AWS IoT 的服务生态和实践架构分享 · AWS IoT Core 证书授权 AWS Device Management AWS 物联网用户 OTA 设备更新存储分析数据数据管道报表模板

AWS 中国（宁夏）区域由西云数据运营AWS 中国（北京）区域由光环新网运营AWS 中国（宁夏）区域由西云数据运营AWS 中国（北京）区域由光环新网运营

李强，解决方案架构师

Just do IoTAWS IoT 的服务生态和实践架构分享

AWS 中国（宁夏）区域由西云数据运营AWS 中国（北京）区域由光环新网运营

一些代表趋势的名词：

IoT：Internet of Things 即万物相连的互联网。 Kevin Ashton构想出了一种通过无处不在的传感器将现实世界与 Internet 连在一起的系统。

Edge Computing:数据处理和应用逻辑运行在网络边缘的设备中，而不是全部保存在云中，是云计算(Cloud Computing)的延伸概念。

I2oT（AIOT，EI）：AI（人工智能）+IoT（物联网）或 Intelligent IoT

IIOT (OPC-UA/TSN/IT&OT):IIoT 在传统上依赖于可编程逻辑控制器 (PLC) 和其他主机的硬连接.

IOTA (IoT + Blockchian&M2M)：基于区块链技术的一种机器与机器之间进行交易的新框架。


如果你知道每一个事物的状态

并能在数据上面推理……

你会解决什么问题

IoT 的价值


利用 IoT 创造业务价值

增加收入IoT 数据驱动业务增长 IoT数据降低运营成本

新的业务或

服务模式

更快的了解到客户需求

增强与客户

之间的关系

提升效率智能决策数据驱动

运营效率的提升


遍布各个行业的物联网

卫生保健与生命科学市政基础设施智能家居零售业

制造，物流与供应链农业教育汽车


物联网解决方案是复杂的、多维度的

连通性

基础设施

洞见

分析

应用

服务

感应器

设备端

变更

管理


物联网智库2019-2020中国物联网产业全景图


物联网体系结构

设备层

平台层

网络层

应用层远程医疗，智能家居，车联网，工业监控，环境监测，可穿戴设备，智慧城市，智能交通...

基础设施，接入管理，设备管理，消息处理，大数据，机器学习

运营商：3G/4G/5G局域网：WIFI, 蓝牙，ZigBeeLPWAN (LoRa, SigFox, NB-IoT)

传感器，芯片，通信模组，感知类智能设备/装置


物联网面临的挑战

设备层

网络层

平台层

应用层

• 如何确保设备是可信的？• 能否控制设备能做哪些，不能做哪些？

• 如何确保数据传输的安全？• 能否支持众多设备的高频次并发接入？• 网络通讯难以得到保证，怎么办？

• 万物互联只是开始• 挖掘数据背后的价值，并做出科学决策才是目的！• 集成AI提供预测。

• 怎样改善终端用户的体验？• 如何快速搭建应用？

安全

高可用

与其他服务集成


AWS IoT 整体架构企业应用

企业用户

企业应用

Amazon

QuickSight

Amazon

EMR

Amazon Redshift

Amazon

S3

Machine Learning

AWS Lambda

All

AWS

IoT 合作伙伴

边缘

ARM, Broadcom, Digi,

Expressif, Intel, MediaTek,

Microchip, NXP, ST, TI,

Qualcomm, …

网关

Adlink Technology,

Advantech, MachineShop,

Samsung, Technicolor, …

平台

Ayala, Bright Wolf,

BSquare, C3IoT, Mnubo,

PTC, Salesforce, Splunk,

Thinglogix, …

连接性

Amdocs, Asavie, AT&T,

Eseye, Soracom, TATA

Communications, Telus,

Verizon, …

咨询服务商及独立软件供应商Accenture, Aricent,

Clearscale, CTP, Luxoft,

Mobiquity, Solstice,

Storm Reply, Sturdy

Networks, TCS, Trek10, …

云

设备影子

规则引擎

AWS IoT

Core

证书授权

AWS IoTDevice

Management

AWS

物联网用户

OTA

设备更新

存储分析数据

数据管道

报表模板批量设备初

始化

批量设备实时索引与查

询

AWS IoTDevice

Defender

专项查询及深度分析

风险规避

设备状态监控

报警

消息代理设备配置审计

Amazon Kinesis

AWS IoT

Analytics

MQTT

MQTT

设备网关/PLC

设备影子

SnowballEdge

AWS Greengrass

Lambda函数

Message

Router

本地通讯远程通讯

Amazon FreeRTOS

证书授权

本地资源

OPC-UA

Adapter

IoT SDK

OPC-UA

MQTT

边缘用户

Cert

WiFi

MQTT

边缘

OTA

OTA

Amazon FreeRTOS

Integrated

Client


边缘服务


边缘计算三个发展阶段：

一：边缘连接，包括实现终端及设备的海量、异构与实时连接，网络自动部署与运维，保证连接的安全性、可靠性与可维护性。

二：边缘智能，即边缘侧引入数据分析与业务自动处理能力，智能化执行本地业务逻辑，这可以大幅度提升效率并降低成本。

三：边缘自制，引入人工智能，边缘设备不但可以自主进行业务逻辑分析与计算，还可以动态完成自我优化、调度执行策略等。


AWS IoT 设备SDKs & AWS SDK

• AWS SDK：C++, Java, .Net, Node.js, Python,

PHP, Ruby, Go, ios/android

• 设备SDK：embedded C, Node.js, java, Python,

Arduino Yun, ios/android


Amazon FreeRTOS

用于微控制器的物联网操作系统

适用于我适用的芯片吗？有我所需要的功能吗？我如何使用它？我从哪可以下载它？

Amazon FreeRTOS基于流行的FreeRTOS，是一个微控制器操作系统使小型、低功率的边缘设备易于编程、部署、安全、连接和维护

EMBEDDED APPS

FreeRTOS

HW DRIVERS

SEC

UR

TIY

LIB

RA

RIE

S

CO

NN

ECTI

VIT

Y LI

BR

AR

IES

OV

ER T

HA

AIR

(O

TA)

AG

ENT

CLO

UD

&

GR

EEN

GR

ASS

LI

BR

AR

IES

HELLO


Amazon FreeRTOS


https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/category/internet-of-things/

MCU & SoC厂商集成AWS Device SDK

https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/category/internet-of-things/


物一定要联网吗？

经济定律物理法则法律法规

何时需要在本地处理数据？


AWS Greengrass


AWS Greengrass

本地响应

本地Lambda函数

安全

本地安全认证

本地触发

本地消息代理

状态同步

本地设备影子


边缘智能EI：Greengrass ML Inference


AWS Greengrass 收益

本地事件快速响应离线操作简化设备编程减少IoT应用成本安全通信


勘探

能源

农业

商业

建筑

电子设备

制造

金融、保险…

汽车

医疗

AWS Greengrass 使用场景


云端服务


安全的连接设备传递消息

设备网关规则引擎消息代理设备影子注册表认证服务

AWS IoT Core是一种托管服务，使设备能够轻松、安全地与云应用程序连接并交互

AWS IoT Core


AWS IoT Core

AWS物联网API

设备SDK多种客户端连结库，进行身份

验证和交换信息

设备网关通过MQTT, WebSockets,

HTTP与设备通信

认证和鉴权通过双向身份验证和

加密进行保护

影子为设备间断性的连接能力保有持久的状态

注册表管理你的设备

应用

规则引擎依据规则与路由传递资料给后端AWS 服务

AWS 服务- - - - -

第三方服务


消息加工处理 -- AWS IoT规则引擎

1. AWS 服务（直接集成）

Rules Engine

操作

AWS Lambda

Amazon SNS

Amazon SQS

Amazon S3

Amazon Kinesis

Amazon DynamoDB Amazon RDS

Amazon Redshift

Amazon Glacier

Amazon EC2

规则引擎将 AWS IoT 连接AWS 服务。

2. AWS 的其余部分（通过 Amazon Kinesis、AWS Lambda、Amazon S3 及其他服务）


AWS IoT规则引擎

SELECT DATA FROM TOPIC WHERE FILTER

简单且熟悉的语法

- 使用SQL语句来定义筛选条件

- 可选 WHERE 子句

函数改进了信号/噪音

- 数十种 functions() 可用

- 字符串操作（正则表达式支持）

- 数学运算

- UUID、Timestamp、rand 等

多个/同时操作

- 有时需要您采取多种操作


物联网设备管理服务

AWS IoT Device Management

AWS物联网设备管理帮助您对不断增加的连接设备进行组织、监控和远程管理

快速可扩展的设备上线可基于属性和状态实时搜索设备

监控并更新设备


AWS IoT Device Management—设备组


保持您的设备安全

AWS IoT Device Defender

AWS物联网设备防御系统是一个完全托管的物联网安全服务使您能够持续地保护您的连接设备群。

审计设备配置定义和监视设备行为

识别安全设置中的偏离并检测设备异常

生成告警信息修补安全漏洞





发现异常

IP地址和地理位置

连接IPs

活跃连接数

开放端口数量

每单位时间跨所有协议的出站数据包数量

每单位时间跨所有协议的出站字节数

24小时内授权失败次数

消息速率和消息大小


注册安全


设备已经出售？

设备没有证书？

需要使用自有CA签发证书？

无法实时注册，需要离线生产？

生产线做不了为每个设备烧录证书？

设备注册方式


常见注册方式

设备状态设备证书状态设备证书所属CA证书

场景举例解决方案

等待生产待烧录AWS /

厂商二级CA- 预先注册

等待生产待烧录厂商二级CA - 预先注册

已经出售没有证书 -产品升级、生产设备受限不能烧录证

书CVM

已经出售已经含有证书

等待注册到AWS厂商二级CA 离线生产

即时注册（JITR／JITP）


注册总结

注册方式设备携带证书设备证书所属CA证书出厂前完成注册

预先注册 √ 均可 √

CVM × 均可 ×

JITR √ 厂商二级CA ×

JITP √ 厂商二级CA ×

批量注册 √ 均可 √


开始注册并接入您的IoT 设备AWS IoT 创建并注册设备证书

• https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/iot/latest/developerguide/device-certs-create.html

一键部署您的CVM系统

• https://github.com/awslabs/aws-iot-certificate-vending-machine

AWS IoT JITR

• https://aws.amazon.com/cn/blogs/iot/just-in-time-registration-of-device-certificates-on-aws-iot/

• https://aws.amazon.com/cn/blogs/aws/new-just-in-time-certificate-registration-for-aws-iot/

AWS IoT JITP

• https://aws.amazon.com/blogs/iot/setting-up-just-in-time-provisioning-with-aws-iot-core/

• https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/jit-provisioning.html

AWS IoT 批量注册

• https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/bulk-provisioning.html

https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/iot/latest/developerguide/device-certs-create.html

https://github.com/awslabs/aws-iot-certificate-vending-machine

https://aws.amazon.com/cn/blogs/iot/just-in-time-registration-of-device-certificates-on-aws-iot/

https://aws.amazon.com/cn/blogs/aws/new-just-in-time-certificate-registration-for-aws-iot/

https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/bulk-provisioning.html


Demo演示


回顾: 规则引擎&推送通知服务

1.设备端发送消息到IoT Core

2.IoT Core通过规则引擎将数据过滤3.过滤的数据符合触发条件，触发消息通知服务SNS

4.SNS给客户端发送邮件或短信提醒


10分钟部署自动温控预警系统：


案例分享


Coway 更多的无服务架构


详细架构与使用案例


Technicolor新产品与服务中接入Greengrass

10Gb Broadband GW Tri-band Wi-Fi Extender

个人助理语音 –激活用户体验应用 –优化客户服务


NAT GW

RDS

VPN GW ECS

Bastion

EC2

AZ-0Public

Private

Lambda

Diagnostics

NAT GW

RDS

VPN GW ECS

Bastion

EC2

AZ-1Public

Private

Lambda

Diagnostics

Router Internet GW

VPN GW

VPN GW

Lambda

RDS Ingest

Greengrass Group

EDGECLOUD

Tri-band Wi-Fi Extender HW

S3

Dashboard

Dashboard

Alexa Skill

Homeware SW

Edge Lambda

Greengrass Core

Diagnostics

Guest NW

Unboxing

10Gb Broadband Gateway HW

AlexaClient

Homeware SW

AlexaClient

GreengrassDevice

GreengrassDevice

Alexa

IOT-Core

详细架构与使用案例

Dynamo DB


AWS IoT 整体架构企业应用

企业用户

企业应用

Amazon

QuickSight

Amazon

EMR

Amazon Redshift

Amazon

S3

Machine Learning

AWS Lambda

All

AWS

案例分享

Coway

Technicolor

云

设备影子

规则引擎

AWS IoT

Core

证书授权

AWS IoTDevice

Management

AWS

物联网用户

OTA

设备更新

存储分析数据

数据管道

报表模板批量设备初

始化

批量设备实时索引与查

询

AWS IoTDevice

Defender

专项查询及深度分析

风险规避

设备状态监控

报警

消息代理设备配置审计

Amazon Kinesis

AWS IoT

Analytics

MQTT

MQTT

设备网关/PLC

设备影子

SnowballEdge

AWS Greengrass

Lambda函数

Message

Router

本地通讯远程通讯

Amazon FreeRTOS

证书授权

本地资源

OPC-UA

Adapter

IoT SDK

OPC-UA

MQTT

边缘用户

Cert

WiFi

MQTT

边缘

OTA

OTA

Amazon FreeRTOS

Integrated

Client


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