I moderni sistemi di storage non solo raggiungono capacità di terabit e offrono velocità di trasferimento dati superiori, ma richiedono anche meno energia e occupano meno spazio. Questi sistemi necessitano inoltre di una connettività migliore per garantire maggiore flessibilità. I progettisti hanno bisogno di interconnessioni più piccole per fornire le velocità di trasferimento dati richieste oggi e in futuro. E la creazione, lo sviluppo e la graduale maturazione di una tecnologia richiedono ben più di un giorno di lavoro. Soprattutto nel settore IT, qualsiasi tecnologia è in costante miglioramento ed evoluzione, come nel caso della specifica Serial Attached SCSI (SAS). Successore del SCSI parallelo, la specifica SAS esiste da diverso tempo.
Nel corso degli anni, le specifiche di SAS sono state migliorate, pur mantenendo inalterato il protocollo di base. Fondamentalmente, non ci sono stati grandi cambiamenti, ma le specifiche del connettore dell'interfaccia esterna hanno subito numerose modifiche, un adattamento necessario a SAS per adeguarsi al mercato. Grazie a questi continui miglioramenti, che si sono susseguiti "a piccoli passi", le specifiche di SAS sono diventate sempre più mature. I connettori di interfaccia con specifiche diverse sono chiamati SAS, e il passaggio dalla tecnologia parallela a quella seriale, dalla tecnologia SCSI parallela alla tecnologia SCSI seriale (SAS), ha modificato radicalmente lo schema di cablaggio. La precedente tecnologia SCSI parallela poteva operare in modalità single-ended o differenziale su 16 canali a una velocità fino a 320 Mb/s. Attualmente, l'interfaccia SAS 3.0, più comune nel settore dello storage aziendale, è ancora utilizzata sul mercato, ma la sua larghezza di banda è doppia rispetto a quella di SAS 3, che non è stata aggiornata da tempo, raggiungendo i 24 Gbps, circa il 75% della larghezza di banda di una comune unità a stato solido PCIe 3.0 x 4. Il connettore MiniSAS di ultima generazione, descritto nella specifica SAS-4, è più piccolo e consente una maggiore densità. Il connettore MiniSAS di ultima generazione ha dimensioni pari alla metà del connettore SCSI originale e al 70% di quello SAS. A differenza del cavo parallelo SCSI originale, sia SAS che MiniSAS dispongono di quattro canali. Tuttavia, oltre a velocità, densità e flessibilità superiori, si registra anche un aumento della complessità. A causa delle dimensioni ridotte del connettore, il produttore del cavo, l'assemblatore e il progettista del sistema devono prestare particolare attenzione ai parametri di integrità del segnale durante l'intero assemblaggio del cavo.
Non tutti i produttori di cavi sono in grado di fornire segnali ad alta velocità di alta qualità per soddisfare i requisiti di integrità del segnale dei sistemi di storage. I produttori di cavi necessitano di soluzioni di alta qualità ed economicamente vantaggiose per i sistemi di storage di ultima generazione. Per realizzare cavi ad alta velocità stabili e durevoli, è necessario considerare diversi fattori. Oltre a mantenere elevati standard di lavorazione e produzione, i progettisti devono prestare particolare attenzione ai parametri di integrità del segnale che rendono possibili i cavi per dispositivi di memoria ad alta velocità di oggi.
Specifiche di integrità del segnale (Quale segnale è completo?)
Alcuni dei principali parametri dell'integrità del segnale includono la perdita di inserzione, la diafonia tra la sorgente vicina e quella lontana, la perdita di ritorno, la distorsione asimmetrica della coppia di differenze internamente e l'ampiezza del modo di differenza rispetto al modo comune. Sebbene questi fattori siano interrelati 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 a quella ricevente, ed è direttamente proporzionale alla frequenza. La perdita di inserzione dipende anche dal numero di fili, come mostrato nel diagramma di attenuazione sottostante. 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 esterno a 6 Gb/s con 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, per cavi più lunghi è consigliabile specificare un cavo con minore attenuazione alle alte frequenze.
Diafonia (Parametri ad alta frequenza: nozioni di base 03 - Parametri di diafonia)
La quantità di energia trasmessa da una coppia di segnali o di differenze a un'altra. Per i cavi SAS, se la diafonia in prossimità (NEXT) non è sufficientemente bassa, causerà la maggior parte dei problemi di collegamento. La misurazione della NEXT viene effettuata solo a un'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 in lontananza (FEXT) viene misurata iniettando un segnale per la coppia di trasmissione a un'estremità del cavo e osservando quanta energia rimane sul segnale di trasmissione all'altra estremità del cavo.
Il problema NEXT nell'assemblaggio del cavo e nel connettore è solitamente causato da un isolamento inadeguato delle coppie differenziali di segnale, che può essere dovuto a prese e spine, a una messa a terra incompleta o a una gestione scorretta dell'area di terminazione del cavo. Il progettista del sistema deve assicurarsi che l'assemblatore di cavi abbia risolto questi tre problemi.
Curve di perdita per cavi comuni da 100Ω di 24, 26 e 28
Un buon assemblaggio di cavi di qualità conforme alla norma "SFF-8410 - Specifiche per i test e i requisiti prestazionali del rame HSS" misurato NEXT dovrebbe essere inferiore al 3%. Per quanto riguarda il parametro s, NEXT dovrebbe essere superiore a 28 dB.
Perdita di ritorno (Parametri ad alta frequenza: nozioni 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 diminuzione dell'ampiezza del segnale all'estremità ricevente del cavo e può provocare problemi di integrità del segnale all'estremità trasmittente, con conseguenti problemi di interferenza elettromagnetica per il sistema e i progettisti del sistema.
Questa perdita di ritorno è causata da disadattamenti di impedenza nell'assemblaggio del cavo. Solo trattando questo problema con grande attenzione è possibile evitare variazioni di impedenza del segnale quando attraversa la presa, la spina e il terminale del filo, minimizzando così la variazione di impedenza. L'attuale standard SAS-4 è stato aggiornato al valore di impedenza di ±3Ω rispetto ai ±10Ω dello standard SAS-2, e i requisiti per cavi di buona qualità dovrebbero rimanere entro la tolleranza nominale di 85 o 100±3Ω.
Distorsione obliqua
Nei cavi SAS, esistono due tipi di distorsione di skew: tra coppie di differenza e all'interno delle 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 nello stesso momento, questo fenomeno è chiamato distorsione di skew del cavo, o distorsione di ritardo-skew. Per le coppie di differenza, la distorsione di skew all'interno della coppia di differenza è il ritardo tra i due fili della coppia di differenza, mentre la distorsione di skew tra le coppie di differenza è il ritardo tra le due coppie di differenza. Un'elevata distorsione di skew della coppia di differenza peggiora il bilanciamento della differenza del segnale trasmesso, riduce l'ampiezza del segnale, aumenta il jitter temporale e causa problemi di interferenza elettromagnetica. La differenza di un cavo di buona qualità rispetto alla distorsione di skew interna dovrebbe essere inferiore a 10 ps.
Data di pubblicazione: 30 novembre 2023
