Los sistemas de almacenamiento actuales no solo crecen a terabits y ofrecen mayores velocidades de transferencia de datos, sino que también requieren menos energía y ocupan menos espacio. Estos sistemas también necesitan una mejor conectividad para ofrecer mayor flexibilidad. Los diseñadores necesitan interconexiones más pequeñas para proporcionar las velocidades de datos necesarias hoy y en el futuro. Y una norma desde su nacimiento hasta su desarrollo y su maduración gradual no es tarea fácil. Especialmente en el sector de las TI, cualquier tecnología mejora y evoluciona constantemente, como lo es la especificación Serial Attached SCSI (SAS). Como sucesora de la SCSI paralela, la especificación SAS existe desde hace tiempo.
A lo largo de los años de SAS, sus especificaciones han mejorado. Si bien el protocolo subyacente se ha mantenido, prácticamente no se han producido grandes cambios. Sin embargo, las especificaciones del conector de interfaz externa sí han experimentado numerosos cambios, lo cual constituye un ajuste realizado por SAS para adaptarse al mercado. Con esta mejora continua, las especificaciones de SAS se han vuelto cada vez más maduras. Los conectores de interfaz de diferentes especificaciones se denominan SAS, y la transición de paralelo a serie, de la tecnología SCSI paralela a la tecnología SCSI conectada en serie (SAS), ha transformado significativamente el esquema de enrutamiento de cables. La SCSI paralela anterior podía operar de extremo único o diferencial en 16 canales a velocidades de hasta 320 Mb/s. Actualmente, la interfaz SAS3.0, más común en el sector del almacenamiento empresarial, aún se utiliza en el mercado, pero su ancho de banda es el doble de rápido que el SAS3, que no se ha actualizado en mucho tiempo, de 24 Gbps, aproximadamente el 75 % del ancho de banda de la unidad de estado sólido PCIe3.0×4 común. El conector MiniSAS más reciente descrito en la especificación SAS-4 es más pequeño y permite una mayor densidad. Este conector Mini-SAS tiene la mitad del tamaño del conector SCSI original y un 70 % del tamaño del conector SAS. A diferencia del cable paralelo SCSI original, tanto el SAS como el Mini SAS cuentan con cuatro canales. Sin embargo, además de mayor velocidad, mayor densidad y mayor flexibilidad, también implican una mayor complejidad. Debido al menor tamaño del conector, el fabricante del cable original, el ensamblador del cable y el diseñador del sistema deben prestar especial atención a los parámetros de integridad de la señal en todo el cableado.
No todos los ensambladores de cables pueden proporcionar señales de alta velocidad y alta calidad que satisfagan las necesidades de integridad de señal de los sistemas de almacenamiento. Los ensambladores de cables necesitan soluciones de alta calidad y rentables para los sistemas de almacenamiento más modernos. Para producir conjuntos de cables de alta velocidad estables y duraderos, se deben considerar varios factores. Además de mantener la calidad del mecanizado y el procesamiento, los diseñadores deben prestar especial atención a los parámetros de integridad de señal que hacen posibles los cables actuales para dispositivos de memoria de alta velocidad.
Especificación de integridad de la señal (¿Qué señal está completa?)
Algunos de los principales parámetros de la integridad de la señal incluyen la pérdida de inserción, la diafonía en los extremos cercano y lejano, la pérdida de retorno, la distorsión sesgada del par diferencial interno y la amplitud de la transición entre el modo diferencial y el modo común. Si bien estos factores están interrelacionados y se influyen mutuamente, podemos considerar cada uno de ellos para estudiar su impacto principal.
Pérdida de inserción (Parámetros de alta frecuencia Fundamentos 01- parámetros de atenuación)
La pérdida de inserción es la pérdida de amplitud de la señal desde el extremo transmisor del cable hasta el extremo receptor, que es directamente proporcional a la frecuencia. La pérdida de inserción también depende del número de cables, como se muestra en el diagrama de atenuación a continuación. Para componentes internos de corto alcance de un cable de 30 o 28 AWG, un cable de buena calidad debe tener una atenuación inferior a 2 dB/m a 1,5 GHz. Para SAS externo de 6 Gb/s con cables de 10 m, se recomienda un cable con un calibre de línea promedio de 24, que tiene una atenuación de tan solo 13 dB a 3 GHz. Si desea un mayor margen de señal a velocidades de datos más altas, especifique un cable con menor atenuación a altas frecuencias para cables más largos.
Diafonía (Conceptos básicos de los parámetros de alta frecuencia 03 - Parámetros de diafonía)
La cantidad de energía transmitida de una señal o par diferencial a otro. En los cables SAS, si la diafonía del extremo cercano (NEXT) no es lo suficientemente baja, causará la mayoría de los problemas de enlace. La medición de NEXT se realiza en un solo extremo del cable y representa la cantidad de energía transferida del par de señales de transmisión de salida al par de recepción de entrada. La diafonía del extremo lejano (FEXT) se mide inyectando una señal para el par de transmisión en un extremo del cable y observando cuánta energía permanece en la señal de transmisión en el otro extremo.
El problema de NEXT en el conjunto de cables y conectores suele deberse a un aislamiento deficiente de los pares diferenciales de señal, lo cual puede deberse a tomas y enchufes, una conexión a tierra incompleta o un manejo inadecuado de la zona de terminación del cable. El diseñador del sistema debe asegurarse de que el ensamblador de cables haya abordado estos tres problemas.
Curvas de pérdida para cables comunes de 100 Ω de 24, 26 y 28
Un conjunto de cables de buena calidad, conforme a la especificación SFF-8410 para pruebas y requisitos de rendimiento de cobre HSS, debe tener un NEXT inferior al 3 %. En cuanto al parámetro s, el NEXT debe ser superior a 28 dB.
Pérdida de retorno (Fundamentos de parámetros de alta frecuencia 06 - Pérdida de retorno)
La pérdida de retorno mide la cantidad de energía reflejada por un sistema o cable al inyectar una señal. Esta energía reflejada puede causar una caída en la amplitud de la señal en el extremo receptor del cable y problemas de integridad de la señal en el extremo transmisor, lo que puede generar problemas de interferencia electromagnética para el sistema y sus diseñadores.
Esta pérdida de retorno se debe a desajustes de impedancia en el cableado. Solo un manejo cuidadoso de este problema permite que la impedancia de la señal no cambie al pasar por el conector, el enchufe y el terminal del cable, minimizando así el cambio de impedancia. El estándar SAS-4 actual se ha actualizado a un valor de impedancia de ±3 Ω, en comparación con los ±10 Ω del SAS-2. Los requisitos de los cables de buena calidad deben mantenerse dentro de la tolerancia nominal de 85 o 100 ±3 Ω.
Distorsión sesgada
En los cables SAS, existen dos distorsiones de sesgo: entre pares de diferencia y dentro de ellos (la señal de diferencia de la teoría de integridad de la señal). En teoría, si se introducen varias señales en un extremo del cable, deberían llegar al otro simultáneamente. Si estas señales no llegan simultáneamente, este fenómeno se denomina distorsión de sesgo del cable o distorsión de sesgo por retardo. En los pares de diferencia, la distorsión de sesgo dentro del par de diferencia es el retardo entre los dos hilos del par de diferencia, y la distorsión de sesgo entre los pares de diferencia es el retardo entre los dos conjuntos de pares de diferencia. Una distorsión de sesgo elevada en el par de diferencia empeorará el balance de la señal transmitida, reducirá la amplitud de la señal, aumentará la fluctuación temporal y causará problemas de interferencia electromagnética. La diferencia entre un cable de buena calidad y la distorsión de sesgo interna debe ser inferior a 10 ps.
Hora de publicación: 30 de noviembre de 2023
