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IoTとは?【技術的な側面から解説します】

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IoTとは?

「IoT」という用語は、マサチューセッツ工科大学(MIT)のAuto-IDセンターの共同設立者であるKevin Ashtonによってつくられたものです。家電をはじめ、インターネットに接続された物理的なモノの事です。

これらには、スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイスを含むさまざまなデバイスが含まれます。

このIoTには、ネットワーク経由でデータを転送する機能があります。

IoTアーキテクチャの概要

IoTアーキテクチャのレイヤ

  • ハードウェア/センシングレイヤー –  これはIoTアーキテクチャの最初のレイヤーです。これは、ネットワーク層に接続されているハードウェアデバイスで構成されています。無線センサネットワーク(WSN)および無線識別(RFID)は、IoTの2つの主要な構成要素として考えられている。Arduinoマイクロコントローラはセンサーと直接接続されています。Arduinoマイクロコントローラは、イーサネットまたはWiFiを使用してインターネットに接続されているRaspberry Piにも接続されています。センサーから収集したデータをリアルタイムでサーバーに送信します。
  • ネットワーク/ゲートウェイレイヤ –  このレイヤ は、ハードウェア/センシングレイヤと管理レイヤの間のブリッジとして機能します。このレイヤーは、デジタル化されたデータを受信し、それを有線LAN、Wi-Fi、またはインターネット経由でルーティングして処理します。MQTTAMQPCOAP、HTTP などのIoTゲートウェイとサーバー間の通信に使用できる別のプロトコルがあります。次のセクションでは、さまざまなプロトコルについて説明しました。
  • 管理レイヤー – これは、データモデリングとセキュリティ管理を担当するレイヤーです。これは、すべてのデータ処理またはデータ処理操作が実行されるレイヤーです。この層では、センサによって転送されたデータから必要なデータが抽出されます。
  • アプリケーション層 – これはIoTアーキテクチャの最終層です。このレイヤーは、管理レイヤーによって処理されたデータを使用します。

IoTのリアルタイムストリーム処理

リアルタイムストリーム処理とは、リアルタイムでIoTデバイスから収集されたデータストリームによるデータ処理を指します。これらは、この処理に含めることができるタスクです。

  • 変換 –  IoTデバイスから収集されたデータの変換を含みます。この変換の後、結果のデータはさらなる分析のために転送されます。
  • データエンリッチメント –  データエンリッチメントプロセスは、センサで収集された生データを他のデータセットと組み合わせて結果を得る操作です。
  • データの保存 –  この作業には、必要な保管場所にデータを保管することが含まれます。

IoTプラットフォームで使用されるプロトコル

  • MQTT –  MQTTプロトコルはパブリッシュ/サブスクライブ・アーキテクチャーを使用します。このプロトコルの中心的な通信ポイントはMQTTブローカーです。ブローカにデータを公開するときには、すべてのクライアントにトピック名が含まれます。トピックは、ブローカの情報をルーティングする役割を担います。メッセージを受信する各クライアントは、特定のトピックにサブスクライブし、ブローカーは、一致するトピックを含むすべてのメッセージをクライアントに配信します。
  • COAP-  COAPプロトコル(Constrained Application Protocol)は、軽量デバイスとインターネット(IoT)に接続するように設計されたWebベースのプロトコルです。HTTPプロトコルと同様に、COAPもRequest-Responseモデルに使用されます。また、URLを介してGET、PUT、POST、DELETEのAPI呼び出しを行うこともできます。
  • AMQP –  AMQP(Advanced Messaging Queuing Protocol)は、アプリケーションと組織の間でメッセージを渡すためのオープンスタンダードです。それはシステムを接続し、ビジネスプロセスに必要な情報を提供します。
  • HTTP – これはWebサービスの標準プロトコルであり、IoTソリューションでも使用されます。RESTFulと呼ばれる最も一般的なアーキテクチャスタイルは、モバイルやWebアプリケーションで広く使用されており、IoTソリューションで検討する必要があります

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