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Hardware-in-the-Loop (HiL) mit InoNet HPC Server Cluster

  • Janina Jonker
  • 25. Oktober 2021

Die Verwendung von Hardware-in-the-Loop (HiL)-Simulatoren zu Test-& Validierungszwecken von Embedded Systemen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Für die erfolgreiche Fahrzeugentwicklung spielt das umfangreiche Testen von Steuergeräten und Fahrzeugkomponenten eine wichtige Rolle. Eine Vielzahl von Reglern und Sensoren bilden dabei ein dynamisches System. Um Kosten, Zeit und Risiko zu mindern, können Funktionen und die Kommunikation von Steuergeräten in einer simulierten Umgebung unter realistischen Bedingungen getestet werden. HiL bezeichnet das Testszenarium, bei dem z.B. das elektronische Steuergerät mit einem HiL-Simulator verbunden wird. Dieser dient als Abbild der realen Umgebung. Durch die Einbindung der zu testenden, elektronischen Steuereinheiten in eine virtuelle Testumgebung wird die Validierung der Steuergeräte und deren Funktionalität ermöglicht. So können Systemgrenzen identifiziert und im Verlauf eine präzise Testautomatisierung geschafft werden. Damit einher gehen ein reduzierter Testaufwand und zuverlässige Ergebnisse in der Entwicklungs-/Entwurfsphase. HiL-Tests sind heutzutage unabdingbar, um die Zuverlässigkeit der ADAS-Systeme sicherzustellen.

Neue Herausforderungen durch Home-Office Verlagerung

Eine der kritischsten Anforderungen an einen HiL-Simulator ist die Echtzeitfähigkeit des gesamten Systems, um Funktionen realitätsnah testen zu können. Diese Fähigkeit muss auch unter höchster Belastung der gesamten Hardware mit allen Bus- und Netzwerkschnittstellen sichergestellt sein. Neue Herausforderungen haben sich durch die von Covid-19 getriebene fortschreitende Verlagerung der Arbeitsplätze ins Home Office ergeben. Gesucht ist eine Lösung, durch die lokale Mitarbeiter-Workstations für rechenintensive Aufgaben ersetzt werden können. Dabei muss die flexible Bedienbarkeit sichergestellt werden.

InoNet Lösung: HPC Server Cluster im Serverschrank

Um den Anforderungen der simulations- und datenbasierten Entwicklung gerecht zu werden, sollen Simulationen sowie Messdatenanalyse zukünftig auf einem High-Performance-Computing (HPC) Server betrieben werden. Das InoNet-Entwicklerteam hat dafür den HPC Server Cluster entwickelt. Teil des Clusters ist ein Managementserver, der zahlreiche Kalkulationsserver zuverlässig steuert, sowie unter anderem ein Serverschrank und ein Ethernet-Switch. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) stellt bei einem Stromausfall die Datenintegrität sicher. Dazu kommt die zur Administration und Betrieb des Serverclusters erforderliche Software. Dabei handelt es sich um das Betriebssystem, sowie Software für die Cluster Verwaltung und OS-Bereitstellung, Automatisierung, Überwachung als auch Analyse und Prozessausführung. Alle Cluster-Komponenten werden in einem Serverschrank verbaut und sind so vor äußeren Einflüssen geschützt. Zur Berechnung der Simulationsdaten und Verarbeitung der Messdaten werden als Kalkulationsserver 19 Zoll 2HE MAYFLOWER mit Rechenleistung von vier Intel® XEON® CPUs, umfangreichem RDIMM Arbeitsspeicher und Massenspeicher in rasanter NVMe Technologie eingesetzt. Der in der lokalen IT Infrastruktur eingebundene Managementserver stellt hingegen Computing Power in Form von zwei Intel® XEON® Prozessoren im 19 Zoll 1HE Formfaktor zur Verfügung. Dabei ist dieser mit einem 1 Gbit/s Ethernet Upstream Link mit der lokalen IT Infrastruktur und mittels zwei 10 Gbit/s Links mit einem 40 Port non-blocking Infiniband Smart Switch verbunden. Dieser Smart Switch übernimmt auch die komplette Kommunikation der Kalkulationsserver untereinander mit einer Bandbreite von max. 200Gbit/s pro Port. Insgesamt stehen im HPC Server Cluster in der ersten Ausbauphase um die 960 Kerne mit 1920 Threads zur Verfügung.

InoNet macht’s möglich: Auswertungen und Simulationen aus dem Home-Office

Nahezu 1000 Kerne – InoNet HPC Server Cluster ermöglicht flexible Auswertungen und Simulationen von zu Hause und somit verkürzte Testzeiten und zuverlässige Ergebnisse in Test- und Validierungsanwendungen der Fahrzeugentwicklung für die nachfolgende Fahrzeugerprobung.
Das Konzept kann zu einem späteren Zeitpunkt je nach Anforderungen flexibel erweitert werden.

 



jjonker@inonet.com

Verfasser: Janina Jonker

Janina Jonker ist Marketing Manager bei InoNet und unterstützt bei der strategischen Ausrichtung und operativen Umsetzung des Online- und Offline-Marketings.