02B_AWS IoT Core for LoRaWANのご紹介
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毎月1度、AWS Startup Loft Tokyoで開催しているIoT＠LoftのDeep Dive シリーズです。3か月に一度最新情報をまとめてお届けします。
02B_AWS IoT Core for LoRaWANのご紹介
- 1. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. AWS IoT Core for LoRaWAN アマゾンウェブサービスジャパン株式会社 プロトタイピングSA 飯⽥ 起弘
- 2. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 2 AWS IoT Core for LoRaWAN LoRaWAN® デバイスとゲートウェイをAWSに接続してプライベートなLoRaWANネットワークを構築 AWS IoT Core for LoRaWAN LoRa protocol Cloud-hosted application TCP/IP connection Devices ゲートウェイ (LoRa Basics Stationが動作) • LNS（LoRaWAN Network Server）の開発や オペレーションが不要に • デバイス、アプリケーション間で双⽅向の送受 信が可能 • Gateway-LNS プロトコルとして、オープンソ ースのLoRa Basics™ Station を採⽤ • 対応デバイスは AWS Partner Device Catalog から選択可能 • 利⽤可能なリージョンは、⽶国東部（バージニ ア北部）, 欧州（アイルランド）AS923も使⽤ 可能 ※LoRa®、LoRaWAN®、関連するロゴ、および当ウェブサイトで使⽤されるその他の Semtech Corporation. の商標は、⽶国およびその他の国における登録商標または商標です。
- 3. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 3 LoRaを選ぶユースケース * 最⼤値は地域の規制等によって異なります
- 4. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 4 LoRaWAN のアーキテクチャ LoRaWAN specification Network Server 接続性、LoRaWANプロトコル処理、重複排 除 Applications Join Server Network, Applicationサーバーの認証、セッシ ョンキーの⽣成 LoRaWAN Devices LoRaWAN Gateways LoRa Application Server ペイロードの暗号化・復号化 アプリケーションとの統合 UDP / TCP
- 5. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 5 LoRaWANのシステムを導⼊する場合の課題 • Networkサーバー、Joinサーバー、Applicationサーバーの開発・運⽤が必要 • アプリケーションとの統合 • デバイスやゲートウェイのオンボーディング時の⼿間 • スケーラビリティ、新しい地域へのレプリケーション
- 6. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 6 AWS IoT Core for LoRaWAN LoRaWANソリューションの構築・運⽤の⼿間を軽減 • フルマネージド機能であり、LoRaWANサーバーインフラストラクチャの開発・運⽤が不要に • 従量課⾦制で、LoRaWANデバイスの接続と管理のコストを削減 • アプリケーションとのかんたんな統合 • IoTルールを使⽤してペイロードを処理 • IoT Device Management を使⽤してデバイスとゲートウェイを管理 AWS IoT Core for LoRaWAN protocol
- 7. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 7 事例 https://aws.amazon.com/jp/iot/solutions/quext/ https://aws.amazon.com/jp/iot/solutions/compliancemate/ 住宅のテナント向けにスマート サーモスタットとドアロックを接 続することで、建物の安全性を向 上させ、光熱費を削減 スマートビルディング、スマートシティ レストランの冷蔵・冷凍ユニット に温度センサーを設置し、⾷品の 安全を確保し、コンプライアンス に準拠 装置のモニタリング
- 8. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 8 AWS IoT Core for LoRaWAN AWS IoT Core for LoRaWAN アーキテクチャ概要 Network Server (LNS Protocol) 接続性、LoRaWANプロトコル処理、 重複排除 クラウド上に ホストされた アプリケーション Join Server Network, Applicationサーバーの認 証、セッションキーの⽣成 LoRaWAN Gateways LoRa AWS IoT Rule LNS protocol over WebSocket LoRaWAN Devices Binary payload decoder API SendMesageToWirelessDevice Configuration and update server (CUPS protocol) ゲートウェイのプロビジョニング リモート更新 CUPS protocol over HTTPS
- 9. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 9 LoRaWANデバイスからのメッセージの流れ(Uplink) 1. デバイスはAES128でメッセージを暗号化 2. AWS IoT Core for LoRaWANがメッセージを復号化し、Base64でエンコード 3. あらかじめ各デバイスごとに指定した AWS IoTのルール にペイロードが送信される 4. ルールアクションで指定されているサービスにメッセージが送信される（必要に応じてペイロードをデコード） https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/connect-iot-lorawan-destination-rules.html
- 10. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 10 クラウドからLoRaWANデバイスへのメッセージ送信（Downlink） 1. Lambdaなどから、 SendDataToWirelessDevice API をコールする 2. AWS IoT Core for LoRaWANがメッセージをゲートウェイに転送 https://docs.aws.amazon.com/iot-wireless/2020-11-22/apireference/API_SendDataToWirelessDevice.html POST /wireless-devices/Id/data HTTP/1.1 Content-type: application/json { "PayloadData": "string", "TransmitMode": number, "WirelessMetadata": { "LoRaWAN": { "FPort": number } } } AWS Lambda AWS IoT Core for LoRaWAN LoRaWAN gateway LoRaWAN device 1 2
- 11. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 11 ゲートウェイ • ソフトウェア要件 • LoRa Basics Station 2.0.4+ • セムテックより提供されているOpen Source • CUPS（Configuration and Update Server）のサポート • ゲートウェイの更新、LNSエンドポイント・クレデンシャルの取得 • セキュリティ • TLS1.2 x.509証明書を利⽤した相互認証 • 各ゲートウェイが個別の証明書を利⽤ LoRaWAN Gateways
- 12. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 12 デバイス • LoRa Specification • 1.0.x および 1.1のサポート • アクティベーション • OTAA（Over-The-Air Activation） • AppKeyなどからAppSKey, NwkSKeyを作成 • ABP（Activation By Personalization） • DevAddr、NwkSKey、AppSKeyを使⽤ LoRaWAN Devices
- 13. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. デモ
- 14. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 14 デモの概要 1. ボタンの押下をAWS IoT CoreのMQTTトピックで受信 2. 環境センサの状態をCloudWatch Dashboard で可視化 IoT sensor ( Dragino - LHT65 ) Gateway ( TEKTELIC - KONA Micro Gateway ) IoT sensor ( netvox – R711 ) • リージョン︓us-east-1 • Freq. Band: AS923 Button ( netvox - RB02I ) デバイス協力：丸文株式会社 様 AWS IoT Core AWS IoT Core for LoRaWAN protocol payload decoder rule AWS Lambda Device gateway MQTT
- 15. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 15 デモの概要 1. ボタンの押下をAWS IoT CoreのMQTTトピックで受信 2. 環境センサの状態をCloudWatch Dashboard で可視化 IoT sensor ( Dragino - LHT65 ) Gateway ( TEKTELIC - KONA Micro Gateway ) IoT sensor ( netvox – R711 ) • リージョン︓us-east-1 • Freq. Band: AS923 Button ( netvox - RB02I ) デバイス協力：丸文株式会社 様 AWS IoT Core AWS IoT Core for LoRaWAN protocol payload decoder rule AWS Lambda Device gateway MQTT log rule Amazon CloudWatch
- 16. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 16 アーキテクチャ例 https://www.youtube.com/watch?v=eKK0M8iC6l4&t=773s Uplink - ⼟壌の状態を通知する Downlink - 通知間隔を変更する
- 17. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 17 開始⽅法 - AWS Partner Device Catalog から認定済みデバイスやスターターキットを選択 - Developer guideを確認 - Githubの例を確認 - https://github.com/aws-samples/aws-iot-core-lorawan
- 18. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 18 料⾦ LoRaWAN のメッセージング料⾦ メッセージ 10 億件まで: 2.30USD (メッセージ 100 万件あたり) 次のメッセージ 40 億件: 1.50USD (メッセージ 100 万件あたり) メッセージ 50 億件超: 1.20USD (メッセージ 100 万件あたり) LoRaWAN.Uplink - Metered on the number messages (sent by device) LoRaWAN.Downlink - Metered on the number messages (sent by service) LoRaWAN.Join - Metered on the number messages (sent by device) LoRaWAN.UplinkACK - Metered on the number messages (sent by service) LoRaWAN.DownlinkACK - Metered on the number messages (sent by device) https://aws.amazon.com/iot-core/pricing/ ご注意 • 本資料では2021年6⽉9⽇ 時点のサービス内容および価格についてご説明しています。最新の情報はAWS公式ウェブサイト(http://aws.amazon.com)にてご確認ください。 • 資料作成には⼗分注意しておりますが、資料内の価格とAWS公式ウェブサイト記載の価格に相違があった場合、AWS公式ウェブサイトの価格を優先とさせていただきます。 • 価格は税抜表記となっています。⽇本居住者のお客様には別途消費税をご請求させていただきます。
- 19. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 19 料⾦の例 30 ⽇にわたって、LoRaWAN デバイスは 15 分ごとに 1 つのメッセージをAWS IoT Core for LoRaWAN に送信。アプリ ケーションは、デバイスの状態を変更するために、1 ⽇に 2 回デバイスにメッセージを送信。また、デバイスセッションをセ キュアにするため、週に 1 回Joinリクエストを送信。 この場合、料⾦は以下のように計算されます。 アップリンク: メッセージ数: 4 件のメッセージ/時 x 24 時間/⽇ x 30 ⽇ = 2,880 件のメッセージ メッセージの料⾦: 2,880 件のメッセージ x 2.3 USD/1,000,000 メッセージ = 0.006624 USD ダウンリンク: メッセージ数: 2 件のメッセージ/⽇ x 30 ⽇ = 60 件のメッセージ メッセージの料⾦: 60 件のメッセージ x 2.3 USD/1,000,000 メッセージ = 0.000138 USD 参加コスト: メッセージ数: 1 件のメッセージ/週 x 4 週間 = 4 件のメッセージ メッセージの料⾦: 4 件のメッセージ x 2.3 USD/1,000,000 メッセージ = 0.0000092 USD 合計料⾦ 合計メッセージング料⾦ = アップリンクメッセージ料⾦ + ダウンリンクメッセージ料⾦ + 参加メッセージ料⾦ メッセージングの合計料⾦ = 0.0067712 USD 10,000台 が 1ヶ⽉ 利⽤した場合、67.712 USD
- 20. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 20 参考資料 • AWS IoT Core for LoRaWANワークショップ • https://iotwireless.workshop.aws/en/ • サンプルコード • https://github.com/aws-samples/aws-iot-core-lorawan • AWS IoT開発者ポータル • https://aws.amazon.com/jp/local/iot/
- 21. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. Thank you!