02B_AWS IoT Core for LoRaWANのご紹介

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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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

デモ

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
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
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
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
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
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

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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/

Thank you!

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