У цій статті ми зробимо огляд технології подовжувачів KVM, розглянемо основні моменти для вибору відповідного KVM, визначимо яку роль KVM грає в різних сферах застосування, головні варіанти з`єднань між подовжувачами, а також поговоримо про засоби передачі даних між ними. Що являє собою KVM подовжувач?Це подовжувач клавіатури, відео та миші (KVM), що дозволяє користувачам працювати на комп`ютері дистанційно. Стандартно KVM йдуть у парі – приймач та передавач. Передавач встановлюється на комп`ютер та захоплює всі периферійні сигнали, такі як USB для клавіатури та миші, звук та відео. Далі ці сигнали передаються на віддалене робоче місце, де користувач має монітор, клавіатура і мишу, підключені до KVM приймача. Плюс даної системи в тому, що KVM подовжувачі працюють на дистанціях набагато більших, ніж стандартні кабелі HDMI, DisplayPort і USB – в будь-якому діапазоні від 5 метрів до десятків кілометрів.Навіщо потрібний KVM?Подовжувач KVM корисний коли необхідно керувати комп`ютером дистанційно – з різних причин. Основні з них: комфорт користувача та безпека, централізація охоронного обладнання та простота обслуговування, покращення умов спільної роботи.- Ергономіка робочого простору. Якщо сервер розмістити в окремому приміщенні, весь гул, жар залишиться в серверній, а на робочому місці з`явиться додатково вільний простір і кращі умови роботи. Це рішення особливо актуальне, якщо користувачеві необхідно працювати на кількох комп`ютерах. - Централізація активів та охорониЗібране в одному приміщенні обладнання простіше обслуговувати та охороняти. Серверні приміщення мають спеціальний температурний режим, захищені від пилу і елементів, що викликають корозію, таких як сіль і вологість, не кажучи вже про обмеження неавторизованого доступу.- Багатокористувацький доступ та спільна роботаKVM подовжувачі та комутатори дозволяють кільком користувачам працювати на одному комп`ютері з різних локацій (в одному або різних будинках). А також виводити робочий стіл на загальну відеостіну для візуалізації інформації під час командної роботи та прийняття рішень.Хто використовує KVM?Промислові центри управління, військові командні центри, управління аеропортами та транспортними вузлами, надзвичайні центри, постпродакшн, телебачення, освіта, охорона здоров`я, і це далеко не все.Як KVM подовжувач працює?KVM складається з приймача та передавача, розташованих відповідно в клієнтському та серверному приміщеннях і з`єднаних або кабелем крученої пари, або оптичним волокном.Передавач захоплює вхідні/вихідні сигнали з комп`ютера – аудіо, відео, USB, а деякі - RS232 та інфрачервоні сигнали. Далі KVM кодує сигнал за допомогою пропрієтарного або інтернет протоколу та передає на приймач, який декодує сигнал та живить периферійні пристрої. У випадку з IP KVM інформація передається мережевими пакетами через стандартну мережеву інфраструктуру.Управління KVM сигналами KVM подовжувачі можуть працювати як пристрої точка-точка, коли один приймач пов`язаний з одним передавачем, або як складна система KVM матриць, коли кілька систем можуть бути доступні і управлятися з різних місць.Точка-точкаУ таких конфігураціях KVM передавач безпосередньо пов`язаний з приймачем провідним з`єднанням, причому приймач може бути пов`язаний тільки з одним передавачем.При комбінації з KVM комутатором KVM подовжувач може дозволити керувати кількома системами з одного робочого місця.Багатоточкове підключенняБільш комплексне рішення для управління та маршрутизації KVM сигналів досягається шляхом об`єднання KVM подовжувачів та матричних комутаторів, що в результаті дозволяє керувати кількома системами з різних віддалених робочих місць.Такі рішення часто розробляються на базі пропрієтарних протоколів передачі даних між кінцевими точками. Це означає, що приймачі, передавачі та матричні комутатори різних виробників не будуть сумісні один з одним. Водночас новітні IP KVM дають змогу використовувати подібні конфігурації методом заміни пропрієтарного комутатора на стандартний мережевий.KVM по IPIP KVM пристрої використовують інтернет протокол передачі даних з точки А в точку Б, конвертуючи для цього сигнал у пакети і передаючи через стандартні мережеві комутатори. Це дає кращу масштабованість, ніж традиційні рішення з подовжувачами KVM. Завдяки такій заміні комутаторів сильно знижується вартість таких систем, при підвищенні їх масштабованості, а за допомогою програмного забезпечення для керування сигналами KVM можна легко налаштувати їх маршрутизацію. Це знижує витрати та покращує стандартизацію, оскільки дозволяє максимально задіяти загальне транспортне середовище, яке вже використовується в інфраструктурі. Ще однією перевагою є масштабованість. Мережі за природою є масштабованими. З рішеннями IP KVM ніхто більше не обмежений за фіксованою кількістю портів, доступних на матричному комутаторі - користувачі можуть легко масштабуватися, додаючи більше систем і віддалених користувацьких станцій, і, як наслідок, легко розширити мережу KVM.Як вибрати правильний KVM подовжувач?Дізнатися вимоги відео, USB та аудіоЯк правило, специфікації KVM пристроїв повинні максимально відповідати вимогам периферійних пристроїв, до яких потрібний доступ на відстані, наприклад, дисплеїв, клавіатури, миші та інших USB або аудіо пристроїв.Раніше аналогові моделі KVM подовжувачів підтримували аналогові відеосигнали VGA, через що дистанція передачі та роздільна здатність були обмежені. Цифрові KVM працюють на інтерфейсах HDMI, DVI і DisplayPort, що дає змогу подолати ці обмеження.DisplayPort і HDMI – найпопулярніші стандарти підключення відеосигналу для графічних карт у професійних робочих станціях до дисплеїв. Вони підтримують максимальну роздільну здатність, необхідну смугу пропускання і забезпечують захист контенту HDCP. HDCP це апаратне шифрування, яке дає змогу захистити цифрові дані від неавторизованого копіювання. Роздільна здатність зображення – це кількість пікселів по вертикалі та горизонталі, яку може відобразити монітор. Що вища роздільна здатність, то ясніше і чіткіше зображення. Останнім часом стандартом сфери стає 4K UHD роздільна здатність 3840х2160. Тобто необхідно перевіряти, чи підтримує KVM подовжувач ту саму роздільну здатність, що монітори і система.Виходячи з даних у таблиці нижче, для передачі 4К 60Гц необхідний KVM-подовжувач з інтерфейсом DisplayPort 1.2 (або вище) або HDMI 2.0 (або вище). Але якщо ми говоримо про роздільну здатність менше 2560 x 1600, то тут вимоги нижчі - підійде DisplayPort 1.1 або HDMI 1.2. За необхідності можна використовувати адаптер для конвертації HDMI в DisplayPort або DVI, і назад.Додатковим фактором вибору може стати кількість відеосигналів, що передаються, що дуже актуально, наприклад, для систем із кількома робочими дисплеями. Деякі KVM подовжувачі можуть передавати до 4 відеосигналів по одному кабелю оптичного волокна або крученої пари CATx, знижуючи при цьому вартість інфраструктури.USB та периферіяKVM подовжувачі можуть передавати сигнал різних USB пристроїв. Крім основних клавіатури та миші, це й аудіопристрої, флеш-накопичувачі, жорсткі та твердотільні диски, ключі захисту тощо.USB пристрої потрапляють у три категорії:USB HID пристрої (для взаємодії з людиною) – миша, клавіатура, сенсорний екран, джойстик. Зазвичай вимагають низької пропускної спроможності - до 1,5 Мбіт/сек.USB 2.0 – USB флеш-накопичувачі, карти загального доступу (CAC), звукові пристрої, відеокамери. Швидкість передачі максимум до 480 Мбіт/сек.USB 3.0 – жорсткі диски, твердотільні та USB флеш-накопичувачі. Максимальна швидкість передачі до 800 Мбіт/сек.Пристрої USB 2.0 і 3.0 далі діляться за типом передачі:Масова передача – без втрати даних. Можуть використовуватися великі смуги пропускання за рахунок використання смуги пропускання, але без гарантованої мінімальної пропускної здатності. Це сенсорні екрани, жорсткі диски, твердотільні та USB флеш-накопичувачі.Ізохронна передача – використовує гарантовану фіксовану пропускну здатність для надійної передачі звуку та відео. Зазвичай це аудіоплеєри та відеокамери.Перевірка підтримки звукових пристроївНайчастіше KVM подовжувачі мають роз`єм для підключення і аналогових, і цифрових пристроїв. Лінійні вхідні роз`єми можуть використовуватися для підключення посиленого аналогового аудіосигналу, наприклад, з аудіомікшера, а роз`єми 3,5мм jack - для непідсиленого аудіо сигналу, наприклад мікрофона або навушників. USB порти з ізохронною передачею даних дозволяють також підключати цифрові аудіопристрої або USB-гарнітури. Обидва типи відеороз`ємів - DisplayPort та HDMI - передають цифровий вбудований звук від системи до монітора.Потреби інфраструктуриКоли всі вимоги щодо сигналів задоволені, далі необхідно врахувати інфраструктурні вимоги - дистанцію передачі, типи підтримуваних кабелів для цієї дистанції, чи підходить поточна інфраструктура, чи потрібно прокладати новий кабель.Визначити середовище передачі: відстань та пропускна спроможністьKVM подовжувачі можуть передавати сигнал оптоволоконним кабелем або по кручений парі CATx, при цьому тип кабелю визначає смугу пропускання і відстань, що покривається.CATx – ці кабелі складаються з мідних жил, скручених із різним кроком витка - по чотири пари в одному кабелі - дві для відправлення даних, дві для приймання. Саме цей кабель використовується для локальних мереж LAN і Gigabit Ethernet (GigE або GbE). Стандартно кабелі CAT5e підтримують максимальну дистанцію передачі до 100м під час підключення точка-точка. А KVM під час передавання через IP дають змогу покрити набагато більші дистанції завдяки проходженню сигналу через послідовність роутерів і комутаторів.Fiber optic – ці кабелі складаються з тонких волокон оптично чистого скла, що несе цифрову інформацію у вигляді світлового випромінювання, на відміну від електричних сигналів, які використовуються в Ethernet, що робить їх несприйнятливими до електромагнітних перешкод (EMI). Оптоволоконні кабелі також забезпечують квантовий стрибок відстані, що підтримується, порівняно з CATx в режимі «точка-точка» - наприклад, оптоволоконні кабелі SFP+ можуть покрити відстань до 80 кілометрів.Детальніше в нашій статті "Теорія і практика оптоволоконних рішень від AJA"Різні способи передавачі мають обмеження пропускної спроможності, і висока роздільна здатність відеосигналів незмінно вимагає більш високої пропускної здатності. Тоді як кабелі CAT5e забезпечують необхідну пропускну здатність для передавання нестисненого відео 1080p60, роздільна здатність, вища за 1080p60, буде неможливою, оскільки вона вимагає більшої пропускної здатності, ніж можуть забезпечувати такі кабелі. Наприклад, відео з роздільною здатністю 4K UHD (2160p60) потрібно більше 12 Гбіт/с пропускної здатності, тоді як максимальна, підтримувана кабелями CATx, становить всього 10 Гбіт/с. Вирішенням цієї проблеми є KVM подовжувачі, які використовують деякий рівень стиснення, щоб зменшити розмір даних відповідно до доступної пропускної здатності. Альтернативою використанню стиснення є задіяння кількох кабелів або вибір KVM подовжувачів з більш високою пропускною здатністю, що може збільшити вартість такого рішення.Ще кілька важливих деталейНижче наведено інші моменти, що стосуються KVM подовжувачів, які можуть бути прийняті до уваги в залежності від робочих вимог.ПродуктивністьВисока якість зображення має першорядне значення для багатьох додатків. Для настільних застосунків, вибір рішення KVM, яке не використовує цифрову субдискретизацію для зменшення розміру смуги пропускання відео та залишається у форматі найкращої якості зображення 4:4:4 - дасть змогу доставити чіткий текст і рівні лінії. Очікується, що KVM подовжувачі також забезпечать безперешкодний доступ до віддалених систем; клавіатура і чуйність миші мають бути винятковими - потрібно відчувати, що користувач працює поруч із системою.БезпекаБезпека - ще одна важлива сфера, яку слід враховувати під час оцінювання рішення з комутації IP KVM подовжувачів, де обидві сторони - проєктування мережі та самі подовжувачі KVM відіграють критичну роль. Наприклад, переконайтеся, що продукт IP KVM підтримує шифрування і захищає інформацію, яку передають мережею.