Smart Data trifft auf autonomes Fahren

Speichermedien für die effektive Datenerfassung

22. Mai 2023, 11:30 Uhr | Autorin: Jeniece Wnorowski, Redaktion: Irina Hübner

Der Car-HPC »Mayflower-B17 LiQuid« von InoNet wurde erfolgreich einem Temperaturtest unterzogen: Er arbeitet zwischen –20 °C und +70 °C ohne Drosselung.

Autonomes Fahren steht und fällt mit effektiver Datenerfassung. Diese stellt jedoch in Fahrzeugen eine besondere Herausforderung dar, und nicht jede Technologie eignet sich dafür. Solidigm und InoNet haben eine funktionale Lösung entwickelt, die zukunftsweisend sein könnte.

Autonomes Fahren gewinnt zunehmend an Bedeutung für Automobilhersteller sowie Zulieferer – und der globale Wettbewerb um die besten Technologien ist bereits im Gange. Eines der derzeit führenden Länder in der Entwicklung autonomer Fahrzeuge sind die USA. In einem Vorort der Stadt Phoenix im Bundesstaat Arizona bietet das zu Google gehörende Unternehmen Waymo bereits autonom fahrende Taxis an, die über eine App gebucht werden können.

Auch in Deutschland wurde bereits der notwendige rechtliche Rahmen für autonomes Fahren geschaffen, sodass vollständig autonome Fahrzeuge grundsätzlich am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen können. Deutsche Unternehmen tragen ebenfalls maßgeblich dazu bei, dass autonomes Fahren in Zukunft ein integraler Bestandteil des Alltags werden könnte.

Vier Kernaspekte der Datenerfassung

Die effektive Datenerfassung in Fahrzeugen erfordert die Berücksichtigung mehrerer Aspekte:

Eine High-Performance-Computing(HPC)-Datenprotokollierungs-Anwendung muss über ausreichend hohe Schreibgeschwindigkeiten verfügen, um Daten von verschiedenen Sensoren schnell und präzise zu erfassen. Dies ist entscheidend, um sicheres autonomes Fahren gewährleisten zu können und potenzielle Risiken für Menschenleben zu minimieren.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Speicherkapazität. Die Menge an Daten, die während der Fahrt generiert wird, ist enorm, und eine unzureichende Speicherkapazität kann die Qualität der Daten beeinträchtigen. Dies kann nicht nur im realen Straßenverkehr, sondern auch in Testläufen zu erheblichen Problemen führen. Eine zu geringe Speicherkapazität kann auch die Repräsentativität der Daten für die tatsächlichen Fahrbedingungen einschränken, wenn der Speicherplatz nur für kurze Testfahrten ausreicht.
Die Übertragungsgeschwindigkeit ist ebenfalls von großer Bedeutung. Kameras und Sensoren sammeln eine große Menge an Daten, die nicht einfach über Mobilfunk- oder WLAN-Netzwerke übertragen werden können. Stattdessen müssen die Fahrzeugdaten physisch übertragen werden, um Sicherheitsrisiken zu minimieren. Daher ist ein interner Datenspeicher erforderlich.
Das Speichermedium selbst muss auch unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Fahrzeuge sind hohen Temperaturen, starken Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt, was die Leistung eines HPC-Systems beeinträchtigen und die Qualität der Daten beeinflussen kann. Daher ist es entscheidend, dass die Datenerfassung robust genug ist, um diesen Herausforderungen standzuhalten.

Welche Speichertechnologie ist die richtige?

Speichermedien lassen sich grob in zwei verschiedene Technologien unterteilen: HDDs und SSDs. HDDs, also Festplattenlaufwerke, nutzen magnetischen Speicher auf einer oder mehreren starren, schnell rotierenden Scheiben, die mit magnetischem Material beschichtet sind, um digitale Daten zu speichern und abzurufen. Faktoren wie Rotationsgeschwindigkeit, Anzahl der Scheiben und Köpfe, Cache-Speicher und Schnittstelle können die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von HDDs beeinflussen.

Moderne HDDs erreichen typischerweise Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von 150 MB/s bis 250 MB/s. Allerdings sind HDDs empfindlich gegenüber Temperatur- und Vibrationsänderungen. Ihre optimale Betriebstemperatur liegt zwischen 40 und 45 °C. Zudem können starke Vibrationen und Stöße HDDs irreparabel beschädigen. Daher sind sie in autonomen Fahrzeugen nur begrenzt einsetzbar.

Im Vergleich dazu arbeiten SSDs (Solid-State-Laufwerke) aufgrund ihrer fehlenden beweglichen Teile schneller und zuverlässiger als HDDs. Moderne SSDs erreichen sequenzielle Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 3500 MB/s dank der Verwendung von NAND-Flash-Speicherzellen, die im Vergleich zu den rotierenden Scheiben und Lese-/Schreibköpfen von HDDs schneller und effizienter lesen und schreiben. Dennoch ist zu beachten, dass auch SSDs durch extreme Temperaturen oder Schockbedingungen beschädigt werden können, weshalb es wichtig ist, sie vor Umwelteinflüssen zu schützen.

InoNet setzt in seiner Datenerfassungs-Anwendung auf die Solidigm-144-Layer-QLC-3D-NAND-Technologie, die im Vergleich zu anderen NAND-Technologien mehr Bits pro Zelle speichern kann, was höhere Speicherkapazitäten ermöglicht. Bei dieser Technologie werden 144 Schichten von Zellen übereinandergestapelt, wobei jede Zelle vier Bits speichern kann. Die Haltbarkeit und Leistung des Speichermediums werden durch spezielle Algorithmen und Technologien wie den Fehlerkorrekturcode (ECC) verbessert.

Das Fallbeispiel InoNet

InoNet benötigt einen Speicher mit hoher Kapazität und Leistung. Die SSD D5-P5316 von Solidgm bietet bis zu 30 TB Speicherplatz pro U.2, und die Mayflower-Workstation kann bis zu 120 TB aufnehmen. Solidigm empfiehlt deshalb eine RAID-0-Konfiguration mit vier PCIe-4.0-D5-P5316-SSDs mit 144L-QLC-3D-NAND-Technologie für hohe Kapazität und Geschwindigkeit. Die Laufwerke zeichnen sich durch niedrige Gesamtbetriebskosten aus und sind für raue Umgebungen geeignet.

Zudem unterstützen sie KI-Technik durch genaue Datenerfassung. Das High-Speed-Data-Logging-Package von InoNet enthält eine Dual-CPU und fünf Grafik-/Tensorkarten für rechenintensive Anwendungen. Das austauschbare SSD-Gerät QuickTray Storage bietet eine hervorragende Leistung bei rauen Bedingungen. Der Mayflower-B17 LiQuid zur Kühlung von Fahrzeug-HPCs erlaubt eine hocheffektive Kühlung von CPU und GPUs und verbessert die HPU-Serverleistung.