Particle Pub/Sub

Particle Meshというデバイスが10月にいよいよ発送される。

Meshという名前のとおり、Bluetoothでメッシュネットワークを構築して、WiFi/LTEでインターネットに抜けていく。メッシュネットワークはThread(6LoWPAN: IPv6)で構成される。各端末のスペックはリンク先を見れば分かるとおり、何気にすごい。Bluetoothのみの端末Xeon、WiFi/Bluetoothで構成されるArgon、LTE/Bluetoothで構成されるBoron(2G/3G版もあり)という3種類。BluetoothはNordic nRF52840、WiFiはESP32という最近流行りの構成な感じ。そして現在のところ、最初のオーダーは送料無料で安い!!
 
 
■ ギテキというもの…
このParticle、昔はSpark CoreというArduinoコンパチ風な端末(ギテキあり)を出していて日本国内でも使えた。そして次に出してきたPhotonという端末が主力になっている。ただ、このPhotonはギテキが無いくて国内では使えない。自分はこのSpark CoreのときにMQTT ライブラリをcontributeしたせいで、次のような現象が起きている。

1. Spark Core(ギテキあり)にライブラリを公開
2. ライブラリがめちゃ使われる
3. Particle Photon(ギテキ無し)が主流になる
4. Spark Coreはほぼディスコン状態
5. ライブラリのメンテ・サポートを続ける…

ギテキ無しの端末のライブラリをメンテ・サポートを続けているという状態だ。現在のところ約12万アプリがライブラリを利用している。恐らくIoT的な側面で考えると、かなり使われている方だと思う。まぁ国内で使われなくても、世界中で使われるとそんな感じかなと。たまに、「2Gの端末で何かおかしいんだけど?」と聞かれるけど、そもそも日本には2Gは無いしデバックをお願いしていたりもする。

ここで思ったのが次のMeshだ。ギテキ無いんじゃね?みたいな(お約束)。ざっくりこんな素敵な構成が出来るのに…

コミュニティに上がっている最新情報で、実際に動いているネットワークのトポロジなんかを見るとわりと感動するものがある。国内で使えるよう、どこか持ってきてくれないかしら…まぁ、自分は10個ほどプレオーダーしちゃってるんだけどね。どうせ、またメンテしないといけないし(白目)。

this pic from Particle community site.
 
 
■ WebからOTA、IDE環境、NodeJS、iOS/Android…etc
このParticleがイケているのが、周辺環境が恐ろしく充実しているという点もある。Web IDE上でコードを書いてWiFi経由でアプリを流し込めて、端末やライブラリの管理を行える。ログもWeb上で確認できる。これがSpark Core(2013年)時点から使えているのだけど、何気にこれが良い感じだったりする。

さらに面白いのがMQTTのようなPublish/Subscribeの環境が利用できる。正確に言うとMQTTではなく、CoAPをDTLS上で動かして実現している。このWebIDEはよくあるAzure,Google Cloud、Webhookにデータを流すように利用することができて、大抵のクラウド環境との疎通もParticle上を経由してデータのやりとりをすることが出来る。あとSIMの管理とかもあったりする。

つまり…端末をネットワークに接続すれば、あとはすべてWeb上からコードを書いて、ログを見てデバックして(もちろん、PCにUSB経由でシリアルも出力)、NodeJSやWebAPIを使って自前のシステムを作ったり、iOS/AndroidのアプリもOKと…かなり充実した環境になっている。

NodeJSはこんな感じでParticle CloudとのPub/Subをサクッと書ける。

var Particle = require('particle-api-js');
var particle = new Particle();
var token;

// データのPublish
particle.publishEvent({ name:"banjo_normal/get", data: "test val", isPrivate: false, auth: 'auth token' });

// SubscriveしたEvent情報ほ処理
particle.getEventStream({ deviceId: 'banjo_normal', auth: 'auth token' }).then(
	function(stream) {
		stream.on('event', cloudEventHandler);
	},
	function(err) {
		console.log("error starting event listener", err);
		process.exit(1);
	});

cloudEventHandler = function(data) {
	console.log("Event", data);
}

そして端末側はこんな感じ。A0からアナログデータを読んで、Publishする。コードはArduino likeに書ける(C++)。

#include "application.h"

String deviceName = "";

void subscribeHandler(const char *event, const char *data) {
    Serial.print(event);
    Serial.print(", data: ");
    if (data)
        Serial.println(data);
    else
        Serial.println("NULL");
        
    // publish sensor data to "[device_name]/put/val" endpoint
    int val = digitalRead(A0);
    char buffer[128];
    sprintf(buffer, "%d", val);
    Particle.publish(deviceName + "/put/val", buffer);

}

void namehandler(const char *topic, const char *data) {
    // get device name
    deviceName = String(data);
    Particle.unsubscribe();
    Serial.println("This device name is : " +deviceName);
    
    // subscribe devicename/data endpoint
    Particle.subscribe(deviceName + "/get", subscribeHandler);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    // get device name from cloud
    Particle.subscribe("particle/device/name", namehandler);
    Particle.publish("particle/device/name");
}

void loop() {
}

自分がcontributeしているMQTT(TLS)を使うと直接外部のクラウド(Azure, Cloud Core, IoT Core…etc)と接続して通信を行うことが出来る。逆にParticleのPub/Subはサービスとしてエレガントになっていて、端末の起動・停止といった情報をとって既に用意されているSDKを使って開発を進められることが出来る。外部との疎通はどちらを使っても大丈夫になる。

このPub/Subは現在のところ、MQTT・Particleのどちらを使おうとしてもサーバーを経由したメッセージのやりとりになる。次のMeshになるとThread(6LoWPAN)上のメッシュネットワークに閉じたメッセージングと、今までと同様のインターネット上のゲートウェイに投げるメッセージの両方が使えるようになる。
これはかなり面白い。インターネットへの疎通がなくてもメッシュネットワークを構成して、WPAN上でのメッセージングが出来る。また、自身はインターネットに接続していなくても、メッシュネットワーク経由で上位のエッジ(Argon, Boron)を経由してインターネットに抜けることが出来る。
人が多くて混雑した所での利用、大量の端末・制御を使いたいときは有効に働くと思われ。
 
 
■ ギテキ、うまいのそれ?
当初のSpark Core, Particle Photonのfirmwareは色々あって、UDPパケットを投げると端末が停止したり、メモリリーク、とあるクラスを使うとメモリフラグメント、端末の認証(priavate 証明書)を差し替えるとネットワークに接続不能になったり…いまでも謎の現象が起きたりもする。この辺はgithub上のソースコードが丸々上がっていて、自分で書き換えたりもできる。あと自分で作ったlibをcontributeして使ってもらうことも。まぁ、最初のMesh firmwareはちゃんと動かないとは思うけど、将来的な期待感がめちゃ高い。

ただ、問題はギテキ、これに尽きる…


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