​データとソフトウェアに接続されたワークフローの作業での注意すべき点 - パート2

​「こんにちは。再度の登場になります。私はNIの主任フィールドアプリケーションエンジニア、Dan Eatonです。私は2005年から17年以上にわたりエンジニアリング分野で働いており、ADASと自動運転 (AD) 関連のテーマには約5年間携わっています。私の仕事は、自動車業界の顧客、特に世界の大手OEM企業と緊密に連携しています。このシリーズ記事の第2部では、皆様がベストプラクティスを適用したり、学んだ教訓を活用して問題を回避できるように、私が体験した洞察や経験を引き続き紹介します。では、前回中断したところから、急いで再開しましょう」

路上テストとデータロギング (続き)

前号 (Automotive Journal 2023年1号) では、外部ロガーのデータスループットと同期について説明しました。 今日は、ソフトウェア接続型ワークフロー (図1を参照) とADAS/ADデータロギングの3番目の仕様であるデータストレージについて説明します。

^{図1:エンドツーエンドのAD検証ワークフローとデータフロー}

ADASとADデータロギング用のデータストレージ

最初の記事を書くにあたり、私たちは車両ごとにキャプチャし、保存する必要があるデータの量は、1日あたりすぐに数百TBに達する可能性のあることが分かりました。 連続8時間の運転には、最大144 TB (5 GB/秒 x 3600秒/時間 x 8時間) が必要になる可能性があることに注意してください。この要件を満たすには、高スループット (書き込み速度) と大量の容量の両方を備えた車載ストレージが必須です。しかし、データを取得し、車載ストレージデバイスに保存した後も、課題が終了するわけではなく、実際には問題の始まりです。これらのデータセットをすばやくアンロードまたはオフロードするにはどうしたらよいでしょうか。 これらの大量のデータをクラウドまたはITインフラストラクチャに安全にアップロードして、実際のアルゴリズムの学習や検証に使用するためにラボに取り込むにはどうすればよいでしょうか。交通の便が良い大都市から、田舎、無人地帯まで、世界中にある100台以上の車両群でこれをどのように行いますか。私は企業がこのような問いに苦労しているのを見てきました。最初のステップである車載ストレージ容量から初めて、これらのテーマを1つずつ確認しましょう。

100 TB以上のデータを保存できるSSDストレージの購入は簡単だと思う人もいるかもしれません。 適切に規制されたIT環境で働いているならば、おそらくこの意見は正しいでしょう。しかし、走行するIT (または車載のサーバグレードデバイス) について言えば、問題は複雑になります。車載のITストレージシステムを使用することが困難または不可能にする複数の要因があります。まず最初に思い浮かぶ課題は、電源電圧 (通常は12 VDC)、温度範囲、湿度、寸法、消費電力、機械的堅牢性 (衝撃と振動) などです。誤解しないでください。これらの基準の一部を満たすITストレージデバイスはありますが、これらをすべて満たすことは非常に大きな課題です。

多くの場合、こうしたニーズに応えるために、ポータブル拡張ドライブなどの小型の非ITグレードストレージが使用されます。 通常はUSB 3.xやThunderbolt™接続に対応した最大20 TB以上の大容量が市販されています。 これらのドライブはプラグアンドプレイ接続を提供しますが、数ギガバイト/秒の持続可能なデータスループットレートには対応できません。さらに、これらのポータブル拡張ドライブが容量やデータ転送速度の点においては十分であったとしても、これらのドライブが高頻度の読み取り/書き込み用途に向けて特化して構築されていないことは忘れられがちです。 このようなエラーはすぐに品質の問題につながり、データストレージの消耗につながります。有益で関連性のあるデータはおろか、数時間路上を走行してロギングを行い、データなしで戻ってくることほど、苦痛で大きなコスト要因となるものはありません。これらのアプリケーションで妥協点を見つける必要があります。つまり、ITの世界と、自動車ロギングの世界が互いに近づく必要があることを意味します。

NIはSeagate社と提携して、ここで述べたハードドライブワークフローの課題に対処しています。Seagate社は、5 GB/秒以上の書き込み速度を持つ最大92 TBのSSD (書き込み時) を搭載したLyve Mobile Arrayドライブを提供します。 これらのドライブは標準のRAID (Redundant Array of Independent Disks) テクノロジを使用しており、ホットスワップ可能です。ケーブル接続されたPCI Express Gen 3カードを介してPCI Expressバスに直接接続することで、必要なデータスループットが確保されます。さらに多くのデータスループットまたはディスク容量が必要な場合には、別のケーブル接続されたPCI Express Gen 3デバイスとLyve Mobile Arrayを追加して、新しい要件に合わせて拡張できます。

ADASとADロギングデータのオフロード

さて、容量とすでに述べたデータスループットに注目した車載ストレージの最初のステップを説明しました。次に、車両 (正確には車両群) からデータをオフロードまたはオフボードする方法を説明します (図2)。すぐに潜在的な3つの方法が思い浮かびます。 1つ目は、ワイヤレスまたはモバイルデータ転送です。2つ目は、車がガレージや作業場に戻った後にケーブルを接続する方法で、3つ目は、車両からストレージデバイスまたはドライブを物理的に取り外す方法です。

^{図2:SAEレベル2+以上の自動車向けのADASとADデータライフサイクルの課題}

いつでもどこからでもデータにアクセスできるため、ワイヤレスまたはモバイルデータ転送が好まれています。しかし現実的に考えてみましょう。モバイルデータのカバー範囲は世界中でばらつきがありますさらに、5Gや6Gの未来であっても、ネットワークで数ギガバイト/秒の膨大な量のデータを処理できません。 記録されたデータの大半は、モバイルネットワークでは実用的ではありません。しかし、緊急に使用するために特定のシングルコーナーやエッジケースのシナリオをラボに転送するようなニッチもありますが、モバイルやワイヤレスでのデータ転送は実行可能な選択肢ではありません。

次に、ケーブルを使用したデータ転送ですが、これはEVの充電方法と似ています  (自動車の急速充電にかかる時間が短くなるのは素晴らしいことだと思いませんか?)。 当然のことながら、ADASから記録されたデータ (特にカメラシステムの記録データ) をオフロードする際には、時間は重要な要素です。

車両あたり144 TB、オフボード用に100 GB (理論値は12.5 GB/秒) のイーサネットインタフェースと想定して、もう一度計算してみましょう。この量のデータ転送には3時間以上かかります (144 x 1024 GB / 12.5 GB/秒 ≈ 3時間16分) ので、ロギング車両の充電の方が問題が小さいことがすぐに分かります。 一晩かけてオフロードするのは実行可能なオプションかもしれませんが、このプロセスには1日最大150 TBのロギングキャンペーンを処理できる車載ストレージデバイスと組み合わせる必要があります。

最後に、自動車からストレージデバイスを物理的に取り外すことを検討します。先に述べたように (Automotive Journal 2023年1号を参照)、単にストレージ容量の制限だけではなく、すでに説明したポータブル拡張ドライブのその他の要素を考慮すると、USBドライブは選択肢にはなりえません。これらの基準以外に、物理的なオフロードについて考慮すべきことはありますか。 次の3つの項目を詳しく見てみましょう。

• 使いやすさ。運転手がストレージデバイスを簡単に交換 (車両から全ドライブを取り出し、空のドライブを車両に戻す) できる必要があります。詳しい専門知識を必要とせず、また長い時間も必要なくそれを行える必要があります。

• 電子機器を物理的に取り付け/取り外す作業には、コネクタを摩耗するリスクが伴います。ロギングソリューションの寿命と稼働時間を維持するには、堅牢な機械的セットアップも必須です。 プラグの抜き差し回数を少なくすることで、これを制限するのは望ましくありません。機械的な堅牢性は使いやすさとも密接に関連しています。ストレージの取り付け/取り外しの際の不適切な使用や取り扱いが、データ転送や電源接続の障害の原因にならないようにする必要があります (ここではRAIDシステムが前提です)。

• これらのオフボードしたドライブを、データ取り込みステーションまたはデータセンターに持ち込む、または検証ラボに直接持ち込んでデータを実際にコピーする方法。車両群が屋外のどこに出かけてもロギングを継続できるように、空のストレージデバイスを用意しておくことを忘れないでください。 

突然ですが、このデータロジスティクスの課題はデジタル世界だけに限定されません。ハードウェアを世界中に発送する必要があるため、物理的な世界ではこれが困難になります。 このようにして、当社は誰もが欲しがるこの貴重な資産について、データセキュリティの必要性をはっきりと認識しています。それらは現在、世界中を移動し、データ改ざんやデータ窃盗にさらされる可能性があります。データ暗号化とキー管理は、データパイプラインの戦略と実装に組み込まれる重要なトピックです。

これで、データとソフトウェアに接続されたワークフローを実装するためのベストプラクティスと学習の記事は終了です。Danは次号のAutomotive Journalで引き続き洞察を紹介する予定です。NIの目標は、一連のソフトウェアとハードウェアソリューションを通じて、組織がデータとソフトウェアに接続されたワークフローを実装できるようにすることです (図3)。NIは、顧客とパートナーが開発を加速し、テストを戦略的な利点に変えることで、製品のパフォーマンスを向上させる支援をしています。

^{図3:データおよびソフトウェアに接続されたADAS/AD検証ワークフローを可能にするNIのソリューションポートフォリオ}

次のステップ:

• ADASおよびAD向けの高帯域幅車載データロギング用のNIのソリューションの詳細
• NIのADAS/AD HILテストシステムでテスト範囲を最大化
• NIのADAS/AD ReplayテストシステムでADASおよびAD機能の安全な動作を確保
• 接続されたADASとADの検証ワークフローに対するNIの取り組みについての詳細
• 2023年下半期のNI Automotive Journalのその他の記事を読む

^{ThunderboltおよびThunderboltのロゴは、米国および/またはその他の国におけるIntel Corporationとその子会社の登録商標です。}