自動運転の公道テストは大量のセンサーデータを生成します。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、テスト効率が大きく低下します。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を紹介し、専用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実現し、知能型運転データ保存のための高効率かつ信頼性の高いインフラを提供します。
L3/L4レベルの自動運転技術が急速に発展する中、公道テスト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すると、15台のテスト車両が同時に稼働しており、それぞれ複数のLiDAR、高精細カメラ、ミリ波レーダーを搭載し、1日あたり数十テラバイトものデータを生成しています。
しかし、従来のデータストレージソリューションには3つの主要な課題があります：
· ストレージ容量不足：単一SSDの容量には限界があり、高解像度センサーによる継続的なデータ収集により、ストレージ空き容量が急速に枯渇します。
· ハードドライブ交換によるテスト中断：従来のソリューションでは、ストレージ媒体の交換のために車両を停止・シャットダウンする必要があり、連続したテストプロセスが中断されます。
· データ伝送帯域幅の制限：車載ネットワークでは、大量データのリアルタイムバックホール要件を満たすことができません。
上記の課題を解決するために、業界最先端のストレージソリューションでは、 PCIeスイッチ式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＋MCIO高速インターフェースの革新的な組み合わせを採用し、公道テスト中のSSDホットスワップを実現しています。
PCIeスイッチ拡張カードは、ストレージシステム全体の中核となるハブです。車載産業用コンピュータのPCIe x16スロットに接続され、高性能なPCIeスイッチチップを内蔵しており、単一のPCIeポートを複数の独立したチャネルに拡張できます。
主な技術仕様:
· インターフェース構成：MCIO 8i（SFF-TA-1016）インターフェースを採用。拡張カード1枚あたり4つのMCIO出力ポートを備えます。
· 帯域性能：PCIe Gen5 x4チャネルをサポート。理論上の単一ポート帯域幅は最大128Gbpsで、PCIe 4.0/3.0との下位互換性も有します。
· 拡張能力：1枚のカードで最大8基のU.2 NVMe SSDを接続可能であり、大容量ストレージのニーズに対応します。
車載ストレージ用途において、U.2とM.2の拡張カードはそれぞれ利点を持っています。U.2拡張カードは標準2.5インチフォームファクタを採用し、ホットスワップ設計をサポート。単体ドライブ容量は16TB以上で、大容量・高信頼性が求められるエンタープライズレベルのアプリケーションに適しています。U.2インターフェースはSAS/PCIeプロトコルに互換性があり、汎用性が高い特徴があります。
SSDのホットスワップは、本ソリューションの核心的な革新です。ハードウェアレベルでのホットスワップ対応により、エンジニアは車両を停止またはシャットダウンすることなく、走行中に安全にストレージメディアを交換できます。
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スイッチチップは動的ポートの有効化／無効化をサポート。U.2ハードドライブバックプレーンは電源のタイミング制御を提供し、抜き差し時の電流突入を確実に制御します。
· ファームウェアレベル：ドライブトレイ内にホットスワップコントローラを内蔵し、ドライブベイの状態変化を監視し、デバイスの挿入／取り外しイベントをシステムに送信します。
· ソフトウェアレベル：オペレーティングシステムがNVMeデバイスのホットスワップをサポートし、ファイルシステムが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できます。
3.2 ホットスワップ操作手順
15台のテスト車両からなる車両群を例にすると、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：監視と早期警告 － システムが各SSDの残り容量をリアルタイムで監視し、ストレージ空き容量がしきい値を下回ると自動的に警告を発します。
ステップ2：安全なアンマウント － エンジニアが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処理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：物理的交換 － EZ-Slideトレイ設計により、低速走行時または短時間停車時にフルドライブを素早く引き出し、新しいドライブを挿入できます。全工程は数秒しかかかりません。
ステップ4：自動認識 － 新しいドライブの挿入を検出後、システムが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、直ちにデータ書き込みを再開します。
PCIeスイッチハードドライブ拡張カードとSSDホットスワップ技術に基づいて、完全なインテリジェント駆動データクローズドループシステムが構築されています：オンボード・データ収集:15台のロードテスト車両が同時に動作し、各車両にPCIeスイッチ拡張カード1枚と8ベイU.2ハードドライブ拡張エンクロージャ1台が装備されています。LiDAR、カメラ、ミリ波レーダーからのデータは、PCIe 5.0高速チャネルを通じてリアルタイムでU.2 NVMe SSDに書き込まれます。停止せずにハードディスクを交換:ハードドライブが満杯になった場合、車両テストを中断することなく、ホットスワップ機能により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、ロードテストの効率は30%以上改善されます。クラウドデータ分析:交換されたハードディスクはローカルサーバー（24 U.2ベイ）に挿入され、10Gネットワークを通じてクラウドにアップロードされ、そこでプライベートアルゴリズムが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のために実行される。
· 高性能トランスミッション:PCIe Switch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を満たします。
· 柔軟な拡張性:U.2拡張カードは、エンタープライズレベルの大容量SSDをサポートし、シングルシステム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:ハードディスク・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を交換でき、テストの継続性を確保。
· 産業グレードの信頼性:オールメタル構造と防振設計により、過酷な車内環境に対応。
· 容易なメンテナンス:EZ-Slideドロワー設計により、一人でハードドライブ交換作業を完了できます。
自律走行業界の競争はデータによって後半戦に突入した。PCIeスイッチハードドライブ拡張カードは、U.2拡張カードとSSDホットスワップ技術を組み合わせることで、インテリジェント運転データストレージに効率的で信頼性が高く、拡張可能なソリューションを提供します。PCIe 5.0技術の普及とNVMe SSDの継続的なコスト低下により、このソリューションはより多くの自律走行プロジェクトに広く適用され、企業が強力なデータ・クローズド・ループ能力を構築するのに役立つだろう。
2026-04-23 
