IBM Bluemix テクニカル・セミナー Internet of Things (IoT) · Bluemixで始めるIoTとは？トータルプロセスをサポート IoTデバイスの接続からデータの収集

IBM Bluemixwww.bluemix.net

IBM Bluemix テクニカル・セミナー

Internet of Things (IoT)

2016年7月26日

日本アイ・ビー・エム株式会社クラウド・ソフトウェア事業部Bluemix & XaaS テクニカル・セールス

佐藤光太

© 2016 IBM Corporation2


Disclaimer

ワークショップ、セッション、および資料は、IBMまたはセッション発表者によって準備され、それぞれ独自の見解を反映したものです。それらは情報提供の

目的のみで提供されており、いかなる参加者に対しても法律的またはその他の指導や助言を意図したものではなく、またそのような結果を生むものでもありません。本講演資料に含まれている情報については、完全性と正確性を期するよう努力しましたが、「現状のまま」提供され、明示または暗示にかかわらずいかなる保証も伴わないものとします。本講演資料またはその他の資料の使用によって、あるいはその他の関連によって、いかなる損害が生じた場合も、IBMは責任を負わないものとします。本講演資料に含まれている内容は、IBMまたはそのサプライヤーやライセンス交付者からいかなる保証または表明を引きだすことを意図したものでも、IBMソフトウェアの使用を規定する適用ライセンス契約の条項を変更することを意図したものでもなく、またそのような結果を生むものでもありません。

本講演資料でIBM製品、プログラム、またはサービスに言及していても、IBMが営業活動を行っているすべての国でそれらが使用可能であることを暗示するものではありません。本講演資料で言及している製品リリース日付や製品機能は、市場機会またはその他の要因に基づいてIBM独自の決定権をもって

いつでも変更できるものとし、いかなる方法においても将来の製品または機能が使用可能になると確約することを意図したものではありません。本講演資料に含まれている内容は、参加者が開始する活動によって特定の販売、売上高の向上、またはその他の結果が生じると述べる、または暗示することを意図したものでも、またそのような結果を生むものでもありません。パフォーマンスは、管理された環境において標準的なIBMベンチマークを使用した測定と

予測に基づいています。ユーザーが経験する実際のスループットやパフォーマンスは、ユーザーのジョブ・ストリームにおけるマルチプログラミングの量、入出力構成、ストレージ構成、および処理されるワークロードなどの考慮事項を含む、数多くの要因に応じて変化します。したがって、個々のユーザーがここで述べられているものと同様の結果を得られると確約するものではありません。

記述されているすべてのお客様事例は、それらのお客様がどのようにIBM製品を使用したか、またそれらのお客様が達成した結果の実例として示されたものです。実際の環境コストおよびパフォーマンス特性は、お客様ごとに異なる場合があります。

IBM、IBM ロゴ、ibm.com、Bluemix、IBM MobileFirstは、世界の多くの国で登録されたInternational Business Machines Corporationの商標です。他の製品名およびサービス名等は、それぞれIBMまたは各社の商標である場合があります。現時点での IBM の商標リストについては、www.ibm.com/legal/copytrade.shtmlをご覧ください。

Windowsは Microsoft Corporationの米国およびその他の国における商標です。JavaおよびすべてのJava関連の商標は Oracleやその関連会社の米国およびその他の国における商標または登録商標です。



アジェンダ

Internet of Things(IoT)とは？

Bluemixで始めるIoTとは？

機能概要（つながる、使える、管理する）

DEMO（ IoTデバイスからのデータ収集・分析）

サンプル構成と価格

IoTを活用した事例







Internet of Thingsとは”モノのインターネット”と呼ばれている。

これまでパソコンやサーバーなどを接続していたインターネットにそれ以外の様々な”モノ”を接続したネットワーク。



インターネットにつながる様々な”モノ”

スマートフォンウェアラブル

セキュリティ生活家電

乗り物

製造工場製造機器

ロボット



IoT活用の急速な進化

180 兆円、日本市場 6兆円日本経済では2015年6兆円、毎年15%成長。2020年には13兆円規模への成長が予想される。

82%企業の意思決定者が、IoT によって自社に戦略的な影響または変革が実現すると述べている。

130 億個から 290 億個へ増加今後 2020 年にかけてのネットワークに接続したデバイスの数の伸び。







トータルプロセスをサポート

IoTデバイスの接続からデータの収集 / 蓄積 /

分析 / 活用までを一つのプラットフォームで実現することが可能

コンポーザブルな環境でのIoT活用

ビジネスニーズに合わせ、１００を越えるサービスを利用したアプリケーションインフラストラクチャ

を構成可能。

Sensor お客様オンプレミス

データセンターGateway

センサーデバイス



ゲートウェイ

IInternet of Things

Foundation

データ配信

デバイス登録

デバイス監視

履歴の保存

Bluemix

Integration



Bluemixで始めるIoTのサービス

特徴的な３つのサービス

Node-REDInternet of Things

Foundation

IoT Real-Time

Insights

IoTデバイス・センサーデータへの強力なアクセスを提供

スピーディーなビジネスアイディアの検証

ビジネス・ルールベースでのアクション管理



機能概要

- つながる、使える、管理する



つながる使える管理する



デバイスとアプリケーションがつながる

IoTアプリケーションを作成するためには、

まずセンサーデバイスとアプリケーションがつながる必要があります。

センサーデータの送信センサーデバイス

情報の発信中継サーバーアプリケーションでの情報取得

？？



デバイスとアプリケーションをつなげる仕組み

軽量

ヘッダーサイズが2byte

シンプル

シンプルなプロトコルシーケンス

省電力

HTMLと比較して10分の１以下の電力で処理可能

IoTのように頻度が高く情報量が少ない通信を得意とした軽量なMQTTプロトコル



MQTTの特徴：Pub/Sub型モデル 1/2

情報の送り手

Publisher

センサーの情報を

Brokerに向けて発信

中継サーバー

Broker

Publisherから

送信された情報を

Subscriverに配信

情報の受け手

Subscriber

センサーデータを

利用するアプリ

Brokerから配信され

た情報を受け取る



Broker中継サーバー

Publisher

MQTTの特徴：Pub/Sub型モデル 2/2

Subscriber

送信Publish

接続CONNECT

確認応答

後続処理③配信制御

受け取り

確認応答

登録購読

Subscribe

接続CONNECT

後続処理送信Publish

保持Retain

①購読②送信

④受信



MQTTとHTTPの比較

項目 MQTT HTTP

通信形態非同期（Pub/Subモデル）同期

通信方向双方向単方向

同報通知可不可

サービス品質（QoS）制御３つの規定規定なし

プロトコルオーバーヘッド低い（2バイト～）高い（50バイト～）

適する利用形態短いメッセージの頻繁な送受信比較的頻度の少ないメッセージ送信

適する利用用途

プロトコルのオーバーヘッドが比較的少なく、通信料、CPU負荷、電力消費が抑えられるため、IoTデバイスやモバイルに適する。

RFCで定義されており、Webの世界で一般的に使用されているプロトコル。



デバイスとアプリケーションがつながる



？？

Publisher Broker Subscriber



Publisher:情報の発信



？？




提供する３つ選択肢

物理デバイスシミュレーターで、

IoTシステムを体験！

公開されているレシピに従い、IoT

プラットフォームへ接続！

MQTTライブラリを使用して、

中継サーバへパブリッシュ！

チュートリアル

ある

ない

つかう

不要！スキルあり

？



センサーデバイスをシミュレート

３つのセンサーデータを提供しています。

（温度、湿度、デバイス温度）

中継サーバへのパブリッシュ

センサーデータはInternet of Things Foundationへ

定期的にパブリッシュされます。

パブリッシュされたセンサーデータは、

発行されたデバイスIDでサブスクライブ可能です。

シミュレーター：クイックに始める

https://quickstart.internetofthings.ibmcloud.com/iotsensor/



レシピ：デバイス毎のチュートリアル 1/2

https://developer.ibm.com/recipes/



レシピ：デバイス毎のチュートリアル 2/2

Raspberry Piからの接続チュートリアル

１．接続に必要なモジュールのダウンロードcurl -LO https://github.com/ibm-messaging/iot-raspberrypi/releases/…...

２．モジュールへのインストールsudo dpkg -i iot_1.0-2_armhf.deb

３．モジュールのステータス確認service iot status

４．接続状況の確認コマンドservice iot getdeviceid

５．モジュールの停止/アンインストールsudo service iot stop

sudo dpkg -P iot



MQTTライブラリ：Paho

MQTTをアプリケーション実装す

る上で便利なライブラリ

米IBMらがMQTTプロトコルのクラ

イアントコードを開発、後にオープ

ンソースとしてEclipse Foundation

に寄贈

C / Java / JavaScriptなど、

多くのメジャーな言語に対応

http://www.eclipse.org/paho/



補足：JavaScriptを使用したパブリッシュ例

// MQTTクライアントのインスタンス生成

client = new Paho.MQTT.Client(location.hostname, Number(location.port), "clientId");

// コールバック関数の設定

client.onConnectionLost = onConnectionLost;

// クライアント接続

client.connect({onSuccess:onConnect});

// 接続時の処理

function onConnect() {

message = new Paho.MQTT.Message("Hello");

message.destinationName = "/World";

client.send(message);

}

// コネクションロスト時の処理

function onConnectionLost(responseObject) {

if (responseObject.errorCode !== 0) {

console.log("onConnectionLost:"+responseObject.errorMessage);

}

}

Paho.MQTTライブラリを利用した場合



ライブラリ言語/プラットフォーム特徴

paho

Android、C/C++、Java、JavaScript、Python、Golang、.Net

Eclipseプロジェクトの１つで、MQTTのオープンソース実装。多数の言語に対応している。

Mosquitto

Python オープンソースのＭＱＴＴブローカー、ＭＱＴＴクライアント機能を提供。

MQTTKit

Objective-C ObjectiveーC向けにMosquittoをラップしたMQTTクライアント。

Moscapsule

Swift swift向けにMosquittoをラップ下MQTTクライアント。

m2mqtt

Windows PhoneWindows

Windows Phone、Windowsに対応したMQTTライブラリ

Moscapsule

JavaScript IBMが提供しているIBM IoTFoundationのライブラリ

MQTTライブラリ：言語ごとに提供される主要なライブラリ



Broker: 中継サーバー



？？




提供する２つのBroker

クイックに始める

QuickStart

より高度な接続

Internet of Things Foundation



QuickStart - クイックに始められる

パブリックな環境にて中継サーバを提供

無料で利用が可能

デバイスIDのみでMQTTメッセージの収集が可能

IBMが無償で提供している中継サーバー。数台のIoTデバイスを使用した技術検証から、小規模での運用試験まで幅広い利用が可能です。



Internet of Things Foundation - より高度な接続環境

デバイス管理機能の提供

数多のIoTデバイスを任意のグルーピングして

管理することができます。

モニタリング機能の提供

IoTデバイスのデータトラフィックを

モニタリングすることができます。

MQTT SSL接続のサポート

MQTT接続を暗号化して安全な通信環境を提供します。

到達保障のサポート

全てのQoSをサポートします。

Internet of Things Foundation では実運用に適した機能を提供



QuickStartと IoT Foundationの特徴

観点 QuickStartInternet of Things

Foundation

適する利用用途まだデバイスが確定していない場合の技術検証

実際のデバイスを使用した検証および運用

利用料金無料有料

想定接続デバイス数数台（高頻度のメッセージはドロップされる可能性）

数台から数千台以上

デバイス管理不可可能

到達保障QoS0のみサポート最高１回配信

QoS2をサポート正確に1回配信

認証機能の利用不可可






デバイスの情報を使ったアプリケーション開発


Internet of Things

Foundation

データ配信

(MQTT Broker)

Bluemix





提供する２つのSubscriber

クイックに始められる

Node-RED

リアルタイムなモニタリングルールベースのアクション管理

IoT Real-Time Insights



Node-Red：IoTデバイスからのクイック名連携

IBMのEmerging Technology Teamが開発したソフトウェア

元々はIoTデバイスの活用に特化したビジュアルツールだが

現在は様々な用途で利用

オープンソフトウェアでありNode.jsが動く環境なら何処でも動かせる

（Bluemix環境ではなくても使用可能）

Node-REDとは、デバイス、API、オンラインサービスなどの機能を繋げてアプリケーションを作成していくプラットフォームです。



Node-Redを利用した開発の流れ

ブラウザのGUIアプリケーションとして利用でき、機能がカプセル化されたNodeをつなげてデータの流れをデザインしていくだけで実装できます。

１．処理ノードをパレットから選択

４．Deployボタンのクリックで実行環境へ反映

３．各ノードの動作を設定

２．キャンパスにドラッグ＆ドロップし処理順にノードを結合



Node-Redでセンサーデータを保存するには？

Node-RedからBluemix上の様々なサービスを呼び出し利用することが可能です。

アプリ開発者

データベースNode-Red

(Node.js

Runtime) ＋



Node-Redから通知するには？

Node-RedからBluemix上の様々なサービスを呼び出し利用することが可能です。

＋ Node-Red

モバイル通知

Mail



Node-Redで利用できる様々な機能

以下のカテゴリごとに豊富な機能が提供されています。

カテゴリ説明

Input処理フローのトリガとなるイベント機能を提供（時間トリガ、IoTデバイス、httpリクエスト、websocket受信など）

Output外部へのデータ連携機能を提供（IoTデバイス、mqttパブリッシュ、httpレスポンス、websocket送信など）

Function 分岐、データ加工、フォーマット変換、一時停止などのロジック機能を提供

Social メールやTwitterなどの送受信機能を提供

Storage各種データベースとのI/O機能を提供（mongodb、cloudant、sqldb、dashdbなど）

Watson 言語翻訳、画像認識、音声テキスト相互変換などおWatson機能を提供

Analysis 分析機能を提供

Advanced RSSなどのフィード更新時のイベント機能を提供



MQTT

IoT Real-Time Insights:ビジネス・ルールを適用したプロセス管理

設定したルールを元にアクションを実行

ルールやアクションの設定はGUIにて定義可能

リアルタイムでのモニタリング・分析

IB

M Io

TFou

nd

atio

n

IBM Bluemix

IoT Platform

（IoTデバイスの登録/管理）

IoT Real-Time Insights

受信

ルール１

ルール2

ルール3

・・・

アクション１

アクション2

アクション3

・・・

メールやWebサイト連携が

GUIで簡単に定義できる！



Node-Red と IoT Real-Time Insightsの比較

観点 Node-Red IoT Real-Time Insights

利用デバイスの登録不要必要

IoT Foundation連携

サービス構築の手段GUI

高度な対応をする場合JavaScriptを使用

GUI

構築サービスの多様性高い低い

カスタマイズ性高い低い

データの分析・モニタリング不可能可能

適する利用用途アイディアのビジネス的

効果の検証定義可能なビシネスルールベースでのアクション管理






接続デバイスの管理 1/2

Internet of Things Foundationに接続するデバイスについては、

Bluemixの機能を利用することで個々に管理をすることができます。

デバイスの登録論理的て管理なデバイスタイプによりグルーピングして管理。

デバイスIDのほか、シリアル番号や製造元、ファームウェアバージョンなどもデバイス情報として登録できます。

デバイス情報の管理 RestAPIによりデバイスのロケーション、メタデータ、デバイス情報、およびファームウェアを更新できます。

ロケーション情報については、デバイス自身から更新することができます。



接続デバイスの管理 2/2

Internet of Things Foundationに接続するデバイスについては、

Bluemixの機能を利用することで個々に管理をすることができます。

デバイスの診断/監視デバイス側からエラー情報やログ情報を通知することができます。デバイス情報の変更を監視設定することで、デバイス情報の変更通知を受け取ることができます。

デバイスの制御デバイスのリブート、工場出荷時の設定へのリセットをすることができます。デバイスのファームウェアダウンロード、ファームウェア更新をすることができます。






DEMO



DEMO

IoTデバイスから簡単にデータを収集する

収集データを元に個別データ毎の相関関係の有無を調べる

情報の蓄積 / 分析

センサーデバイスの情報収集

PC等

NodeRed CloudantNo SQL

Dash DB


データ収集





サンプル構成と価格



単価想定使用量（1ヶ月あたり）小計（月額）

IoT Foundation Standard

データ転送 ¥1.05 / 1MB

無償分：最初の100MBまで2,160MB転送量￥2,163

SDK for Node.js ￥7.35 /GB 時間無償分：375 GB 時間 (0.5GB×1ヶ月分）

1GB×3インスタンス（推奨*1）

¥13,120

Cloudant Sharedプラン￥105.00 / GB

￥3.15 / 1000 の軽負荷 API 呼び出し￥15.75 / 1000 の高負荷 API 呼び出し

無料枠：20 GB の無料データ・ストレージ毎月 500,000 の軽負荷 API 呼び出し毎月 100,000 の高負荷 API 呼び出し

8.64GB

10,800,000 の軽負荷 API 呼び出し10,800,000 の高負荷 API 呼び出し

¥0

¥32,445

¥168,525

dashDB Entryプラン¥5,250 10GB ¥5,250

Bluemix合計(月額) ¥221,503

*1 本番環境でのご利用におきましては、3インスタンス以上での構成・ご利用を弊社では推奨しております。*2 上記料金は2016.7.1 時点での算出です。今後、料金変更の可能性がございますので、料金カリキュレータで最新料金をご確認お願いします。

なお、デバイス費用、アプリ設計支援、アジャイル開発支援等のサービス費用は別途お見積りとなります。

以下、費用見積例です。各ランタイム、及びサービス毎に課金単価が異なります。費用試算はBluemix上の料金カリキュレータでご確認いただくことができます。

サンプル構成と価格（デモ構成の場合）



IoTを活用した事例



テキサス・インスツルメンツ

開封してわずか３分でBluemixとつながるセンサーデバイス。

光、マイク、磁気センサ、湿度、圧力、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、物体の温度、周囲温度などの10 個のデータを使ったIoT活用が初められる。

http://www.tij.co.jp/ww/wireless_connectivity/sensortag2015/gettingStarted.html

$29 ≒ 3,000円



アルプス電気株式会社

国内・法人向けセンサーモジュール「IoT Smart Module」

軽量・コンパクトモデル、障害物に強い通信＋防水・防塵設計なハイエンドモデルを提供



SilverHook

1

時速２００kmで疾走するボートから送られてくる大量のセンサーデータをリアルタイムに解析しチームの勝利と新しいユーザー体験をもたらす。

時速200kmで疾走するボートから80箇所毎秒100回計測したデータを5回送信



Olli (Watson x IoT)

車体に搭載された３０以上のセンサー情報とWatsonの組み合わせて乗客に今までにない利用体験を提供。

長年待ち望まれてきたスマート、安全、かつビジネスとして長期に運営可能な公共交通機関を目指して。

車体には、30以上のセンサーが搭載され、10時間で製造。ワシントンD.Cに続き、マイアミとラスベガスでパイロット予定。



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