Eclipse Vortoでデバイスペイロードを同期化：実践ガイド

アレクサンダー・エーデルマン

你好（中国語で「こんにちは」）、私はアレクサンダー・エーデルマン。シンガポール拠点で、2006年からロバート・ボッシュのソフトウェアエンジニアを務めています。IoTに情熱を注ぎ、多様なプラットフォーム間でデバイス相互運用を可能にするオープン標準を提唱しています。Eclipse IoT Vortoプロジェクトに積極的に貢献しており、クラウドベースのツールでデバイスの統一的な記述と、多様なIoTエコシステムへの統合を実現しています。エンジニアリング以外では、アジア料理、箸の練習、テニスを楽しんでいます。

グローバル標準が存在しない環境では、IoTデバイスメーカー、インテグレーター、プラットフォームプロバイダーは、膨大なペイロードフォーマット、API、プロプライエタリプロトコルの多様性に苦慮します。

Eclipse Vortoは、ベンダー固有のペイロードを再利用可能な「Vortoファンクションブロック」へ抽象化するクラウドベースのエディターを提供することでこの課題に取り組みます。これらのブロックを組み合わせて「Vorto情報モデル」を構築し、デバイスのデジタルツインを定義します。情報モデルとファンクションブロックはともに、物理デバイスとそのデジタルツインのインターフェースを指定する簡潔な文法「vortolang」で記述されます。IoTソリューションは、これらの抽象化されたファンクションブロックと関連データスキーマを通じてのみ通信し、多様なデバイスデータフォーマットから切り離されます。生のデバイスデータをこれらの抽象インターフェースへ変換するのは、「Vortoマッピング仕様」で、デバイス固有ペイロードを調和させるために必要な命令をエンコードします。

一般的なペイロード正規化

データ正規化はIoTスタックのさまざまなポイントで実行可能で、ステークホルダーがプロプライエタリデータを標準化形式へ変換する場所を制御できます。

1. デバイスノード上 —— ボッシュスマートオーブンのようなスマートデバイスがセンサーデータをローカルで処理・正規化し、分析結果をクラウドデータレイクへ集約する場合など。
2. ゲートウェイノード上 —— 複数のセンサーやデバイスを多様なプロトコルドライバー（BLE、GPIO等）で集約するゲートウェイが、着信データを正規化してゲートウェイレベルの分析や他のビジネス機能を提供する場合。
3. IoTプラットフォームノード上 —— ゲートウェイと同様に、クラウドIoTプラットフォームがプロトコルアダプター（MQTT、CoAP等）経由で受信したテレメトリを正規化し、デバイス管理や分析サービスを支える場合。
4. アプリケーションノード上 —— アプリケーションがデータを正規化し、特定デバイスに依存せず、ビジネスロジックに集中できるようにする場合。

デバイスがペイロードマッピングを実行できない場合——処理能力や帯域幅の制約など——は、別のマッピングエンジンが中間ノード、ゲートウェイ、プラットフォーム、アプリケーションノードでこのステップを実行します。

データ正規化は、デバイスノード（1）、ゲートウェイノード（2）、IoTプラットフォームノード（3）、アプリケーションノード（4）のいずれででも処理可能です。

ティム・グロスマン

ドイツのコンピュータサイエンス学生として、過去1年半でボッシュの3部門でプロジェクトを完了。オープンソースとEduTech技術に関心を持ち、IoTと自動化が日常生活を変革する大きな可能性を信じています。熱心な学習者かつ開発者として、世界最大の無料オープンソースInstagram自動化ボットをメンテナンス。余暇はクライミングと海外旅行を楽しみます。

Eclipse Vortoによる正規化の実現

Eclipse Vortoは、Vorto情報モデルで設定された際にマッピング仕様を適用し、生デバイスペイロードを正規化形式へ変換するランタイムライブラリを提供します。マッピング仕様はバージョン管理され、デバイスの情報モデルとともにVortoリポジトリに格納されるため、デバイス、ゲートウェイ、プラットフォーム、アプリケーションといった異なるデプロイメントノードで再利用可能です。ライブラリは現在JavaとNode.jsで利用できます。Vortoペイロードマッピングライブラリの詳細をご覧ください。

実例：Eclipse Vortoによる産業データの正規化

これらの概念を説明するため、永久磁石同期モーター（PMSM）からのCSVテレメトリがEclipse Hono MQTTコネクターへ送信されるシナリオを考えます。

Vortoペイロード正規化ミドルウェアがHonoからこのデータを取り込み、Vortoペイロードマッピングエンジンを通じて、調和化されたデータをAMQPトピックとして公開します。すると、オリジナルデバイスに関わらず、AMQP 1.0サブスクライバーであれば標準化されたデータを利用でき、ボッシュIoT Thingsのようなデジタルツインプラットフォームを活用できます。

この例では、オープンソースのデジタルツインサービスであるEclipse Dittoを採用し、正規化データの取り込みと格納を行います。VortoダッシュボードがDitto APIをクエリし、事前定義されたVorto準拠UIウィジェットで情報を表示します。

デバイスペイロードマッピングパイプラインの全概念的セットアップ。

マッピングパイプライン全体を実際に観察したい場合は、Vortoダッシュボードデモをご覧ください。

本記事ではペイロードマッピングの概要を説明しました。独自パイプラインの構築手順を網羅した詳細チュートリアルは、別途ご参照ください。