Современные системы хранения данных не только достигают терабитных объёмов и обеспечивают более высокую скорость передачи данных, но и потребляют меньше энергии и занимают меньше места. Этим системам также необходимы более качественные соединения для обеспечения большей гибкости. Разработчикам нужны более компактные межсоединения для обеспечения скоростей передачи данных, необходимых сегодня или в будущем. И норма, которая должна быть реализована с момента зарождения и разработки, а также постепенного развития, — это далеко не простое дело. Любая технология, особенно в ИТ-индустрии, постоянно совершенствуется и развивается, как и спецификация Serial Attached SCSI (SAS). Спецификация SAS, пришедшая на смену параллельному SCSI, существует уже довольно давно.
За годы существования SAS его характеристики были улучшены, хотя базовый протокол остался прежним. В целом, изменений было немного. Однако характеристики внешнего интерфейсного разъёма претерпели множество изменений, что является корректировкой, сделанной SAS для адаптации к рыночной среде. Благодаря этим «постепенным шагам к тысяче миль» непрерывного совершенствования, спецификации SAS становятся всё более зрелыми. Интерфейсные разъёмы различных спецификаций называются SAS, а переход от параллельного к последовательному, от параллельной технологии SCSI к технологии последовательного подключения SCSI (SAS), значительно изменил схему прокладки кабелей. Ранее параллельный SCSI мог работать в одностороннем или дифференциальном режиме по 16 каналам со скоростью до 320 Мбит/с. В настоящее время на рынке всё ещё используется интерфейс SAS3.0, более распространённый в сфере корпоративных систем хранения данных, но его пропускная способность вдвое превышает пропускную способность SAS3, который давно не обновлялся и составляет 24 Гбит/с, что составляет около 75% от пропускной способности обычного твердотельного накопителя PCIe3.0×4. Новейший разъём MiniSAS, описанный в спецификации SAS-4, меньше по размеру и обеспечивает более высокую плотность. Новейший разъём Mini-SAS вдвое меньше оригинального разъёма SCSI и на 70% меньше разъёма SAS. В отличие от оригинального параллельного кабеля SCSI, и SAS, и Mini-SAS имеют четыре канала. Однако, помимо более высокой скорости, большей плотности и большей гибкости, это также приводит к увеличению сложности. Из-за меньшего размера разъёма производитель оригинального кабеля, сборщик кабеля и проектировщик системы должны уделять особое внимание параметрам целостности сигнала во всей кабельной сборке.
Не все кабельные сборщики способны обеспечить высококачественные высокоскоростные сигналы, отвечающие требованиям к целостности сигнала в системах хранения данных. Кабельным сборщикам необходимы высококачественные и экономичные решения для современных систем хранения данных. Для создания стабильных и долговечных высокоскоростных кабельных сборок необходимо учитывать ряд факторов. Помимо обеспечения качества обработки, конструкторам необходимо уделять пристальное внимание параметрам целостности сигнала, которые делают возможным создание современных высокоскоростных кабелей для устройств памяти.
Спецификация целостности сигнала (Какой сигнал является полным?)
К числу основных параметров целостности сигнала относятся вносимые потери, перекрестные помехи на ближнем и дальнем концах, возвратные потери, искажения внутреннего перекоса разностной пары и амплитуда разностного режима относительно синфазного. Хотя эти факторы взаимосвязаны и влияют друг на друга, мы можем рассматривать каждый фактор по отдельности, чтобы изучить его основное влияние.
Вносимые потери (Основные параметры высоких частот 01 – параметры затухания)
Вносимые потери – это потеря амплитуды сигнала от передающего конца кабеля до принимающего, которая прямо пропорциональна частоте. Вносимые потери также зависят от количества проводов, как показано на диаграмме затухания ниже. Для внутренних компонентов кабеля сечением 30 или 28 AWG, работающих на малых расстояниях, качественный кабель должен иметь затухание менее 2 дБ/м на частоте 1,5 ГГц. Для внешнего SAS-кабеля 6 Гбит/с длиной 10 м рекомендуется кабель со средним калибром 24, который обеспечивает затухание всего 13 дБ на частоте 3 ГГц. Если вам требуется больший запас сигнала на более высоких скоростях передачи данных, выберите кабель с меньшим затуханием на высоких частотах для более длинных кабелей.
Перекрёстные помехи (Основы высокочастотных параметров 03 – Параметры перекрёстных помех)
Количество энергии, передаваемой от одной пары сигналов или разностных пар к другой. Для кабелей SAS, если перекрёстные помехи на ближнем конце (NEXT) недостаточно малы, это вызывает большинство проблем в соединении. Измерение NEXT производится только на одном конце кабеля и представляет собой количество энергии, передаваемой от выходной пары передающего сигнала к входной паре принимающего сигнала. Перекрёстные помехи на дальнем конце (FEXT) измеряются путём подачи сигнала для передающей пары на один конец кабеля и наблюдения за количеством энергии, оставшимся в передаваемом сигнале на другом конце кабеля.
Помехи в кабельной сборке и разъёме обычно возникают из-за плохой изоляции дифференциальных пар сигналов, что может быть вызвано розетками и вилками, неполным заземлением или ненадлежащим обращением с областью концевой заделки кабеля. Разработчику системы необходимо убедиться, что сборщик кабеля устранил эти три проблемы.
Кривые потерь для обычных кабелей сопротивлением 100 Ом с параметрами 24, 26 и 28
При качественной сборке кабеля в соответствии со «Спецификацией SFF-8410 для испытаний и требований к производительности медных кабелей HSS» измеренный коэффициент NEXT должен быть менее 3%. Что касается s-параметра, коэффициент NEXT должен быть более 28 дБ.
Возвратные потери (Основы высокочастотных параметров 06 – Возвратные потери)
Обратные потери измеряют количество энергии, отраженной от системы или кабеля при подаче сигнала. Эта отраженная энергия может привести к снижению амплитуды сигнала на приемном конце кабеля и вызвать проблемы с целостностью сигнала на передающем конце, что может привести к проблемам с электромагнитными помехами для системы и ее разработчиков.
Эти возвратные потери вызваны несоответствием импеданса в кабельной сборке. Только тщательное решение этой проблемы позволит избежать изменения импеданса сигнала при прохождении через розетку, вилку и клемму провода, минимизируя тем самым изменение импеданса. Действующий стандарт SAS-4 обновлён до значения импеданса ±3 Ом по сравнению с ±10 Ом в SAS-2, а требования к кабелям хорошего качества должны соответствовать номинальному допуску 85 или 100 ±3 Ом.
Искажение перекоса
В кабелях SAS существует два вида искажений перекоса: между разностными парами и внутри разностных пар (разностный сигнал теории целостности сигнала). Теоретически, если на один конец кабеля поступает несколько сигналов, они должны прийти на другой конец одновременно. Если эти сигналы поступают не одновременно, это явление называется искажением перекоса кабеля или искажением задержки-перекоса. Для разностных пар искажение перекоса внутри разностной пары – это задержка между двумя проводами разностной пары, а искажение перекоса между разностными парами – это задержка между двумя наборами разностных пар. Значительное искажение перекоса разностной пары ухудшает разностный баланс передаваемого сигнала, уменьшает амплитуду сигнала, увеличивает временной джиттер и вызывает проблемы, связанные с электромагнитными помехами. В кабеле хорошего качества разница с внутренним перекосом должна быть менее 10 пс.
Время публикации: 30 ноября 2023 г.
