本指南总体介绍KVM延伸技术并讲解在评估KVM延伸器时需要注意的主要问题。它还着重介绍KVM延伸器在很多应用场合中扮演的重要角色、它的好处、KVM延伸器使用的主要连接器类型及多种传输媒介的特性。

什么是KVM延伸器？

键盘、视讯、鼠标（KVM）延伸器令用户可以远程使用计算器。一般来讲，KVM延伸器是一套发射器和接收器。KVM发射器与计算器系统连接，采集外设讯号（如键盘和鼠标USB讯号、音频和视频信号）。这些讯号被延伸传输到一个远程的用户站点，这里的显示器、键盘和鼠标由KVM接收器驱动。KVM延伸器克服了HDMI®、DisplayPort™和USB电缆的长度限制，长距离传输这些讯号，传输距离为4.5米到几公里远。

我为什么需要KVM延伸器？

KVM延伸器主要用于需要远程控制计算器的场合——包括各种环境。使用KVM延伸器最常见的原因是提高用户操作舒适度和安全性、出于安保和维护方便考虑集中安放设备及进行或改进团队合作。

符合人体工程的工作场所

越来越多的工作场所开始采用KVM延伸器，令工作场所更适合人体工程。产生很多热量和噪声的工作站被移到服务器机房，工作空间更大，环境更舒适。如果用户需要使用超过一台系统，使用KVM延伸技术再加上切换解决方案令桌面更加整洁，因为可使用一套显示器、键盘和鼠标控制多台计算器。

集中安放设备资产及安全性

另一个重要的原因是把设备安放在同一个地点，以简化维护工作并改进安全性。服务器房可以为计算器提供恒温和无尘的运行环境，并保护它们不受环境中的像湿度或盐份这样的腐蚀因素的侵扰。将设备锁在一个服务器房也是一个安全的措施。它限制了能够接触这些设备的人员，防止硬件被盗和关键数据丢失，还有多种好处。

多用户和多地点合作

KVM延伸和切换解决方案在多个用户需要从不同地点（在同一座楼或是通过别的计算器接入）使用同一计算器时是理想的选择。这也令用户可以在显示墙上共享桌面内容，改进团队合作，提高决策效率。

图1：通过LAN延伸传输KVM讯号

KVM延伸器在哪里使用？

KVM解决方案用于各行各业的控制室，以改进安全性、人体工程和团队合作，从工业的控制室的军事和国防命令中心、机场管理、运输、紧急调度中心、后期制作、广播、教育和医疗等各种行业。

KVM延伸器如何运行？

KVM延伸器包含一对发射器和接收器。发射器放在计算器系统旁边，接收器安放在远程用户站点。两台设备通过铜电缆（如CAT5e）或光纤电缆通讯。

KVM发射单元采集计算器的输入/输出（I/O）讯号，最常见的讯号为视讯、音频和USB控制讯号，某些型号还可延伸传输RS232和红外（IR）讯号。KVM延伸器编码这些讯号，使用专利的或是因特网协议（IP），将它们传输到KVM接收单元，接收单元译码这些讯号并驱动外围设备（如显示器、键盘、鼠标和喇叭）。有了IP KVM延伸器，讯号可作为网络数据包通过标准网络基础设施传送。

图2：通过KVM延伸器延伸传输讯号

KVM讯号管理

KVM延伸器可作为点到点的设备运行，在这种设置下，一台发射器与一台接收器通讯。它们还可设计为用于KVM矩阵系统，从多个地点接入并控制多个系统。

点到点设置

在点到点KVM设置中，发射器与接收器通过电缆直接连接，远程的接收器可与一台发射器通讯。

图3：点到点KVM延伸

KVM延伸器与KVM切换器一同使用，可在同一地点控制多台系统。

多点到多点设置

当KVM延伸器与KVM矩阵切换器共同使用，可设计更复杂的讯号管理和路由解决方案，令用户可以从多个远程站点接入更多讯号源系统。

这些解决方案通常使用专利协议，将信息从A点传输到B点。这意味着来自一个销售商的KVM延伸器将无法与来自其他销售商的KVM矩阵切换器互操作。先进的IP KVM产品可以完成相似的设置，但使用标准网络切换器来代替专利矩阵切换器。

IP KVM

IP KVM产品使用因特网协议在A点和B点之间传输信息，将讯号转换为数据包，通过标准网络切换器分配信息。这种技术比起传统KVM延伸技术伸缩性更强。

图4：使用IP KVM进行多点到多点延伸和切换

商用现货（COTS）网络切换器有效地代替了专利和更昂贵的KVM矩阵切换器，使用KVM讯号管理软件方便地将任何计算器源讯号传输到任何远程站点。这将降低成本并提高标准化程度，因为它最大限度地利用了已经在使用的通用的传输媒介。另外一个优点是可伸缩性。网络的天然特性是可伸缩的，有了IP KVM解决方案，我们不再受矩阵切换器的端口数目限制，用户可以通过添加更多系统和远程用户站点增加系统规模，并轻而易举地扩展KVM网络。

选择KVM延伸器的重要考虑因素

以下是在购买KVM延伸器时的最重要的考虑因素：

确定视讯、USB和音频要求

通常来讲，KVM产品的规格严格遵守需要远程接入的外设的规格，如显示器、键盘、鼠标、其他USB或音频设备。

评估视讯连接情况和分辨率

早期的KVM延伸器型号支持模拟视频信号（VGA）。但是，这些模拟型号的分辨率和远程支持有限。数字KVM延伸器解决方案有数字视频接口（DVI）、高清多媒体接口（HDMI）和DisplayPort接口，以克服早期模拟型号的限制。

DisplayPort和HDMI是专业工作站显示适配器和显示器最常用的视讯连接规格。HDMI和DisplayPort参数标准确立了每个版本支持的最高分辨率、要求的带宽和相应的高带宽数字内容保护（HDCP）版本。HDCP是一个硬件加密规格，可保护数字内容不会发送到不符合规格的设备，并防止未授权的内容复制。

分辨率是在显示器上能显示的水平和垂直的像素数（宽x高）。分辨率越高，显示的图片就越清晰细腻。比如，4K UHD分辨率是一种商用标准，支持3840×2160分辨率（显示约4,000像素宽的图像）。与全高清相比（FHD），全高清支持1920×1080像素，高清支持1280×720像素。查看KVM延伸器是否可以支持您的显示器和源讯号的分辨率。

图5：从图像可看出4K UHD、全高清和高清之间的区别

下表列出最新的DisplayPort和HDMI标准的详情。

表1：最新的DisplayPort和HDMI标准

每套系统需要延伸传输的视频信号数目也是需要考虑的因素。高性能KVM延伸器专为支持多显示器系统而设计，无需以降低用户体验为代价。某些型号可以通过一条光纤电缆或是CATx电缆延伸传输最多四路视频信号，降低基础设施成本。

图6：高性能KVM延伸器支持四显示器系统

确保支持USB设备及其他外设

KVM延伸器可以延伸传输多种USB设备讯号。虽然键盘和鼠标是主要的USB设备，但优盘、硬件驱动器或是闪存驱动器及USB音频设备等的讯号也可以被延伸传输。

USB设备主要有三大类：

§  USB HID设备：USB人机接口设备（HID）是外设USB技术规格的一部分。它规定HID设备的技术参数：如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏和带手写笔的平板计算机。这些设备一般运行在低速率上，传输速度为1.5Mbps。

§  USB 2.0设备：这类设备包括优盘、通用访问卡（CAC）、音讯设备和摄像机。USB 2.0可以最高480Mbps的速率传输数据。

§  USB 3.0设备：此类设备包括硬驱和闪存盘。USB 3.0提供最高速率为800Mbps的数据传输。

USB 2.0和3.0设备可按照它们支持的传输类型进一步分类如下：

§  批量传输：它们不会丢失数据，可达到更高的传输速率，因为它们可以利用其他传输操作未使用的带宽，但不能保证最低带宽。进行这类传输的设备包括硬盘驱动器、优盘和触摸屏。

§  同步传输：这类传输设备使用固定带宽，以可靠的方式实时传输音频和视讯I/O设备讯号。音讯播放器和摄像机是此类的典型设备。

KVM延伸器有可能支持部分或全部类型的USB设备。要确保KVM延伸器可以处理所有需要的类型的USB和其他外设讯号。

图7：USB连接器类型

查看对音讯设备的支持

大多数KVM延伸器都有多种连接组合，同时支持模拟和数字音频设备。线路输入连接器可用于连接放大的模拟音频讯号源，如调音器，而3.5mm插头用于未放大的音频讯号，如话筒或是耳机。支持同步数据传输的USB口还可连接数字音频设备或是USB耳麦。DisplayPort和HDMI视讯连接器均可将数字嵌入音频从系统送往显示器。

确定基础设施需要

一旦所有讯号的连接要求都确定了，下一步就是要查看基础设施要求。需要传输的距离有多长？什么类型的电缆适合这个距离？能使用现有的基础设施吗？还是需要敷设新的电缆？这是关于基础设施所需要考虑的几个重要问题。

确定传输介质：距离和带宽

KVM延伸器通过CATx或是光纤电缆传输讯号。电缆类型用于决定连接的带宽及可传输的距离。

图8：CATx电缆和光纤电缆

§  CATx—这类电缆是多股铜线扭在一起组成的电缆。每条电缆有四对铜线：两对用于发送数据，两对用于接收数据。数据通过电子讯号使用铜电缆发送。CATx电缆经常用于千兆以太网（GigE或GbE）的局域网（LAN）。典型情况是，CAT5e电缆支持最长100米的点到点传输距离。设计IP KVM由于讯号经过多台路由器和切换器，能够使用CATx电缆传输的距离更长。

下表列出在点到点设置下支持的最长的传输距离2。IP环境下可以传输更长距离。.

表2：CATx电缆类型

§  光纤—这些电缆由纤细的纯光学玻璃组成，可利用光来传输数字讯号，而不需要用以太网使用的电子讯号，所以不受电磁干扰（EMI）。与CATx电缆相比，在支持的距离内，点到点传输时，光纤电缆还提供量子跳进。比如，光纤SFP+电缆可传输最长达10公里距离。

有两大类光纤电缆：单模光纤和多模光纤。单模光纤电缆使用激光发送讯号，比多模光纤电缆要细。多模光纤电缆使用发光二极管（LED）发送讯号。多模光纤电缆通常用于较短距离：最长550米。

表3：光纤电缆类型

传输媒介有带宽限制，高分辨率的视频信号必然需要更高带宽。尽管CAT5e电缆的带宽足以支持延伸传输无压缩的1080p60视频信号，分辨率高于1080p60的视讯将无法传输，因为它们需要的带宽超过这类电缆支持的范围。比如，无压缩的4K UHD分辨率视讯（2160p60）需要最高12 Gbps的带宽，而CATx电缆支持的最高带宽仅为10Gbps。这个问题的解决方法之一就是KVM延伸器，它通过一定程度的压缩以降低数据大小，以确保数据可以通过可用的带宽传输。如果不使用压缩技术，可使用多条电缆传输，或是使用传输带宽更高的KVM延伸器，两个选择都会增加基础设施费用。

其他重要考虑因素

视应用要求不同，以下为在选择KVM延伸器时其他有可能需要考虑的因素。

性能

对于很多应用来说，高质量画面是最重要的因素。对于桌面应用，选择一个能够保持4:4:4的最佳画面质量，不会因为要降低视讯带宽而进行二次色度取样的KVM解决方案，以确保画面上的文字会很清晰，细条细腻。我们期待KVM延伸器还可无缝接入远程系统；键盘和鼠标响应必须精确，操作时就像用户坐在系统旁边一样。

以下画面显示真色彩4:4:4和4:2:0色度二次取样之间的区别。4:2:0画面例子很明显看出4:2:0色度二次取样令文字变得模糊，这种质量对于桌面应用来说是不可以接受的。

点击观看4:4:4与4:2:0对比图

安全性

安全性在评估IP KVM延伸切换解决方案时是重要的考虑因素之一，网络设计和KVM延伸产品在这方面都扮演重要角色。比如，确保IP KVM产品支持加密并能保护在网络上传输的信息。

改进计算器和操作人员的环境

KVM延伸技术用于改进办公室和工业工作环境。选择KVM延伸器时，评估您的基础设施和工作场所需求，选择安全、灵活的解决方案。Matrox提供可以无缝地集成到您现有的基础设施的KVM解决方案。

注：

1有DSC（显示流压缩）。
2支持的最长传输距离视KVM延伸器的规格和功能而定。

本文由Matrax提供

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