モノのインターネット (IoT)

IoTは非常に意味の広い言葉で、IoTの世界全体は大きく3領域に分かれます。

  1. エッジ - IoTの中のもの、つまりエンドノードで、通常はセンサ、アクチュエータ、カメラなど実世界とリンクするためのインタフェースを備えた小さなネットワークデバイス。
  2. ゲートウェイ - 色々なエンドノードからデータを集めて蓄積し、インターネット接続やサードレイヤへのデータ送信用プロトコルを用意するデバイス。
  3. サービス - データ保存・処理用のクラウド、およびエンドユーザー・アプリケーションのプラットフォーム。

アルデックは、IoTインフラのゲートウェイとサービスのレイヤに、FPGAベースのソリューションを提供します。


IoTゲートウェイ

TySOMボードをプラットフォームとして、アルデックはIoTゲートウェイのリファレンスデザインを、Xilinx Zynq FPGA向けに作りました。TySOMゲートウェイは、インターネットのLANまたはWAN (有線またはWiFi接続) をサービスするホストとして使用される組込Linuxのコア上で動作し、IoTアプリケーションの指定するクラウドプロトコルを処理します。例えばアマゾンクラウド (AWS) ではMQTTプロトコルが使われます。その一方で、TySOMゲートウェイはエッジレイヤのデバイスで構成されるパーソナルエリアネットワーク (PAN) 構築のための無線・有線プロトコルを複数サポートします。現在サポート済みのプロトコルは、Bluetooth, Z-wave, ZigBee, WiFiおよびUSBです。

DOWNLOAD WHITE PAPER: Scaling an IoT network with Aldec Gateway and Amazon AWS Cloud

しかも、TySOMボード上のXilinx Zynqデバイスはエッジから収集したデータを処理するための高度なアルゴリズムを楽々実装できます。データはクラウドへ送信する前にフィルタリング、圧縮、暗号化することができます。TySOMは単なるトラフィックルータではなく、IoTクラウドとIoTサービスのコストを最適化できる高度なデバイスであり、また組織内にある数百個のエッジをハンドリングできます。また、TySOMゲートウェイにはAndroidエンドユーザー・アプリケーションとウェブサーバのサンプルもあり、これを使ってTySOMボードからエッジノードに直接アクセスし、制御できます。

おもな機能

  • TySOM - Xilinx Zynqベースのハードウェア・プラットフォーム
    • デュアルコアのARM Cortex A9でソフトウェアを実行
    • カスタムハードウェア用のFPGA - アクセラレータ、インタフェース
    • 無線通信ペリフェラル - Wi-Fi, Bluetooth
    • 有線通信機能搭載 - USB, Ethernet
  • IoTゲートウェイのリファレンスデザイン
    • グラフィカルデスクトップを備えた組込Linux OS
    • エッジデバイスとの接続方式
      • Bluetooth
      • Z-wave
      • ZigBee
      • USB
    • Amazon AWSクラウド
    • ウェブサーバ・アプリケーション
    • Androidエンドユーザー・アプリケーション

ソリューションの内容

  • アルデックTySOM EDK: TySOM-1-7Z030ボード、高機能RTLシミュレーション・デバッグ・プラットフォームRiviera-PRO
  • TySOMボードの技術ドキュメント、チュートリアル
  • IoTゲートウェイのリファレンスデザインのイメージとソースコード
  • ウェブサーバ・アプリケーションのソースコード
  • Androidアプリケーションのソースコード
  • IoTゲートウェイ・スタートガイド

 


IoTサービス・クラウド・インフラストラクチャ

IoTサービスやクラウドのプロバイダは、膨大な量のデータを保存、管理し、処理しなければならないという難題に直面しています。エンドユーザーやアプリケーション開発者、それに接続された大量のデバイス (モノ) に対して、信頼性と応答性の高いソリューションを提供しなければなりません。マシン・トゥ・マシン (M2M) 通信は瞬時に終わる必要があり、これにはネットワークインフラの革新がどうしても必要となります。サーバ効率のハードルも高くなります。同時に、消費電力もできる限り抑えなければなりません。このようなことから、アマゾンやグーグルのようなIoTサービスプロバイダは、サーバ上で実行するデータ処理アルゴリズムを高速化するターボプロセッサを構築するための新技術を求めています。計算能力のポテンシャルや電力効率から、FPGAテクノロジが選ばれることが多くなっています。

アルデックは、高速PCI Express x8インタフェースを備えたHES-7 FPGAプロトタイピングボードをベースにした信頼性の高いハードウェアアクセラレーション・プラットフォームHigh Performance Computing (HPC) をIoTサービスプロバイダやクラウドプロバイダに提供します。

HES-7アクセラレータ・ボードにはXilinx Virtex-7 FPGAが2個、最大8GBまでサポートする外部DDR3 RAMメモリ用スロットがあります。このリソースを活用して、複雑なアルゴリズムをパイプライン化ハードウェアアクセラレータやコプロセッサなどとして実装できます。高速PCI ExpressのリンクとFPGA内部の標準AMBA AXIベースのローカルバスで、ホストとHESボードの間で2GB/秒を超える速度でデータを通信可能です。28mmのプロセスで生産された最先端のFPGAデバイスは、対抗案とされるグラフィックプロセッサ (GPU) を超える電力効率を実現します。FPGAを活用する経験に乏しいお客様には、アルデックはエンジニアリングサポートとHPCアプリケーション・インテグレーションサービスも提供しています。

おもな機能

  • アルデックのHES-7アクセラレータ・ボード - Virtex-7 2000T搭載型と690T搭載型の2種類
  • ホストインタフェース: PCI Express 8x Gen 2
  • 最大8GBのDDR3 SDRAM
  • AMBA AXIローカルバス - 高位合成 (HLS) ツールでサポートされる標準化済みインタフェース
  • Xilinx Vivado HLSでCからFPGAへアルゴリズムを自動コンパイル
  • LinuxとMS Windowsのサーバをサポート
  • アルデックのエンジニアリングサポート・サービス

ソリューションの内容

  • HES-7アクセラレータ・ボード
  • Linux/Windowsサーバ・ドライバ
  • ソフトウェア開発用C/C++ 高位API
  • プロトタイプAXIモジュールによるローカルAMBA AXIバス
  • ドキュメント、リファレンスデザイン
  • オプションとしてサポートおよびサービスの延長
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