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AWS IoTとは?
仕組みや各種機能を徹底解説!

IoTの運用においては、複数のIoT機器の管理や、データの効果的な活用が欠かせません。しかし、これらを企業独自で行うと、ソフトウェア開発に大きなコストや時間がかかってしまうのです。そこでおすすめなのが「AWS IoT」の活用です。AWS IoTはこれらの問題をスムーズに解決し、IoTの効率的な運用を可能にします。

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AWS IoTとは?

「AWS(Amazon Web Service) IoT」とは、Amazonが提供するITインフラサービスに含まれる、IoTに特化したサービスです。基本的な機能としては、複数のIoTデバイスを一元管理し、データの収集や分析、デバイスの管理・制御を行います。これにより、利用者は複数のデバイスの管理が楽になるだけでなく、セキュリティの向上やデバイスの機能をさらに向上させる使い方が可能となります。

AWS IoTの最大の利点は、Amazon Web Serviceで提供されるという点です。AWSは、従量課金制で拡張性に優れたクラウドサービスを提供しています。利用料に応じて料金が発生するため、コストを抑えた運用が可能です。
さらにAWSでは、仮想コンピューティングや仮想サーバー、ストレージ、DBなど多くのサービスを展開しています。AWS IoTでは、これらのサービスとの連携もできるため、幅広い業務にIoTを活用できるのです。

また、軽量な通信プロトコル「MQTT」や、同期が不安定なデバイスの状態を保持する「デバイスシャドウ」といった機能も利用できます。IoTデバイスは機器によって通信品質が変わりますが、これらの機能があることで品質を一定に保てるようになります。

AWS IoTの仕組み

AWS IoTでは、「Zigbee」「EnOcean」と呼ばれる2つの無線通信規格により、IoTデバイスとの接続を行います。これらによって複数のデバイスとの接続が容易となり、電力の少ないデバイスも安定して稼働できます。

接続したIoTデバイスとは、先述のMQTTにてデータを送受信します。データが送信されると、「デバイスゲートウェイ」というトンネルのような箇所を通過します。ここで電力消費の軽減と通信効率化を行うために、データがまとめられてAWSに送信されるのです。
その後、AWSに取り込んだデータは、アプリケーションにて管理されます。アプリケーションではSQLを使用できるので、データベースとのやり取りやデバイス制御、他アプリケーションとの連携など、幅広く活用できます。

これがAWS IoTの基本的な仕組みですが、そのほかにもセキュリティや利便性向上のためにさまざまな機能を有しています。たとえば、セキュリティ面においては、メッセージブローカーやセキュリティ・アイデンティティサービスといった機能が付与されています。これは、IoTデバイス・AWSのデータ通信や、AWSの認証情報を管理して、不正な通信から防御する機能です。

また、利便性向上のために、デバイスへのID割リ振りやJSONを使用したデバイスシャドウ、デバイスのプロビジョニングといった機能があります。これらの機能により、管理効率の向上や、AWSとのスムーズな同期を可能にします。

AWS IoTのサービス一覧

ここでは、具体的にAWS IoTで利用できるサービスについて解説します。

デバイスソフトウェア

「デバイスソフトウェア」は、エッジ側でデバイス操作するためのサービスです。主な機能としては、以下の2つが挙げられます。

  • MCU用のオペレーティングシステムを構築する「FreeRTOS」
  • デバイスソフトウェアを構築する「AWS IoT Greengrass」

このうちFreeRTOSは、オープンソースによって提供されているMCU向けのオペレーティングシステムです。その本体は、アプリケーションと業界セクターに使用できる「カーネル」と「ソフトウェアライブラリ」で構成されています。
コード自体は難しいものではなく、ダウンロード・コンパイルしたのち即場にテスト・運用が可能です。無料で配布されているため、気軽に接続・管理のためのデバイス構築ができる機能となっています。

一方Greengrassでは、デバイスソフトウェアの容易な開発のために、構築済みのコンポーネントが提供されます。さらにオプションで、Dockerコンテナ・AWS Lambda関数・アプリケーションネイティブOSプロセスといった実行環境が利用可能です。
これらの機能は、企業が独自にIoTデバイスとの連携を行うために使用できます。実際に作成したソフトウェアでは、ローカル上でのIoTデバイスの情報収集や、AIによる情報の選定、クラウドへの接続といったさまざまなことが可能です。

接続・コントロールサービス

IoTデバイス・クラウド間の通信や、IoTデバイス同士の通信をより簡単・安全に行うための機能が「接続・コントロールサービス」です。このサービスでは、以下の3機能を提供します。

  • IoTデバイスとクラウドのセキュアな通信を行うための「AWS IoT Core」
  • IoTデバイスのセキュリティを向上する「AWS IoT Device Defender」
  • 複数デバイスとの接続に便利な「AWS IoT Device Management」

1つ目のAWS IoT Coreは、IoTデバイスとAWSのクラウドを安全に接続するための機能です。さらに、アプリケーションがインターネット接続されていない状態でも、デバイスは管理されており追跡や通信ができます。ほかのAWSサービスとの連携も可能なため、複数のサービスでのデータ利用が実現します。

2つ目のAWS IoT Device Defenderは、IoTデバイスのセキュリティ設定を維持・管理するための機能です。IoTデバイスやデータを守るため、デバイスIDや認証、データ暗号化といった設定を簡単に適用し、変更がないように監視します。もし問題が発生した場合は、アラートを送信して管理者に通知することが可能です。この機能により、セキュリティの維持と問題発見が容易となります。

3つ目のAWS IoT Device Managementでは、複数のIoTデバイスの登録やグループ化、モニタリング、リモートなどを簡単に行えるようにします。企業によってはIoTデバイスの数が膨大になることもあり、IoTデバイスの状態管理やトラブル検出、ファームウェアの管理などが課題とされます。このような問題に対して、一括での登録・操作・状態の変更が可能となり、管理者の業務効率向上に寄与します。

分析サービス

AWS IoTでは、IoTデバイスのデータを最大限に利用するために、多くの分析サービスを提供しています。利用できる機能としては、以下の4つが挙げられます。

  • IoT分析プラットフォーム「AWS IoT Analytics」
  • データの収集や整理、分析を容易にする「AWS IoT SiteWise」
  • IoTデバイス上で発生した異変や不備を即座に検出する「AWS IoT Events」
  • 視覚的にIoTアプリケーションが構築できる「AWS IoT Things Graph」

このうちAWS IoT Analytics は、IoTデバイスで収集したデータを自動で必要なデータに置き換えられる、分析のためのプラットフォームとなっています。
通常デバイスのデータには多くのノイズが含まれるため、そのままでの活用は困難です。そこでAWS IoT Analyticsでは、これらのデータをフィルターに通して、変換と強化を行います。そして、残ったデータを分析し、機械学習による推論に役立てます。

このほかに、ゲートウェイ上で実行されて、データの収集と整理を行うAWS IoT SiteWise機能もあります。これは、複数にわたるIoTデバイスのデータ整理・保存を行う機能で、データ収集によるIoTデバイスの問題軽減に役立てることが可能です。

3つ目のAWS IoT Eventsでは、IoTデバイスに問題が起きた際、即座にアラートやアクションをトリガーできます。従来、IoTデバイスのトラブル検出から対応までは、カスタムアプリケーションによるデータ収集と判定ロジックによるイベント検出、そして別のアプリケーションによる対応が必要でした。しかし、AWS IoT Eventsを使用すれば、「if-then-else文」といった簡単なプログラムでトラブル対応が可能です。これを活用すれば、余計なコストをかけることなく予防のためのシステムを構築できます。

最後のAWS IoT Things Graphでは、収集したデータからIoTデバイスを自動でトリガーするための、IoTアプリケーションが簡単に作成できます。作成方法はデバイスとウェブサービスをドラッグ&ドロップするだけなので、難しい知識は必要ありません。

AWS IoTを含めたパブリッククラウドの今後

クラウドサービスは年々市場が拡大しており、今後もさらに伸びていくと予想されています。2024年には、2019年の市場規模から約2.4倍も膨れ上がるとされているのです。

ここまでクラウドが普及している理由には、クラウドがもつさまざまなメリットが挙げられます。クラウドは、従来のサービスと比べると導入が簡単で、コストも低く抑えられます。そのため、規模の小さな企業でも無理なく事業に利用できるのです。

また、AWSのように拡張性が高いサービスも登場しており、独自のシステム構築ができる点も大きなメリットです。こうしたメリットの数々から、今後も引き続き、多くの企業でクラウド化が進むと予想されています。

AWSへのシームレスに接続可能な
モバイル環境なら

NTTコミュニケーションズでは、IoTデバイス向けのモバイル通信サービスを豊富に提供しています。

たとえば「OCN モバイル ONE for Business(https://www.ntt.com/business/services/network/m2m-remote-access/ocnmobile.html)」は、フルMVNOのSIMが利用できる国内利用向けサービスです。フルMVNOならではの格安な料金プランと、NTTコミュニケーションズが運営するセキュアで高速な回線が使用できます。

そして、さらに格安でIoTを運用できるのが「Arcstar Universal One モバイル グローバルM2M 100円SIM(https://www.ntt.com/business/services/network/iot/100sim.html)」サービスです。こちらのサービスでは、月1MB以下の利用であれば月額100円(税抜)から始められます。格安ながら、安定性・安全性の高いVPNサービスによる接続を行っているため、高品質の回線が利用できます。こちらは、IoT導入を手軽に始めたい方におすすめのプランです。

また、IoT事業をグローバル展開したい方には、「IoT Connect Mobile™(https://www.ntt.com/business/services/network/iot/icm.html)」がおすすめです。こちらのサービスは、利用国に合わせた遠隔でのプロファイル書き換えや、キッティング・輸送期間中の通信コスト無料など、海外利用に合わせたプランとなっています。製品にあらかじめSIMを組み込めるため、製品仕様の共通化を図ることも可能です。

IoTデバイスを運用するには、通信環境の構築が必須です。AWSとのサービス運用に、品質の高い回線をお探しなら、ぜひNTTコミュニケーションズのIoTネットワークサービスをご検討ください。

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