I sistemi di storage odierni non solo crescono a livello di terabit e offrono velocità di trasferimento dati più elevate, ma richiedono anche meno energia e occupano meno spazio. Questi sistemi necessitano anche di una migliore connettività per offrire maggiore flessibilità. I progettisti necessitano di interconnessioni più piccole per fornire le velocità di trasmissione dati necessarie oggi o in futuro. E mantenere una norma dalla nascita allo sviluppo e alla maturazione graduale è ben lungi dall'essere un compito arduo. Soprattutto nel settore IT, qualsiasi tecnologia è in costante miglioramento ed evoluzione, così come la specifica Serial Attached SCSI (SAS). Come successore dello SCSI parallelo, la specifica SAS è in circolazione da tempo.
Nel corso degli anni, le specifiche di SAS sono state migliorate, sebbene il protocollo di base sia stato mantenuto. In sostanza, non ci sono state troppe modifiche, ma le specifiche del connettore di interfaccia esterna hanno subito numerose modifiche, un adeguamento apportato da SAS al contesto di mercato. Con questi continui miglioramenti, chiamati "passi incrementali a mille miglia", le specifiche SAS sono diventate sempre più mature. I connettori di interfaccia di diverse specifiche sono chiamati SAS e la transizione da parallelo a seriale, dalla tecnologia SCSI parallela alla tecnologia SCSI connessa in serie (SAS), ha notevolmente modificato lo schema di instradamento dei cavi. Il precedente SCSI parallelo poteva operare in modalità single-ended o differenziale su 16 canali fino a 320 Mb/s. Attualmente, l'interfaccia SAS3.0, più comune nel settore dell'archiviazione aziendale, è ancora utilizzata sul mercato, ma la larghezza di banda è due volte più veloce rispetto a SAS3, che non è stata aggiornata da molto tempo, ovvero 24 Gbps, circa il 75% della larghezza di banda di una comune unità a stato solido PCIe3.0×4. L'ultimo connettore MiniSAS descritto nella specifica SAS-4 è più piccolo e consente una maggiore densità. L'ultimo connettore Mini-SAS ha dimensioni pari alla metà del connettore SCSI originale e pari al 70% di quelle del connettore SAS. A differenza del cavo parallelo SCSI originale, sia SAS che Mini SAS dispongono di quattro canali. Tuttavia, oltre a una maggiore velocità, una maggiore densità e una maggiore flessibilità, si registra anche un aumento della complessità. A causa delle dimensioni ridotte del connettore, il produttore del cavo originale, l'assemblatore di cavi e il progettista del sistema devono prestare molta attenzione ai parametri di integrità del segnale durante l'assemblaggio del cavo.
Non tutti gli assemblatori di cavi sono in grado di fornire segnali ad alta velocità e di alta qualità per soddisfare le esigenze di integrità del segnale dei sistemi di storage. Gli assemblatori di cavi necessitano di soluzioni di alta qualità ed economiche per i sistemi di storage più recenti. Per produrre assemblaggi di cavi ad alta velocità stabili e durevoli, è necessario considerare diversi fattori. Oltre a mantenere la qualità della lavorazione e della lavorazione, i progettisti devono prestare molta attenzione ai parametri di integrità del segnale che rendono possibili gli attuali cavi per dispositivi di memoria ad alta velocità.
Specifica di integrità del segnale (Quale segnale è completo?)
Alcuni dei principali parametri dell'integrità del segnale includono la perdita di inserzione, la diafonia tra estremità vicine e lontane, la perdita di ritorno, la distorsione skew della coppia differenza interna e l'ampiezza della differenza di modo rispetto al modo comune. Sebbene questi fattori siano correlati e si influenzino a vicenda, possiamo considerarne uno alla volta per studiarne l'impatto principale.
Perdita di inserzione (Parametri ad alta frequenza Nozioni di base 01 - parametri di attenuazione)
La perdita di inserzione è la perdita di ampiezza del segnale dall'estremità trasmittente del cavo all'estremità ricevente, che è direttamente proporzionale alla frequenza. La perdita di inserzione dipende anche dal numero di fili, come mostrato nel diagramma di attenuazione seguente. Per i componenti interni a corto raggio di un cavo AWG 30 o 28, un cavo di buona qualità dovrebbe avere un'attenuazione inferiore a 2 dB/m a 1,5 GHz. Per SAS esterni a 6 Gb/s che utilizzano cavi da 10 m, si consiglia un cavo con un calibro medio di 24, che presenta un'attenuazione di soli 13 dB a 3 GHz. Se si desidera un margine di segnale maggiore a velocità di trasmissione dati più elevate, specificare un cavo con minore attenuazione alle alte frequenze per cavi più lunghi.
Diafonia (Parametri ad alta frequenza di base 03 - Parametri di diafonia)
La quantità di energia trasmessa da una coppia di segnali o di differenza a un'altra. Per i cavi SAS, se la diafonia prossimale (NEXT) non è sufficientemente piccola, causerà la maggior parte dei problemi di collegamento. La misurazione NEXT viene effettuata a una sola estremità del cavo e rappresenta la quantità di energia trasferita dalla coppia di segnali di trasmissione in uscita alla coppia di segnali di ricezione in ingresso. La diafonia lontana (FEXT) viene misurata iniettando un segnale per la coppia di segnali di trasmissione a un'estremità del cavo e osservando quanta energia rimane sul segnale di trasmissione all'altra estremità del cavo.
Il NEXT nell'assemblaggio dei cavi e nel connettore è solitamente causato da un isolamento inadeguato delle coppie differenziali del segnale, che può essere causato da prese e spine, messa a terra incompleta o cattiva gestione dell'area di terminazione del cavo. Il progettista del sistema deve assicurarsi che l'assemblatore di cavi abbia affrontato questi tre problemi.
Curve di perdita per cavi comuni da 100Ω da 24, 26 e 28
Un assemblaggio di cavi di buona qualità conforme alla specifica "SFF-8410 per i requisiti di prestazione e test del rame HSS" misurato NEXT dovrebbe essere inferiore al 3%. Per quanto riguarda il parametro s, NEXT dovrebbe essere maggiore di 28 dB.
Perdita di ritorno (Parametri ad alta frequenza di base 06 - Perdita di ritorno)
La perdita di ritorno misura la quantità di energia riflessa da un sistema o da un cavo quando viene iniettato un segnale. Questa energia riflessa può causare una caduta di ampiezza del segnale all'estremità ricevente del cavo e può causare problemi di integrità del segnale all'estremità trasmittente, che a loro volta possono causare problemi di interferenza elettromagnetica per il sistema e i progettisti del sistema.
Questa perdita di ritorno è causata da disallineamenti di impedenza nel cablaggio. Solo affrontando questo problema con la massima attenzione è possibile evitare che l'impedenza del segnale cambi durante il passaggio attraverso la presa, la spina e il terminale del cavo, riducendo al minimo la variazione di impedenza. L'attuale standard SAS-4 è stato aggiornato al valore di impedenza di ±3Ω rispetto ai ±10Ω di SAS-2, e i requisiti per cavi di buona qualità dovrebbero essere mantenuti entro la tolleranza nominale di 85 o 100±3Ω.
Distorsione obliqua
Nei cavi SAS, si verificano due tipi di distorsione skew: tra coppie di differenza e all'interno di coppie di differenza (il segnale di differenza della teoria dell'integrità del segnale). In teoria, se più segnali vengono immessi a un'estremità del cavo, dovrebbero arrivare all'altra estremità simultaneamente. Se questi segnali non arrivano contemporaneamente, questo fenomeno è chiamato distorsione skew del cavo, o distorsione delay-skew. Per le coppie di differenza, la distorsione skew all'interno della coppia di differenza è il ritardo tra i due fili della coppia di differenza, e la distorsione skew tra le coppie di differenza è il ritardo tra i due insiemi di coppie di differenza. L'elevata distorsione skew della coppia di differenza peggiorerà il bilanciamento della differenza del segnale trasmesso, ridurrà l'ampiezza del segnale, aumenterà il jitter temporale e causerà problemi di interferenza elettromagnetica. La differenza tra un cavo di buona qualità e la distorsione skew interna dovrebbe essere inferiore a 10 ps.
Data di pubblicazione: 30-11-2023
