リアルタイムデータ収集処理基盤をAWSで構築
DeNAが「AWS IoT」を使った配車サービスの裏側を公開
モビリティーサービス(MaaS)事業に取り組むDeNAは、多数のAWS機能を駆使し、配車サービス「タクベル」を開発している。IoTの事例としても参考になる。
自動車やタクシー、バスなどの乗り物を所有せずに、使いたいときだけお金を払って利用するモビリティーサービスの通称「MaaS(Mobility as a Service)」。このMaaSに積極的に乗り出す企業の一社がディー・エヌ・エー(以下、DeNA)だ。ゲームの共通機能開発で培ってきた、アプリケーション間の“差分”を吸収する技術力を強みに、ユーザーが車両やタクシー事業者などの違いを意識することなくMaaSを利用できるよう、利便性に優れたユーザー体験の開発を目指している。
2018年5月に開催されたイベント「AWS Summit Tokyo 2018」では、DeNAのオートモーティブ事業の開発責任者である小林 篤氏が事業の方針を説明するとともに、タクシー配車サービス「タクベル」を例に、そのインフラとして採用したクラウドサービス群「Amazon Web Services」(AWS)の活用について詳しく紹介した。
本事例のポイントは2つ。1つは、自分たちのビジネスドメインに関する開発にリソースを多く割くために、スクラッチ開発を極力減らし、AWSの機能をうまく組み合わせてやりたいことを実現している点だ。次に、IoT(モノのインターネット)の要素を多く含む点も特筆したい。MaaSは、エッジ(末端)側の物理端末とサーバ側のクラウドの両方を組み合わせてシステムを構築する。MaaSだけでなくIoTに取り組む幅広いユーザー企業にとって参考になるはずだ。
タクベルの概要
DeNAがオートモーティブ事業で対象とする領域は、車両とつながるサービス全般、すなわちコネクテッドカー(インターネット接続機能を備えた自動車)で利用する付加価値サービスに当たる。車両の開発や制御、自動運転技術の開発などハードウェアに関する領域は自動車(OEM:相手先ブランドによる生産)メーカーに任せ、あくまでも得意領域であるITサービスで勝負する。小林氏は「コネクテッドカーに対し、いかに利便性を加えるかが、われわれにとっての価値」だと説明。車両から受け取ったデータを活用してタクシー事業者やディーラーなどと連携しながら、ユーザーに付加価値の高いサービスを提供する。「車両や事業者の違いを意識せずに、決済やマッチング、検索、需給予測、管理ができる共通機能を作る」と、同氏は方針を語った。
こうした概念を実現したサービスがタクベルだ。タクベルは特定のタクシー事業者に限定せず、タクシーを配車できる。タクシー事業者や車両によってユーザー体験を変えないことがコンセプトだ。小林氏は既存のタクシー配車サービスの課題として「インターネット決済(以下、ネット決済)ができない車両がある」「配車確定から到着までの時間の目安が分からない」といったさまざまな課題を挙げた。タクシー事業者がタクベルを導入すれば、どの車両でもネット決済ができるようになり、配車目安時間も事前に明示することが可能になるので、ユーザーの不便が解消されるという。
そのためにDeNAは、リアルタイムにデータを受け取り、処理をするデータ収集処理基盤や人工知能(AI)技術を活用した需要予測システム、高精度の交通シミュレーターをはじめとした実証実験(PoC)を展開している。特にデータ収集処理基盤が重要だという。今回AWSで構築したのもこの部分だ。
タクベルのAWSアーキテクチャ
プロトコルにMQTTを選んだ理由
AWSで構築したシステムでは主に、車両に関するデータをリアルタイムに収集し処理する。これらのデータを取得する機器は、大きく分けてタクシーメーターと車載端末(SIMカード搭載Androidスマートフォン)の2種類だ。それぞれ以下の情報を収集する。
- タクシーメーター
- 各種車両情報、ステータス情報、料金情報
- 車載端末
- GPS(全地球測位システム)で取得した位置情報など、メーターで取得できない情報
DeNA独自開発の専用デバイス「BLE Logger」が、これらの情報を含むデータを収集。車載端末のインターネット回線を通じてデータをAWSへ運ぶ。これらのデータを、AWSと各種機器をつなぐサービス「AWS IoT」に用意したトピック(通知用通信チャネル)に都度送信する流れだ。このプロトコルにはMQTT(通信路暗号化にTLS 1.2を利用)を使用している。なぜMQTTかについて小林氏は、HTTP/HTTPSと比べてオーバーヘッドが少ない点を挙げた。「タクベルは既に2500台の車両に導入しているが、今後は数万台に増える予定だ。数万台の車両が毎秒サーバにデータを送信すれば膨大なトラフィックが発生する。なるべくリアルタイムに処理するため、IoTでよく使われるMQTTを選択した」と同氏は述べた。このMQTTを使うサービスとして、AWS IoTが最適だったことも付け加えた。
送信データはBSONでシリアライズ化
スマートフォンからのデータ送信にも工夫を凝らしている。データ変換フォーマットにはバイナリ型JSONの「BSON」を使用し、エッジ側で更新差分のあるデータだけをサーバ側に送ることで通信の効率化とコスト抑制を実現している。
クライアント証明書
エッジ側のデバイスをサーバ側が証明する方法についても対策を立てている。車載端末とBLE Loggerの組み合わせ(=クライアント)を、サーバ側にマスターデータとしてあらかじめ登録しておく。初回、そのクライアントの組み合わせでサーバ側に問い合わせをすると、マスターデータを管理するAPIが1回だけワンタイムトークンを用意する。取得したワンタイムトークンでAWS Lambdaにリクエストを送ると、エッジ側にクライアント証明書を返す。この証明書を使ってAWS IoTとの接続を保証する。
万が一、エッジ側のデバイスが盗難に遭った場合は、発行したクライアント証明書をrevokeする(取り消す)だけでよい。クライアントの1種類の組み合わせに対して1回しかトークンを取得できないため、悪意のある第三者が新しく証明書を発行することは不可能だからだ。なお、クライアント証明書を取得する流れでAWS IoT側に車両のIDをキーにした「デバイスシャドウ」(デバイスの状態情報を管理するJSONドキュメント)を作り、データを受ける準備を整えている。
分析データ
AWS IoTがデータを受け取った後には、次のような処理が走る。
- AWS IoTのトピック(例:provider/taxibell/@status.bson)に、車両単位でデータを送信
- データ形式がBSONのため、AWS Lambdaを起動しJSONに変換
- 変換されたJSONをデバイスシャドウに記録。Thing Shadowは車両単位で用意。小林氏は「リアルタイムに更新されるマスターデータの扱い」と説明
- その後の処理に流すために別のトピックへ「republish」(再送信)
データのrepublish後は、「AWS IoT Rules Engine」(トピックの更新を受けて、AWSの他機能を起動する仕組み)によって処理が3つに枝分かれする。
- 分析用データの保存
- 受け取ったデータを分析やAIのアルゴリズム開発に使うために、分析データとして保存する
- 検索用データの保存
- 車両のデータを検索サービスに利用する。例えば現在地から半径400メートル以内で配車できる車両を調べるケースがある。データは検索エンジン「Amazon Elasticsearch Service」に保存する
- 監視システムへのデータのリアルタイム配信
- 車両の位置などをリアルタイムで監視する管制システムに、データを配信する
分析データは、AWSではない別のクラウドのDWH(データウェアハウス)に送信する。ただしAWS IoTのトピックにきたデータを別のクラウドへ都度プッシュしていては、コスト面でも非効率的だ。そのためストリーミングデータ処理の「Amazon Kinesis」でバッファリング(一時保存)処理をして、データが一定量に達してからAWS Lambdaにプッシュするようにしている。小林氏は「これをやらないとコストが跳ね上がる」と説明した。
AWS活用で得られた知見
DeNAは、上記のようなデータ収集処理基盤の大部分をAWSの機能を組み合わせて構築している。「もしAWSがなければ、MQTTのサーバを自社で構築し、冗長化することになっていた。何万台もの車両が接続するシステムに必要なサーバ台数の計算や、インフラの用意も全て自分たちでやらなければならなかった」(小林氏)。AWSの機能を多数活用したことで、こうしたインフラの作業から解放され、「Webサイトや配車アプリケーションなど、ビジネス領域に関わる開発に多くのリソースが割けた」と小林氏は振り返った。
AWSの利用に当たっては注意点もある。「AWS Lambdaは、安易に設計すると高くつく」(小林氏)。イベント処理に最適なAWS Lambdaだが、BSONからJSONへのデータ変換処理に限るなど最低限の利用に留めておくことを小林氏は勧めた。実際にDeNAも、Amazon Kinesisによるバッファリングで一定量をまとめて処理することで、AWS Lambdaの起動頻度を抑えてコスト削減を図っている。
DeNAにとってオートモーティブ事業は、単なるビジネスではなく、社会課題を解決する取り組みという意味合いが強い。「交通系サービスは社会インフラになる。そのため短期ではなく中長期的な戦略を見据える必要がある」(小林氏)。それを支えるアーキテクチャも、中長期にわたり陳腐化しない技術かどうかを重視しているという。とはいえサービス開発にはスピード感も重要だ。それをクラウドが補う。今回AWSは、スピード感、機能の豊富さ、使い勝手、将来性を見据えて選ばれた。「DeNAは、自社だけでは解決できない課題や事業に取り組んでいる。いろいろなパートナーと連携しながら、社会問題を解決したい」と小林氏は語った。
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