KVM扩展器如何选择，这些因素必须考虑!

马开春

在计算机领域，KVM早就不是什么新鲜概念，它是键盘（Keyboard）、显示器（Video）、鼠标（Mouse）的缩写。KVM技术的核心思想是：通过适当的键盘、鼠标、显示器的配置，实现系统和网络的集中管理，提高系统的可管理性，提高系统管理员的工作效率；节约机房的面积，降低网络工程和服务器系统的总体拥有成本；避免使用多显示器产生的辐射，营建健康环保的机房。

利用KVM多主机切换系统，系统管理员可以通过一套键盘、鼠标、显示器在多个不同操作系统的主机或服务器之间进行切换并实施管理。

随着坐席管理概念的兴起，KVM也被越来越多地在我们专业音视频行业被讨论到。那么，KVM是怎么使用的，如何进行信号管理，怎样才能选择到何时的KVM系统。在这篇文章中，我们想把这些问题简单化，与大家一一讨论。

什么是KVM扩展器

键盘，视频和鼠标（KVM）扩展器使用户可以远程操作计算机。通常，它是由发射器和接收器设备组成。KVM发送器单元连接到计算机系统并捕获外围信号，如用于键盘和鼠标，音频和视频的USB。这些信号被扩展到远程用户站，其中监视器，键盘和鼠标由KVM接收器单元供电。KVM扩展器克服了HDMI，DisplayPort和USB电缆的距离限制，并将这些信号传输到距离系统15英尺甚至几英里的任何地方。

那么，我们在什么时候需要用到KVM扩展器呢？其实，需要远程控制计算机的任何应用中，都可以使用KVM扩展器。在各领域应用中，大家使用KVM延长器的目的各异，但最常见的需求是改善用户舒适性体验和系统安全性，使得设备集中化管理后，有利于系统安全保障、易于维护，还能改善用户在应用中的协同体验。

符合人体工程学的工作场所

越来越多的工作场所都开始采用KVM扩展器来创建更符合人体工程学的工作环境。有了KVM扩展器，可以将产生热量和噪音的工作站移走并将其放置在服务器机房中，以释放更多的空间并改善工作环境。当用户需要在多个系统上工作时，使用带切换解决方案的KVM扩展系统可以整理并优化桌面空间，因为使用一组显示器，键盘和鼠标就可以控制多台计算机。

资产和安全的集中化管理

另一个重要原因是将设备集中在一个位置，简化了系统维护的同时一并提高了整体安全性。服务器机房为计算机提供了一个适宜的温度控制和无尘环境，并保护设备免受环境中如潮湿或盐分的腐蚀性元素的影响。将设备锁定在服务器机房中有利于系统安全措施的管理，限制了对设备的访问，并防止了硬件篡改行为和关键信息被盗，对系统安全来说可谓好处多多。

多用户和多站点协作

当不同用户需要访问同一台计算机，以在在同一建筑物内或校园内不同位置协同工作时，KVM扩展和交换解决方案是理想的选择，这使得用户能够在视频墙上共享桌面进行可视化协作，提高团队合作效率和决策制定。

KVM扩展器在哪里使用？

KVM解决方案在各个行业中的应用范围都很广，从工业控制室到军事和国防指挥中心、机场管理、运输、急调度中心、后期制作、广播、教育和医疗保健无处不在，控制室应用中也非常普遍，其使用大幅提高了系统安全性，改善了更符合人体工程学和协作的工作方式。

KVM扩展器如何工作？

KVM扩展器由发送器和接收器组成。发射器单元位于计算机系统旁边，接收器单元位于远程用户站，这些设备通过铜缆（如CAT5e）或光纤布线相互通信。

KVM发射器单元捕获来自计算机的输入/输出（I/O）信号，而最常见的信号是视频、音频和USB，某些型号还扩展了RS232和红外（IR）信号。KVM扩展器对这些信号进行编码，并使用专有或互联网协议将它们传输到KVM接收器单元，KVM接收器单元再对这些信号进行解码并为远程外围设备（如显示器，键盘，鼠标和扬声器）供电。有了IP KVM扩展器，信息就可以作为网络数据组包在标准网络基础上进行传输。

KVM信号管理

KVM扩展器可以作为点对点的设备运行，负责单个发送器单元与单个接收器单元通信。它还支持KVM矩阵系统的设计，可以从多个位置访问和控制多个系统。

在点对点KVM配置中，发射器单元通过线缆直接连接到接收器单元，其中远程接收器单元可以与单个发射器单元通信。与KVM切换器结合使用时，KVM擴展器可以字一个位置控制多个系统。

当KVM扩展器与KVM矩阵交换机结合使用时，需要设计更复杂的信号管理和路由解决方案，让用户能够从多个远程端点访问多个信号源系统。

这些解决方案通常基于专有协议，将信息从A点传输到B点。这意味着来自一个厂商的KVM扩展器将无法与来自其他厂商的KVM矩阵交换机互操作，现代IP KVM产品通过用标准网络交换机替换专有矩阵交换机来实现类似配置。

IP KVM

IP KVM产品使用互联网协议将信息从A点传输到B点，将信号转换为数据包并通过标准网络交换机分发，这提供了比传统KVM扩展技术更好的可扩展性。

商用现成品（COTS）网络交换机有效地取代了专有协议的更高成本的KVM矩阵交换机，并使用KVM信号管理软件，轻松地将任何信号源计算机信号路由到任何远程站，不但降低了用户成本，还提高了系统的标准化，因为它可以最大限度地利用已经在应用中使用的公共传输介质。另一个优点是可扩展性，网络本质上是可扩展的，使用IP KVM解决方案，不再受矩阵切换器上端口数量的固定限制，用户可以通过添加更多系统和远程用户工作站轻松扩展，并轻松扩展KVM网络。

选择KVM扩展器的关键要素

以下是购买KVM扩展器时需要考虑的最重要事项：

确定视频，USB和音频要求：一般情况下，KVM产品规格严格遵从您需要从远程访问的外围设备的要求，例如显示器，键盘和鼠标以及其他USB或音频设备。

评估视频连接和分辨率：早期的模拟KVM扩展器型号支持模拟视频信号（VGA）。但是，这些模拟信号产品的分辨率和距离受限，数字KVM扩展解决方案具有数字视频接口（DVI），高清多媒体接口（HDMI）和DisplayPort连接功能，可克服早期模拟产品的局限性。

DisplayPort和HDMI是专业工作站图形卡和显示器上最常用的视频连接标准。HDMI和DisplayPort规范规定了每个版本支持的最大分辨率，所需带宽以及相应的高带宽数字内容保护（HDCP）版本。HDCP是一种硬件加密规范，用于保护数字内容不被传输到不兼容的设备，并防止未经授权进行内容拷贝。

分辨率是可以在显示器上显示的水平和垂直像素（宽×高）的数量，分辨率越高显示的图像越清晰和清晰。例如，4K UHD分辨率是商业标准，支持3，840×2，160（创建大约4，000像素宽的图像）的分辨率，还有支持1，920×1，080像素的全高清（FHD）和支持1，280×720的HD像素。检查KVM扩展器是否能够支持显示器和信号源系统的分辨率。

右表1列出了最新DisplayPort和HDMI标准的详细信息。

从表中可以看出，扩展以60Hz运行的4K UHD显示器需要能够支持兼容DisplayPort 1.2（或更高版本）或HDMI 2.0（或更高版本）视频连接器的KVM扩展器。但是，对于2，560×1，600或更低的分辨率，与DisplayPort 1.1或HDMI 1.2兼容的KVM扩展器就可以了，适配器可用于将HDMI信号转换为DisplayPort或DVI，反之亦然。

同时，还需要考虑每个系统扩展的视频信号的数量，高性能KVM扩展器主要是要支持多显示器配置时也不牺牲用户体验。某些产品可通过CATx电缆的单根光纤扩展多达四个视频信号，从而降低基础设施成本。

確保支持USB和其他外围设备

KVM扩展器可以扩展各种USB设备，键盘和鼠标是主要的USB设备，USB拇指，硬盘或闪存驱动器以及USB音频设备都可以扩展。

USB设备分为三类：

USB HID设备——USB人机接口设备（HID）是外围设备USB规范的一部分。它定义了HID设备，如键盘，鼠标，操纵杆，触摸屏和笔式平板电脑，这些设备通常都是低速运行，传输速率为1.5 Mbps。

USB2.0设备——此类包括拇指驱动器，通用访问卡（CAC），音频设备和摄像机。USB 2.0可以以480 Mbps的最大速率传输数据。

USB3.0设备——此类包括硬盘驱动器和闪存驱动器。USB 3.0以最高800 Mbps的速率进行数据传输。

USB 2.0和3.0设备可以根据它们支持的传输类型进一步分类：

批量传输——这些不会丢失数据并且可以达到更高的速度，因为它对最小带宽没有保证，属于此类别的设备包括硬盘驱动器，拇指驱动器和触摸屏。

等时传输——这些传输使用有保证的固定带宽，用于音频和视频I/O设备的可靠，实时数据传输。音频播放器和摄像机通常属于这一类。

KVM扩展器可能支持部分或所有类型的USB设备。确保KVM扩展器能够处理所有必需类型的USB和其他外围设备信号以进行安装。

验证对音频设备的支持：大多数KVM扩展器都具有连接器组合，以支持模拟和数字音频设备。输入连接器可用于连接放大的模拟音频信号源，如音频混合器，而3.5 mm插孔用于未放大的音频信号如麦克风或耳机。具有同步数据传输支持的USB端口还可以连接数字音频设备或USB耳机。DisplayPort和HDMI视频连接器都可以将数字嵌入式音频从系统传输到显示器。

确定基础架构需求：一旦确定了所有信号连接要求，下一步就是查看基础设施要求。需要覆盖多长的距离？什么类型的布线适合能满足该距离？可以使用现有的基础设施，还是需要安装运行新的电缆？这些是需要做出的一些与基础设施相关的主要决策。

确定传输介质：距离和带宽

KVM扩展器通过CATx或光缆传输信号。使用的电缆类型决定了链路的带宽以及所覆盖的距离。

CATx：—些电缆由多股绞合在一起的铜线组成，每根电缆有四根双绞线：两根用于发送数据，两根用于接收数据，数据通过铜缆发送的信号传输。CATx电缆通常用于千兆以太网（GigE或GbE）局域网（LAN）。通常，CAT5e电缆支持的点对点最大距离为100米（328英尺）。通过多个路由器和交换机，KVM over IP安装可以通过CATx电缆实现更长的距离。

下表列出了点对点配置中支持的最大距离，IP操作支持更长的距离。

光纤：这些光缆由光学纯玻璃纤维束组成，通过光线传输数字信息，而不是以太网使用的电信号，这样它们免受电磁干扰（EMI）的影响。与点对点的CATx相比，光纤电缆还提供了支持距离内的量子跳跃，例如，光纤SFP +布线可以覆盖长达10公里。

光纤电缆有两种基本类型，即单模和多模。单模光缆使用激光发送信号，比多模光缆更薄。多模光纤电缆使用发光二极管（LED）发送信号。多模电缆通常适用于较短距离—— 最长550米传输。

传输介质具有带宽限制，并且越高分辨率的视频信号需要的带宽越高。虽然CAT5e电缆为扩展未压缩的1080p 60视频提供了必要的带宽支持，但高于1080p 60的分辨率将无法实现，因为它们需要的带宽比这些电缆所能支持的带宽更多。例如，未压缩的4K UHD分辨率视频（2160 p60）需要高达12 Gbps的带宽，而CATx电缆支持的最大帶宽仅为10 Gbps。对此的解决方案是采用KVM扩展器，它使用某种程度的压缩来减小数据大小，使其能够适应可用带宽。使用压缩技术的替代方案包括运行多条电缆，或使用具有更高传输带宽的KVM扩展器，这两者都可能增加基础设施成本。

其他需要重视的因素

以下是可能必须考虑的KVM扩展器的其他注意事项，具体取决于应用的要求。

性能

高质量图像对于许多应用来说都是非常最重要的。对于桌面应用程序，选择不执行色度子采样的KVM解决方案以减小视频带宽大小并保持4：4：4，是最佳的图像质量，能够提供清晰的文本和细线。KVM扩展器还可以提供对远程系统的无缝访问；键盘和鼠标的响应性必须非常出色，它需要感觉好像用户正在系统旁边工作一样。

下面给出的图像显示真彩色4：4：4与4：2：0色度子采样之间的质量差异。4：2：0图像示例清楚地表明4：2：0色度子采样使文本模糊不清，这个质量对桌面应用来说是不可接受的。

安全

在评估IP KVM扩展交换解决方案时，安全性是另一个需要考虑的主要因素，其中网络设计和IP KVM扩展产品都发挥着至关重要的作用。例如，确保IP KVM产品支持加密，并能够保护通过网络传输的信息。