Dzisiejsze systemy pamięci masowej nie tylko rosną w tempie terabitów i oferują wyższe prędkości przesyłu danych, ale także zużywają mniej energii i zajmują mniej miejsca. Systemy te wymagają również lepszej łączności, aby zapewnić większą elastyczność. Projektanci potrzebują mniejszych połączeń, aby zapewnić prędkości przesyłu danych wymagane obecnie lub w przyszłości. A norma od momentu powstania, przez rozwój, aż po stopniowe dojrzewanie to nie lada wyzwanie. Zwłaszcza w branży IT każda technologia stale się rozwija i udoskonala, podobnie jak specyfikacja Serial Attached SCSI (SAS). Jako następca równoległego SCSI, specyfikacja SAS istnieje już od jakiegoś czasu.
W ciągu lat, w których rozwijał się SAS, jego specyfikacje zostały ulepszone, choć protokół bazowy został zachowany. Zasadniczo nie zaszło zbyt wiele zmian, ale specyfikacje złącza interfejsu zewnętrznego uległy licznym modyfikacjom, co jest dostosowaniem wprowadzonym przez SAS do otoczenia rynkowego. Dzięki tym stopniowym udoskonaleniom, polegającym na dążeniu do tysiąca mil, specyfikacje SAS stają się coraz bardziej dojrzałe. Złącza interfejsu o różnych specyfikacjach nazywane są SAS, a przejście z technologii równoległej na szeregową, czyli z technologii równoległego SCSI na technologię szeregowo połączonego SCSI (SAS), znacząco zmieniło schemat prowadzenia kabli. Poprzedni interfejs równoległego SCSI mógł działać w trybie jednostronnym lub różnicowym na 16 kanałach z prędkością do 320 Mb/s. Obecnie na rynku nadal używany jest interfejs SAS 3.0, który jest bardziej powszechny w obszarze pamięci masowej przedsiębiorstw, ale jego przepustowość jest dwukrotnie większa niż w przypadku SAS 3, który od dawna nie był modernizowany i wynosi 24 Gb/s, co stanowi około 75% przepustowości popularnego dysku SSD PCIe 3.0×4. Najnowsze złącze Mini-SAS opisane w specyfikacji SAS-4 jest mniejsze i umożliwia większą gęstość sygnału. Najnowsze złącze Mini-SAS ma połowę rozmiaru oryginalnego złącza SCSI i 70% rozmiaru złącza SAS. W przeciwieństwie do oryginalnego kabla równoległego SCSI, zarówno SAS, jak i Mini-SAS mają cztery kanały. Jednak oprócz wyższej prędkości, gęstości sygnału i większej elastyczności, występuje również wzrost złożoności. Ze względu na mniejszy rozmiar złącza, producent oryginalnego kabla, osoba montująca okablowanie i projektant systemu muszą zwracać szczególną uwagę na parametry integralności sygnału w całym zespole kablowym.
Nie wszyscy monterzy kabli są w stanie zapewnić wysokiej jakości sygnały o dużej szybkości transmisji, spełniające wymagania systemów pamięci masowej w zakresie integralności sygnału. Firmy montujące kable potrzebują wysokiej jakości i ekonomicznych rozwiązań dla najnowszych systemów pamięci masowej. Aby produkować stabilne i trwałe zespoły kabli o dużej szybkości transmisji, należy uwzględnić kilka czynników. Oprócz utrzymania jakości obróbki mechanicznej i przetwarzania, projektanci muszą zwracać szczególną uwagę na parametry integralności sygnału, które umożliwiają produkcję współczesnych kabli o dużej szybkości transmisji.
Specyfikacja integralności sygnału (Który sygnał jest kompletny?)
Do głównych parametrów integralności sygnału należą: tłumienność wtrąceniowa, przesłuchy bliskie i dalekie, tłumienność odbiciowa, wewnętrzne zniekształcenie skośne pary różnicowej oraz amplituda modu różnicowego względem modu wspólnego. Chociaż czynniki te są ze sobą powiązane i wzajemnie na siebie wpływają, możemy rozpatrywać każdy z nich osobno, aby zbadać jego główny wpływ.
Straty wtrąceniowe (Podstawy parametrów wysokich częstotliwości 01 - parametry tłumienia)
Tłumienność wtrąceniowa to strata amplitudy sygnału od końca nadawczego do końca odbiorczego, która jest wprost proporcjonalna do częstotliwości. Tłumienność wtrąceniowa zależy również od liczby przewodów, jak pokazano na poniższym wykresie tłumienia. W przypadku elementów wewnętrznych o krótkim zasięgu w kablu 30 lub 28 AWG, dobrej jakości kabel powinien mieć tłumienie mniejsze niż 2 dB/m przy częstotliwości 1,5 GHz. W przypadku zewnętrznego łącza SAS 6 Gb/s z wykorzystaniem kabli o długości 10 m zaleca się kabel o średnim przekroju linii 24, który ma tłumienie tylko 13 dB przy częstotliwości 3 GHz. Aby uzyskać większy margines sygnału przy wyższych prędkościach transmisji danych, należy wybrać kabel o mniejszym tłumieniu przy wysokich częstotliwościach dla dłuższych kabli.
Przesłuch (Podstawy parametrów wysokich częstotliwości 03 - Parametry przesłuchu)
Ilość energii przesyłanej z jednej pary sygnałowej lub różnicowej do drugiej. W przypadku kabli SAS, jeśli przesłuch bliski (NEXT) nie jest wystarczająco mały, będzie przyczyną większości problemów z łączem. Pomiar NEXT jest wykonywany tylko na jednym końcu kabla i jest to ilość energii przesyłanej z wyjściowej pary sygnału transmisyjnego do wejściowej pary odbiorczej. Przesłuch daleki (FEXT) jest mierzony poprzez wprowadzenie sygnału dla pary transmisyjnej na jednym końcu kabla i obserwację, ile energii pozostaje w sygnale transmisyjnym na drugim końcu kabla.
Problem NEXT w zespole kablowym i złączu jest zazwyczaj spowodowany słabą izolacją par różnicowych sygnału, co może być spowodowane przez gniazda i wtyczki, niepełne uziemienie lub nieprawidłową obsługę obszaru zacisków kablowych. Projektant systemu musi upewnić się, że osoba montująca okablowanie uwzględniła te trzy problemy.
Krzywe strat dla typowych kabli 100Ω o wartościach 24, 26 i 28
Dobrej jakości zespół kablowy, zgodnie ze specyfikacją „SFF-8410-Specification for HSS Copper Testing and Performance Requirements”, zmierzony NEXT powinien być mniejszy niż 3%. Jeśli chodzi o parametr s, NEXT powinien być większy niż 28 dB.
Straty odbiciowe (Podstawy parametrów wysokiej częstotliwości 06 - Straty odbiciowe)
Straty odbiciowe mierzą ilość energii odbitej od systemu lub kabla podczas wprowadzania sygnału. Ta odbita energia może powodować spadek amplitudy sygnału po stronie odbiorczej kabla oraz problemy z integralnością sygnału po stronie nadawczej, co może powodować problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi dla systemu i jego projektantów.
Straty odbiciowe są spowodowane niedopasowaniem impedancji w zespole kablowym. Tylko staranne podejście do tego problemu pozwala uniknąć zmiany impedancji sygnału podczas przechodzenia przez gniazdo, wtyczkę i zacisk przewodu, minimalizując tym samym zmianę impedancji. Aktualny standard SAS-4 został zaktualizowany do wartości impedancji ±3 Ω w porównaniu z ±10 Ω w standardzie SAS-2, a wymagania dotyczące kabli dobrej jakości powinny mieścić się w nominalnej tolerancji 85 lub 100 ±3 Ω.
Zniekształcenie skośne
W kablach SAS występują dwa zniekształcenia skośne: między parami różnicowymi i wewnątrz par różnicowych (teoria sygnału różnicowego integralności sygnału). Teoretycznie, jeśli wiele sygnałów zostanie wprowadzonych na jednym końcu kabla, powinny one dotrzeć na drugi koniec jednocześnie. Jeśli sygnały te nie dotrą jednocześnie, zjawisko to nazywa się zniekształceniem skośnym kabla lub zniekształceniem opóźniająco-skośnym. W przypadku par różnicowych, zniekształcenie skośne wewnątrz pary różnicowej to opóźnienie między dwoma przewodami pary różnicowej, a zniekształcenie skośne między parami różnicowymi to opóźnienie między dwoma zestawami par różnicowych. Duże zniekształcenie skośne pary różnicowej pogorszy równowagę różnicową przesyłanego sygnału, zmniejszy amplitudę sygnału, zwiększy jitter czasowy i spowoduje problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi. Różnica między kablem dobrej jakości a wewnętrznym zniekształceniem skośnym powinna być mniejsza niż 10 ps.
Czas publikacji: 30 listopada 2023 r.
