SAS存储系统中的电缆组件

现在的存储系统不但以T比特的量级增长，具有更高的数据传输率，而且需要的能量更少，占地面积也更小。这些系统也需要更好的连通性以便提供更多的灵活性。设计人员需要体积更小的互连来提供当前或者今后所需的数据传输率。而一个规范从诞生到发展逐步走向成熟也远非一日之功。特别在IT行业里，任何技术都在不断完善自我进化，SAS（Serial Attached SCSI，串行SCSI）规范亦是如此。做为并行SCSI的接班人，SAS规范出现在人们的视野中已有些时间了。

在SAS走过的这些年之中，其规范一直在改进，虽然底层协议得以保留，基本没有太多的变化，但是外部接口连接器的规格却经曆了多次变迁，这是SAS爲适应市场环境而做出的调整，有了这些“积跬步而至千里”的不断改进，SAS规范才日益成熟，而不同规格的接口连接器则堪称SAS，从并行到串行,从并行SCSI技术到串行连接SCSI（SAS）技术的过渡极大地改变了电缆的布线方案。以前的并行SCSI可以通过单端或者差分方式在16个通道上以高达320Mb/s的速率运转。目前市场上的仍采用企业级存储领域较为常见的SAS3.0接口，带宽却比经久未升级的SAS3快上一倍，为24Gbps,约为常见的PCIe3.0x4固态硬盘带宽的75%。SAS-4规范中所描述的最新的MiniSAS连接器体积更小，可以实现更高的密度。最新的Mini-SAS连接器的尺寸是原始SCSI连接器的一半，SAS连接器尺寸的70%。与原始SCSI并行电缆不同的是，SAS和Mini SAS都具有4个通道。但是，除了速率更高、密度更高以及更加灵活之外，随之而来的还有复杂度的增加。因为连接器的体积更小了，所以原始电缆制造商、电缆装配商以及系统设计者都必须密切注意整个电缆组件的信号完整性参数。

Mini-SAS电缆的宽度（左，中）是SAS电缆（右）宽度的70%

并不是所有的电缆装配商都能够提供高质量的高速信号来满足存储系统的信号完整性需要。电缆装配商需要为最新的存储系统提供质量高且成本划算的解决方案。为了生产稳定的、耐用的高速电缆组件，需要考虑几项因素。除了保持加工和加工过程的质量之外，设计者还需要密切注意信号完整性参数，正是这些参数使得当今的高速存储器件电缆成为可能。

信号完整性规范（）

信号完整性的一些主要参数包括插入损耗、近端和远端串扰、回波损耗、差分对内部的歪斜失真以及差模到共模的幅度。虽然这些因素是相互关联并互相影响的，但是我们可以每次考虑一个因素，以研究其主要影响。

插入损耗（）

插入损耗就是从电缆的传输端到接收端信号幅度的损耗，它直接与频率成正比。插入损耗也取决于线材号数，如下图衰减图所示。对于30或28-AWG电缆的短程内部组件而言，质量较好的电缆在1.5GHz处的衰减应该小于2dB/m。对于使用10m电缆的外部6Gb/s SAS，推荐使用平均线规24的电缆，这种电缆在3GHz处的衰减仅有13dB。如果希望在更高的数据传输率下获得更多的信号余量，请为较长的电缆指定在高频处衰减较小的电缆。

串扰（）

串扰是从某个信号或者差分对传输到另一个信号或差分对的能量的多少。对于SAS电缆而言，如果近端串扰（NEXT）不足够小，就会引起大部分的链路问题。NEXT的测量是只在电缆的某一端进行的，它是从输出的传输信号对转移到输入的接收对的能量大小。远端串扰（FEXT）的测量是通过在电缆的一端为传输对注入信号并在电缆的另一端观察传输信号上还保留有多少能量

,电缆组件和连接器中的NEXT通常是因为信号差分对的隔离较差造成的，可能是因为插座和插头，接地不完全，或者是电缆终止区域的处理不善引起的。系统设计人员需要确保电缆装配商对这三个问题进行了处理。

24、26和28的常见100Ω电缆的损耗曲线

质量好的电缆组件按照《SFF-8410 - Specification for HSS Copper Testing and Performance Requirements》测量得到的NEXT应当低于3%。而就S-参数而言，NEXT应该大于28dB。

回波损耗所测量的是在有信号注入时，从系统或电缆中反射出的能量的大小。这种反射的能量会导致电缆接收端的信号幅度下降，并会引起传输端信号完整性问题，而后者会给系统和系统设计人员带来电磁干扰问题。

这种回波损耗是由电缆组件中的阻抗不匹配引起的。只有非常谨慎地对待这个问题，才能使得信号在通过插座、插头以及电线终端时阻抗不发生变化，以便将阻抗变化降至最低。当前的SAS-4标准比SAS-2的±10Ω更新为±3Ω的阻抗值，质量好的电缆其要求应当保持为标称85或者100±3Ω的容差之内；

歪斜失真

在SAS电缆中，存在两种歪斜失真：差分对之间的和差分对内部的（）。理论上，如果在电缆的一端（同时）输入多个信号，那么它们应当同时到达另一端。如果这些信号没有同时到达，这种现象就称为电缆的歪斜失真，或者延时-歪斜失真。对于差分对而言，差分对内部的歪斜失真是差分对的两条导线之间的延时，而差分对之间的歪斜失真是两组差分对之间的延时。差分对内部较大的歪斜失真会恶化被传输信号的差分平衡，使信号幅度降低，增大时间抖动并会导致电磁干扰问题。质量好的电缆的差分对内部的歪斜失真应当小于10ps。

电磁干扰（)

电缆中的电磁干扰问题有许多起因：屏蔽差或没有屏蔽、接地方法不对、差分信号不平衡，进一步而言，阻抗不匹配也是起因之一。对于外部电缆而言，屏蔽和接地很可能是需要处理的两个最重要的因素。

通常，外部或电磁干扰屏蔽应该是金属箔和编织层的双重屏蔽，整体覆盖率至少达到85%。同时，这种屏蔽应该连接到连接器外套，360°完全连接。个别差分对屏蔽应该与外部屏蔽隔离开来，它们的排扰线应该终止于系统信号或者直流地，以确保对连接器和电缆组件进行统一的阻抗控制。

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