​資料與軟體連線工作流程規劃注意事項 – 第 2 部分

​「您好，我又來了！NI 首席現場應用工程師 Dan Teaton。我從 2005 年開始負責工程領域，至今已經超過 17 年了，其中大約有五年的時間是負責 ADAS 與自動駕駛 (AD) 相關的主題。我的職責是要和汽車業客戶密切合作，尤其是全球知名 OEM。這是本系列文章的第二部分，我會繼續分享我的看法與經驗，希望能幫助他人運用最佳實務，並且透過我的經驗教訓避免落入誤區。那麼，現在就開始切入正題，接續上一次的內容往下討論。」

道路測試與資料記錄 (續)

在上一期 (汽車期刊 2023 年 1 月號) 中，我們討論過外接記錄器的資料傳輸率與同步化。 今天，我們要繼續探討軟體連線工作流程 (請見圖 1)，並且說明適用於 ADAS/AD 資料記錄的第三種規格，也就是資料儲存。

^{圖 1：端對端 AD 驗證工作流程與資料流}

適用於 ADAS 與 AD 資料記錄的資料儲存

我們透過第一篇文章得知，每一輛車每天必須擷取和儲存的資料量，很容易就可能達到數百 TB。 別忘了，連續驅動八小時最多可能得佔用 144 TB 的儲存容量 (5 GB/s x 3600 s/小時 x 8 小時)。既有如此需求，高傳輸率 (寫入速度) 與高容量的內建儲存裝置就會是必要配備。不過，順利擷取到資料並儲存至車載儲存裝置後，挑戰還沒有結束，重頭戲才剛要登場。該如何快速轉存或卸載這些資料集？ 該如何安全地將如此大量的資料上傳至雲端或 IT 基礎架構，並在實驗室中導入這些資料，用於進行實際的演算法訓練與驗證？您擁有的車隊共有上百輛車，所在地點遍及世界各地，從交通便利的大都市、鄉村，到無人地帶，該如何進行訓練與驗證？我看過許多組織為這些問題所困。首先來逐一回顧這些主題，首先就從純內建儲存容量。

或許有人會覺得，購買儲存容量達 100 TB 或更高的 SSD 儲存磁碟並不難。 如果您在管制得宜的 IT 環境中工作，這個說法可能是對的。但是，若是要在車輛中執行 IT 或伺服器等級的裝置，事情就比較棘手了。許多因素會讓困難度升高，使得在車內使用 IT 儲存系統幾乎難如登天。首先要面對的挑戰就是供應電壓 (通常是 12 VDC)、溫度範圍、濕度、尺寸、耗電量、機械穩定性 (衝擊和振動) 等等。別誤會我的意思，沒錯，有些 IT 儲存裝置確實符合其中幾項條件，但要找到符合所有條件的裝置，確實是一大挑戰。

要因應這樣的需求，往往得用到體積較小的非 IT 等級儲存裝置，例如可攜式擴充磁碟機。 市面上也提供資料儲存容量高達 20 TB 以上的裝置，這類裝置通常採用 USB 3.x 甚或 Thunderbolt™ 連線技術。 這類磁碟機提供隨插即用連線功能，但無法發揮每秒數 GB 的持續資料傳輸率。此外，即便這類可攜式擴充磁碟機的容量可能夠用，也適用較低的資料傳輸率，但別忘了，這些並非專為高速頻繁讀取/寫入用途而打造的磁碟機。 這樣的誤用方式很快就會引發品質問題，因而耗損您的資料儲存空間。明明沿途記錄了數個小時，卻沒能回傳任何資料，更別提任何實用且相關的資料，這可以說是最令人苦惱又花錢的情況。我們必須針對這些用途找到平衡點，也就是說，IT 領域與汽車記錄領域需要更密切的合作。

NI 與 Seagate 攜手合作，力求克服上述硬碟工作流程挑戰。Seagate 提供的 Lyve Mobile Array 磁碟機容量高達 92 TB SSD (以本文撰寫時間為準)，寫入速度高達 5 GB/s 以上。 這些磁碟機採用標準的獨立磁碟備援陣列 (RAID) 技術，而且支援熱插拔功能。若能透過接線的 PCI Express Gen 3 卡直接連接 PCI Express 匯流排，則保證能達到必要的資料傳輸率。若有更高的資料傳輸率或磁碟空間需求，也可另接接線式 PCI Express Gen 3 裝置與 Lyve Mobile Array，依據新的需求進行擴充。

卸載 ADAS 和 AD 記錄資料

了解發展以容量和資料傳輸率為主之車載儲存技術的第一步之後，我們就來看看接下來的步驟：車輛資料 (更確切地說是車隊資料) 卸載與轉存方式 (圖 2)。首先我們能想到的就有三種可行方式。 第一是無線或行動資料傳輸；第二是在等車輛回到車庫或維修廠後再透過有線連接進行傳輸；第三則是實際拆下車上的儲存裝置或磁碟機。

^{圖 2：SAE 2 級以上車輛的 ADAS 和 AD 資料生命週期挑戰}

無線或行動資料傳輸會是比較好的方式，因為隨時隨地都能提供資料存取。不過，從實際面來看，全球的行動資料覆蓋率相差懸殊。此外，即使是未來的 5G 或 6G 時代，這些網路也無法 (以每秒數 GB 的速度) 處理如此大量的資料。 行動網路也不適用於大多數的記錄資料。雖然確實可以將特定的單一特殊資料傳回實驗室供緊急使用，但還是面對現實吧：行動或無線資料傳輸確實並不可行。

接下來是有線資料傳輸，類似於電動車充電方式 （在縮短汽車快速充電所需時間方面，我們進步得非常多，是不是很棒？） 要卸載 ADAS (尤其是相機系統) 中的記錄資料時，時間自然也是最重要的因素。 

讓我們再計算一下，假設每輛車有 144 TB 的資料，用於卸載的乙太網路介面是 100 GB (12.5 GB/s 是理論值)。我們很快就會發現，為我們記錄的車輛充電事小，因為要傳輸如此大量的資料必定得花超過 3 小時 (144 x 1024 GB / 12.5 GB/s ≈ 3 小時 16 分鐘)。 隔夜卸載或許是可行的選擇，但過程必須採用內建儲存裝置，一天的記錄處理量還得達到 150 TB。

最後還要考慮該如何取出車中的儲存裝置。如前所述 (請參閱 汽車期刊 2023 年 1 月號)，USB 隨身碟儲存容量有限，加上還有「可攜式擴充磁碟機」一節所討論過的其他因素，因此不能列入考慮。除了這些條件，實際卸載還要考慮哪些因素？ 我們進一步探究下列 3 個層面：

• 易於使用 - 要讓駕駛人很容易就能交換儲存裝置 (完整拆下車上的磁碟機，再將空的磁碟機裝回車內)，不必具備精深的技術專長，也不必花費太多時間。

• 實際安裝與卸載電子裝置時，很容易產生接頭磨耗的風險。為保障記錄解決方案的使用壽命和正常運轉時間，機械設備也要夠堅固耐用才行。 您不會希望使用壽命和正常運轉時間因為插拔週期次數不夠多而受限，當然，還必須兼顧機械穩定性與使用簡便性。您要避免不當使用儲存裝置或儲存裝置安裝/卸載作業處理不當而損壞資料傳輸或電源連接，成為另一個故障源頭。(別忘了，我們現在討論的是 RAID 系統。)

• 如何將這些外接磁碟機送至資料擷取工作站、資料中心，或直接送進驗證實驗室，實際進行資料複製。別忘了，您還必須準備好空的儲存裝置，以利支援還在外頭的車隊繼續記錄！ 

突然之間，像這樣的資料後勤挑戰不再局限於數位領域；由於必須將硬體送到全球各地，因此，在現實世界中，這項任務也成了一大挑戰。 綜上所述，對於資料安全的需求顯而易見，因為沒有人希望這些重要資產遭到利用甚至失竊 (再次強調，這些資產現在在現實世界中也有移動的必要)。資料加密與金鑰管理是資料流程策略與執行不可或缺的重要主題。

本文關於資料與軟體連線工作流程最佳實務與經驗教訓的探討到此告一段落。Den 會在接下來幾期的汽車期刊文章中繼續分享他的精闢分析。NI 的目標是支援組織透過軟硬體解決方案執行資料與軟體連線工作流程 (圖 3)。NI 希望能協助客戶與合作夥伴加快發展速度，將測試轉為策略優勢，充分發揮更高的產品效能。

^{圖 3：NI 解決方案產品組合支援資料與軟體連線 ADAS/AD 驗證流程}

後續步驟：

• 深入了解 NI 的 ADAS 與 AD 高頻寬車載資料記錄解決方案
• 善用 ADAS/AD HIL 測試系統盡可能擴大測試覆蓋率
• 運用 NI 的 ADAS/AD 重播測試系統保障 ADAS 與 AD 功能的運作安全
• 深入了解 NI 致力推動的 ADAS 與 AD 連線驗證流程
• 閱讀 NI 2023 年下半年度汽車期刊的其他內容

^{Thunderbolt 與 Thunderbolt 標誌是 Intel Corporation 或其子公司在美國和/或其他國家/地區的商標。}