Heutige Speichersysteme wachsen nicht nur im Terabitbereich und verfügen über höhere Datenübertragungsraten, sondern benötigen auch weniger Energie und nehmen weniger Platz ein. Diese Systeme benötigen außerdem eine bessere Konnektivität, um mehr Flexibilität zu bieten. Entwickler benötigen kleinere Verbindungen, um die Datenraten bereitzustellen, die heute oder in Zukunft benötigt werden. Und eine Norm von der Geburt über die Entwicklung bis hin zum allmählichen Erwachsenwerden ist alles andere als eine Selbstverständlichkeit. Insbesondere in der IT-Branche wird jede Technologie ständig verbessert und weiterentwickelt, ebenso wie die Serial Attached SCSI (SAS)-Spezifikation. Als Nachfolger von Parallel SCSI gibt es die SAS-Spezifikation schon seit einiger Zeit.
In den Jahren, die SAS durchgemacht hat, wurden seine Spezifikationen verbessert, obwohl das zugrunde liegende Protokoll beibehalten wurde, im Grunde genommen keine allzu großen Änderungen vorgenommen wurden, aber die Spezifikationen des externen Schnittstellenanschlusses viele Änderungen erfahren haben, was eine Anpassung ist, die von SAS vorgenommen wurde Um SAS an das Marktumfeld anzupassen, sind die SAS-Spezifikationen mit diesen „schrittweisen Schritten zu tausend Meilen“ kontinuierlicher Verbesserung immer ausgereifter geworden. Die Schnittstellenanschlüsse unterschiedlicher Spezifikationen werden als SAS bezeichnet, und der Übergang von parallel zu seriell, von der parallelen SCSI-Technologie zur seriell angeschlossenen SCSI-Technologie (SAS) hat das Kabelführungsschema stark verändert. Früheres Parallel-SCSI konnte Single-Ended oder Differential über 16 Kanäle mit bis zu 320 MBit/s betreiben. Derzeit wird auf dem Markt immer noch die SAS3.0-Schnittstelle verwendet, die im Unternehmensspeicherbereich häufiger vorkommt, aber die Bandbreite ist doppelt so schnell wie die seit langem nicht aktualisierte SAS3, nämlich 24 Gbit/s, also etwa 75 % der Bandbreite des üblichen PCIe3.0×4-Solid-State-Laufwerks. Der neueste in der SAS-4-Spezifikation beschriebene MiniSAS-Anschluss ist kleiner und ermöglicht eine höhere Dichte. Der neueste Mini-SAS-Anschluss ist halb so groß wie der ursprüngliche SCSI-Anschluss und 70 % so groß wie der SAS-Anschluss. Im Gegensatz zum ursprünglichen SCSI-Parallelkabel verfügen sowohl SAS als auch Mini SAS über vier Kanäle. Allerdings steigt neben höherer Geschwindigkeit, höherer Dichte und mehr Flexibilität auch die Komplexität. Aufgrund der kleineren Größe des Steckverbinders müssen der ursprüngliche Kabelhersteller, der Kabelkonfektionierer und der Systementwickler bei der gesamten Kabelkonfektion genau auf die Signalintegritätsparameter achten.
Nicht alle Kabelkonfektionierer sind in der Lage, qualitativ hochwertige Hochgeschwindigkeitssignale bereitzustellen, um die Signalintegritätsanforderungen von Speichersystemen zu erfüllen. Kabelkonfektionäre benötigen hochwertige und kostengünstige Lösungen für modernste Lagersysteme. Um stabile, langlebige Hochgeschwindigkeitskabelbaugruppen herzustellen, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Neben der Aufrechterhaltung der Qualität der Bearbeitung und Verarbeitung müssen Designer auch den Signalintegritätsparametern große Aufmerksamkeit schenken, die die heutigen Hochgeschwindigkeitskabel für Speichergeräte ermöglichen.
Spezifikation der Signalintegrität (Welches Signal ist vollständig?)
Zu den Hauptparametern der Signalintegrität gehören Einfügungsdämpfung, Nah- und Fernnebensprechen, Rückflussdämpfung, interne Verzerrung des Differenzpaars und die Amplitude von Differenzmodus zu Gleichtakt. Obwohl diese Faktoren miteinander verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen, können wir einen Faktor nach dem anderen betrachten, um seine Hauptauswirkungen zu untersuchen.
Einfügungsdämpfung (Hochfrequenzparameter Grundlagen 01 – Dämpfungsparameter)
Die Einfügungsdämpfung ist der Verlust der Signalamplitude vom Sendeende des Kabels zum Empfangsende, der direkt proportional zur Frequenz ist. Die Einfügungsdämpfung hängt auch von der Aderzahl ab, wie im Dämpfungsdiagramm unten dargestellt. Für interne Komponenten mit kurzer Reichweite eines 30- oder 28-AWG-Kabels sollte ein Kabel guter Qualität eine Dämpfung von weniger als 2 dB/m bei 1,5 GHz aufweisen. Für externes 6-Gbit/s-SAS mit 10-m-Kabeln wird ein Kabel mit einer durchschnittlichen Leitungsstärke von 24 empfohlen, das bei 3 GHz nur eine Dämpfung von 13 dB aufweist. Wenn Sie bei höheren Datenraten mehr Signalspielraum wünschen, wählen Sie bei längeren Kabeln ein Kabel mit geringerer Dämpfung bei hohen Frequenzen.
Übersprechen (Grundlagen der Hochfrequenzparameter 03 – Übersprechparameter)
Die Energiemenge, die von einem Signal oder Differenzpaar zu einem anderen übertragen wird. Wenn bei SAS-Kabeln das Nahnebensprechen (NEXT) nicht klein genug ist, verursacht es die meisten Verbindungsprobleme. Die NEXT-Messung erfolgt nur an einem Ende des Kabels und ist die Energiemenge, die vom Ausgangsübertragungssignalpaar zum Eingangsempfangspaar übertragen wird. Far-End-Nebensprechen (FEXT) wird gemessen, indem an einem Ende des Kabels ein Signal für das Übertragungspaar eingespeist wird und beobachtet wird, wie viel Energie am anderen Ende des Kabels im Übertragungssignal verbleibt
Das NEXT in der Kabelbaugruppe und im Stecker wird normalerweise durch eine schlechte Isolierung der Signaldifferentialpaare verursacht, die durch Steckdosen und Stecker, unvollständige Erdung oder schlechte Handhabung des Kabelanschlussbereichs verursacht werden kann. Der Systementwickler muss sicherstellen, dass der Kabelkonfektionierer diese drei Probleme berücksichtigt hat.
Verlustkurven für gängige 100-Ω-Kabel mit 24, 26 und 28
Eine qualitativ hochwertige Kabelkonfektion gemäß der „SFF-8410-Spezifikation für HSS-Kupfertests und Leistungsanforderungen“, gemessen NEXT, sollte weniger als 3 % betragen. Was den S-Parameter betrifft, sollte NEXT größer als 28 dB sein.
Rückflussdämpfung (Grundlagen der Hochfrequenzparameter 06 – Rückflussdämpfung)
Die Rückflussdämpfung misst die Energiemenge, die von einem System oder Kabel reflektiert wird, wenn ein Signal eingespeist wird. Diese reflektierte Energie kann zu einem Abfall der Signalamplitude am Empfangsende des Kabels und zu Signalintegritätsproblemen am Sendeende führen, was zu elektromagnetischen Interferenzproblemen für das System und die Systementwickler führen kann.
Dieser Rückflussverlust wird durch Impedanzfehlanpassungen in der Kabelbaugruppe verursacht. Nur wenn dieses Problem mit größter Sorgfalt behandelt wird, kann sich die Impedanz des Signals beim Durchlaufen von Buchse, Stecker und Kabelanschluss nicht ändern, sodass die Impedanzänderung minimiert wird. Der aktuelle SAS-4-Standard wird auf den Impedanzwert von ±3 Ω im Vergleich zu ±10 Ω von SAS-2 aktualisiert, und die Anforderungen an hochwertige Kabel sollten innerhalb der Nenntoleranz von 85 oder 100 ±3 Ω gehalten werden.
Schrägverzerrung
Bei SAS-Kabeln gibt es zwei Skew-Verzerrungen: zwischen Differenzpaaren und innerhalb von Differenzpaaren (das Differenzsignal der Signalintegritätstheorie). Wenn an einem Ende des Kabels mehrere Signale eingegeben werden, sollten sie theoretisch gleichzeitig am anderen Ende ankommen. Wenn diese Signale nicht gleichzeitig eintreffen, spricht man von einer Skew-Verzerrung des Kabels oder einer Verzögerungs-Skew-Verzerrung. Bei Differenzpaaren ist die Skew-Verzerrung innerhalb des Differenzpaars die Verzögerung zwischen den beiden Drähten des Differenzpaars, und die Skew-Verzerrung zwischen den Differenzpaaren ist die Verzögerung zwischen den beiden Sätzen von Differenzpaaren. Die große Skew-Verzerrung des Differenzpaars verschlechtert die Differenzbalance des übertragenen Signals, verringert die Signalamplitude, erhöht den Zeitjitter und verursacht elektromagnetische Interferenzprobleme. Der Unterschied zwischen einem Kabel guter Qualität und der internen Skew-Verzerrung sollte weniger als 10 ps betragen
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. November 2023
