2026-04-23 
Straßentests zum autonomen Fahren generieren riesige Mengen an Sensordaten. Herkömmliche Speicherlösungen erfordern einen Stopp des Fahrzeugs zum Austausch der Festplatte, was die Testeffizienz erheblich beeinträchtigt. Dieser Artikel beschreibt eine U.2-Erweiterungskartenlösung auf Basis der PCIe-Switch-Technologie, die durch ein spezielles Design den Hot-Swap von Festplatten ohne Anhalten des Fahrzeugs ermöglicht und so eine effiziente und zuverlässige Infrastruktur für die Speicherung von Daten aus dem intelligenten Fahren bietet.
Angesichts der rasanten Entwicklung der autonomen Fahrtechnologie der Stufen L3 und L4 müssen Testfahrzeuge täglich riesige Datenmengen erfassen und verarbeiten. Am Beispiel der Testflotte eines bestimmten Unternehmens sind 15 Testfahrzeuge gleichzeitig im Einsatz, die jeweils mit mehreren LiDARs, hochauflösenden Kameras und Millimeterwellenradaren ausgestattet sind und täglich Dutzende Terabyte an Daten generieren.
Herkömmliche Datenspeicherlösungen weisen jedoch drei wesentliche Schwachstellen auf:
· Unzureichende Speicherkapazität: Die Kapazität einer einzelnen SSD ist begrenzt, und die kontinuierliche Datenerfassung durch hochauflösende Sensoren führt zu einer raschen Erschöpfung des Speicherplatzes.
· Testunterbrechung aufgrund eines Festplattenwechsels: Bei herkömmlichen Lösungen muss das Fahrzeug zum Austausch des Speichermediums anhalten und abgeschaltet werden, wodurch der kontinuierliche Testprozess unterbrochen wird.
· Begrenzte Bandbreite für die Datenübertragung: Bordnetze können die Echtzeit-Backhaul-Anforderungen für riesige Datenmengen nicht erfüllen.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, setzt die branchenführende Speicherlösung auf eine innovative Kombination aus PCIe-Switch-Festplattenerweiterungskarte + U.2-Festplattenerweiterungsgehäuse + MCIO-Hochgeschwindigkeitsschnittstelle um den Hot-Swap von SSDs bei Testfahrten zu ermöglichen.
Die PCIe-Switch-Erweiterungskarte bildet das Herzstück des gesamten Speichersystems. Die Karte wird über einen PCIe-x16-Steckplatz an den integrierten Industriecomputer angeschlossen und verfügt über einen leistungsstarken PCIe-Switch-Chip, der einen einzelnen PCIe-Anschluss auf mehrere unabhängige Kanäle erweitern kann.
Wichtige technische Daten:
· Schnittstellenkonfiguration: Verwendet die MCIO 8i (SFF-TA-1016)-Schnittstelle mit 4 MCIO-Ausgangsanschlüssen pro Erweiterungskarte.
· Bandbreitenleistung: Unterstützt PCIe-Gen5-x4-Kanäle mit einer theoretischen Bandbreite von bis zu 128 Gbit/s pro Anschluss und ist abwärtskompatibel mit PCIe 4.0/3.0.
· Erweiterungsmöglichkeiten: Eine einzige Karte kann bis zu 8 U.2-NVMe-SSDs anschließen, um den Bedarf an Speicher mit großer Kapazität zu decken.
Bei On-Board-Speicheranwendungen bieten U.2- und M.2-Erweiterungskarten jeweils eigene Vorteile: U.2-Erweiterungskarten verwenden den standardmäßigen 2,5-Zoll-Formfaktor, unterstützen Hot-Swap-Fähigkeit, verfügen über eine Kapazität von über 16 TB pro Laufwerk und eignen sich für Anwendungen auf Unternehmensebene, die hohe Kapazität und Zuverlässigkeit erfordern. Die U.2-Schnittstelle ist mit SAS-/PCIe-Protokollen kompatibel und zeichnet sich durch hohe Vielseitigkeit aus.
Der Hot-Swap von SSDs ist die zentrale Innovation dieser Lösung. Dank der Hot-Swap-Unterstützung auf Hardwareebene können Techniker Speichermedien sicher austauschen, während das Fahrzeug in Betrieb ist, ohne es anzuhalten oder abzuschalten.
Die Hot-Swap-Technologie für Festplatten stützt sich auf drei Ebenen:
· Hardware-Ebene: Der PCIe-Switch-Chip unterstützt die dynamische Aktivierung und Deaktivierung von Ports, und die U.2-Festplatten-Backplane bietet eine Steuerung des Stromversorgungszeitpunkts, um eine kontrollierte Stromaufnahme beim Ein- und Ausstecken zu gewährleisten.
· Firmware-Version: Der Festplatteneinschub ist mit einem Hot-Swap-Controller ausgestattet, der Änderungen des Status der Laufwerksschächte überwacht und Ereignisse zum Ein- und Ausbau von Geräten an das System übermittelt.
· Softwareebene: Das Betriebssystem unterstützt den Hot-Swap von NVMe-Geräten, und das Dateisystem kann Speichervolumes sicher aushängen und wieder einhängen.
3.2 Ablauf des Hot-Swap-Vorgangs
Am Beispiel einer Testflotte von 15 Fahrzeugen läuft der SSD-Hot-Swap-Vorgang wie folgt ab:
Schritt 1: Überwachung und Frühwarnung – Das System überwacht die verbleibende Kapazität jeder SSD in Echtzeit und gibt automatisch eine Frühwarnung aus, sobald der Speicherplatz unter den Schwellenwert fällt.
Schritt 2: Sicheres Auswerfen – Ingenieure führen über die Software-Oberfläche einen sicheren Auswurfvorgang durch, woraufhin das System die Datenlöschung und das Aushängen des Dateisystems abschließt.
Schritt 3: Mechanischer Austausch – Dank des EZ-Slide-Schubladendesigns lässt sich die komplette Antriebseinheit schnell herausziehen und eine neue einsetzen, während das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt oder kurz anhält; der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden.
Schritt 4: Automatische Erkennung – Sobald das System das Einlegen des neuen Laufwerks erkennt, führt es automatisch die Initialisierung des Geräts und die Einbindung des Dateisystems durch, und das Schreiben von Daten wird sofort fortgesetzt.
Auf der Grundlage der PCIe-Switch-Festplattenerweiterungskarte und der SSD-Hot-Swap-Technologie wird ein komplettes geschlossenes System für intelligente Fahrdaten aufgebaut:Datenerfassung an Bord: 15 Testfahrzeuge sind gleichzeitig im Einsatz, wobei jedes mit einer PCIe-Switch-Erweiterungskarte und einem U.2-Festplattengehäuse mit 8 Einschüben ausgestattet ist. Die Daten von LiDARs, Kameras und Millimeterwellenradaren werden in Echtzeit über den PCIe-5.0-Hochgeschwindigkeitskanal auf U.2-NVMe-SSDs geschrieben.Festplattenaustausch ohne Unterbrechung: Wenn die Festplatte voll ist, wird das Laufwerk über die Hot-Swap-Funktion direkt ausgetauscht, ohne den Fahrzeugtest zu unterbrechen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wird die Effizienz der Fahrversuche um mehr als 30 % gesteigert.Cloud-Datenanalyse: Die ausgetauschten Festplatten werden in lokale Server (24 U.2-Einschübe) eingesetzt und über ein 10G-Netzwerk in die Cloud übertragen, wo proprietäre Algorithmen zur Datenbereinigung, Szenenannotation und Modelltrainierung ausgeführt werden.
· Hochleistungsgetriebe: Die PCIe-Switch-Erweiterungskarte bietet eine aggregierte Bandbreite von 64 GB, um den Anforderungen an gleichzeitige Schreibvorgänge von Mehrkanalsensoren gerecht zu werden.
· Flexible Erweiterung: U.2-Erweiterungskarten unterstützen SSDs mit hoher Kapazität für den Unternehmensbereich und bieten eine maximale Speicherkapazität von bis zu 128 TB pro System.
· Unterstützung für Hot-Swapping: Dank der Hot-Swap-Funktion der Festplatte kann das Laufwerk ausgetauscht werden, ohne dass das Fahrzeug angehalten werden muss, wodurch die Kontinuität der Tests gewährleistet ist.
· Zuverlässigkeit auf Industriestandard: Die Vollmetallkonstruktion und die vibrationsdämpfende Bauweise sind auf die rauen Bedingungen an Bord ausgelegt.
· Einfache Wartung: Dank des EZ-Slide-Schubladendesigns kann der Austausch der Festplatte von einer einzigen Person durchgeführt werden.
Der Wettbewerb in der Branche für autonomes Fahren ist in die zweite Hälfte eingetreten, die von Daten bestimmt wird. Die PCIe-Switch-Festplattenerweiterungskarte bietet in Kombination mit einer U.2-Erweiterungskarte und der Hot-Swap-Technologie für SSDs eine effiziente, zuverlässige und skalierbare Lösung für die Datenspeicherung im Bereich des intelligenten Fahrens. Mit der zunehmenden Verbreitung der PCIe 5.0-Technologie und dem kontinuierlichen Rückgang der Kosten für NVMe-SSDs wird diese Lösung in immer mehr Projekten zum autonomen Fahren zum Einsatz kommen und Unternehmen dabei unterstützen, eine starke geschlossene Datenkreislauf-Fähigkeit aufzubauen.
