SAS存儲系統中的電纜組件

　　現在的存儲系統不但以T比特的量級增長(cháng)，具有更高的數據傳輸率，而且需要的能量更少，占地面積也更小。這些系統也需要更好的連通性以便提供更多的靈活性。設計人員需要體積更小的互連來(lái)提供當前或者今后所需的數據傳輸率。

從并行到串行

　　從并行SCSI技術(shù)到串行連接SCSI（SAS）技術(shù)的過(guò)渡極大地改變了電纜的布線(xiàn)方案。以前的并行SCSI可以通過(guò)單端或者差分方式在16個(gè)通道上以高達320Mb/s的速率運轉。最新的SAS差分電纜組件需要在單個(gè)差分對上實(shí)現高達6Gb/s的速率。

　　SAS-2規范中所描述的最新的MiniSAS連接器體積更小，可以實(shí)現更高的密度。最新的Mini-SAS連接器的尺寸是原始SCSI連接器的一半，SAS連接器尺寸的70%。與原始SCSI并行電纜不同的是，SAS和Mini SAS都具有4個(gè)通道。

　　但是，除了速率更高、密度更高以及更加靈活之外，隨之而來(lái)的還有復雜度的增加。因為連接器的體積更小了，所以原始電纜制造商、電纜裝配商以及系統設計者都必須密切注意整個(gè)電纜組件的信號完整性參數。

　
圖1 Mini-SAS電纜的寬度（左，中）是SAS電纜（右）寬度的70%。

　　并不是所有的電纜裝配商都能夠提供高質(zhì)量的高速信號來(lái)滿(mǎn)足存儲系統的信號完整性需要。電纜裝配商需要為最新的存儲系統提供質(zhì)量高且成本劃算的解決方案。

　　為了生產(chǎn)穩定的、耐用的高速電纜組件，需要考慮幾項因素。除了保持加工和加工過(guò)程的質(zhì)量之外，設計者還需要密切注意信號完整性參數，正是這些參數使得當今的高速存儲器件電纜成為可能。

信號完整性規范

　　信號完整性的一些主要參數包括插入損耗、近端和遠端串擾、回波損耗、差分對內部的歪斜失真以及差模到共模的幅度。雖然這些因素是相互關(guān)聯(lián)并互相影響的，但是我們可以每次考慮一個(gè)因素，以研究其主要影響。

插入損耗

　　插入損耗就是從電纜的傳輸端到接收端信號幅度的損耗，它直接與頻率成正比。插入損耗也取決于線(xiàn)材號數，如圖2所示。對于30或28-AWG電纜的短程內部組件而言，質(zhì)量較好的電纜在1.5GHz處的衰減應該小于2dB/m。

　　對于使用10m電纜的外部6Gb/s SAS，推薦使用平均線(xiàn)規24的電纜，這種電纜在3GHz處的衰減僅有13dB。如果希望在更高的數據傳輸率下獲得更多的信號余量，請為較長(cháng)的電纜指定在高頻處衰減較小的電纜。

串擾

　　串擾是從某個(gè)信號或者差分對傳輸到另一個(gè)信號或差分對的能量的多少。對于SAS電纜而言，如果近端串擾（NEXT）不足夠小，就會(huì )引起大部分的鏈路問(wèn)題。

　　NEXT的測量是只在電纜的某一端進(jìn)行的，它是從輸出的傳輸信號對轉移到輸入的接收對的能量大小。遠端串擾（FEXT）的測量是通過(guò)在電纜的一端為傳輸對注入信號并在電纜的另一端觀(guān)察傳輸信號上還保留有多少能量。

　　電纜組件和連接器中的NEXT通常是因為信號差分對的隔離較差造成的，可能是因為插座和插頭，接地不完全，或者是電纜終止區域的處理不善引起的。系統設計人員需要確保電纜裝配商對這三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了處理。

　
圖2顯示了尺寸分別為平均線(xiàn)規24、26和28的常見(jiàn)100Ω電纜的損耗曲線(xiàn)。

　　質(zhì)量好的電纜組件按照《SFF-8410 - Specification for HSS Copper Testing and Performance Requirements》測量得到的NEXT應當低于3%。而就S-參數而言，NEXT應該大于28dB。

回波損耗

　　回波損耗所測量的是在有信號注入時(shí)，從系統或電纜中反射出的能量的大小。這種反射的能量會(huì )導致電纜接收端的信號幅度下降，并會(huì )引起傳輸端信號完整性問(wèn)題，而后者會(huì )給系統和系統設計人員帶來(lái)電磁干擾問(wèn)題。

　　這種回波損耗是由電纜組件中的阻抗不匹配引起的。只有非常謹慎地對待這個(gè)問(wèn)題，才能使得信號在通過(guò)插座、插頭以及電線(xiàn)終端時(shí)阻抗不發(fā)生變化，以便將阻抗變化降至最低。

　　當前的SAS-2標準提出了100Ω的阻抗值。質(zhì)量好的電纜應當保持為標稱(chēng)100Ω±10Ω的容差之內。

歪斜失真

　　在SAS電纜中，存在兩種歪斜失真：差分對之間的和差分對內部的。理論上，如果在電纜的一端（同時(shí)）輸入多個(gè)信號，那么它們應當同時(shí)到達另一端。如果這些信號沒(méi)有同時(shí)到達，這種現象就稱(chēng)為電纜的歪斜失真，或者延時(shí)-歪斜失真。

　　對于差分對而言，差分對內部的歪斜失真是差分對的兩條導線(xiàn)之間的延時(shí)，而差分對之間的歪斜失真是兩組差分對之間的延時(shí)。差分對內部較大的歪斜失真會(huì )惡化被傳輸信號的差分平衡，使信號幅度降低，增大時(shí)間抖動(dòng)并會(huì )導致電磁干擾問(wèn)題。質(zhì)量好的電纜的差分對內部的歪斜失真應當小于100ps。

電磁干擾

　　電纜中的電磁干擾問(wèn)題有許多起因：屏蔽差或沒(méi)有屏蔽、接地方法不對、差分信號不平衡，進(jìn)一步而言，阻抗不匹配也是起因之一。對于外部電纜而言，屏蔽和接地很可能是需要處理的兩個(gè)最重要的因素。
通常，外部或電磁干擾屏蔽應該是金屬箔和編織層的雙重屏蔽，整體覆蓋率至少達到85%。同時(shí)，這種屏蔽應該連接到連接器外套，360°完全連接。

　　個(gè)別差分對屏蔽應該與外部屏蔽隔離開(kāi)來(lái)，它們的排擾線(xiàn)應該終止于系統信號或者直流地，以確保對連接器和電纜組件進(jìn)行統一的阻抗控制。