Сучасні системи зберігання даних не лише розвивають терабітні швидкості та мають вищі швидкості передачі даних, але й потребують менше енергії та займають менший простір. Ці системи також потребують кращого підключення для забезпечення більшої гнучкості. Розробникам потрібні менші з'єднання, щоб забезпечити швидкість передачі даних, необхідну сьогодні або в майбутньому. А норма від народження до розробки та поступового дозрівання далеко не є роботою одного дня. Особливо в ІТ-індустрії будь-яка технологія постійно вдосконалюється та розвивається, як і специфікація Serial Attached SCSI (SAS). Як наступник паралельного SCSI, специфікація SAS існує вже деякий час.
Протягом багатьох років SAS покращував свої характеристики, хоча базовий протокол був збережений, в основному змін не було, але характеристики зовнішнього інтерфейсного роз'єму зазнали багатьох змін, що є коригуванням, внесеним SAS для адаптації до ринкового середовища. З цим постійним удосконаленням «поступових кроків до тисячі миль» специфікації SAS стають все більш зрілими. Інтерфейсні роз'єми різних специфікацій називаються SAS, а перехід від паралельного до послідовного, від паралельної технології SCSI до технології послідовного підключення SCSI (SAS) значно змінив схему прокладання кабелів. Попередній паралельний SCSI міг працювати односторонньо або диференціально по 16 каналах зі швидкістю до 320 Мбіт/с. Наразі на ринку все ще використовується інтерфейс SAS3.0, який є більш поширеним у сфері корпоративних сховищ даних, але його пропускна здатність вдвічі вища, ніж у SAS3, який давно не оновлювався, і становить 24 Гбіт/с, що становить приблизно 75% від пропускної здатності звичайного твердотільного накопичувача PCIe3.0×4. Найновіший роз'єм MiniSAS, описаний у специфікації SAS-4, менший за розміром і забезпечує вищу щільність. Найновіший роз'єм Mini-SAS має вдвічі менший розмір за оригінальний роз'єм SCSI та на 70% менший за роз'єм SAS. На відміну від оригінального паралельного кабелю SCSI, як SAS, так і Mini SAS мають чотири канали. Однак, окрім вищої швидкості, вищої щільності та більшої гнучкості, також спостерігається збільшення складності. Через менший розмір роз'єму, виробник оригінального кабелю, складальник кабелів та розробник системи повинні звертати пильну увагу на параметри цілісності сигналу по всій кабельній збірці.
Не всі виробники кабелів здатні забезпечити високоякісні високошвидкісні сигнали, щоб задовольнити потреби цілісності сигналу систем зберігання даних. Для найновіших систем зберігання даних виробникам кабелів потрібні високоякісні та економічно ефективні рішення. Для створення стабільних, довговічних високошвидкісних кабельних збірок необхідно враховувати кілька факторів. Окрім підтримки якості обробки, розробникам необхідно звертати пильну увагу на параметри цілісності сигналу, які роблять можливими сучасні високошвидкісні кабелі для пристроїв пам'яті.
Специфікація цілісності сигналу (Який сигнал є повним?)
Деякі з основних параметрів цілісності сигналу включають внесені втрати, перехресні перешкоди на ближньому та дальньому кінцях, втрати на відбиття, внутрішнє перекісне спотворення різницевої пари та амплітуду різницевої моди відносно синфазної. Хоча ці фактори взаємопов'язані та впливають один на одного, ми можемо розглядати один фактор за раз, щоб вивчити його основний вплив.
Внесені втрати (Основи високочастотних параметрів 01 - параметри затухання)
Внесені втрати – це втрата амплітуди сигналу від передавального кінця кабелю до приймального кінця, яка прямо пропорційна частоті. Внесені втрати також залежать від номера дроту, як показано на діаграмі затухання нижче. Для внутрішніх компонентів малої дальності кабелю 30 або 28-AWG, якісний кабель повинен мати затухання менше 2 дБ/м на частоті 1,5 ГГц. Для зовнішнього SAS 6 Гбіт/с з використанням кабелів довжиною 10 м рекомендується кабель із середнім перерізом лінії 24, який має затухання лише 13 дБ на частоті 3 ГГц. Якщо вам потрібен більший запас сигналу на вищих швидкостях передачі даних, виберіть кабель з меншим затуханням на високих частотах для довших кабелів.
Перехресні перешкоди (Основи високочастотних параметрів 03 - Параметри перехресних перешкод)
Кількість енергії, що передається від однієї сигнальної або різницевої пари до іншої. Для кабелів SAS, якщо перехресні перешкоди на ближньому кінці (NEXT) недостатньо малі, це спричинятиме більшість проблем із з'єднанням. Вимірювання NEXT проводиться лише на одному кінці кабелю, і це кількість енергії, що передається від вихідної пари сигналів передачі до вхідної пари прийому. Перехресні перешкоди на дальньому кінці (FEXT) вимірюються шляхом подачі сигналу для пари передачі на одному кінці кабелю та спостереження за тим, скільки енергії залишається в сигналі передачі на іншому кінці кабелю.
Проблема NEXT у кабельному вузлі та роз'ємі зазвичай спричинена поганою ізоляцією диференціальних пар сигналів, що може бути спричинено розетками та вилками, неповним заземленням або неналежним обробленням області замикання кабелю. Проектувальник системи повинен переконатися, що монтажник кабелю врахував ці три проблеми.
Криві втрат для звичайних кабелів 100 Ом діаметром 24, 26 та 28
Відповідно до «SFF-8410-Специфікації для випробувань та вимог до продуктивності міді HSS» для якісного кабельного збірки, виміряний NEXT повинен бути менше 3%. Що стосується s-параметра, NEXT повинен бути більше 28 дБ.
Втрати на відбиття (Основи високочастотних параметрів 06 - Втрати на відбиття)
Втрати на відбиття вимірюють кількість енергії, відбитої від системи або кабелю під час подачі сигналу. Ця відбита енергія може спричинити падіння амплітуди сигналу на приймальному кінці кабелю та проблеми з цілісністю сигналу на передавальному кінці, що може спричинити проблеми з електромагнітними перешкодами для системи та її розробників.
Ці втрати на відбиття спричинені невідповідністю імпедансу в кабельному вузлі. Тільки ретельно підходячи до цієї проблеми, можна уникнути зміни імпедансу сигналу під час його проходження через розетку, вилку та клему дроту, що мінімізує зміну імпедансу. Поточний стандарт SAS-4 оновлено до значення імпедансу ±3 Ом порівняно з ±10 Ом SAS-2, а вимоги до кабелів хорошої якості повинні дотримуватися номінального допуску 85 або 100±3 Ом.
Косе спотворення
У кабелях SAS існують два типи перекосу: між різницевими парами та всередині різницевих пар (теорія цілісності сигналу різницевим сигналом). Теоретично, якщо на один кінець кабелю вводиться кілька сигналів, вони повинні надходити на інший кінець одночасно. Якщо ці сигнали надходять не одночасно, це явище називається перекосом кабелю або перекосом затримки. Для різницевих пар перекос всередині різницевої пари - це затримка між двома проводами різницевої пари, а перекос між різницевими парами - це затримка між двома наборами різницевих пар. Великий перекос різницевої пари погіршить баланс передаваного сигналу, зменшить амплітуду сигналу, збільшить часове коливання та спричинить проблеми з електромагнітними перешкодами. Різниця між внутрішнім перекосом у кабелі хорошої якості має бути менше 10 пс.
Час публікації: 30 листопада 2023 р.
