Os sistemas de armazenamento atuais não apenas crescem em terabits e possuem taxas de transferência de dados mais altas, mas também exigem menos energia e ocupam uma área menor. Esses sistemas também precisam de melhor conectividade para oferecer mais flexibilidade. Os projetistas precisam de interconexões menores para fornecer as taxas de dados necessárias hoje e no futuro. E uma norma, desde sua concepção até o desenvolvimento e amadurecimento gradual, está longe de ser um trabalho de um dia. Especialmente na indústria de TI, qualquer tecnologia está em constante aprimoramento e evolução, como é o caso da especificação Serial Attached SCSI (SAS). Como sucessora do SCSI paralelo, a especificação SAS já existe há algum tempo.
Ao longo dos anos, as especificações do SAS foram aprimoradas. Embora o protocolo subjacente tenha sido mantido, basicamente não houve muitas mudanças, mas as especificações do conector de interface externa sofreram diversas alterações. Essa adaptação do SAS ao ambiente de mercado levou a um aprimoramento contínuo, resultando em uma maturidade crescente das especificações do SAS. Os conectores de interface com diferentes especificações são chamados de SAS, e a transição da tecnologia paralela para a serial, e da tecnologia SCSI paralela para a tecnologia SCSI serial (SAS), alterou significativamente o esquema de roteamento de cabos. O SCSI paralelo anterior podia operar em modo single-ended ou diferencial em 16 canais a até 320 Mb/s. Atualmente, a interface SAS 3.0, mais comum no setor de armazenamento corporativo, ainda é utilizada no mercado, mas sua largura de banda é duas vezes maior que a do SAS 3, que não recebe atualizações há muito tempo, atingindo 24 Gbps, cerca de 75% da largura de banda de um SSD PCIe 3.0 x4 comum. O conector MiniSAS mais recente, descrito na especificação SAS-4, é menor e permite maior densidade. O conector MiniSAS mais recente tem metade do tamanho do conector SCSI original e 70% do tamanho do conector SAS. Ao contrário do cabo paralelo SCSI original, tanto o SAS quanto o MiniSAS possuem quatro canais. No entanto, além da maior velocidade, maior densidade e mais flexibilidade, há também um aumento na complexidade. Devido ao tamanho menor do conector, o fabricante original do cabo, o montador do cabo e o projetista do sistema devem prestar muita atenção aos parâmetros de integridade do sinal em toda a montagem do cabo.
Nem todos os fabricantes de cabos são capazes de fornecer sinais de alta velocidade e alta qualidade que atendam aos requisitos de integridade de sinal dos sistemas de armazenamento. Os fabricantes de cabos precisam de soluções de alta qualidade e custo-benefício para os sistemas de armazenamento mais recentes. Para produzir conjuntos de cabos de alta velocidade estáveis e duráveis, diversos fatores precisam ser considerados. Além de manter a qualidade da usinagem e do processamento, os projetistas precisam prestar muita atenção aos parâmetros de integridade de sinal que tornam possíveis os cabos dos dispositivos de memória de alta velocidade atuais.
Especificação de integridade do sinal (Qual sinal está completo?)
Alguns dos principais parâmetros de integridade de sinal incluem perda de inserção, diafonia próxima e distante, perda de retorno, distorção de assimetria do par de diferença internamente e a amplitude do modo de diferença em relação ao modo comum. Embora esses fatores estejam inter-relacionados e se influenciem mutuamente, podemos considerar um fator de cada vez para estudar seu impacto principal.
Perda de inserção (Parâmetros básicos de alta frequência 01 - parâmetros de atenuação)
A perda de inserção é a perda de amplitude do sinal da extremidade transmissora do cabo até a extremidade receptora, sendo diretamente proporcional à frequência. A perda de inserção também depende da bitola do fio, conforme mostrado no diagrama de atenuação abaixo. Para componentes internos de curto alcance em um cabo de 30 ou 28 AWG, um cabo de boa qualidade deve ter atenuação inferior a 2 dB/m a 1,5 GHz. Para SAS externo de 6 Gb/s usando cabos de 10 m, recomenda-se um cabo com bitola média de 24 AWG, que apresenta atenuação de apenas 13 dB a 3 GHz. Se você deseja maior margem de sinal em taxas de dados mais altas, especifique um cabo com menor atenuação em altas frequências para cabos mais longos.
Diafonia (Parâmetros Básicos de Alta Frequência 03 - Parâmetros de diafonia)
A quantidade de energia transmitida de um par de sinais ou de diferença para outro. Em cabos SAS, se a diafonia de extremidade próxima (NEXT) não for suficientemente baixa, causará a maioria dos problemas de enlace. A medição da NEXT é feita em apenas uma extremidade do cabo e representa a quantidade de energia transferida do par de sinais de transmissão de saída para o par de sinais de recepção de entrada. A diafonia de extremidade distante (FEXT) é medida injetando-se um sinal para o par de transmissão em uma extremidade do cabo e observando-se quanta energia permanece no sinal de transmissão na outra extremidade do cabo.
O problema de curto-circuito (NEXT) no conjunto de cabos e conectores geralmente é causado por isolamento inadequado dos pares diferenciais de sinal, o que pode ser provocado por tomadas e plugues, aterramento incompleto ou manuseio inadequado da área de terminação do cabo. O projetista do sistema precisa garantir que o montador de cabos tenha resolvido esses três problemas.
Curvas de perda para cabos comuns de 100 Ω de 24, 26 e 28
Em conjuntos de cabos de boa qualidade, de acordo com a especificação “SFF-8410 - Requisitos de Teste e Desempenho de Cobre HSS”, o NEXT medido deve ser inferior a 3%. Quanto ao parâmetro S, o NEXT deve ser superior a 28 dB.
Perda de Retorno (Parâmetros Básicos de Alta Frequência 06 - Perda de Retorno)
A perda de retorno mede a quantidade de energia refletida por um sistema ou cabo quando um sinal é injetado. Essa energia refletida pode causar uma queda na amplitude do sinal na extremidade receptora do cabo e problemas de integridade do sinal na extremidade transmissora, o que pode causar problemas de interferência eletromagnética para o sistema e para os projetistas do sistema.
Essa perda de retorno é causada por incompatibilidades de impedância no conjunto do cabo. Somente tratando esse problema com muito cuidado é possível evitar que a impedância do sinal se altere ao passar pelo conector, plugue e terminal do fio, minimizando assim a variação de impedância. O padrão SAS-4 atual foi atualizado para um valor de impedância de ±3Ω, em comparação com os ±10Ω do SAS-2, e os requisitos para cabos de boa qualidade devem ser mantidos dentro da tolerância nominal de 85 ou 100±3Ω.
distorção de assimetria
Em cabos SAS, existem dois tipos de distorção de assimetria: entre pares diferenciais e dentro de pares diferenciais (o sinal diferencial da teoria de integridade de sinal). Teoricamente, se múltiplos sinais forem inseridos em uma extremidade do cabo, eles deveriam chegar à outra extremidade simultaneamente. Se esses sinais não chegarem ao mesmo tempo, esse fenômeno é chamado de distorção de assimetria do cabo, ou distorção de assimetria de atraso. Para pares diferenciais, a distorção de assimetria dentro do par diferencial é o atraso entre os dois fios do par diferencial, e a distorção de assimetria entre pares diferenciais é o atraso entre os dois conjuntos de pares diferenciais. Uma grande distorção de assimetria no par diferencial piora o equilíbrio diferencial do sinal transmitido, reduz a amplitude do sinal, aumenta a instabilidade temporal (jitter) e causa problemas de interferência eletromagnética. A diferença para a distorção de assimetria interna de um cabo de boa qualidade deve ser inferior a 10 ps.
Data da publicação: 30/11/2023
