IoT@Loft #4 - IoT製品の量産化および運用を効率化させるためのAWS サービスの使い方

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IoT 製品の量産化および運用を効率化させるための
AWS サービスの使い方

名前
飯田起弘（いいだたつひろ)
所属
デジタルトランスフォーメーション本部
プロトタイピングソリューションアーキテクト
電機メーカーの新規事業領域にて、
IoTデバイス、コンパニオンアプリ（Android）の開発
UI設計、通信プロトコル設計、組み込みデバイスの実装などを対応
好きなAWSサービス
AWS IoT , Amazon FreeRTOS
自己紹介

IoT製品量産時にありがちな問題
『PoC完了で「できた！」と思ってしまう』問題
○ 経営・企画メンバーへの動くプロトタイプの効果は大
⚠ そのまま量産に進むと想定外の問題が多発
最悪の場合はプロジェクトが見直しになることも
量産での課題をできるだけ早期に発見し対策を考える
⇨ 商品化成功の確度を高められる

ありがちな問題１
ラズパイやArduinoでPoCを実施。
プロダクションでそのまま使えない？
○ UXを評価するための初期のPoCであれば有効
⚠ 量産ではメモリ・電池寿命・コスト・SWライセンス
など、様々な要件に合わない可能性がある
⇨ 技術的な評価が必要なフェーズの場合、本番で利用可
能なSoCやライブラリの選定が必要
AWSでは、様々な環境向けのデバイスソリューションを利用可能

IoTデバイスソリューション
• AWS IoT Greengrass
• Amazon FreeRTOS
• AWS IoT Device SDK

データと状
態の同期
(ローカル
シャドウ)
クラウドか
ら配布した
Lambdaを
ローカルで
実行
ローカルで
のメッセー
ジングと
Lambdaの
トリガ
クラウド同
様のセキュ
リティポリ
シー
ローカルで
ML/DLの推論
を実行
Greengrass
Core自体の
アップデー
ト(OTA)
OPC-UAの
プロトコル
アダプタ
ローカルリ
ソースアク
セス
AWS IoT Greengrass
エッジコンピューティングを簡単に実現

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/DL
Framework
Shadow
Service
Deploy
Agent
[動作条件]
• OS: Linux カーネルバージョン 4.4以降
• CPU: >1GHz, Arch = 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/developergui
de/what-is-gg.html#gg-platforms

Greengrass をご利用中のお客様
AWS
Snowball Edge

マイクロコントローラー向け
No.1 リアルタイムOSがベース
• 14年間にわたり広く配布された信頼性
• 40以上のアーキテクチャでサポート
• 広範なエコシステム
• フリーでオープンソース
• バージョンは、10
• MIT オープンソース・ライセンス
• ストリームとメッセージバッファによるプロセス間通信
（IPC）機能
Amazon FreeRTOS

ローカル接続用のライブラリ
• AWS Greengrass（エッジゲートウェイ）とのローカル通
信、Wi-Fiスタック
• Wi-Fi管理ライブラリ
Wi-Fi機能の抽象レイヤーを実装
• クラウドへの接続が無くても、
コミュニケーションとデータ収集を継続
• 多くのネットワークトポロジと
ユースケースのサポート
AWS Greengrass

クラウド接続用のライブラリ
• AWS IoT コアへの接続
• MQTT Pub/Sub メッセージング
• デバイスシャドウのサポート
• IoT用マイクロコントローラーを
活用するための最速の手段
AWS IoT Core

セキュリティライブラリ
• TLSを使ったセキュア・ソケット
• 証明書ベースの認証
• オープンネットワークポート無し
• 信頼できるコードのみを実行
• デフォルト状態から安全

Over-the-Airファームウェアアップデート Beta
• 新しいファームウェアイメージのコード署名
• MQTTを使用してデバイスにアップデートを配布
• デバイスの署名の検証
• シンプルなグループの管理
• メモリ効率のよいアップデート・クライアント

MQTT over BLE
• BLE デバイスをモバイルをプロキシとして AWS
IoT に接続する
• 新しい MQTT Agent が BLE と TCP をサポート
• iOS と Android SDK がプロキシライブラリを提
供する
• Amazon Cognito がプロキシと AWS IoT 間の認
証を行う
• Shadow, Device Defender, OTA の機能も BLE
経由で利用可能
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/freertos/latest/userguide/ble-demo.html#ble-demo-mqtt

Wi-Fi Provisioning over BLE
• Wi-Fi の Credential をモバイルデバイスを使っ
て BLE で設定できる
• 複数のネットワークの設定、優先順位付け、追加、
削除が可能
• BLE Secure Connections をサポート (BLE 4.2
以上)
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/freertos/latest/userguide/ble-demo.html#ble-demo-wifi

Hardware Partners
Amazon FreeRTOS – ハードウエアパートナー

AWS IoT Device SDK
様々なプログラミング言語と実行環境のサポート
AWS Mobile SDK for Android
Arduino Yún SDK
AWS IoT Device SDK for Embedded C
AWS IoT C++ Device SDK
AWS IoT Device SDK for Java
AWS IoT Device SDK for JavaScript
AWS IoT Device SDK for Python
AWS Mobile SDK for iOS

ありがちな問題２
開発終盤に様々な非機能要件が未達のことが発覚
見落とされがちな非機能要件の例
ファームウェア更新、接続台数が増えてきた場合のクラウ
ド側のスケーラビリティ、セキュリティ対策など
AWSでは、IoT開発で共通する非機能要件を実装したフル
マネージドサービスを提供

データ
収集
データ保存
データ処理・分析
活用
デバイス
制御
デバイス管理
アラート
業務支援
システム
Report/Dashboard
(故障予知・予測)
デバイス管理
IoTシステムに求められる非機能要件
データの収集・分析
リモート制御
Things

データ
収集
データ保存
データ処理・分析
活用
デバイス
制御
デバイス管理
アラート
業務支援
システム
Report/Dashboard
(故障予知・予測)
デバイス管理
IoTシステムに求められる非機能要件
データの収集・分析
リモート制御
Things
• 多数のデバイスからの入力を処
理するスケーラビリティ
• デバイスの身元の証明
• 入力データを低レイテンシで処理
• 大量データを高スループットで処理
• 過去数十年のデータを保存でき
るキャパシティ
• データのバックアップ
• リアルタイムで可視化、通知
• 数年のデータを可視化
• オンデマンドで過去データを調
査
• 多数のデバイスを同時接続
• 低レイテンシ
• オフライン対応
• 数千台のデバイス状態を監視
• ファームウェア更新
• グループ管理

安全な
デバイス接続と
メッセージング
AWS IoT Core
デバイスの導入、
管理、SWアップ
デート
デバイスの
監査と保護
IoTデータ分析と
インテリジェンス
AWS IoT Device
Management
AWS IoT Device
Defender
GatewayEndpoints
AWS Greengrass AWS IoT
Analytics
Amazon
FreeRTOS
クラウド
保存、計算、学習
ローカルでの安全な
トリガー、アクション、
データの同期
AWS IoTサービス (一部抜粋)
モノ
センサー、実行

インフラにかける
時間の削減
Innovationにかける
リソースの増加
新規ビジネスに
集中
Innovation にフォーカス

AWS IoTのサービスを活用
PoCから量産開発への流れをシームレスに

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