2026-04-23 
Autonome Fahrvorrichtungs-Roadtests erzeugen riesige Mengen an Sensordaten. Herkömmliche Speicherlösungen erfordern, dass das Fahrzeug zum Austausch der Festplatte angehalten wird, was die Testeffizienz erheblich beeinträchtigt. Dieser Artikel beschreibt eine auf PCIe-Switch-Technologie basierende U.2-Erweiterungskartenlösung, die durch ein spezielles Design das Hot-Swapping von Festplatten ermöglicht, ohne das Fahrzeug anzuhalten, und somit eine effiziente und zuverlässige Infrastruktur für die Datenspeicherung im Bereich des intelligenten Fahrens bereitstellt.
Mit der rasanten Entwicklung der Technologie für autonome Fahrzeuge der Stufen L3/L4 müssen Testfahrzeuge täglich enorme Datenmengen erfassen und verarbeiten. Am Beispiel einer bestimmten Unternehmensflotte: 15 Testfahrzeuge sind gleichzeitig im Einsatz, jedes ausgestattet mit mehreren LiDARs, HD-Kameras und Millimeterwellen-Radaren, wodurch täglich Dutzende Terabyte an Daten entstehen.
Herkömmliche Speicherlösungen weisen jedoch drei wesentliche Probleme auf:
· Unzureichende Speicherkapazität: Die Kapazität einer einzelnen SSD ist begrenzt, kontinuierliche Aufnahmen hochauflösender Sensoren führen zu schneller Erschöpfung des Speicherplatzes.
· Testunterbrechung durch Festplattenaustausch: Traditionelle Lösungen erfordern, dass das Fahrzeug angehalten und heruntergefahren wird, um das Speichermedium auszutauschen, was den kontinuierlichen Testbetrieb unterbricht.
· Begrenzte Datenübertragungsbandbreite: Das Bordnetzwerk kann die Anforderungen an die Echtzeitübertragung großer Datenmengen nicht erfüllen.
Um diese Probleme zu lösen, setzt die branchenführende Speicherlösung eine innovative Kombination aus PCIe-Switch-Festplatten-Erweiterungskarte + U.2-Festplatten-Erweiterungsgehäuse + MCIO-Hochgeschwindigkeitsschnittstelleein, um während der Roadtests das SSD-Hot-Swapping zu realisieren.
Die PCIe-Switch-Erweiterungskarte ist die zentrale Schnittstelle des gesamten Speichersystems. Über einen PCIe-x16-Steckplatz mit dem Fahrzeugindustrie-Computer verbunden, enthält die Karte einen leistungsstarken PCIe-Switch-Chip, der einen einzelnen PCIe-Anschluss in mehrere unabhängige Kanäle erweitern kann.
Hervorgehobene technische Spezifikationen:
· Schnittstellenkonfiguration: Verwendet die MCIO-8i-Schnittstelle (SFF-TA-1016), vier MCIO-Ausgangsports pro Erweiterungskarte.
· Bandbreitenleistung: Unterstützt PCIe-Gen5-x4-Kanäle, theoretische Einzelport-Bandbreite bis zu 128 Gbit/s, abwärtskompatibel mit PCIe 4.0/3.0.
· Erweiterbarkeit: Eine einzelne Karte kann bis zu 8 U.2-NVMe-SSDs anschließen, um hohe Speicherkapazitätsanforderungen zu erfüllen.
Im Bereich der Fahrzeugdatenspeicherung haben U.2- und M.2-Erweiterungskarten jeweils ihre Vorteile: U.2-Erweiterungskarten verwenden das Standard-Formfaktor-Format von 2,5 Zoll, unterstützen Hot-Swapping, bieten eine Einzel-Laufwerkskapazität von über 16 TB und eignen sich für großvolumige, hochzuverlässige Enterprise-Anwendungen. Die U.2-Schnittstelle ist kompatibel mit SAS-/PCIe-Protokollen und zeichnet sich durch hohe Universalität aus.
Das SSD-Hot-Swapping ist die zentrale Innovation dieser Lösung. Mit hardwareseitiger Unterstützung für Hot-Swapping können Ingenieure Speichermedien während des Fahrzeugbetriebs sicher austauschen, ohne das Fahrzeug anhalten oder herunterfahren zu müssen.
Die Festplatten-Hot-Swapping-Technologie basiert auf Unterstützung auf drei Ebenen:
· Hardwareebene: Der PCIe-Switch-Chip unterstützt dynamisches Aktivieren/Deaktivieren von Ports; das U.2-Festplatten-Backplane bietet Steuerung der Einschaltstromtiming, um den Stromstoß beim Ein- und Ausstecken kontrollierbar zu halten.
· Firmware-Ebene: Die Festplattenschublade enthält einen Hot-Swapping-Controller, der Statusänderungen im Laufwerksschacht überwacht und Geräteeinsetz-/Entfernungsmeldungen an das System sendet.
· Softwareebene: Das Betriebssystem unterstützt NVMe-Geräte-Hot-Swapping, und das Dateisystem kann Speichervolumes sicher aushängen und wieder einhängen.
3.2 Ablauf des Hot-Swapping-Vorgangs
Am Beispiel einer Testflotte von 15 Fahrzeugen sieht der SSD-Hot-Swapping-Prozess wie folgt aus:
Schritt 1: Überwachung und Vorwarnung – Das System überwacht kontinuierlich die verbleibende Kapazität jeder SSD und gibt automatisch eine Warnung aus, sobald der Speicherplatz unter einen Schwellwert fällt.
Schritt 2: Sicheres Aushängen – Ingenieure führen über die Softwareoberfläche einen sicheren Aushängevorgang durch, woraufhin das System das Datenflushing und das Aushängen des Dateisystems abschließt.
Schritt 3: Physischer Austausch – Dank des EZ-Slide-Schubladendesigns kann die volle Festplatte schnell herausgezogen und eine neue eingesteckt werden, selbst bei niedriger Geschwindigkeit oder kurzem Stoppen des Fahrzeugs; der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden.
Schritt 4: Automatische Erkennung – Nach Erkennung des neuen Laufwerks schließt das System automatisch die Geräteinitialisierung und das Einbinden des Dateisystems ab, und die Datenaufzeichnung setzt sofort wieder ein.
Auf Basis der PCIe-Switch-Festplatten-Erweiterungskarte und der SSD-Hot-Swap-Technologie wird ein vollständiges, intelligentes Fahrdaten-Closed-Loop-System aufgebaut:Datenakquisition an Bord: 15 Straßentestfahrzeuge arbeiten gleichzeitig, jedes ausgestattet mit einer PCIe-Switch-Erweiterungskarte und einem 8-Schacht-U.2-Festplatten-Erweiterungsgehäuse. Daten von Lidar-Sensoren, Kameras und Millimeterwellen-Radaren werden in Echtzeit über den PCIe-5.0-Hochgeschwindigkeitskanal auf U.2-NVMe-SSDs geschrieben.Festplattenaustausch ohne Anhalten: Wenn die Festplatte voll ist, wird diese direkt über die Hot-Swap-Funktion ausgetauscht, ohne den Fahrzeugtest zu unterbrechen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen steigt die Effizienz des Straßenversuchs um mehr als 30 %.Cloud-Datenanalyse: Die ausgetauschten Festplatten werden in lokale Server (24 U.2-Schächte) eingesetzt und über ein 10-Gbit-Netzwerk in die Cloud hochgeladen, wo private Algorithmen zur Datenbereinigung, Szenenannotation und Modelltrainingsanwendung zum Einsatz kommen.
· Hochleistungsübertragung: Die PCIe-Switch-Erweiterungskarte bietet eine aggregierte Bandbreite von 64 GB, um den gleichzeitigen Schreibbedarf mehrerer Sensorkanäle zu erfüllen.
· Flexible Erweiterbarkeit: U.2-Erweiterungskarten unterstützen kapazitätsstarke Enterprise-SSDs, wodurch eine maximale Speicherkapazität pro System von bis zu 128 TB erreicht wird.
· Unterstützung von Hot-Swapping: Das Hot-Swap-Festplattendesign ermöglicht den Austausch der Festplatte, ohne das Fahrzeug anzuhalten, und gewährleistet so die Kontinuität der Tests.
· Industrietaugliche Zuverlässigkeit: Vollmetallkonstruktion und vibrationsfeste Auslegung sind an die rauen Bedingungen der Fahrzeugumgebung angepasst.
· Einfache Wartung: Das EZ-Slide-Schubladenkonzept ermöglicht es einer einzelnen Person, den Festplattenaustausch eigenständig durchzuführen.
Der Wettbewerb in der Branche des autonomen Fahrens ist in die zweite, datengetriebene Phase eingetreten. Die PCIe-Switch-Festplatten-Erweiterungskarte in Kombination mit der U.2-Erweiterungskarte und der SSD-Hot-Swap-Technologie bietet 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 NVMe-SSD-Kosten wird diese Lösung in immer mehr Projekten zum autonomen Fahren eingesetzt werden und Unternehmen dabei unterstützen, eine starke Closed-Loop-Datenfähigkeit aufzubauen.
