャドウは、delta, desired 及びreportedステータスをメタデータとバージョンをつけて管理


デバイスは現在のステータスをアップデート

"engine" : ”OFF”

{"state" : {

"reported" : {"engine" : ”OFF"

}},"version" : 10

}


アプリケーションからエンジンON

"engine" : ”ON”

{"state" : {

“desired" : {"engine" : ”ON"

},"reported" : {

"engine" : ”OFF"}

},"version" : 10

}


deltaが通知される

"engine" : "ON”

{"state" : {


},"reported" : {

"engine" : ”OFF"},"delta" : {

"engine" : ”ON"}

},"version" : 10

}


最新のステータスにアップデート(deltaは消える)

"engine" : "ON”

{"state" : {


},"reported" : {

"engine" : ”ON"},"delta" : {

"engine" : ”ON"}

},"version" : 10

}


AWS IoT Greengrass

Edge Cloud

経済的な問題

物理的な問題

地域的な問題

AWS IoT GreengrassはAWSのサービスを自身のデバイスに拡張します。これによって、クラウドを活用しながらエッジ側でデータに対してアクションを起こすことが出来ます

Device software


Greengrass Core

• エッジデバイスにインストールするソフトウェア• 起動すると常駐するプロセスとして動作する

• 動作させるハードウェアはユーザーが要件にあわせて選択

Greengrass Core

Lambda Runtime

Devices Local Volumes

Edge Device

Message Manager

ML/DLFramework

Shadow Service

Deploy Agent

[動作条件]• OS: Linux kernel > 4.4• CPU: >1GHz, Arch = ARMv6l, ARMv7l, ARMv8, x86_64• Memory: >128 MB RAM• その他、Greengrass動作に必要な依存関係などの詳細

• https://docs.aws.amazon.com/greengrass/latest/developerguide/what-is-gg.html#gg-platforms

• Greengrass Core 上で実行したいアプリケーションが必要とするスペックを確認する

• CPU, メモリサイズ, ストレージ容量• ネットワークインターフェース• 周辺機器 (カメラ、GPUなど)

https://docs.aws.amazon.com/greengrass/latest/developerguide/what-is-gg.html


Greengrass機能) Lambdaをローカルで実行

• Greengrass Core は Lambda Runtime を保持し、Greengrass Service によりDeploy された Lambda をエッジデバイス上で実行できる

• 現地に行くことなく機能アップデート、運用が可能

AWS Cloud

AWS IoT Greengrass Service

AWS Lambda

Get Lambda

Greengrass Core

Lambda

Factory

Amazon Cloudwatch

システム運用者

Logs


Greengrass機能) ローカルでのメッセージング

• Greengrass Core はMQTT のメッセージブローカーとして動作し、ローカルのデバイス間のメッセージや、クラウドへのメッセージの中継を行う

• Greengrass Core は指定されたMQTT Topic にメッセージが publish されたことをトリガーに、ローカルの Lambda を実行する

Greengrass Core

AWS IoT CoreLocal MQTTBroker

LambdaDevice A

Device B

DeviceB/lightDeviceA/log

DeviceB/light

DeviceA/log


Greengrass機能) オフライン対応

• オフラインになってもローカルの処理は継続• クラウドにアップロードすべきデータはキャッシュして、オンラインになったタイミングで順次アップロード

生産設備

Local Lambda

アラート

データ

Factory

AWS IoT Core

Amazon Kinesis

AWS IoT Analytics

AWS Cloud

データ

Greengrass Core

オフラインキャッシュ


IoT デバイスの設定をセキュア

に保つ

異常な振る舞いを検出する

アラートを受け取る

セキュリティの問題を修正

する

AWS IoT Device Defenderによる統制

IoT デバイスの監査と異常検知


AWS IoT Device Defenderでできること

• AWS IoTをセキュリティ観点から継続的に監視、発報• 事前定義の項目に従って設定を監査（Device Defender Audit）

• 指定した内容を元にふるまいの異常検知（Device Defender Detect）

• AWS IoT コンソールのほか、各種AWSサービス(CloudWatch、SNS)と連携したアラート、問題の修正

【監査の実⾏例】【異常検知の設定例】


監査内容

• REVOKED_CA_CERT_CHECK• CA 証明書が取り消されましたが、AWS IoTで有効になっている

• DEVICE_CERTIFICATE_SHARED_CHECK• 複数の同時接続が同じ X.509 証明書を使⽤して AWS IoT サービスに対して認証されている

• DEVICE_CERTIFICATE_KEY_QUALITY_CHECK• 登録されている証明書が求めているセキュリティを満たしているかを確認

• CA_CERTIFICATE_KEY_QUALITY_CHECK• 登録されているCAの証明書が求めているセキュリティーを満たしているかを確認

• CA_CERT_APPROACHING_EXPIRATION_CHECK• CA 証明書が30⽇以内に有効期限が切れるか、既に切れているかをチェック

• IOT_POLICY_OVERLY_PERMISSIVE_CHECK• IoT Policyにワイルドカードのような広域な権限が付与されているかを確認

* 詳細なチェック内容はこちらを参照くださいhttps://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/device-defender-audit-checks.html

https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/device-defender-audit-checks.html



• ⾞両とセキュアにデータをやりとりする⽅法Ø IoT Coreの相互認証、IoTポリシーによる制限

• ネットワークが不安定な状況での対応Ø デバイスシャドウ、AWS IoT Greenglass

• ネットワークにつながることでのセキュリティリスクØ IoT Device Defender


IoTコネクテッドカーソリューション








⾞両のデータをクラウドに上げる


車両のデータをクラウドに上げる

AWS IoT Core

AWS IoT Greengrass

Amazon FreeRTOS

Amazon Kinesis

AWS Cloud

Amazon S3

Amazon DynamoDB

Amazon KinesisData Firehose

AWS Lambda

AWS IoT AnalyticsAWS IoT

Device SDK



AWS IoT Core

AWS Cloud

AWS IoT Greengrass

Amazon SageMaker

ModelLambda function

Greengrass Core

Amazon S3

Model Amazon SageMakerGround Truth

AWS IoT Analytics


Greengrass機能) ML Inference

クラウドで学習したモデルを簡単にデプロイし、エッジで機械学習の推論を⾏う

Sensors

AWS IoT Greengrass Core

Amazon SageMaker

AWS Lambda

AWS IoT Greengrass

Service

推論結果

Local Lambda

ML Model

推論してローカルでアクション



AWS IoT CoreAWS IoT Greengrass

Amazon FreeRTOS

AWS Cloud

Amazon API Gateway

AWS AppSync

AWS Lambda

Mobile App

他のサービス

Topic: car/update

AWS IoTDevice SDK


AWS IoT Device Management – Jobの実行とOTA

• 各デバイスのアップデート状況を受信し、アップデートの進行状況をモニタリング

• デプロイの速度を制御する事で、アップデートの範囲を制御

• 特定の条件に合うデバイスを抽出してJobを実行


OTAアップデートについて

AWS Cloud

AWS IoT Device Management

AWS IoT CoreCommandsAmazon API Gateway

Asset database

担当者

Job documents

Update packages

Command data

IoT Device SDK


DEMO


Demoの内容

{"state" : {

"desired" : {"headlight" : "on","window" : "up"

},"reported" : {

"headlight" : "off","window" : "down"

}}

}

車両の状態をデバイスシャドウで把握、車両に対して指示をおこなう

Device Shadow


事例


自動車業界の多くのお客様が AWS を利用


課題⾼級⾃動⾞メーカーとして、安⼼・安全を保ちながらハイエンドな顧客層に喜んでいただけるような新しい⾞内体験を提供する必要があった

ソリューションハンドジェスチャーによる AWS Edge ML 推論によってコックピットを制御し、ドライバーの⽬を逸らさせない機能を提供• AWS ⾞載ソフトウェアは⾞両データを安全に公開すること

ができ、3rdパーティーからのサービス提供が可能となった

• AWS ⾞載ソフトウェアは EV バッテリーの状態変化をクラウド上で作成した機械学習モデルで検知しアラートする

得られたメリット• 顧客の喜びを得られたこと• ⾼価な EV バッテリーの保証コストを削減できたこと。

Karma 様事例

Link to CES demo

“The result is enhanced VIP treatment for our discerning luxury-customer base, and cutting-edge technology that can lead to new business opportunities for Karma beyond pure automotive retail sales.”

– VP, Karma Automotive

ジェスチャーによるコックピット制御

⾞両データ⾃動管理 & ガバナンス

EV の電池状態の予測

2020 Karma Revero GT (hybrid gas/EV)

BlackBerry QNX様、AWSと協業し、新たな⾞内体験をご提供

https://www.youtube.com/watch%3Fv=HVkpDTVfjBY


課題オープンなエッジとクラウドを繋ぐプラットフォームを提供すること。デンソーのお客様が独⾃の機械学習のアプリをクラウド上で開発し、エッジで推論をした上で、クラウドで解析できる環境を提供したい

解決策Denso Mobility IoT Core によって⾞両上で機械学習モデルによる推論を実施し、クラウド上のプラットフォームとして、Denso Mobility Serviceを提供。APIによって、独⾃のアプリケーションを開発することが可能に

効果CMSのモジュールを利⽤して、ソリューションを構築。⾞両上で機械学習の推論を実施することによりデータアップロードを最⼩化し、クラウド上のアプリケーションによって可視性とアナリティクスを実現

Denso が Connected Mobility Solution を⽤いたモビリティサービスプラットフォームでオープンな開発プラットフォームを提供

Link to CES demo

例: 安全性評価、保険リスクのモニタリング

https://www.youtube.com/watch%3Fv=_bdiFS-rxPs&feature=youtu.be


まとめ


まとめ

• コネクテッドカーのユースケースを実現するためには、⾞両をクラウドに接続する機能を適切に実現する必要があります

• AWS IoTのサービスを利⽤すると、セキュアにクラウドに接続可能で、ネットワークが不安定な状況においても処理が可能です

• AWSのその他のサービスと連携することでより多くの機能を実現することが可能です


Next Step

• IoTハンズオン

• AWS IOT GREENGRASS入門ハンズオンØ https://aws-iot-greengrass-for-beginners.workshop.aws/

• AWS IOT DEVICE MANAGEMENT WORKSHOPØ https://iot-device-management.workshop.aws/

• AWS IOT DEVICE DEFENDER WORKSHOPØ https://iot-device-defender.workshop.aws/

• [AWS Black Belt Online Seminar] AWS Greengrass で実現するエッジコンピューティング

Ø https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/webinar-bb-greengrass-2018/

不明点があれば、AWSにご相談ください！

https://aws-iot-greengrass-for-beginners.workshop.aws/

https://iot-device-management.workshop.aws/

https://iot-device-defender.workshop.aws/

https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/webinar-bb-greengrass-2018/


Thank you!


アンケートへのご協⼒をお願いします

お客様へのよりよい情報提供に努めてまいりますので、ぜひ皆さまの声をお聞かせください。

アンケート回答後の最終ページで、本⽇の資料のダウンロードサイトURLが表⽰されます。

https://bit.ly/2DykTzF

aws iot サービスを活⽤した コネクテッドカー向けソリューション · aws iot...

Documents

aws iot サービスを活⽤したコネクテッドカー向けソリューション · aws iot...