В таких случаях часто применяются удлинители KVM, передающие сигналы клавиатуры, экрана и мыши (KVM), как правило, по линиям передачи данных или волоконно-оптическим кабелям.

В офисных помещениях, где необходимо обеспечить представительность интерьера (в приемных, в операционных залах банков или иных подобных консультационных пунктах), дизайнеры рекомендуют не располагать компьютер непосредственно на рабочем месте.
В звукозаписывающей или видеообрабатывающей студии шум вентилятора рабочей станции может привести к снижению концентрации внимания. А банковские терминалы или банкоматы нуждаются
в особой защите от вандализма.

Поначалу в сценариях такого рода применялись простые удлиняющие кабели. Такой вариант и сегодня имеет право на существование, если расстояния невелики. Однако сигналы клавиатуры, экрана и мыши (KVM) можно передать по медным или волоконно-оптическим кабелям с помощью удлинителя KVM (KVM Extender). Эти сигналы занимают незначительную пропускную способность и поэтому помехоустойчивы. Что же касается видеосигнала, то он является видимым, а значит, определяющим компонентом, поэтому желаемое разрешение видеосигнала и покрываемое расстояние оказываются решающими критериями при выборе удлинителя KVM.

C течением лет требования существенно возросли: если раньше передавались преимущественно аналоговые видеосигналы с разрешением VGA (640x480 пикселей), то сейчас нормой считается SXGA (1280x1024). Иногда, если необходимо работать с CAD или графикой, разрешение экрана составляет от 1920х1200 и выше. Следует добавить, что все большее распространение получают цифровые видеосигналы (DVI) вместо традиционных аналоговых.

При передаче аналогового видеосигнала по волоконно-оптическому кабелю удлинитель KVM, как правило, сначала оцифровывает его, а затем осуществляет передачу по двум световодам. В случае многомодового волокна (50/125) дальность передачи ограничена 500 м, тогда как при использовании одномодового волокна достигает 10 км. Однако оцифровка накладывает ограничения на максимальное разрешение и сокращает частоту кадров (Frame Rate) при высоком разрешении, что зачастую приводит к прерывистому изображению. В приложениях со статичными изображениями эта технология ничем не стесняет пользователя, но при работе с графикой или подвижными изображениями наличие столь серьезных ограничений неприемлемо.

АНАЛОГОВЫЕ УДЛИНИТЕЛИ

Многочисленные проблемы возникают и при реализации аналоговой передачи по медным кабелям. Вместо традиционных кабелей Категории 5 производители используют для удлинителей KVM кабели Категории 7 с двойным экраном (диапазон до 1000 МГц) или даже кабели для передачи данных, которые ряд производителей относит к Категории 8 (они предназначены для передачи в диапазоне до 1500 МГц и, как утверждается, оптимизированы под приложения КТВ). Однако эти типы кабелей по-прежнему более всего подходят для передачи данных, а не видеосигналов.

Кроме того, многие ошибочно полагают, что в решениях KVM с кабелями данных сигналы автоматически оцифровываются при передаче. На самом деле кабель данных выступает только в качестве среды передачи. Сигнал, как и прежде, остается аналоговым и не пригоден для передачи через сетевой коммутатор или промежуточный волоконно-оптический тракт.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТОНКОСТИ

Система KVM пересылает отдельные цвета (красный, зеленый и синий) аналогового видеосигнала по разным витым парам подключенного кабеля для передачи данных, причем вместе с зелеными сигналами передается сигнал синхронизации. Еще одна пара зарезервирована под сигналы клавиатуры, мыши, последовательные данные или аудио. Однако, в целом и распределение, и электрические характеристики передаваемых сигналов не нормированы и оборудование различных марок не согласуется друг с другом, поэтому пользователи не могут комбинировать передающие и принимающие устройства разных производителей.

Далее, различающаяся по интенсивности скрутка витых пар в кабелях передачи данных призвана минимизировать перекрестные помехи между отдельными парами. Но такая скрутка приводит к разной длине витых пар, а значит, время прохождения аналоговых сигналов не совпадает. Эта разница указывается производителями, как правило, в виде величины «перекоса задержки» для отрезка длинной в 100 м и в среднем составляет около 20 нс. При незначительной длине кабеля или малом разрешении этот параметр не особо важен, но увеличение разрешения и/или длины кабеля приведут к появлению на изображении цветных теней или размытых сегментов. В худшем случае появится эффект цветового сдвига, отчетливо проявляющийся на вертикальных линиях: например, у белой полосы возникает нежелательная красная тень.

Согласно норме, в кабелях с экранированием пар допустимые различия во времени прохождения сигнала еще меньше. Но, как показала практика, в результате дополнительного экранирования возникают емкостные эффекты, проявляющиеся в образовании так называемых «хвостов». Настройка компенсации в удлинителях KVM способна лишь частично устранить их, поэтому максимально допустимые расстояния составляют около 300 м, к тому же возможны электрические помехи. Вообще, чем выше требуемое разрешение, тем короче максимальное расстояние. Наилучшее качество видео достигается, если между передатчиком и приемником сигналов используется массивный кабель U/UTP или S/UTP с поперечным сечением не менее AWG24.

Все больше пользователей применяют аналоговые удлинители совместно с переключателями KVM, или производители интегрируют удлинители в коммутатор. Благодаря этому администратор может воспользоваться коммутатором KVM за пределами серверной, так что ему не приходится страдать от шума серверов и холода в помещении.

СИГНАЛЫ DVI И USB

Однако если пользователи делают ставку на все более высокое разрешение экрана, то производители наращивают выпуск мониторов, работающих с цифровыми видеосигналами (DVI). Благодаря этому отпадает необходимость в аналого-цифровом преобразовании на мониторе и графической карте. Кроме того, в результате удается избежать видимых потерь. Вместе с тем, для сигнала DVI требуется значительно более высокая пропускная способность, чем для соответствующего аналогового видеосигнала, так что к удлинителям KVM предъявляются совсем другие требования. Традиционные кабели DVI, согласно нормам, рассчитаны на расстояния не более 5 м. Интенсивность информационного потока сигнала Single Link DVI составляет около 3,96 Гбит/с, а максимальное разрешение – 1920х1200 пикселей.

Удлинители DVI могут подключаться с помощью медных и волоконно-оптических кабелей. Поскольку требуемая пропускная способность для сигнала DVI существенно выше, чем у медного кабеля, производители прибегают к компрессии, сокращая глубину цвета с 24 бит до 21 и (иногда) 18 бит или снижая частоту кадров. Специалисты по работе с графикой могут заметить разницу в глубине цвета, но для стандартных приложений такие потери особой роли не играют.

Передача по медному кабелю осуществляется в цифровом виде, но этот сигнал имеет так же мало общего с TCP/IP, как и в случае с аналоговыми удлинителями KVM, поскольку транслируется по нестандартным протоколам. Максимальная дальность передачи по медному кабелю составляет около 140-150 м.

Волоконно-оптические кабели обес-печивают более высокую пропускную способность и передачу сигнала на большие расстояния. Видеосигнал сжимается, поэтому сама передача осуществляется обычно со скоростью 1 или 1,25 Гбит/с. Некоторые устройства позволяют организовать соединение со скоростью 2,5 Гбит/с, когда глубина цвета не снижается. Волоконно-оптические устройства, как правило, используют два волокна, но существуют решения и с одним волокном (Single Fiber).

Поскольку компьютеры все чаще оснащаются устройствами ввода с интерфейсом USB и все реже клавиатуры и мыши имеют разъем PS/2, то теперь большое число устройств KVM поддерживает USB. В настоящий момент лишь немногие удлинители KVM передают сигналы USB прозрачным образом. Производители отдают предпочтение работе с эмуляцией, при этом поддерживаются только устройства стандарта USB-HID (Human Interface Device), то есть, к примеру, мыши Wheel Mouse компании Microsoft. Мультимедийные клавиши на клавиатуре или дополнительные кнопки мыши не поддерживаются вообще или поддерживаются частично. Впрочем, уже появились разработки, в которых сигналы DVI передаются по одному волокну в несжатом виде, а кроме того, по нему же осуществляется прозрачная передача сигналов USB 2.0.

KVM ПО IP

Большинство доступных удлинителей DVI отправляют и получают только цифровые сигналы DVI-D и не работают с аналоговыми сигналами вроде VGA. Удлинители, которые это могут делать, функционируют на базе IP и поддерживают DVI-I. C их помощью можно передавать сигналы как DVI-D, так и VGA (при использовании соответствующих адаптеров). Для передачи сигнала KVM такие удлинители используют Gigabit Ethernet по стандартным медным кабелям, он передается через маршрутизаторы или удлиняется с помощью коммутатора Gigabit Ethernet. Кроме того, если требуется передача на большее расстояние или гальваническое разделение, то в этом случае можно подключить конвертер среды передачи и перейти на волоконно-оптический кабель.

Повышение гибкости системы достигается с помощью управляющего сервера и объединения нескольких удлинителей в одну свободно масштабируемую матрицу KVM (см. Рисунок 1). Такие решения базируются на передаче по Gigabit Ethernet. Для приложений, нуждающихся в высокой пропускной способности, рекомендуется создать отдельную кабельную проводку, отвечающую за передачу потока данных KVM, с тем чтобы не использовать для этих целей локальную сеть.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На рынке представлен практически необозримый ассортимент удлинителей KVM, некоторые из них разработаны для специфических целей применения. Если пользователь лишь эпизодичес-ки обращается к одному или нескольким компьютерам, он может смириться
с небольшими нечеткостями изображения. Однако для круглосуточной службы технической поддержки это недопустимо. В то же время среда с высокой нагрузкой в плане электромагнитной совместимос-ти, приводящая к помехам в медных соединениях, предъявляет к удлинителю другие требования, нежели традиционная офисная среда.

Многие пользователи хотят получить высокое качество изображения или специальные функции наподобие прозрачной передачи USB, но недооценивают размер требуемых инвестиций. Для бесперебойного функционирования технологии удлинения KVM важны и такие мелочи, как поддержка Display Data Channel (DDC). Поэтому, прежде чем приобретать какое-либо решение, рекомендуется еще на фазе планирования определить и проверить все требования. В качестве следующего этапа пользователю необходимо проконсультироваться с экспертами. Они предложат несколько удлинителей KVM для конкретной задачи и помогут выбрать решение, которое обеспечит лучшее соотношение цены и производительности.

Карл Лонкарек – менеджер по работе с ключевыми клиентами в Black Box Deutschland.

Удлинители без ограничений

ормально IP KVM, как и аналоговые и цифровые удлинители KVM, призваны выполнять одну и ту же задачу — обеспечивать дистанционное управление и мониторинг удаленных систем. И в этом смысле IP KVM может рассматриваться как удлинитель KVM без ограничений на расстояние. Однако при решении задач управления эти устройства опираются на абсолютно разные технологии, да и доступ из любого места на любом удалении открывает принципиально новые возможности для использования KVM, впрочем, порождая и новый круг проблем, в частности, связанных с вопросами безопасности.

С технической точки зрения главное отличие IP KVM от удлинителей KVM заключается в технологии передачи данных от источника к пользователю. Как указывает Сергей Полукаров, менеджер по продукции Raritan компании «Ниеншанц-Автоматика», стандартный KVM-удлинитель — это передатчик, подключаемый к источникам сигнала (клавиатура, мышь и монитор компьютера), и приемник, обеспечивающий соединение с клавиатурой, мышью и монитором пользователя. Между этими двумя блоками прокладывается отдельный кабель: витая пара или оптическое волокно. Ограничения по максимальному расстоянию трансляции сигнала составляют 300 м для витой пары и 10 км для оптического кабеля. Все преобразования сигнала на пути прохождения осуществляются в блоках приемника и передатчика.

В случае IP KVM для передачи сигналов применяются любые каналы IP. Это может быть кросс-кабель между собственно IP KVM и принимающим компьютером, локальная или глобальная сеть, а для сигналов с невысоким качеством — даже проводные или беспроводные модемы. Например, для аварийного доступа к удаленному компьютеру достаточно модема со скоростью передачи данных 56 Кбит/с. Источником сигнала может выступать любой компьютер, к которому подключается IP KVM, а приемником — другой компьютер, соединенный с сетью IP. При этом снимаются все ограничения на расстояние до управляемого объекта.

Поскольку функциональные возможности обоих решений различны, то и задачи, для которых они используются, имеют свои особенности. Как отмечает Олег Чеботарь, ведущий инженер по оборудованию LevelOne, удлинители KVM изначально разрабатывались для передачи видеосигнала высокого качества, что необходимо в решениях постоянного мониторинга, презентационных проектах и др., где зачастую требуется четкая картинка, особенно если пользователю приходится много времени проводить за удаленной консолью. В случае IP KVM, напротив, во главу угла ставится возможность доступа из любой территориальной точки локальной сети или Internet. Они используются в основном для срочного администрирования определенных серверов или управления другими ресурсами. В таких задачах крайне важна оперативность доступа из любой точки локальной и глобальной сетей. В силу ограниченности пропускной способности каналов глобальной и локальной сетей, в большинстве случаев в таких решениях применяются специальные аппаратно-программные средства по сжатию потока передаваемых данных и поэтому говорить о передаче высококачественного видеопотока высокого разрешения не приходится.

Таким образом, как суммирует Игорь Калинин, менеджер по маркетингу компании «Колан», аналоговые удлинители KVM отличаются следующими особенностями:

  • ограничение по расстоянию;
  • отсутствие искажений при воспроизведении сигнала. (Это достигается благодаря применению в современных удлинителях KVM автоматической компенсации сигнала. Удлинители способны передавать сигналы высокого разрешения с высокой частотой);
  • потребность в выделенной прямой линии между локальным и удаленным модулями удлинителя KVM;
  • относительно невысокая стоимость решения.

В свою очередь, IP KVM характеризуются следующими особенностями:

  • отсутствие ограничения по расстоянию;
  • зависимость качества передаваемого изображения от пропускной способности канала связи;
  • потребность в кодировании сигнала, если компьютер находится не в локальной сети, что приводит к дополнительному увеличению трафика;
  • использование имеющейся сети для передачи сигналов;
  • несколько большая стоимость по сравнению с аналоговым решением.

По мнению Игоря Калинина, IP KVM можно считать универсальной технологией, вполне пригодной для решения локальных задач, но это более дорогой и менее удобный вариант. Сергей Полукаров, напротив, полагает, что ни одно из решений нельзя назвать универсальным. Одним из основных критериев выбора можно считать расстояние, на которое должен транслироваться сигнал: если пользователь, как правило, готов пойти на компромисс в вопросах качества сигнала, удобства работы и т.п., то необходимость удаленного доступа через KVM из другого города, страны или континента не оставляет выбора, кроме как IP KVM. Как указывает Олег Чеботарь, в ряде задач лучшим решением будет совместное использование обоих типов устройств, поскольку каждое имеет свои сильные стороны: высокое качество видео и безопасность удлинителей KVM, а также универсальность, оперативность доступа к управлению из любой точки локальной/глобальной сети в случае IP KVM.

Дмитрий Ганьжа

Рисунок 1. Возможности применения удлинителей KVM по IP в матричной системе.