イントロダクション
多くの組織は、競争上の圧力に直面し、急速に進化する顧客のニーズに直面しています。 これに対して、組織はデジタル変革に着手しています。 組織は、人、データ、プロセスをまとめることで、ビジネスを再考しています。 このコンテキストでは、IoT (モノのインターネット) は、組織内のデジタル変革を可能にする "接着" です。
Microsoft が実施した IoT Signals 2019 レポートによると、IoT の導入は複数の業界にまたがっています。 85% の IoT 意思決定者は、パイプライン内に少なくとも 1 つの IoT プロジェクトを持ち、他の IoT プロジェクトは既にデプロイされています。 IoT の導入はグローバルであり、製造、小売/卸売、輸送、政府、医療などの一部の中核産業によって推進されています。 企業が IoT を採用する主な 4 つの理由は、運用の最適化、従業員の生産性、安全性、セキュリティです。
しかし、大企業がデジタル変革の利点を実現するためには、さまざまな地域で IoT デバイスをデプロイして管理することは困難な場合があります。 大規模なビジネス上の問題を解決するソリューションを作成するために、さまざまなデバイスが効果的に貢献していることを確認する必要があります。 大企業の IoT 要件は、基本的なテレメトリ (つまり、IoT デバイスによって記録されたデータ値を記録して送信するプロセス) を超えて拡張されます。 クラウドベースのソリューションを実行している企業は、これらすべてのデバイスから受信したデータをどのように追跡し、維持しますか? 承認されたデバイスのみがソリューションに接続できることを確認するにはどうすればよいですか? ソリューションをセキュリティで保護する方法 ソリューションをスケーリングし、サービス レベルの要件に従って使用できるようにする方法 さらに、さまざまな種類の通信プロトコルを介してさまざまなデバイスを接続する必要があります。 また、プロビジョニングから継続的な管理、最後に廃止までのデバイスのライフサイクルを管理する必要もあります。
IoT Hubは、クラウドでホストされるマネージド サービスであり、IoT ソリューションとそれが管理するデバイス間の双方向通信のための中央メッセージ ハブとして機能します。
Azure IoT Hubは、デバイスとクラウド バックエンド サービスの間にマネージド ゲートウェイを提供することで、これらの課題に対処します。 次のユニット「Azure IoT Hubとは」では、その機能について詳しく説明します。この入門ユニットでは、セキュリティで保護されたデバイス接続、メッセージング、デバイス管理、バックエンド サービスとの統合を必要とするクラウドベースの大規模な IoT デプロイにIoT Hubが強い選択である理由に焦点を当てます。
市議会が、交通管理のためにセンサーとカメラを市内にデプロイする予算を立てたとします。 このプロジェクトのリード デベロッパーとして割り当てられます。 具体的には、新しいトラフィック管理ソリューションは、トラフィックを最適に管理するための分析と機械学習のデプロイに基づいています。 交通渋滞が高まり、無駄な燃料、輸送コストの増加、温室効果ガスの排出、安全性などの問題に貢献しています。 新しいトラフィック管理ソリューションの一環として、3 つの領域が特定されました。まず、リアルタイム データ (スマート トラフィック交差の使用を含む) に基づいて、調整された信号タイミング システムを開発します。 第 2 に、センサー テレメトリとカメラ メタデータを使用し、セキュリティで保護されたビデオ アップロードを調整し、結果として得られるトラフィックの分析情報を複数の機関と安全かつ安全に共有する機能です。 大きなビデオまたはメディア ファイルは、通常のIoT Hub メッセージとして送信されるのではなく、Azure Storageまたはメディア処理パイプラインで格納および処理されます。 IoT Hub ファイルのアップロード シナリオでは、Azure Storage アカウントと BLOB コンテナーを構成します。IoT Hubはアップロードごとの SAS URI を提供し、デバイスはその URI を使用して HTTPS 経由でファイルを直接Azure Storageにアップロードします。 最後に、コネクテッド車両や自動運転車など、将来のイノベーションのために交通管理システムを使用します。
ソリューションは、基本的なテレメトリ サービスを超えて拡張する必要があります。 これらのデバイスを管理するには、クラウドでの双方向通信用の中央メッセージング ハブが必要です。 何百万ものデバイスを確実かつ安全に認証、管理、プロビジョニングする必要があります。 また、ソリューション全体が可用性と回復性の要件を満たすことができるように、再試行/再接続ロジックとディザスター リカバリー計画を使用して、デバイスの正常性を監視し、デバイスとバックエンド アプリケーションを設計する必要があります。 Azure IoT Hub ベースのソリューションを使用して、これらのデバイスをクラウドにデプロイ、管理、スケーリングして、特定の問題のシナリオに効果的に対処できます。 IoT Hubは、テレメトリ、デバイスメタデータと状態、メッセージの制御、ファイルアップロードの調整に適していますが、大きなビデオまたはメディアペイロードはストレージまたはメディア処理サービスに流れる必要があります。 このソリューションは、デバイスごとの認証や組み込みのデバイス管理などのIoT Hub機能を使用して、都市のニーズに合わせてスケーラブルです。 大規模なプロビジョニングでは、IoT Hubで Azure IoT Hub Device Provisioning Service (DPS) を使用できます。 DPS への自動登録には、認証資格情報と DPS エンドポイント情報を使用して準備されたデバイスと、登録で構成され、ターゲット IoT ハブにリンクされた DPS インスタンスが必要です。
さまざまなセンサーとデバイスのセットからAzure IoT Hubを通じて収集されたテレメトリとデバイス情報は、クラウドベースの分析ソリューションの基盤となります。
このモジュールは、AI Edge エンジニアのラーニング パスの一部です。 このモジュールでは、複雑で多面的な問題を解決するためのアプローチを考えるシステムについて説明します。 システムの思考は、システムのコンポーネント部分が独自に分析されると動作が異なるという考えに基づいています。 システム思考アプローチは、システム全体のコンポーネント間の関係と相互作用を調べることによって、システムを総合的に研究します。 このアプローチを使用して、各アクター (車両など) が自律的に動作し、各アクターが機能を進化させるトラフィック管理などの複雑な問題をモデル化できます。
学習目標
このモジュールを終了すると、次のことができるようになります。
- Azure IoT Hubが大規模な IoT デプロイに関連する課題に効果的に対処できるかどうかを評価します。
- Azure IoT Hubの主要なコンポーネントとプリミティブが連携して、クラウドで管理される IoT ソリューションを構築する方法について説明します。
[前提条件]
- IoT アプリケーションの基本的な知識とクラウドでのアプリケーションのデプロイ