M-6 MQTTの使いどころ (JJUG CCC 2015 Spring)

遊佐浩史（株式会社アルゴ）

JJUG CCC 2015 Spring

2015/4/11

M-6 MQTTの使いどころ

〜軽量プロトコルで低コストにデータを集めよう〜

発表者について

• Twitter: @koji_yusa

• 株式会社アルゴ所属

ホットトピックス

–特殊撮影・編集

• 360度(VR)撮影・編集

• ドローンによる空撮

– ライブ配信、VOD配信（HLS）

• CDNによる暗号化配信

• スマホアプリ、Webアプリ配信

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レジュメ

• MQTTについて

–概要、プロトコル概説

• ユースケース

–監視、モバイルメッセージング、チャット

• ツール

– クライアント、ゲートウエイ、ブローカー、データストア

• センサーハブ（MCU）の将来

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MQTTについて

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DEMO

• MQTT Whiteboard

– http://m2m.demos.ibm.com/whiteboard/

2015/4/11 4出典：MQTT資料 (B.Boyd) @SlideShare

http://m2m.demos.ibm.com/whiteboard/

http://m2m.demos.ibm.com/whiteboard/

レジュメ





• ツール


• センサーハブ（MCU）の今後

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MQTTの歴史

• 1999年頃 EUROTECH・IBMがMQTTを開発

• 2010年8月 MQTT.orgに公開

• 2011年11月 paho(Eclipse M2M)が登場

• 2013年4月頃OASIS標準化を開始

• 2014年10月 MQTT 3.1.1がOASIS標準に

Googleトレンドを調べてみた

2015/4/11 7出典：MQTT vs CoAP - Google Trends

Googleトレンドを調べてみた

2015/4/11 8出典：IoT vs M2M - Google Trends

MQTTの特徴

• TCP/IP

• PubSub型のプロトコル

• ツリー型のトピック

• HTTPに比べて小さなヘッダーサイズ

– 2〜4バイト

• 到達保証（QOS:0,1,2）

– QOS:０保証なし

– QOS:1 保証あり

– QOS:2 一度の保証あり

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MQTTの特徴


MQTTの特徴


MQTTの特徴


MQTTの特徴


MQTTの特徴


MQTTの特徴


MQTTの特徴

• HTTPの4~7倍少ないTCP帯域で送信できる

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パターン

HTTP MQTT

クライアント↓

サーバ

受信100

回

12.6KB 2.4KB x4

サーバ↓

クライアント

送信100

回

14.1KB 2.1KB x7

MQTTクライアントライブラリ

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paho〜MQTTクライアントライブラリ

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• Javaクライアントライブラリ

• https://www.eclipse.org/paho/clients/java/

https://www.eclipse.org/paho/clients/java/

https://www.eclipse.org/paho/clients/java/


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• 専用のリポジトリがあるので注意

• groupId/artifactIdは、

org.eclipse.paho/org.eclipse.paho.client.mqttv3

• リポジトリは、https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-releases/


ヘッダ部、初期化部

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• 実行部

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DEMO

• MQTT Helper

– http://mqtt-helper.mybluemix.net/


http://mqtt-helper.mybluemix.net/

http://mqtt-helper.mybluemix.net/

ユースケース

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レジュメ



• ユースケース（Webサービス）


• ツール



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Webサービスとの関わり

2015/4/11 25出典：IoT Architecture (B.Trops, G.Schmutz)



センサーネットワーク



バックエンド



プッシュ通知


ユースケース

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• センサー

–位置情報

–加速度情報

–温度

–湿度

–日照

–音量

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2015/4/11 32出典：ARM Techcon

スマホで汎用化したセンサーハブ


• センサー

–位置情報

–加速度情報

–温度

–湿度

–日照

–音量

⇒流用する形で安価に利用可能に

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• 既存の分野

–農業

• 気候確認

• 温度管理

–流通

• 配達

• 配車

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2015/4/11 35高機能なセンサーがスマホで常時稼働


• 既存の分野

–農業

• 気候確認

• 温度管理

–流通

• 配達

• 配車

• 人に関わる情報⇒安否・安全・快・不快• 自転車

• 騒音

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センサーネットワークの選択肢

• MQTT

• MQTT-SN

• CoAP

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モバイルプッシュ通知

ユースケース

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プッシュ通知


MQTT

MQTT o/ WS

モバイルプッシュ通知の選択肢

• プラットフォーム提供の通知サービス

–自前でバックエンドを実装

– (m)BaaSを利用

• Parse

• Amazon SNS

• ・・・

• MQTTで通知サービスを実装

–自前で実装


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モバイルプッシュ通知

• APNS(iOS)

–ペイロードは2Kバイト(iOS8以前は256バイト)

–秒間9000メッセージは保証

– OSの制限のため、ほぼ代替手段はなし

• CGM(Android)

–ペイロードは4Kバイト

–マルチキャストは1000メッセージごと

– MQTTでリプレース可能

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モバイルログ送信

ユースケース

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モバイルログ

• クライアントからサーバー

• MQTTを使って端末状態を通知

–ログ

– イベント

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モバイルログ

• HTTP経由

–自前で実装


• Parse

• ・・・

• MQTT経由

–自前で実装


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Androidのプッシュ通知

2015/4/11 45出典：msdn

リアルタイムメッセージ

ユースケース

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メッセージングの選択肢

• リアルタイムメッセージプロトコル

双方向通信のためのプロトコル

– XMPP

– WebRTC

• メッセージキュープロトコル

非同期、到達保証のためのプロトコル

– AMQP

– STOMP

–各種RPC

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メッセージングの利用例〜Facebook Messanger

• 2011年、Belugaで使われていたfacebookに買収後、Facebook Messengerに統合。

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ゲートウェイ

ツール

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Kura – IoT GateWay by Eclipse

• センサーからMQTTに変換するライブラリ

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ブローカー

ツール

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MQTTブローカー

• オープンソース

– Mosquitto (C)

– Mosca (Node.js)

– Moquette (Java)

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MQTTブローカー

• クラウドサービス

– HiveMQ

– IBM IoT Foundation

– Sango （時雨堂）

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その他

ツール

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MQTTブリッジ

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• Ponte

– Eclipseプロジェクト

– Node.js実装

MQTT複合サーバ

• Ponte

– Eclipseプロジェクト

– Node.js実装

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MQTT-SNの構成

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ゲートウェイで変換

RASPBERRY PI (ARM)用JAVAランタイム

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Raspberry PiのJava環境（2013年初頃）

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デフォルトはOpenJDK(ZeroVM)

出典：Java On Raspberry Pi Performance -

Caucho Resin 4.x Wiki


2015/4/11 60出典：Java On Raspberry Pi Performance -

Caucho Resin 4.x Wiki

MBP 2.4GHz

Pi Model B

700 MHz

ARM1176JZF-S 1コア


• 以前は、OpenJDKのZeroVMがデフォルト

• ZeroVM = JITがない

• JITが必要な場合は、OracleからパッケージをDL

してインストール

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Rasberry Pi（ARM用）Javaランタイム

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Raspberry PiのJava環境（2015年現在）

• Oracle JVMがデフォルトでインストールされるように

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OracleのJavaSE8のJDKがデフォルトに


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レジュメ





• ツール



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MPU動向について

Arduino互換機の

2015/4/11 68

MCU市場は8/16bitから32bitに

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8/16bit(AVR)から32bit(ARM Cortex-M)にシフト⇒ARM用のJavaランタイムが使えるように

センサーノード用のCortex-Mプロセッサ

2015/4/11 70

半導体プロセス移行に伴い消費電力はそのまま、高性能にシフト

スマホのセンサーは、常時稼働が標準に

2015/4/11 71ワンチップの複合センサーが流用しやすく

センサーノード用のCortex-Mプロセッサ

2015/4/11 72

半導体プロセス移行に伴い消費電力はそのまま、高性能にシフト

MPU関連の画像出典について

• PC Watch連載

–後藤弘茂のWeekly海外ニュース

– IoTの波に乗るマイコン事情（大原雄介）

• ARMの講演資料

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ネットワーク環境について

Arduino互換機の

2015/4/11 74

安価な2G/3Gモジュールが登場

2015/4/11 75

安価な2G/3Gモジュールが登場

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日本を含む世界各国で認証済みの3Gモジュールが登場⇒端末もグローバル販売しやすく

3Gモジュールを使った端末

• 3Gモジュールを使った端末が作りやすく

• 50ドル以下の端末

• 今年３月、Kickstarterに２つのプロジェクトが登場

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3Gモジュールを使った端末

• 3Gモジュールを使った端末が作りやすく

• 50ドル以下の端末

• 今年３月、Kickstarterに２つのプロジェクトが登場

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月額1ドル程度のSIMカード⇒利用用途が広がる想定

まとめ

• MQTTのユースケース

–監視、モバイルメッセージング、チャットなど

⇒HTTPにはない、軽量なサイズ、PubSub型を見極めて、Webサービスに活かそう

• Webサービスとの関わり

⇒センサーが高性能化し、人に紐づく情報を収集し活用する機会が増える

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Internet

M-6 MQTTの使いどころ (JJUG CCC 2015 Spring)