自動運転の路上試験では、膨大な量のセンサーデータが生成される。 従来のストレージソリューションでは、ハードドライブの交換のために車両を停止させる必要があり、試験効率を著しく低下させていました。本論文では、PCIeスイッチ技術に基づくU.2拡張カードソリューションについて詳述します。このソリューションは、専用の設計により車両を停止させることなくハードドライブのホットスワップを可能にし、インテリジェントドライビングデータの保存に向けた効率的かつ信頼性の高いインフラストラクチャを提供します。
レベル3/4の自動運転技術が急速に発展する中、実証車両は毎日膨大なデータを収集・処理する必要があります。 ある企業のテスト車両群を例にとると、15台の公道テスト車両が同時に稼働しており、各車両には複数のLiDAR、高解像度カメラ、ミリ波レーダーが搭載されており、1日あたり数十テラバイトのデータが生成されています。
しかし、従来のデータストレージソリューションには、主に3つの課題があります：
· ストレージ容量が不足しています: 単一のSSDの容量には限りがあり、高解像度センサーによる継続的なデータ収集により、ストレージ容量はすぐに不足してしまいます。
· ハードディスクの交換に伴うテストの中断従来の方法では、記憶媒体を交換するために車両を停止させ、エンジンを切る必要があり、連続的な試験プロセスが中断されてしまいます。
· データ伝送帯域幅の制限: 車載ネットワークでは、膨大なデータに対するリアルタイムのバックホール要件を満たすことができない。
上記の課題に対処するため、業界をリードするストレージソリューションは、以下の要素を革新的に組み合わせた構成を採用しています。 PCIeスイッチ搭載ハードドライブ拡張カード + U.2ハードドライブ拡張エンクロージャー + MCIO高速インターフェース 実走試験中にSSDのホットスワップを実現するため。
PCIeスイッチ拡張カードは、ストレージシステム全体の中心となるハブです。オンボード産業用コンピュータにPCIe x16スロットを介して接続されるこのカードには、単一のPCIeポートを複数の独立したチャネルに拡張できる高性能なPCIeスイッチチップが搭載されています。
主な技術仕様:
· インターフェースの設定: MCIO 8i (SFF-TA-1016) インターフェースを採用しており、拡張カード1枚あたり4つのMCIO出力ポートを備えています。
· 帯域幅のパフォーマンス: PCIe Gen5 x4チャネルに対応し、理論上の単一ポート帯域幅は最大128Gbpsで、PCIe 4.0/3.0との下位互換性があります。
· 拡張性: 1枚のカードで最大8台のU.2 NVMe SSDを接続でき、大容量ストレージのニーズに対応します。
オンボードストレージの用途において、 U.2およびM.2拡張カードには、それぞれ独自の利点があります。U.2拡張カードは標準的な2.5インチフォームファクタを採用し、ホットスワップ対応設計をサポートし、単体ドライブ容量は16TBを超え、大容量かつ高信頼性が求められるエンタープライズレベルの用途に適しています。 U.2インターフェースはSAS/PCIeプロトコルに対応しており、高い汎用性を備えています。
SSDのホットスワップ機能は、このソリューションの中核となる革新技術です。ハードウェアレベルのホットスワップに対応しているため、エンジニアは車両の稼働中に、車両を停止させたりシャットダウンさせたりすることなく、安全にストレージメディアを交換することができます。
ハードドライブのホットスワップ技術は、以下の3つのレベルでのサポートに依存しています：
· ハードウェアレベル: PCIeスイッチチップはポートの動的な有効化・無効化に対応しており、U.2ハードドライブ用バックプレーンは電源タイミング制御機能を備えており、接続および取り外し時の電流変動を適切に制御します。
· ファームウェアのバージョン: このハードドライブトレイには、ドライブベイの状態の変化を監視し、デバイスの挿入・取り外しイベントをシステムに通知するホットスワップ対応コントローラが搭載されています。
· ソフトウェアレベル: このオペレーティングシステムはNVMeデバイスのホットスワップに対応しており、ファイルシステムではストレージボリュームを安全にアンマウントおよび再マウントすることができます。
3.2 ホットスワップ操作手順
15台の車両からなる実走試験用車両群を例にとると、SSDのホットスワップ操作手順は以下の通りです：
ステップ1：監視と早期警戒 – 本システムは各SSDの残容量をリアルタイムで監視し、ストレージ容量が閾値を下回った際に自動的に早期警告を発します。
ステップ2：安全なアンマウント – エンジニアはソフトウェアインターフェースを通じて安全なアンマウント操作を実行し、システムがデータのフラッシュとファイルシステムのアンマウントを完了します。
ステップ3：物理的な交換 – EZ-Slide引き出し式設計により、低速走行中や短時間の停車時にドライブユニット全体を素早く引き出し、新しいユニットを挿入することができ、この一連の作業はわずか数秒で完了します。
ステップ4：自動認識 – 新しいドライブの接続を検知すると、システムは自動的にデバイスの初期化とファイルシステムのマウントを完了し、データの書き込みが直ちに再開されます。
PCIeスイッチ搭載のハードディスク拡張カードおよびSSDホットスワップ技術に基づき、完全なインテリジェント運転データ閉ループシステムを構築しています：車載データ収集：15台の走行試験車両が同時に稼働しており、各車両にはPCIeスイッチ拡張カード1枚と8ベイのU.2ハードドライブ拡張エンクロージャー1台が搭載されています。LiDAR、カメラ、ミリ波レーダーからのデータは、PCIe 5.0の高速チャネルを介して、U.2 NVMe SSDにリアルタイムで書き込まれます。システムを停止せずにハードドライブを交換する: ハードドライブの容量がいっぱいになった場合、車両試験を中断することなく、ホットスワップ機能を利用してドライブを直接交換します。従来のソリューションと比較して、路上試験の効率が30%以上向上します。クラウドデータ分析: 交換されたハードドライブはローカルサーバー（24基のU.2ベイ）に装着され、10Gネットワークを介してクラウドにアップロードされます。クラウド上では、データクリーニング、シーンアノテーション、モデルトレーニングを行うための独自のアルゴリズムが実行されます。
· 高性能トランスミッション: このPCIeスイッチ拡張カードは、64GBの集約帯域幅を提供し、マルチチャンネルセンサーの同時書き込みニーズに対応します。
· 柔軟な拡張性: U.2拡張カードは、大容量のエンタープライズ向けSSDに対応しており、1システムあたりの最大ストレージ容量は128TBに達します。
· ホットスワップ対応: ハードドライブのホットスワップ設計により、車両を停止させることなくドライブの交換が可能となり、試験の継続性が確保されます。
· 産業用レベルの信頼性: 全金属製構造と防振設計により、過酷な車載環境にも対応しています。
· メンテナンスが簡単: EZ-Slide引き出し設計により、1人でハードドライブの交換作業を行うことができます。
自動運転業界における競争は、データを原動力として新たな局面を迎えています。PCIeスイッチ搭載のハードディスク拡張カードは、U.2拡張カードおよびSSDのホットスワップ技術と組み合わせることで、スマートドライビングのデータストレージ向けに、効率的で信頼性が高く、拡張性のあるソリューションを提供します。 PCIe 5.0技術の普及とNVMe SSDのコスト低下が続く中、このソリューションはより多くの自動運転プロジェクトに広く採用され、企業が強力なデータクローズドループ機能を構築する一助となるでしょう。
2026-04-23