Moderne Automobile haben einen enormen Speicherbedarf

| Autor / Redakteur: Martin Booth * / Rainer Graefen

Gefragte Datenspeicher: Moderne Automobile brauchen leistungsfähige und robust Speicherlösungen.
Gefragte Datenspeicher: Moderne Automobile brauchen leistungsfähige und robust Speicherlösungen. (Bild: Western Digital)

Immer mehr elektronische Systeme in modernen Fahrzeugen benötigen auch leistungsfähige und für den Einsatz im Auto geeignete Speicher. Hier erfahren Sie, was Automotive Storage antreibt.

Für viele Käufer stellt die technologische Ausstattung eines Fahrzeugs mittlerweile einen größeren Kaufanreiz dar als der Motor oder andere Komponenten. In den letzten 20 Jahren konnten wir einen Trend von Fahrzeugen mit minimaler elektronischer Ausstattung hin zum Elektro- oder Hybridantrieb beobachten. Bei letzterem kontrollieren dutzende unabhängige Computer alle Funktionen von der Türverriegelung bis zur Batterie, von der Klimaregelung zum Motor, zur Aufhängung und zu den Steuerungssystemen für die Beständigkeit und Sicherheit. Diese Systeme generieren ein großes Datenvolumen, was besondere Erfordernisse an die Storage-Strategie mit sich bringt.

Das Speichern von Daten innerhalb des Fahrzeugs spielt hierbei eine tragende Rolle. Es wird davon ausgegangen, dass der Bedarf an höheren Storage-Kapazitäten, die den robusten Anforderungen der Fahrzeugumgebung gerecht werden, weiter ansteigen wird. Die Bandbreite und Komplexität der von Software betriebenen Funktionen in Fahrzeugen entwickelt sich stetig weiter. Die Software vernetzt sich zudem immer stärker mit dem Internet – vor allem im Hinblick auf die Entwicklung hin zum teilautonomen beziehungsweise autonomen Fahren. Schon bald wird der Storage-Bedarf innerhalb moderner, autonomer Fahrzeuge ein Terabyte oder mehr übersteigen.

Bis jetzt waren Infotainment- und Navigationssysteme die wichtigsten Faktoren für hochleistungsfähige automobile Computersysteme und Storage innerhalb des Fahrzeugs. In den letzten Jahren ging mit der Entwicklung dieser Systeme eine Verlagerung des Storage-Bedarfs einher. Zunächst von optischen Laufwerken (vor allem für Kartendaten) hin zu Festplatten und schließlich Flash-basierten Storage-Systemen.

Anschließend zu Flash-Storage mit höheren Kapazitäten in Form von systeminternen integrierten Flash-Speichern (EFDs), um größere Datenmengen und Multimedia-Content mit hoher Auflösung bereitstellen zu können. Da die Entwicklung dieser Systeme beständig voranschreitet stellt sich die Frage, wie mit dem Storage-Bedarf moderner Fahrzeuge umzugehen ist, wenn diese Systeme mit Smartphones oder der Cloud vernetzt werden.

Verbraucher sind daran gewöhnt, dass bei Smartphones und Tablets die Hardware alle paar Jahre ausgetauscht wird und Software-Apps wöchentlich upgedatet werden. Automobilhersteller haben aufgrund ihrer Qualitätsanforderungen Schwierigkeiten mit diesen Trends mitzuhalten. Der Entwicklungs- und Test-Zyklus eines automobilen Infotainment-Systems kann bis zu drei Jahre in Anspruch nehmen.

Insbesondere im Vergleich zu Verbraucherelektronik besteht die Gefahr, dass die Technologie bei ihrer Einführung schon nicht mehr aktuell ist. Bei der Serienversion des Infotainment-Systemen wird typischerweise davon ausgegangen, dass die Verfügbarkeit des Systems der Modelllaufzeit des Fahrzeugs entspricht, was fünf Jahre oder mehr ausmachen kann. Es kann also tatsächlich zwischenzeitlich veralten.

Integrierte Technologien sind im Kommen: Sie vernetzen das Smartphone des Fahrers mit dem Infotainment-System des Fahrzeugs und lassen Drittanwendungen per Bildschirm und mit Hilfe der Fahrzeugtasten steuern. Die Nutzung eines Smartphones über einen kleinen Bildschirm in Augennähe ist jedoch etwas ganz anderes als eine Anwendung während der Fahrt zu bedienen. Für die Infotainment-Systeme der Automobilhersteller ist es daher noch ein weiter Weg bis sie ein optimales Benutzererlebnis im Inneren des Fahrzeugs schaffen können.

Das Infotainment-System eines Fahrzeugs zukunftssicher zu machen, bedeutet auch ausreichend Speicherkapazität bereitzustellen, um neue Anwendungen herunterzuladen und zu verwalten. Es ist ebenso wichtig, dass die Hardware einen Lebenszyklus von 10 bis 15 Jahren hat, anders als die Lebensdauer von Unterhaltungselektronik, die typischerweise auf wenige Jahre ausgerichtet ist.

Die Cloud ist zu einem festen Bestandteil mobiler Geräte geworden

Die Cloud ist zu einem festen Bestandteil mobiler Geräte geworden und vieles deutet darauf hin, dass sie diese Rolle auch in vernetzten Systemen in Fahrzeugen einnehmen wird. Hierbei drängt sich die Frage auf: „Wenn alles bereits in der Cloud gespeichert und von dort aus betrieben werden kann, warum müssen Daten dann noch lokal abgespeichert werden?“

Die Cloud spielt eine Rolle bei der Verwaltung und Aktualisierung von Geräten sowie bei Backups und der Speicherung von Daten. Dennoch kennen wir alle die Probleme mit den Latenzzeiten bei der Übertragung von Daten aus der Cloud, wie etwa beim Streamen von Filmen zu Spitzenzeiten, durch Datenlimits von Netzanbietern oder sogar aufgrund ausfallender Verbindungen. Das macht uns bewusst, dass ein vernetztes Auto weder durchgehend noch optimal vernetzt ist, wenn eine Verbindung besteht. Andere Branchen wie das Kabelfernsehen haben die Optionen von Cloud-, Gateway- oder Edge-Storage genau analysiert, um Kosten, Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren. Da nun auch die Automobilindustrie und Dienstleister den Schritt in die vernetzte Welt wagen, müssen sie ähnliche Analysen vornehmen und Kompromisse eingehen.

Ganz allgemein lässt sich sagen, dass mehr Edge-Storage und die lokale Entscheidung, welche Daten in die Cloud übermittelt werden, zu einer agileren und zuverlässigeren Lösung führen können. Moderne vernetzte Fahrzeuge können nahezu ein Gigabyte an Daten pro Sekunde erzeugen. So geht Gartner davon aus, dass 2020 der Datenverkehr vernetzter und autonomer Fahrzeuge jährlich mehr als 280 Petabyte beziehungsweise 280 Millionen Gigabyte pro Fahrzeug betragen wird. Es ist unrealistisch zu erwarten, dass eine solche Datenmenge effizient und effektiv zu den Cloud-Servern übertragen werden kann. Eine für die Erfassung optimierte Lösung auf Basis von Edge-Flash-Memory könnte viele dieser Probleme lösen.

Die Fahrzeugumgebung stellt die Hersteller vor besondere Herausforderungen. So unterscheidet sich der Temperaturbereich, in dem ein Gerät funktionieren muss, erheblich von dem eines vollklimatisierten Serverraums. Mit dem Anstieg der Edge-Rechenleistung erhöht sich auch die von anderen Komponenten erzeugte Wärme, was das Management von noch extremeren Betriebstemperaturen erfordert. Der Datenerhalt beim Flash-Memory-Storage wird von der Temperatur beeinflusst, sodass spezielle Designansätze nötig sind, damit diese Geräte auch die nächste Generation an automobilen Anwendungen überstehen.

Computer- und Speichersysteme in der Automobilbranche müssen gleichermaßen bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten, was die Hersteller auch hier vor einzigartige Herausforderungen stellt – nicht nur im Hinblick auf den Speicher an sich, sondern auch auf die Controller, die den reinen Flash-Speicher verwalten.

Zusätzlich sind die Anforderungen an Zuverlässigkeit in der Automobilwelt deutlich höher. Da von der Speicherung nicht mehr nur das Infotainment abhängt, sondern zunehmend auch Systeme, die potentiell über Leben entscheiden, wie beispielsweise Autopilot-Funktionen, werden diese Anforderungen sogar noch zwingender werden. Diese anspruchsvollen Umgebungen setzen auch einen völlig anderen Ansatz bei der Entwicklung der Speichergeräte voraus, beginnend mit dem Konstruktionsprozess und der Architektur. Lediglich die Qualität des Produkts durch Prüfverfahren zu erhöhen, ist bei diesen Anwendungen nicht ausreichend.

Das vernetzte Auto wird unser Leben verändern, so wie es vernetzte Geräte, wie beispielsweise das Smartphone, in den letzten Jahren getan haben. In dem Maße wie die elektronische Ausstattung der Fahrzeuge zunimmt, werden führende Speicherhersteller und lokale (oder Edge-)Speicherlösungen, die für diese sich schnell entwickelnde Branche optimiert wurden, eine immer wichtigere Rolle spielen bei der Verwirklichung der Vision eines vernetzten Autos.

* Martin Booth ist Director of Marketing for Automotive Products der Embedded and Integrated Solutions Group bei Western Digital. Diesen Beitrag haben wir von unserem Partnerportal Elektronik Praxis übernommen.

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