Python、Raspberry Pi、SORACOMでお手軽IoTをしましょう

Python、Raspberry Pi、SORACOM
でお手軽IoTをしましょう
2019/03/23 みんなのPython勉強会 in 長野 #3
（@chinoppy）

自己紹介
● 知野雄二
● （株）日本システム技研（ https://jsl.co.jp/ ）
○ 長野市にあるIT企業（40年以上続いている会社です）
○ 今はPythonを使ったWeb開発が主力
● GEEKLAB.NAGANO（管理人）（ http://geeklab-nagano.com/ ）
○ 弊社が運営するコミュニティスペース
○ 平日は無料開放していますので、作業などで自由に利用できます
■ 9:00〜18:00ころ
○ ※休日、祝日はお休みですが、イベントなどでは利用可（要相談）
○ イベントだけではなく、長野市にきた際は、ぜひお気軽にお越しください！
● みんなのPython勉強会との関わり
○ 東京の方は、参加したことは無いのですが・・・
○ 長野巡業に参加したり、東京での開催時は中継で拝見させてもらってます！

このセッションについて
● 普段はIoTっぽいことするとき
○ 通信部分：SORACOM
○ クラウド：AWSを使っています
● 以前、ここで開催されたGDG信州のイベントでGCPを使う機会がありました
● 改めてSORACOMのよさを感じました
○ 今回は特に、SORACOMを使うとデバイス側のコードが、
クラウド依存せず、少ないコードでデータ送信ができる
● SORACOMを使わない場合／使う場合を例に紹介

SORACOMを知っている方？
いくつか質問です！
SORACOMを使ったことある方？
SORACOMを使っている方？
IoTっぽいことしている方？

このセッションについて
● 話さないこと
○ SORACOMのサービスの詳細
■ もし、お時間あれば、このあたりは懇親会のときに
○ AWS、CGP、SORACOMの細かな設定手順等
● コード等はAWS、GCPのサンプルコードを使用しています

アジェンダ
● SORACOMを使わない場合
○ 仮想の案件
■ Raspberry PiからAWSへデータを送る
■ 途中でGCPに変更になった・・・
● SORACOMの概要
● SORACOMを使う場合
○ クラウドを意識せずにクラウドへデータ送信できる
● SORACOM利用時のコスト

SORACOMを使わない場合
センシングしたデータを
Raspberry PiからAWSへデータを送りたい

Raspberry PiからAWSへデータを送る
● AWSコンソール
○ Registry でデバイスを登録する
○ デバイス証明書の作成とアクティブ化を行う
○ AWS IoT ポリシーの作成
○ AWS IoT ポリシーをデバイス証明書にアタッチする
○ モノに証明書をアタッチする
参考：https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/sdk-tutorials.html

● Raspberry Pi（前提：OSのインストール、ネットワークへは接続済み）
○ デバイス証明書を配置する
○ AWS IoT Device SDK for Pythonをインストール
■ $ pip install AWSIoTPythonSDK
○ Pythonを使ってAWS IoTへデータを送信（ソースは次のスライド）
参考：https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/sdk-tutorials.html
　　　https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/iot-sdks.html#iot-python-sdk
　　　https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-python/

こちらから抜粋
：https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-python/blob/master/samples/basicPubSub/basicPubSub.py
from AWSIoTPythonSDK.MQTTLib import AWSIoTMQTTClient
・・・
# 接続設定
myAWSIoTMQTTClient = AWSIoTMQTTClient(clientId)
myAWSIoTMQTTClient.configureEndpoint(host, port)
myAWSIoTMQTTClient.configureCredentials(rootCAPath, privateKeyPath, certificatePath)
myAWSIoTMQTTClient.configureAutoReconnectBackoffTime(1, 32, 20)
myAWSIoTMQTTClient.configureOfflinePublishQueueing(-1) # Infinite offline Publish queueing
myAWSIoTMQTTClient.configureDrainingFrequency(2) # Draining: 2 Hz
myAWSIoTMQTTClient.configureConnectDisconnectTimeout(10) # 10 sec
myAWSIoTMQTTClient.configureMQTTOperationTimeout(5) # 5 sec
# AWS IoTへ接続
myAWSIoTMQTTClient.connect()
・・・
# publish
message = {}
message['message'] = args.message
message['sequence'] = loopCount
message_json = json.dumps(message)
myAWSIoTMQTTClient.publish(topic, message_json, 1)

ここでお客さんから・・・
やっぱり、Tensorflowとか使いたいから、
GCPにデータ送りたいんだよね

Raspberry PiからGCPへデータを送る
● GCPコンソール
○ レジストリの作成
○ トピックの作成
○ デバイスキーペアを作成
○ デバイスの追加
参考：https://cloud.google.com/iot/docs/quickstart?hl=ja

● Raspberry Pi（前提：OSのインストール、ネットワークへは接続済み）
○ デバイスキーペアを配置する
○ google-api-python-clientなどをインストール
■ $ git clone https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples.git
$ cd python-docs-samples
$ pip install -r requirements.txt
参考：https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples/tree/master/iot/api-client/mqtt_example
　　　https://cloud.google.com/python/setup

こちらから抜粋
：https://github.com/GoogleCloudPlatform/python-docs-samples/blob/master/iot/api-client/mqtt_example/cloudiot_mqtt_example.py
・・・
# 接続設定
client = mqtt.Client(client_id=client_id)
client.username_pw_set(username='unused', password=create_jwt(project_id, private_key_file, algorithm))
client.tls_set(ca_certs=ca_certs, tls_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1_2)
client.on_connect = on_connect
client.on_publish = on_publish
client.on_disconnect = on_disconnect
client.on_message = on_message
# Google Cloudに接続
client.connect(mqtt_bridge_hostname, mqtt_bridge_port)
・・・
# publish
payload = '{}/{}-payload-{}'.format(args.registry_id, args.device_id, i)
・・・
# publish
client.publish(mqtt_topic, payload, qos=1)
・・・

このように
● 当たり前かもしれませんがクラウドがかわると
● 送信部分については、作り直しになってしまいました・・・
● あと、SDKも違う
● セキュアな通信を行うため、鍵（デバイス証明書、キーペア）を
デバイス側に配置しないといけない
（デバイスは屋外に配置する場合が多く、盗難の可能性がある）

SORACOMとは
● IoT/M2M向けワイヤレス通信を提供するプラットフォーム
○ データ通信に特化した MVNO
● 通信
○ セルラー、LPWA（LoRaWAN、Sigfox）を、1回線からリーズナブルに利用可能
● ウェブコンソールやAPIを通じて一括操作・管理ができる
● プラットフォームには、IoTシステム構築に必要となるサービスもある
○ セキュリティ
○ デバイス管理
○ クラウド連携などのサービス
● これらを必要に応じて組み合わせて利用することで、
少ないリソースでスピーディにIoTシステムを構築し、ビジネス活用！

SORACOMとは
● 1枚からSORACOMが使えます！
● ウェブコンソールがありユーザ登録すればすぐ、利用可能です！

● AWSコンソール
○ Registry でデバイスを登録する
○ デバイス証明書の作成とアクティブ化を行う
○ AWS IoT ポリシーの作成
○ AWS IoT ポリシーをデバイス証明書にアタッチする
○ モノに証明書をアタッチする

● Raspberry Pi（※使わない場合）

● Raspberry Pi
○ MQTTのPythonライブラリをインストール
■ $ pip install paho-mqtt

import json
import paho.mqtt.client as mqtt
host = 'beam.soracom.io'
port = 1883
topic = 'room/environment'
# 接続
client = mqtt.Client(protocol=mqtt.MQTTv311)
client.connect(host, port=port, keepalive=60)
try:
json_dict = {
'message': 'test message',
'sequence': 1,
}
# publish
client.publish(topic, json.dumps(json_dict), qos=1)
except Exception as e:
print(e)
client.disconnect()
SORACOMのBeamというサービスへデータを送信する
SORACOM Beamでは、受信したデータを、暗号化して、
AWSへ送信してくれる

● SORACOM
○ SORACOM Beamというサービスを使用します
SORACOM Funnelというサービスもあり、その場合は HTTPで
データ送信できます（ requestsライブラリで、もちろん HTTP通信でOK）
基地局専用線
NTTドコモ AWS
デバイス
暗号化
＜　　　　　　　　暗号化済み　　　　　＞＜Beamを使用して暗号化して送信＞

● SORACOM
○ 転送先を「Other MQTT broker」
○ ホスト名をAWS IoTのエンドポイントにする
○ 認証情報を、AWSコンソールで作成した
デバイス証明書にする

AWS→GCPにかえてみましょう

● Raspberry Pi（※使わない場合）

● Raspberry Pi

import json
import paho.mqtt.client as mqtt
host = 'beam.soracom.io'
port = 1883
device_id = 'modelb1'
topic = '/devices/{}/events'.format(device_id)
# 接続
client = mqtt.Client(protocol=mqtt.MQTTv311)
client.connect(host, port=port, keepalive=60)
try:
json_dict = {
'message': 'test message',
'sequence': 1,
}
# publish
client.publish(topic, json.dumps(json_dict), qos=1)
except Exception as e:
print(e)
client.disconnect()
AWSへのデータ送信時から、この部分のみ変更しただけ
送信先は、AWS時と同じSORACOM Beam
SORACOM Beamが受信したデータを暗号化して、 GCPへ
送信してくれる

● SORACOM
○ 転送先を「Google IoT」
○ 認証情報を、AWSコンソールで作成した
デバイス証明書にする

SORACOMを使ったことにより
● クラウドごとのSDKのインストール不要
● 鍵（デバイス証明書、キーペア）はSORACOMに登録でき、
デバイスに持つ必要がなく、盗難リスクがなくなる
● デバイス側からSORACOMへは、セキュアな通信（MQTTS、HTTPS）を
する必要がなく、デバイス側のプログラムが簡略化される
● 送信先のクラウドに影響されないプログラムがくめる
● SORACOMの設定を変更するだけで、送信先のクラウドをかえられる

SORACOM コスト
品名単価個数合計備考
SIM 901円 1 901円
ドングル 4,980円 1 4,980円
計： 6,782円
初期費用（税別、送料別）

SORACOM コスト
サービス料金備考
Air SIM（基本料金） 1枚：10円/日 SIMの開始後の料金
Air SIM（データ通信料） 0.22 円/MB plan-D、s1.slow、通常時間帯、上りの料金
Beam（基本料金）無料
Beam（リクエスト料）従量課金 1リクエストあたり0.0009円（税別）
無料枠：1アカウントあたり月間100,000リクエスト
Funnel（基本料金）無料
Funnel（リクエスト料）従量課金 1リクエストあたり0.0018円（税別）
無料枠：1アカウントあたり月間50,000リクエスト
サービスの料金体系（※ https://soracom.jp/pricing/ ）

SORACOM使いたくなりましたか
● SORACOMにはまだまだサービスがたくさんあります
● もし、興味をもっていただけたら、ぜひ、使ってみてください
● コネクティビティ
○ データ通信サービス　 SORACOM Air
■ SORACOM Air for セルラー
■ SORACOM Air for LoRaWAN
■ SORACOM Air for Sigfox
● アプリケーションサービス
○ データ転送支援　 SORACOM Beam
○ 認証サービス　 SORACOM Endorse
○ クラウドリソースアダプタ　 SORACOM Funnel
○ データ収集・蓄積　 SORACOM Harvest
○ デバイス管理　 SORACOM Inventory
○ セキュアプロビジョニング SORACOM Krypton
○ ダッシュボード作成 /共有 SORACOM Lagoon
● ネットワークサービス
○ プライベート接続　 SORACOM Canal
○ 専用線接続　 SORACOM Direct
○ 仮想専用線接続　 SORACOM Door
○ デバイスLAN接続 SORACOM Gate
○ 透過型トラフィック処理　 SORACOM Junction
　　　　　　　　　　　　　※ 2019/01/14 現在
　　　　　　　　　　　　　　 https://soracom.jp/ より抜粋

ちなみに
● 参考
○ https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/iot-plant-watering.html

ご清聴ありがとうございました
https://soracomug-tokyo.connpass.com/event/118913/
https://iotlt.connpass.com/event/122650/

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