AWS IoTとは

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AWS IoTに関する基本的な内容をまとめてみたものです。AWS IoTに関する、Web上にすでにある解説コンテンツをまとめたサイトの抜粋です。
AWS IoTとは

AWS IoTとは

AWS IoSサービスにより、さまざまなデバイスを AWS の各種 Services や他のデバイスに接続し、データと通信を保護し、デバイスデータに対する処理やアクションを実行することが可能になります。

AWS IoTデバイスSDK
AWS IoT には、ハードウェアデバイスやモバイルアプリケーションを簡単に、すばやく接続できるようサポートする SDK が準備されています。AWS IoT デバイス SDK を使用すれば、AWS IoT との間で MQTT、HTTP、または WebSockets プロトコルを介した接続、認証、メッセージ交換が可能になります。このデバイス SDK では C、JavaScript および Arduino がサポートされており、クライアントライブラリ、開発者ガイドおよびメーカー向けの移植ガイドが付属しています。

認証と認可
AWS IoT では、接続するすべてのポイントでの相互認証と暗号化が提供されており、デバイスと AWS IoT 間では身元が証明されたデータのみが交換されます。

コミュニケーションプロトコル
AWS IoT とデバイスの間では MQTT、HTTP、または WebSockets プロトコルを介した接続、認証、メッセージ交換が可能です。MQTTは、M2M/IoTでよく使用されるOASISスタンダードのプロトコル。ライトウェイトでリソースや回線帯域が限られているデバイスでよく利用されます。MQTTはhttpsと比較して、スループットで93倍、メッセージ送信の消費電力で1/12、メッセージ受信の消費電力で1/180となります。

ルールエンジンによって、AWS Lambda、Amazon Kinesis、Amazon S3、Amazon Machine Learning、Amazon DynamoDB、Amazon CloudWatch、および Amazon Elasticsearch Service (組み込みの Kibana と統合されている) などの AWS エンドポイントへのメッセージのルーティングも行えます。

AWS IoTのコンポーネント

デバイスゲートウェイ
接続されたデバイスから、指定されたトピックについて複数の受信者にデータをブロードキャストすることができます。デバイスゲートウェイでは MQTT、WebSocket、および HTTP 1.1 プロトコルがサポートされており、専用プロトコルやレガシープロトコルのサポート実装も容易に行えます。デバイスゲートウェイは、インフラストラクチャのプロビジョニングが不要でありながら、10 億台以上のデバイスにも対応できるよう自動的にスケールされます。

レジストリ
レジストリによって、デバイスの ID が確定され、デバイスの属性や機能といったメタデータが追跡されます。各デバイスには、デバイスのタイプや接続方法にかかわらず、一貫した形式の一意の ID がレジストリによって割り当てられます。

シャドウ
AWS IoT では、それぞれのデバイスについて「シャドウ」を作成できます。シャドウにはデバイスの最新の状態が保存されるため、アプリケーションや他のデバイスからのメッセージの読み出し、およびデバイスとの通信が実行できます。デバイスのシャドウには、デバイスがオフライン状態のときでも、各デバイスについて最後に報告された状態と、希望する今後の状態が保持されます。最後に報告された時点の状態の取得や、希望する今後の状態の設定は、API またはルールエンジンによって実行できます。

ルールエンジン
ルールエンジンによって、接続されたデバイスによって生成されるデータを収集し、処理し、分析し、データに基づいたアクションを実行するアプリケーションを構築することが可能になります。ルールエンジンでは、お客様が定義したビジネスルールに基づいて、AWS IoT に向けて発行された入力メッセージが評価、変換され、別のデバイスやクラウドサービスへと配信されます。1 つのデバイスからのデータにも、多数のデバイスからのデータにも同じルールを適用でき、アクションを単独で実行することも、多数のアクションを並行して実行することも可能です。

ルールエンジンによって、AWS Lambda、Amazon Kinesis、Amazon S3、Amazon Machine Learning、Amazon DynamoDB、などの AWS エンドポイントへのメッセージのルーティングも行えます。AWS Lambda、Amazon Kinesis および Amazon Simple Notification Service (SNS) を使用して外部のエンドポイントに届けることも可能です。

KinesisとIoTの違い

Kinesisを使ってIoTのシステムを実現している例もありますが、IoTサービスはより包括的にデバイスとクラウドを接続するためのサービスを用意していますので、まずはデバイスとの入り口をIoTサービスで対応して、Kinesisサービスにつなぐという構成が、AWSでのIoTシステムの構成かと思います。
具体的なKinesisとIoTの違いとして一番明確なのは、デバイスとの間のコミュニケーションプロトコルです。IoTはMQQTに対応していますが、Kinesisはhttpsのみとなります。IoTはシャドウのような仕組みも持っており、IoTシステムを構築するためのトータルなシステムを組み上げる仕組みを包括的に用意しています。

デバイスデータに対するさまざまな処理を簡単に実現する仕組み

AWS IoTでは、「ルールエンジン」に定義したビジネスルールに基づいて、デバイスデータを迅速にフィルタリング、変換、活用することができます。各種処理は、AWS Lambda、Amazon Kinesis、Amazon S3、Amazon Machine Learning、Amazon DynamoDB、Amazon CloudWatch、および Amazon Elasticsearch Service といった AWS の各種サービスを呼び出すことにより実行させます。

各種AWSのサービスには、「ルールエンジン」がAWS IoTにPublishされたメッセージを評価し、ルールに基づいて配信されます。

また、Amazon Kinesis、AWS Lambda、Amazon S3などのサービスを経由して、外部のエンドポイントを呼び出すことも可能です。

(例) センサデータをKinesisを経由してエンタプライズアプリケーションへ

・各種デバイスからのセンサデータをIoTにて受信
・ルールエンジンにて、受信したセンサデータへのフィルタリングおよびデータ変換を実施
・AWS Kinesisにストリームデータとしてパブリッシュ
・Kinesisで収集されたデータをデータベースやBIなどの分析アプリケーションに転送

例) デバイスデータをIoTからAmazon SNSを経由してスマホにプッシュ通知

・各種デバイスからのデータやイベント通知をIoTで受信
・スマホに通知すべき条件判定をIoTのルールエンジンにて実行
・通知条件に合致する場合には、Amazon SNSを経由して、アップル社APNS、Google社のGCMに
・配信リクエストを送信することにより、スマホへのプッシュ通知として、デバイスのデータやイベントの通知を実現