지능형 주행 기술이 빠르게 발전함에 따라 도로 주행 데이터의 수집 및 저장은 업계 발전을 저해하는 중요한 병목 현상이 되었습니다. 이 백서에서는 PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드, U.2 확장 카드 및 M.2 확장 카드 기반의 스토리지 솔루션을 심층적으로 분석합니다. 또한 SSD 핫스왑 기술이 어떻게 운영 중단 없이 원활한 디스크 교체를 가능하게 하여 엔드투엔드 자율 주행 솔루션 제공업체가 효율적인 데이터 인프라를 구축할 수 있도록 지원하는지에 초점을 맞춥니다.

I. 지능형 주행 데이터 스토리지에 대한 시장 수요

업계 연구 기관의 예측에 따르면 2025년에는 전 세계 자율주행 테스트 차량의 수가 10만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 특정 회사로 대표되는 자율주행 솔루션 제공업체들은 현재 대규모 테스트 차량을 배치하고 있습니다. 각 차량에는 일반적으로 라이더, 고화질 카메라, 밀리미터파 레이더와 같은 다양한 센서가 장착된 15대 이상의 테스트 차량이 포함됩니다.

이러한 센서에서 매일 생성되는 데이터의 양은 놀랍습니다:

- LiDAR: 초당 수십만 개의 포인트 클라우드 데이터 포인트, 일일 데이터 양이 5~10TB에 달합니다.

- 고화질 카메라: 여러 개의 4K/8K 비디오 스트림으로 하루에 8~15TB를 생성합니다.

- 밀리미터파 레이더 및 CAN 버스: 지속적인 데이터 스트림, 하루 1~3TB

기존의 SATA SSD나 기계식 하드 드라이브는 더 이상 높은 대역폭과 대용량 쓰기에 대한 요구를 충족할 수 없습니다. 고속 PCIe 인터페이스와 결합된 NVMe 프로토콜은 피할 수 없는 선택이 되었으며, 하드 드라이브 확장 카드는 대용량, 고신뢰성 스토리지를 달성하기 위한 핵심 구성 요소입니다.

II. PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드 기술에 대한 자세한 설명

PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드는 차량 내 스토리지 시스템의 핵심 구성 요소로, 산업용 PC에서 여러 SSD로 PCIe 신호를 확장 및 분배하여 스토리지 용량을 유연하게 확장할 수 있도록 합니다.

2.1 PCIe 스위치 칩의 작동 원리

PCIe 스위치 칩은 업스트림 PCIe 포트를 여러 다운스트림 장치에 동적으로 할당할 수 있는 고속 신호 스위칭 장치입니다. 차량용 스토리지 애플리케이션에서 PCIe 스위치 확장 카드는 일반적으로 다음과 같은 아키텍처를 채택합니다:

- 업스트림 포트: PCIe x16 슬롯을 통해 차량 내 산업용 PC의 CPU에 연결하여 고속 데이터 스트림을 수신합니다.

- 스위칭 코어: 지능형 패킷 라우팅 및 대역폭 할당을 지원하는 PCIe 스위치 칩입니다.

- 다운스트림 포트: MCIO 인터페이스를 통해 여러 개의 PCIe x4 레인을 출력하여 U.2 또는 M.2 SSD에 연결합니다.

- U.2 확장 카드: 표준 2.5인치 폼 팩터를 채택하고 SFF-8639 인터페이스를 지원합니다. U.2 SSD는 대용량, 뛰어난 열 방출, 핫스왑 지원 등의 장점을 제공합니다. 단일 드라이브의 용량이 16TB 이상에 달할 수 있어 저장 매체를 자주 교체해야 하는 현장 테스트 시나리오에 이상적입니다.

잦은 하드 드라이브 교체가 필요하고 대용량 스토리지가 필요한 자율 주행 도로 테스트 시나리오에서는 U.2 확장 카드가 더 나은 선택입니다.

III. 하드 디스크 핫스왑 및 SSD 핫스왑 기술

하드 드라이브 핫스왑은 디바이스가 작동하는 동안 저장 매체를 안전하게 삽입하거나 제거할 수 있는 기술을 말합니다. 자율주행 도로 테스트 시나리오에서 SSD 핫스왑 기능은 테스트 효율성을 크게 개선하고 하드 드라이브 교체로 인한 테스트 중단을 방지할 수 있습니다.

3.1 핫스왑 기술의 원리

하드 드라이브의 안정적인 핫스왑을 달성하려면 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어의 세 가지 수준에서 조율된 노력이 필요합니다.

- 하드웨어 수준: PCIe 스위치 칩은 포트 수준에서 동적 활성화 및 비활성화를 지원하고, U.2 하드 드라이브 백플레인은 전원 시퀀싱 제어 회로를 통합하여 삽입 및 제거 시 전류 서지를 제어하며, MCIO 인터페이스는 안정적인 연결을 보장하는 완벽한 설계를 갖추고 있습니다.

- 펌웨어 수준: 하드 드라이브 인클로저에는 각 드라이브 베이의 삽입 및 제거 상태를 실시간으로 모니터링하고 장치에 대한 핫 플러그 이벤트를 처리하도록 인터럽트 신호를 통해 시스템에 알리는 핫 스왑 가능 컨트롤러가 장착되어 있습니다.

- 소프트웨어 수준: 운영 체제 커널은 NVMe 장치의 핫 플러깅을 지원하고, 파일 시스템은 스토리지 볼륨을 안전하게 마운트 해제 및 다시 마운트할 수 있으며, 애플리케이션은 장치 변경 이벤트를 수신하고 해당 작업을 수행할 수 있습니다.

3.2 핫스왑 절차

특정 회사의 도로 테스트 차량 15대를 예로 들어 SSD 핫스왑의 표준 운영 절차는 다음과 같습니다:

1단계: 용량 모니터링. 시스템 백엔드는 각 SSD의 남은 용량을 실시간으로 지속적으로 모니터링합니다. 저장 공간이 미리 설정된 임계값(예: 20%) 아래로 떨어지면 자동으로 엔지니어에게 경고 알림을 보냅니다.

2단계: 보안 마운트 해제. 엔지니어가 관리 인터페이스를 통해 대상 하드 드라이브를 선택하고 보안 마운트 해제 작업을 수행합니다. 시스템이 데이터 플러싱, 캐시 동기화, 파일 시스템 마운트 해제를 완료하여 데이터 무결성을 보장합니다.

3단계: 물리적 교체. 엔지니어는 하드 드라이브 인클로저의 EZ-Slide 추출 트레이 설계를 활용하여 차량이 저속으로 주행하는 동안 교체 작업을 수행할 수 있습니다.

주행 중이거나 잠시 주차할 때는 전체 디스크를 빠르게 제거하고 새 디스크를 삽입하세요. LED 상태 표시등은 각 디스크 베이의 작동 상태를 실시간으로 표시합니다.

4단계: 자동 인식. 시스템이 새 디스크가 삽입되는 것을 감지하면 자동으로 NVMe 장치 초기화, 파티셔닝 및 파일 시스템 마운팅을 완료합니다. 데이터 쓰기가 즉시 재개되며 전체 프로세스에 수동 개입이 필요하지 않습니다.

IV. 지능형 주행 데이터를 위한 완벽한 폐쇄 루프 솔루션

자율 주행 솔루션 제공업체는 PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드 및 U.2 확장 카드 기반의 핫스왑 가능한 스토리지 솔루션을 통해 완벽한 데이터 폐쇄 루프 시스템을 구축할 수 있습니다.

4.1 차량 측 배포

각 로드 테스트 차량에는 PCIe x16 슬롯을 통해 온보드 산업용 컴퓨터에 연결되는 PCIe 스위치 확장 카드가 하나씩 장착되어 있습니다. 확장 카드는 MCIO 고속 케이블을 통해 5.25인치 광학 드라이브 베이에 설치된 8베이 U.2 하드 드라이브 인클로저에 연결됩니다. 인클로저에는 8개의 고용량 U.2 NVMe SSD가 장착되며, 각 드라이브는 4TB, 8TB 또는 16TB 용량으로 제공됩니다. 장치당 최대 저장 용량은 최대 128TB에 달할 수 있습니다.

4.2 데이터 수집 및 작성

도로 테스트 중에 산업용 PC는 LiDAR 포인트 클라우드, 고화질 비디오 및 레이더 신호를 포함한 멀티채널 센서 데이터를 실시간으로 수집합니다. 데이터는 PCIe 5.0 고속 채널을 통해 U.2 SSD에 기록됩니다. 64GB의 총 대역폭 덕분에 여러 개의 4K 비디오 스트림이 동시에 기록되더라도 프레임 드롭이나 지연 시간 없이 원활하게 처리됩니다.

4.3 핫스왑 가능한 디스크 교체 및 데이터 업로드

하드 드라이브 스토리지가 용량에 도달하면 엔지니어는 차량을 멈추지 않고 하드 드라이브의 핫스왑 기능을 사용하여 SSD를 신속하게 교체하므로 중단 없이 테스트를 계속할 수 있습니다. 그런 다음 교체된 전체 디스크를 로컬 서버의 24베이 U.2 백플레인에 삽입하고 10기가비트 네트워크를 통해 클라우드 데이터 센터에 고속으로 업로드합니다.

4.4 클라우드 기반 데이터 분석

클라우드에서는 고객의 독점 알고리즘 프로그램이 실행되어 수집된 데이터를 심층적으로 분석합니다. 데이터 클렌징은 유효하지 않은 정보를 제거하고, 시나리오 추출은 주요 주행 시나리오를 식별하며, 자동 주석은 학습 샘플을 생성하고, 모델 학습은 인식 및 의사 결정 알고리즘을 최적화합니다. 그런 다음 최적화된 모델이 OTA를 통해 차량에 다시 배포되어 완전한 데이터 루프가 생성됩니다.

V. 플랜의 핵심 이점

- 고성능: PCIe 스위치 확장 카드는 총 64GB의 대역폭을 제공합니다. PCIe 4.0의 두 배에 달하는 PCIe 5.0 성능으로 더 높은 해상도의 미래 센서의 쓰기 요구 사항을 충족합니다.

- 대용량: U.2 확장 카드는 장치당 최대 128TB의 엔터프라이즈급 고용량 SSD를 지원하여 장거리 도로 테스트의 요구 사항을 충족합니다.

- 핫스왑 가능: SSD 핫스왑 설계로 차량 정지 없이 디스크를 교체할 수 있어 도로 주행 테스트 효율성이 30% 이상 향상되고 차량 운영 비용이 크게 절감됩니다.

- 높은 신뢰성: 올메탈 ToughArmor 구조, 내진동 설계, 넓은 작동 온도 범위(0°C~70°C)로 열악한 차량 내 환경에 적합합니다.

- 간편한 유지보수: EZ 슬라이드 서랍 디자인, LED 상태 표시기, 핫스왑이 가능한 하드 드라이브 작동으로 혼자서도 쉽게 작업할 수 있습니다.

- 확장성: 모듈식 설계로 최대 15대의 차량을 동시에 배포할 수 있으며, MCIO 인터페이스를 통해 시스템 확장 및 업그레이드가 용이합니다.

VI. 산업 전망

자율주행 기술이 L3/L4 수준으로 발전함에 따라 도로 주행 테스트 데이터의 양은 기하급수적으로 증가할 것입니다. PCIe 5.0 기술의 광범위한 채택은 차량 내 스토리지를 위한 충분한 성능 헤드룸을 제공하며, 핫스왑이 가능한 하드 드라이브 설계는 지속적인 데이터 수집이라는 과제를 해결합니다.

PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드 및 U.2 확장 카드를 기반으로 하는 종합적인 자율주행 솔루션 제공업체를 위한 솔루션입니다,

SSD 핫스왑이 가능한 기술을 갖춘 스토리지 솔루션은 현재의 스토리지 병목 현상을 해결하는 효과적인 방법일 뿐만 아니라 장기적인 데이터 경쟁력을 구축하기 위한 전략적 투자이기도 합니다.

지능형 주행 경쟁의 후기 단계에서는 데이터 폐쇄 루프를 달성할 수 있는 능력이 기업의 핵심 경쟁력을 결정하게 될 것입니다. 안정적이고 효율적이며 확장 가능한 스토리지 인프라를 선택하는 것은 모든 자율 주행 기업이 우선순위를 정해야 하는 중요한 결정입니다.