오늘날의 스토리지 시스템은 테라비트급으로 확장되고 데이터 전송 속도가 향상되었을 뿐만 아니라 에너지 소비량도 줄고 설치 공간도 작아졌습니다. 이러한 시스템은 더 나은 연결성을 제공하여 유연성을 높여야 합니다. 설계자들은 현재 또는 미래에 필요한 데이터 전송 속도를 제공하기 위해 더 작은 상호 연결 장치를 필요로 합니다. 이러한 표준이 탄생부터 개발, 그리고 점진적인 성숙에 이르기까지는 결코 하루아침에 이루어지는 일이 아닙니다. 특히 IT 산업에서는 모든 기술이 끊임없이 개선되고 진화하며, SAS(Serial Attached SCSI) 사양 또한 마찬가지입니다. 병렬 SCSI의 후속 사양인 SAS는 이미 오래전부터 사용되어 왔습니다.
SAS는 수년간 꾸준히 사양을 개선해 왔습니다. 기본 프로토콜은 유지되었지만, 외부 인터페이스 커넥터 사양은 시장 환경에 맞춰 SAS가 지속적으로 조정해 온 결과입니다. 이러한 "천 리 길도 한 걸음씩"의 지속적인 개선을 통해 SAS 사양은 더욱 성숙해졌습니다. 다양한 사양의 인터페이스 커넥터를 SAS라고 부르며, 병렬에서 직렬로, 즉 병렬 SCSI 기술에서 직렬 연결 SCSI(SAS) 기술로의 전환은 케이블 배선 방식을 크게 변화시켰습니다. 이전의 병렬 SCSI는 최대 320Mb/s의 속도로 16개 채널에 걸쳐 단일 종단 또는 차동 방식으로 동작할 수 있었습니다. 현재 기업 스토리지 분야에서 널리 사용되는 SAS 3.0 인터페이스는 오랜 기간 업그레이드되지 않은 SAS 3보다 두 배 빠른 24Gbps의 대역폭을 제공하며, 이는 일반적인 PCIe 3.0×4 솔리드 스테이트 드라이브 대역폭의 약 75%에 해당합니다. SAS-4 사양에 설명된 최신 MiniSAS 커넥터는 크기가 더 작아지고 고밀도 구현이 가능합니다. 최신 Mini-SAS 커넥터는 기존 SCSI 커넥터의 절반 크기이며 SAS 커넥터의 70% 크기입니다. 기존 SCSI 병렬 케이블과 달리 SAS와 Mini SAS 모두 4개의 채널을 제공합니다. 하지만 속도, 밀도, 유연성이 향상된 만큼 복잡성도 증가했습니다. 커넥터 크기가 작아짐에 따라 케이블 제조업체, 조립업체, 시스템 설계자는 케이블 조립 과정 전반에 걸쳐 신호 무결성 매개변수에 세심한 주의를 기울여야 합니다.
모든 케이블 조립업체가 스토리지 시스템의 신호 무결성 요구 사항을 충족하는 고품질 고속 신호를 제공할 수 있는 것은 아닙니다. 케이블 조립업체는 최신 스토리지 시스템에 적합한 고품질의 비용 효율적인 솔루션을 제공해야 합니다. 안정적이고 내구성이 뛰어난 고속 케이블 어셈블리를 생산하기 위해서는 여러 요소를 고려해야 합니다. 설계자는 가공 및 처리 품질을 유지하는 것 외에도 오늘날의 고속 메모리 장치 케이블을 가능하게 하는 신호 무결성 매개변수에 세심한 주의를 기울여야 합니다.
신호 무결성 사양 (어떤 신호가 완전한 신호인가?)
신호 무결성의 주요 매개변수에는 삽입 손실, 근거리 및 원거리 누화, 반사 손실, 차이 쌍 내부의 스큐 왜곡, 차이 모드와 공통 모드의 진폭 등이 있습니다. 이러한 요소들은 서로 연관되어 있고 영향을 미치지만, 각 요소를 하나씩 고려하여 그 주요 영향을 분석할 수 있습니다.
삽입 손실 (고주파수 파라미터 기초 01 - 감쇠 파라미터)
삽입 손실은 케이블 송신단에서 수신단까지 신호 진폭이 손실되는 것을 말하며, 주파수에 비례합니다. 삽입 손실은 아래 감쇠 다이어그램에서 볼 수 있듯이 전선 굵기(AWG)에도 영향을 받습니다. 30AWG 또는 28AWG 케이블을 사용하는 단거리 내부 구성 요소의 경우, 고품질 케이블은 1.5GHz에서 2dB/m 미만의 감쇠를 보여야 합니다. 10m 케이블을 사용하는 외부 6Gb/s SAS 구성의 경우, 평균 전선 굵기가 24AWG인 케이블을 권장하며, 이 케이블은 3GHz에서 13dB의 감쇠만 보입니다. 더 높은 데이터 전송률에서 신호 마진을 확보하려면, 더 긴 케이블에 대해 고주파수 대역에서 감쇠가 적은 케이블을 선택하십시오.
누화(고주파 파라미터 기초 03 - 누화 파라미터)
한 신호 또는 차이 쌍에서 다른 신호 또는 차이 쌍으로 전달되는 에너지의 양을 나타냅니다. SAS 케이블의 경우, 근거리 누화(NEXT)가 충분히 작지 않으면 대부분의 링크 문제가 발생합니다. NEXT는 케이블의 한쪽 끝에서만 측정되며, 출력 송신 신호 쌍에서 입력 수신 신호 쌍으로 전달되는 에너지의 양입니다. 원거리 누화(FEXT)는 케이블의 한쪽 끝에 송신 신호 쌍에 대한 신호를 주입하고 케이블의 다른 쪽 끝에서 송신 신호에 남아 있는 에너지의 양을 관찰하여 측정합니다.
케이블 조립 및 커넥터에서 발생하는 NEXT 문제는 일반적으로 신호 차동 쌍의 절연 불량으로 인해 발생하며, 이는 콘센트 및 플러그, 불완전한 접지 또는 케이블 종단 처리 불량으로 인해 발생할 수 있습니다. 시스템 설계자는 케이블 조립 업체가 이러한 세 가지 문제를 해결했는지 확인해야 합니다.
일반적인 100Ω 케이블(24, 26, 28인치)의 손실 곡선
"SFF-8410 - HSS 구리 테스트 및 성능 요구 사항 사양"에 따라 제작된 양질의 케이블 어셈블리의 경우, 측정된 NEXT 값은 3% 미만이어야 합니다. s-파라미터의 경우, NEXT 값은 28dB 이상이어야 합니다.
반사 손실 (고주파 파라미터 기초 06 - 반사 손실)
반사 손실은 신호가 입력될 때 시스템이나 케이블에서 반사되는 에너지의 양을 측정합니다. 이 반사된 에너지는 케이블 수신단에서 신호 진폭 감소를 유발할 수 있으며, 송신단에서는 신호 무결성 문제를 일으켜 시스템 및 시스템 설계자에게 전자기 간섭 문제를 야기할 수 있습니다.
이러한 반사 손실은 케이블 조립체의 임피던스 불일치로 인해 발생합니다. 신호가 소켓, 플러그 및 전선 단자를 통과할 때 임피던스 변화가 발생하지 않도록, 즉 임피던스 변화를 최소화하려면 이 문제를 매우 신중하게 처리해야 합니다. 현재 SAS-4 표준은 SAS-2의 ±10Ω에서 ±3Ω으로 임피던스 허용 오차를 업데이트했으며, 고품질 케이블은 85Ω 또는 100Ω±3Ω의 공칭 허용 오차 범위 내에 있어야 합니다.
왜곡
SAS 케이블에는 두 가지 종류의 스큐 왜곡이 있습니다. 하나는 차동쌍 간 스큐 왜곡이고, 다른 하나는 차동쌍 내부 스큐 왜곡(신호 무결성 이론의 차동 신호)입니다. 이론적으로 케이블 한쪽 끝에 여러 신호가 입력되면 다른 쪽 끝에 동시에 도달해야 합니다. 만약 이러한 신호들이 동시에 도달하지 않는다면, 이를 케이블의 스큐 왜곡 또는 지연 스큐 왜곡이라고 합니다. 차동쌍의 경우, 차동쌍 내부 스큐 왜곡은 차동쌍을 구성하는 두 선 사이의 지연이고, 차동쌍 간 스큐 왜곡은 두 차동쌍 사이의 지연입니다. 차동쌍의 스큐 왜곡이 클수록 전송 신호의 차동 균형이 악화되고, 신호 진폭이 감소하며, 시간 지터가 증가하고, 전자기 간섭 문제가 발생합니다. 양질의 케이블은 내부 스큐 왜곡에 대해 10ps 미만의 차이를 보여야 합니다.
게시 시간: 2023년 11월 30일
