Azure IoT (モノのインターネット) とは
Azure モノのインターネット (IoT) は、Microsoft が管理するクラウド サービス、エッジ コンポーネント、SDK のコレクションであり、IoT 資産の大規模な接続、監視、制御を可能にします。 よりシンプルに言えば、IoT ソリューションは、クラウド サービスと通信する IoT デバイスから成ります。
次の図は、一般的な IoT ソリューションのコンポーネントの概要を示しています。 この記事では、デバイス、IoT クラウド サービス、その他のクラウド サービス、ソリューション全体の懸念事項など、コンポーネントの主要なグループに重点を置いて説明します。 このセクションのその他の記事では、これらの各コンポーネントについて詳しく説明します。
ソリューションのオプション
ビジネス用の IoT ソリューションを構築するには、通常、"マネージド アプリ プラットフォーム" アプローチを使用してソリューションを評価します。 "プラットフォーム サービス" または "マネージド アプリ プラットフォーム" アプローチを使用して、エンタープライズ ソリューションを構築できます。
マネージド アプリ プラットフォームを使用すると、結果を達成するのに必要な意志決定の数を減らすことで、IoT ソリューションを迅速に評価できます。 ソリューションのほとんどのインフラストラクチャ要素はマネージド アプリ プラットフォームによって処理されるため、業界の知識の追加とソリューションの評価に専念できます。 Azure IoT Central は、マネージド アプリ プラットフォームです。
プラットフォーム サービスは、カスタマイズされた柔軟な IoT アプリケーションのすべての構成要素を提供します。 デバイスを接続し、データの取り込み、格納、および分析を行うときに、より多くのオプションを選択してコーディングすることができます。 Azure IoT プラットフォーム サービスには、Azure IoT Hub、Device Provisioning Service および Azure Digital Twins が含まれます。 IoT ソリューションの一部に含まれる場合があるその他のプラットフォーム サービスには、Azure Data Explorer、Azure Storage プラットフォーム、Azure Functions があります。
| マネージド アプリ プラットフォーム | プラットフォーム サービス |
|---|---|
| IoT のアプリケーションとデバイスのセキュリティと管理を処理するプラットフォームを利用できます。 | ソリューションの基盤となるサービスを完全に制御できます。 たとえば、 ニーズに合わせてスケーリングとセキュリティ保護のサービスを管理します。 社内またはパートナーの専門知識を活用して、デバイスをオンボードし、サービスをプロビジョニングする。 |
| ブランド化、ダッシュボード、ユーザー ロール、デバイス、テレメトリをカスタマイズします。 ただし、基になる IoT サービスをカスタマイズすることはできません。 | IoT ソリューションを完全にカスタマイズして制御します。 |
| シンプルで予測可能な料金体系です。 | サービスを微調整して全体的なコストを制御できます。 |
| ソリューションは、1 つの Azure サービスにすることができます。 | ソリューションは、Azure IoT Hub、Device Provisioning Service、Azure Digital Twins、Azure Data Explorer、Azure Storage プラットフォーム、Azure Functions などの Azure サービスのコレクションです。 |
詳細は、「IoT ソリューションを作成するために Azure のどのようなテクノロジとサービスを利用できるか」を参照してください。
IoT デバイス
IoT デバイスは一般に、回路基板とそれに接続されたセンサーとで構成され、センサーは WiFi を使用してインターネットに接続されます。 次に例を示します。
- リモート オイル ポンプの圧力センサー。
- 空調設備の温度センサーと湿度センサー。
- エレベーターの加速度計。
- 室内のプレゼンス センサー。
各種メーカーから提供されているさまざまなデバイスを使用して、ソリューションを構築することができます。 マイクロプロセッサ デバイスのプロトタイプの作成には、Raspberry Pi などのデバイスを使用できます。 Raspberry Pi では、さまざまな種類のセンサーを取り付けることができます。 マイクロコントローラー デバイスのプロトタイプを作成するには、ESPRESSIF ESP32 などのデバイスや、チュートリアル: Eclipse ThreadX を使用して STMicroelectronics B-L475E-IOT01A 検出キットを IoT Hub に接続するに関するページを使用してください。 これらのボードには、通常、温度センサーや加速度計センサーなどのセンサーが組み込まれています。
Microsoft では、オープンソースの Device SDK を提供しており、それらの SDK を使用して、お手持ちのデバイスで動作するアプリを作成することが可能です。
重要
IoT Central では内部で IoT Hub が使用されるため、IoT Central アプリケーションに接続できるデバイスは、IoT ハブにも接続できます。
IoT ソリューション内のデバイスの詳細については、「IoT デバイス開発」を参照してください。
接続性
通常、IoT デバイスは、ソリューション内のクラウド サービスに対し、アタッチされたセンサーのテレメトリを送信します。 ただし、対応している通信の種類はそれだけではなく、たとえば、クラウド サービスからデバイスにコマンドを送信することもできます。 次に、device-to-cloud 通信と cloud-to-device 通信の例を示します。
移動式冷凍トラックから IoT ハブに 5 分おきに温度を送信する。
クラウド サービスからデバイスにコマンドを送信して、問題の診断に使用されるテレメトリの送信頻度を変更する。
化学プラント内の回分反応器を監視しているデバイスから、温度が特定の値を超えたときにアラートを送信します。
サーモスタットは、前回の再起動以降にデバイスが到達した最高温度を報告します。
クラウド サービスは、サーモスタット デバイスの目標温度を設定します。
IoT Device SDK と IoT Hub は、デバイスからクラウドおよびクラウドからデバイスへの通信用に、HTTP、MQTT、AMQP などの一般的な通信プロトコルをサポートします。 一部のシナリオでは、IoT デバイスをクラウド サービスに接続するためのゲートウェイが必要になる場合があります。
IoT デバイスには、ブラウザーやモバイル アプリなどの他のクライアントとは異なる特性があります。 具体的には、IoT デバイスの特性は次のとおりです。
- 多くの場合、人間が操作することのない組み込みシステムです。
- 物理アクセスに大きなコストがかかる離れた場所にデプロイされている場合があります。
- ソリューション バックエンドからのみ到達可能です。
- 電力と処理のリソースが限られている場合があります。
- ネットワーク接続が断続的に切れたり、遅かったり、高コストである場合があります。
- 専用、カスタム、または業界固有のアプリケーション プロトコルを使用する必要がある場合があります。
デバイス SDK は、デバイスを安全に、かつ高い信頼性でクラウド サービスに接続するという課題の解決を支援します。
デバイスの接続とゲートウェイの詳細については、「デバイスのインフラストラクチャと接続」を参照してください。
クラウド サービス
IoT ソリューションでは、通常、クラウド サービスは次のようになります。
- デバイスから大量のテレメトリを受信し、そのデータを処理および格納する方法を決定します。
- テレメトリを分析し、リアルタイムで、または事後に、分析情報を提供する。
- クラウドから特定のデバイスにコマンドを送信します。
- デバイスをプロビジョニングし、自社のインフラストラクチャに接続できるデバイスを制御します。
- デバイスの状態を制御し、そのアクティビティを監視する。
- デバイスにインストールされたファームウェアを管理する。
たとえば、石油ポンプ場のリモート監視ソリューションであれば、ポンプからのテレメトリをサービスで使用し、異常な動作を把握します。 異常を把握したクラウド サービスは、デバイスに対して自動的にコマンドを送信して是正措置を講じることができます。 このプロセスにより、デバイスとクラウドの間に自動フィードバック ループが導入され、ソリューションの効率性が大幅に向上します。
IoT Hub や Device Provisioning Service などの一部のクラウド サービスは、IoT 固有のものです。 ストレージや視覚化などの他のクラウド サービスは、ソリューションに汎用サービスを提供します。
詳細については、以下をご覧ください。
ソリューション全体の懸念事項
すべての IoT ソリューションは、次のソリューション全体の懸念事項に対処する必要があります。
- 物理的なセキュリティ、認証、認可、暗号化を含むセキュリティ。
- デプロイと監視を含むソリューション管理
- ソリューション内のすべてのコンポーネントの高可用性とディザスター リカバリー
- ソリューション内のすべてのサービスのスケーラビリティ
IoT Operations
"Azure IoT Operations プレビュー – Azure Arc で有効化" は、エッジ用の統合データ プレーンです。 Azure IoT Operations は、Azure Arc 対応エッジ Kubernetes クラスター上で実行される、一連のモジュール式のスケーラブルな高可用性データ サービスです。 これにより、さまざまなシステムからのデータ キャプチャが可能になり、Microsoft Fabric などのデータ モデリング アプリケーションと統合され、組織が産業用メタバースをデプロイするのに役立ちます。 詳細については、「Azure IoT Operations とは」を参照してください。
次のステップ
Azure IoT をさらに探索するために推奨される次のステップは以下のとおりです。
Azure IoT アーキテクチャの詳細については、次を参照してください。