re:Invent2019 IoT アップデート - Amazon Web Services...© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Stream Manager を利⽤する⼿順 1.Greengrass

© 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.

re:Invent 2019 IoT アップデート


AWS IoT Events

AWS IoT Service Suite

AWS IoT Analytics

AWS IoT SiteWise

AWS IoT Device Management

AWS IoT Things Graph

AWS IoT Core

AWS IoT Device Defender

AWS IoT Device SDK

Amazon FreeRTOS

AWS IoT Device Tester

AWS IoT Greengrass


AWS IoT Events


AWS IoT Analytics

AWS IoT SiteWise



AWS IoT Core


AWS IoT Device SDK

Amazon FreeRTOS


AWS IoT Greengrass



AWS IoT Device SDK

Amazon FreeRTOS


AWS IoT Greengrass


AWS IoT Greengrass

Data and State Sync Security

Over the Air UpdatesConnectors

オフラインでもデバイスを操作 & 再接続時にデータ

を同期

LocalActions

デバイスプログラミングを Lambda で簡単化

クラウドとデバイス間の相互認証と認可

AWS IoTGreengrass Core を簡単にアップデート

Machine Learning Inference

ローカルでのML 推論

Local Resource

Access

Lambda からデバイスのローカルリソースにアクセス

エッジデバイスを外部サービスと接続

LocalMessages

and Triggers

クラウド接続なしでデバイスが相互に通信

Secrets Manager

エッジデバイスにシークレットをデプロイ


Stream Manager for AWS IoT Greengrass• ストリームデータをローカルで処理し、クラウドに⾃動でエクスポート• ⾼頻度、⼤容量なデータをローカルでストリーミング処理しつつ、IoT Analytics や Kinesis

Data Streams に⾃動的にエクスポートできる• 不安定な通信環境やデバイスのリソース制約を考慮しており、ストリームごとの優先度や

キャッシュポリシー、許容する帯域幅を指定することができる

AWS IoT Greengrass Core

Stream Managerセンサ

アクター

データ収集

ML 推論

Write

Read

Write

センサデータのエクスポート

推論結果のエクスポート

AWS IoT Analytics

Amazon Kinesis Data Streams

センサデータ

アラート


Stream Manager を利⽤する⼿順1. Greengrass Core の Stream Manager 機能を有効化• Stream Manager ⾃体は Java で書かれているため、Java 8 の install が必要• ローカルの保存先、クライアント認証の有無、最⼤帯域幅やスレッドプールサイズを指定

2. 各 Stream を定義• クラウドのエクスポート先を指定 (Kinesis, IoT Analytics)• 転送の Priority を指定• Batch Size および Interval を指定 (どちらかの条件に到達すると Export)• TTL, 保存先(メモリ or ファイル) を指定

Stream Manager

1. Stream Manager 全体の設定を定義(Greengrass Deploy 時)

1. Stream Manager 全体の設定を定義

2. 各 Stream の設定(lambda から)


Stream Manager を⽤いたローカル処理1. Local Lambda から Greengrass Core SDKのStreamManagerClientを

使⽤• 現状 Python 3.7 もしくは Java 8 の Local Lambda 向けの SDK のみ対応

2. appendMessage で書き込み、readMessage で読み込み• readMessage では取得したい最低メッセージ数、最⼤メッセージ数、タイムアウトを指定• これにより Local Lambda がデータをまとめて処理することができる

Stream Manager

Append Readセンサデータ


Greengrass Core SDK

Greengrass Core SDK

指定メッセージサイズもしくは時間までBlocking してデータをまとめて処理

StreamManagerにアクセスするにはGreengrass Core SDK を利用


Stream Manager によるエクスポート1. Stream にデータを書き込むだけで⾃動エクスポート2. オフライン時は指定したサイズ、期間の範囲でキャッシュ3. オンライン復旧時に設定した帯域幅、優先度でアップロード


Stream Manager

データ収集

ML 推論

Write

Read

Write

センサデータのエクスポート

Priority : Low

推論結果のエクスポート

Priority : High

AWS IoT Analytics

Amazon Kinesis Data Streams

センサデータ

プログラムはオフラインのハンドリングを意識しない

オフラインのデータをローカルでキャッシュ

設定した帯域幅、優先度でアップロード


Docker Application Deployment Connectorfor AWS IoT Greengrass• Docker Compose を⽤いたアプリケーション向けの Connector が追加• 任意の docker-compose.yml で Docker アプリケーションを起動• Amazon ECR や Private Repository からコンテナを取得可能

docker-compose.yml

docker-compose.yml


ユースケース• コンテナを使ったエッジ運⽤を実現したい• アプリケーションをコンテナ化して Greengrass で管理する

• 複雑なアプリケーションを実⾏したい• ライブラリや設定ファイル、バイナリ、データベースなどを含むようなアプリケーション

• ゲートウェイで管理画⾯・ダッシュボードを表⽰したい• デバイスローカルのウェブアプリでMQTTトピックに送受信

• Lambda では扱えない⾔語を⽤いたローカル処理• GG Lambdaで扱える⾔語: Java, Node.js, Python, C

• デバイス環境とライブラリなどの依存関係を分離したい場合• OS側のパッケージマネージャで未サポートの新しい(古い)バージョンを利⽤


特⻑• Docker Private Registry の利⽤時の credential 管理が容易• Amazon Elastic Container Registry (ECR) からコンテナを取得可能• Private Registry の認証情報を Secrets Manager で管理

• コンテナ起動の実⾏結果を MQTT で取得可能• (注意) ログデータをCloudWatch Logsへ送る機能は無い（2019/12/19時点）

• Greengrass のローカル Lambda との間で通信可能• コンテナ側で REST API で待ち受け• MQTT で GG のブローカーと接続• Docker に Lambda と共有するファイルをマウント


使い⽅1. デバイス側の設定

• Docker, docker-compose をインストール• Docker ⽤のユーザを作成＆グループ設定

2. GG のグループロールの権限設定• S3 のオブジェクト取得• (必要に応じて) ECR のコンテナダウンロード権限

3. docker-compose.yml を S3 にアップロード4. コネクタの設定

• S3バケット• Private Registry ⽤の認証情報(必要な場合)• ローカルでの docker-compose.yml ファイルパス• Docker ⽤のユーザID

5. デプロイ




AWS IoT Core



AWS IoT Core

Messages

Device GatewayIdentity Service

Messages

Applications

Device Shadow

Message Broker

API

Registry

Actions

API

Rules Engine

AWS and non-AWSServices

AnalyticsAmazon Kinesis

Artificial IntelligenceAmazon EMR

MessagingAmazon SQSAmazon SNS

DatabaseAmazon RedshiftAmazon DynamoDB

ManageAmazon CloudWatch

AWS IoT Core


AWS IoT Core のアップデート• Identity • Fleet Provisioning • Custom authentication enhancements (beta)

• Device gateway• Configurable endpoints (beta)• Custom domains (beta)

• Rule engine• Http Action

• Alexa• AWS IoT Core ‒ MQTT for Alexa Voice


ご参考) 過去ご紹介した bootstrapping の実装例

AmazonDynamoDB

AWS IoT

AWS IoT

AWSLambda

response/topic

プリインする証明書のpolicyは初期化用のMQTT topicのみが実行できるようにする

初回ユーザ登録などと合わせてHTTP requestで証明書を生成して返却する

AWSLambda

device

device

Amazon API Gateway

ユーザ情報登録や、製品チェックロジックの実装を行い証明書を発行

証明書発行

証明書発行

最終的にはdevice個別の証明書でMQTTセッションを再度作成

証明書情報


Fleet Provisioning

AWS IoT CoreIoT

certificateper device

IoT certificate(for provision

lmited)

AWS Cloud

IoT certificateper device

信頼された

IAMベースでの作業

thingへの転送

publicBeta

• 事前登録したtemplateに合わせて個別証明書を返却する仕組み

• ２つの利⽤⽅法• プロビジョニング専⽤の証明書を使い初回

起動時に個別証明書を発⾏(MQTT通信ベース)

• 信頼された⼈間がウェブ/モバイルアプリを使って初回起動時に個別証明書発⾏(IAMとの紐づけでのSTSによる作業)


Configurable EndpointspublicBeta

• AWS IoT Core の Endpoint をカスタマイズすることで、独⾃ broker をDNS 切り替えのみで移⾏可能に(us-east-1のみ)• Custom Domain• Custom Authorizer • TLS Configuration (Coming soon)

*.amazonaws.comの代わりに任意のドメインを利用可能に。

Minimum TLS version や、利用可能な Cipher Suite を指定できる(coming soon)

MQTT のusername/password による認証をサポート。もともとの Custom Auth Token も改善

AWS Certificate Manager

カスタムドメインに紐づくサーバ証明書を登録。得られる ARN をAWS IoT に設定


HTTPSリクエストをAWS IoT Coreのルールエンジンから直接発⾏可能に• AWS Lambdaなどのサービス

不要でIoT Rule Engineから直接API発⾏が可能

• AWS Lambdaなどのサービスの起動/処理時間が短縮、コストダウン

• ルールエンジンから呼び出せるアクションが17個に


Alexa Voice ServiceとAWS IoT Coreの統合

• 家電製品⽤などの軽量のMCU上で困難な処理をクラウド側へオフロード可能に• オーディオ転送⽤の専⽤MQTTトピッ

クの提供• デバイスのマイク/スピーカー、デバ

イスステータスを管理するAPIの提供• Wake wordやcancel wordなどのクラ

ウド連携の起点はenable deviceが管理

• AVS対応のためのハードウェア開発コストを削減可能


https://www.nxp.com/design/designs/mcu-based-solution-for-br-alexa-voice-service:MCU-VOICE-CONTROL-AVS

https://www.qualcomm.com/products/qualcomm-home-hub-100-dev-kit-amazon-avs

NXP i.MX RT 106 A Qualcomm Home Hub 100 Development Kit

https://www.nxp.com/design/designs/mcu-based-solution-for-br-alexa-voice-service:MCU-VOICE-CONTROL-AVS


https://www.nxp.com/design/designs/mcu-based-solution-for-br-alexa-voice-service:MCU-VOICE-CONTROL-AVS?&&tid=vanmcu-avs



出荷時にデバイス群のプロビジョニング

をバッチ処理

リアルタイムにデバイス群を

Indexして検索

デバイスの細やかなロギングとモニタリング

OTA(over the air）

でのupdate

⼤量のデバイス管理をより簡単に



AWS IoT Device Management のAPIがアップデート

• モノの集約情報を取得するための3つのAPIが追加、⼤量のデバイスの状態の確認や監視を容易に⾏えるように

• GetStatistics• クエリに⼀致するモノの総数、フィールドの値の平均、合計、最⼤、最⼩、

⼆乗和、分散、標準偏差を取得

• GetPercentiles• クエリに⼀致するモノのフィールドの値の、任意のパーセンタイルにおける

近似値を取得

• GetCardinality• クエリに⼀致するモノのフィールドの値のユニークな総数を取得


使い⽅- Get StatisticsThingName Temp

Sensor0TempSensor1

TempSensor2

TempSensor3

TempSensor4

TempSensor5

TempSensor6

TempSensor7

TempSensor8

TempSensor9

temperature 70 71 72 73 74 75 47 97 98 99rackId Rack1 Rack1 Rack2 Rack2 Rack3 Rack4 Rack5 Rack6 Rack6 Rack6stateNormal true true true true true true false false false false

$ aws iot get-statistics --aggregation-field "attributes.temperature" --query-string "thingName:TempSensor*”

{"statistics": {

"count": 10,"average": 77.6,"sum": 776.0,"minimum": 47.0,"maximum": 99.0,"sumOfSquares": 62578.0,"variance": 236.04000000000013,"stdDeviation": 15.36359332968691

}}

temperature の統計値


使い⽅- Get Percentiles

$ aws iot get-percentiles --aggregation-field "attributes.temperature”--query-string "thingName:TempSensor*" --percents 10 25 50 75 90

{"percentiles": [{ "percent": 10.0, "value": 67.7 },{ "percent": 25.0, "value": 71.25 },{ "percent": 50.0, "value": 73.5 },{ "percent": 75.0, "value": 91.75 },{ "percent": 90.0, "value": 98.1 }

]}

指定された Percentile でのtemperature の値

ThingName TempSensor0

TempSensor1

TempSensor2

TempSensor3

TempSensor4

TempSensor5

TempSensor6

TempSensor7

TempSensor8

TempSensor9

temperature 70 71 72 73 74 75 47 97 98 99rackId Rack1 Rack1 Rack2 Rack2 Rack3 Rack4 Rack5 Rack6 Rack6 Rack6stateNormal true true true true true true false false false false


Secure Tunneling• セキュアトンネリングを⽤いることで、ファイアウォール内のIoTデバイスに対す

るリモートアクセスが可能• 出荷後のデバイスのトラブルシューティングが容易に

0. Localproxyアプリケーションを install しておく(各 OS, HW に対応)

2. 専用トピックにpublish されるtoken を取得してlocal proxy を起動

1. トンネルを作成

3. Tokenを利用して remote shell でアクセス

4. プロキシ経由でリモートアクセス(Websocket)


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 に関するアップデート

• 4種類の監査項⽬が追加1. 過剰な権限(Admin権限、セキュリティ監査サービス等)2. 365⽇以上未使⽤のサービスへのアクセスが許可されて

いるか3. DebianベースのOSで脆弱性のあるOpenSSLのバージョ

ン(CVE-2008-0166)を使⽤している4. 脆弱性(CVE-2017-15361)のあるInfineon RSAのライブ

ラリを使⽤した場合

※ 3, 4 はCA証明書、デバイス証明書の⽣成時に使⽤した場合


AWS IoT Events


AWS IoT Analytics

AWS IoT SiteWise



AWS IoT SiteWisepublicBeta


AWS IoT SiteWise ‒ データ収集


AWS IoT SiteWise ‒ アセットモデリング


AWS IoT SiteWise ‒ モデルの階層化


AWS IoT SiteWise ‒ データの保存と外部連携


AWS IoT SiteWise Monitor



Kinesis Video Streams


Amazon Kinesis Video Streams が WebRTC をサポート

• WebRTC によるリアルタイムの双⽅向メディアストリーミング• マネージドのシグナリングチャネル / STUN / TURN を提供• C, JavaScript, Android, iOS の SDK を提供


KVS with WebRTC• WebRTCでの通信のために必要なクラウド側のインフラをフルマネージ

ドで提供• 接続の開始や制御のために必要なシグナリング• P2P接続失敗時のメディアリレー

• C, JavaScript(NodeJS), iOS, Android の SDK を提供

• 想定されるユースケース• ホームセキュリティカメラ、⾒守りカメラ• ドアホン• カメラ付のロボット掃除機をスマートホンから制御


SDK の特徴• C SDK• サポートするメディア形式• Video: H.264, VP8• Audio: Opus, G711

• Trickle ICE をサポート• 通信の確⽴までの時間を短縮

• Client SDKs• JavaScript• Android / iOS


デモ• Kinesis Video Stream WebRTC• https://docs.aws.amazon.com/kinesisvideostreams-webrtc-dg/latest/devguide/kvswebrtc-

sdk-ios.html

• AWS Greengrass Stream Manager• https://docs.aws.amazon.com/greengrass/latest/developerguide/stream-manager-

console.html

• AWS Greengrass Docker Connecter• https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/new-aws-iot-greengrass-adds-docker-support-

and-streams-management-at-the-edge/

https://docs.aws.amazon.com/kinesisvideostreams-webrtc-dg/latest/devguide/kvswebrtc-sdk-ios.html

https://docs.aws.amazon.com/greengrass/latest/developerguide/stream-manager-console.html

https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/new-aws-iot-greengrass-adds-docker-support-and-streams-management-at-the-edge/



AWS IoT関連のセッション情報• 資料• https://aws.amazon.com/jp/events/events-content/• IoTで絞り込んでください

• 動画• https://www.youtube.com/playlist?list=PL2yQDdvlhXf85CDFKMRyrj3ltMAOJENWF

• 代表的なセッションの紹介• https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-reinvent-2019-iot-session-guide/

https://aws.amazon.com/jp/events/events-content/

https://www.youtube.com/playlist?list=PL2yQDdvlhXf85CDFKMRyrj3ltMAOJENWF

https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-reinvent-2019-iot-session-guide/



• Belkin様: 家電プラットフォームの移⾏• https://www.youtube.com/watch?v=gPyOT6HjS_k

• iDevice/NXP様: Alexa機能内蔵スマートスイッチを開発• https://www.youtube.com/watch?v=4v3BXtv7g2k

• Volkswagen様: 製造⼯場の統合プラットフォーム• https://www.youtube.com/watch?v=gmadwtPTW4g

https://www.youtube.com/watch?v=gPyOT6HjS_k

https://www.youtube.com/watch?v=4v3BXtv7g2k

https://www.youtube.com/watch?v=gmadwtPTW4g


Appendix


•Stream Manager for AWS IoT Greengrass•Docker Application Deployment Connector for AWS IoT Greengrass•Fleet Provisioning•Configurable Endpoints•HTTPSリクエストをAWS IoT Coreのルールエンジンから直接発⾏可能に•Alexa Voice ServiceとAWS IoT Coreの統合•AWS IoT Device Management のAPIがアップデート•Secure Tunneling•AWS IoT Device Defender に関するアップデート•AWS IoT SiteWise•Amazon Kinesis Video Streams が WebRTC をサポート

今回ご紹介したUpdateの詳細リンク集

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-greengrass-supports-docker-containers-management-data-streams/

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-greengrass-supports-docker-containers-management-data-streams/

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-core-onboard-large-volumes-manufactured-devices-at-scale/

https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/iot-custom-endpoints-configurable.html

https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-core-adds-ability-to-deliver-messages-directly-to-your-own-web-services-via-http-action/

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/new-alexa-voice-integration-for-aws-iot-core-cost-effectively-brings-alexa-voice-to-any-connected-device/

https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-device-management-introduces-new-aggregation-queries-fleet-indexing/

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-device-management-introduces-secure-tunneling-a-new-secure-way-to-troubleshoot-iot-devices/

https://aws.amazon.com/about-aws/whats-new/2019/11/aws-iot-device-defender-adds-four-new-checks-to-audit-capability/

https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/12/announcing-five-new-features-and-updated-pricing-for-aws-iot-sitewise/

https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2019/12/amazon-kinesis-video-streams-adds-support-for-real-time-two-way-media-streaming-with-webrtc/

Thank you!


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