在計算機領域，KVM早就不是什么新鮮概念，它是鍵盤(Keyboard)、顯示器(Video)、鼠標(Mouse)的縮寫。KVM技術的核心思想是：通過適當的鍵盤、鼠標、顯示器的配置，實現系統和網絡的集中管理，提高系統的可管理性，提高系統管理員的工作效率；節約機房的面積，降低網絡工程和服務器系統的總體擁有成本；避免使用多顯示器產生的輻射，營建健康環保的機房。
利用KVM多主機切換系統，系統管理員可以通過一套鍵盤、鼠標、顯示器在多個不同操作系統的主機或服務器之間進行切換并實施管理。
隨著坐席管理概念的興起，KVM也被越來越多地在我們專業音視頻行業被討論到。那么，KVM是怎么使用的，如何進行信號管理，怎樣才能選擇到何時的KVM系統。在這篇文章中，我們想把這些問題簡單化，與大家一一討論。
什么是KVM擴展器
鍵盤，視頻和鼠標（KVM）擴展器使用戶可以遠程操作計算機。通常，它是由發射器和接收器設備組成。KVM發送器單元連接到計算機系統并捕獲外圍信號，如用于鍵盤和鼠標，音頻和視頻的USB。這些信號被擴展到遠程用戶站，其中監視器，鍵盤和鼠標由KVM接收器單元供電。KVM擴展器克服了HDMI，DisplayPort和USB電纜的距離限制，并將這些信號傳輸到距離系統15英尺甚至幾英里的任何地方。
那么，我們在什么時候需要用到KVM擴展器呢？其實，需要遠程控制計算機的任何應用中，都可以使用KVM擴展器。在各領域應用中，大家使用KVM延長器的目的各異，但最常見的需求是改善用戶舒適性體驗和系統安全性，使得設備集中化管理后，有利于系統安全保障、易于維護，還能改善用戶在應用中的協同體驗。
符合人體工程學的工作場所
越來越多的工作場所都開始采用KVM擴展器來創建更符合人體工程學的工作環境。有了KVM擴展器，可以將產生熱量和噪音的工作站移走并將其放置在服務器機房中，以釋放更多的空間并改善工作環境。當用戶需要在多個系統上工作時，使用帶切換解決方案的KVM擴展系統可以整理并優化桌面空間，因為使用一組顯示器，鍵盤和鼠標就可以控制多臺計算機。
資產和安全的集中化管理
另一個重要原因是將設備集中在一個位置，簡化了系統維護的同時一并提高了整體安全性。服務器機房為計算機提供了一個適宜的溫度控制和無塵環境，并保護設備免受環境中如潮濕或鹽分的腐蝕性元素的影響。將設備鎖定在服務器機房中有利于系統安全措施的管理，限制了對設備的訪問，并防止了硬件篡改行為和關鍵信息被盜，對系統安全來說可謂好處多多。
多用戶和多站點協作
當不同用戶需要訪問同一臺計算機，以在在同一建筑物內或校園內不同位置協同工作時，KVM擴展和交換解決方案是理想的選擇，這使得用戶能夠在視頻墻上共享桌面進行可視化協作，提高團隊合作效率和決策制定。
KVM擴展器在哪里使用？
KVM解決方案在各個行業中的應用范圍都很廣，從工業控制室到軍事和國防指揮中心、機場管理、運輸、急調度中心、后期制作、廣播、教育和醫療保健無處不在，控制室應用中也非常普遍，其使用大幅提高了系統安全性，改善了更符合人體工程學和協作的工作方式。
KVM擴展器如何工作？
KVM擴展器由發送器和接收器組成。發射器單元位于計算機系統旁邊，接收器單元位于遠程用戶站，這些設備通過銅纜（如CAT5e）或光纖布線相互通信。
KVM發射器單元捕獲來自計算機的輸入/輸出（I/O）信號，而最常見的信號是視頻、音頻和USB，某些型號還擴展了RS232和紅外（IR）信號。KVM擴展器對這些信號進行編碼，并使用專有或互聯網協議將它們傳輸到KVM接收器單元，KVM接收器單元再對這些信號進行解碼并為遠程外圍設備（如顯示器，鍵盤，鼠標和揚聲器）供電。有了IP KVM擴展器，信息就可以作為網絡數據組包在標準網絡基礎上進行傳輸。
KVM信號管理
KVM擴展器可以作為點對點的設備運行，負責單個發送器單元與單個接收器單元通信。它還支持KVM矩陣系統的設計，可以從多個位置訪問和控制多個系統。
在點對點KVM配置中，發射器單元通過線纜直接連接到接收器單元，其中遠程接收器單元可以與單個發射器單元通信。與KVM切換器結合使用時，KVM擴展器可以字一個位置控制多個系統。
當KVM擴展器與KVM矩陣交換機結合使用時，需要設計更復雜的信號管理和路由解決方案，讓用戶能夠從多個遠程端點訪問多個信號源系統。
這些解決方案通?；趯Ｓ袇f議，將信息從A點傳輸到B點。這意味著來自一個廠商的KVM擴展器將無法與來自其他場商的KVM矩陣交換機互操作，現代IPKVM產品通過用標準網絡交換機替換專有矩陣交換機來實現類似配置。
IP KVM
IP KVM產品使用互聯網協議將信息從A點傳輸到B點，將信號轉換為數據包并通過標準網絡交換機分發，這提供了比傳統KVM擴展技術更好的可擴展性。
商用現成品（COTS）網絡交換機有效地取代了專有協議的更高成本的KVM矩陣交換機，并使用KVM信號管理軟件，輕松地將任何信號源計算機信號路由到任何遠程站，不但降低了用戶成本，還提高了系統的標準化，因為它可以最大限度地利用已經在應用中使用的公共傳輸介質。另一個優點是可擴展性，網絡本質上是可擴展的，使用IP KVM解決方案，不再受矩陣切換器上端口數量的固定限制，用戶可以通過添加更多系統和遠程用戶工作站輕松擴展，并輕松擴展KVM網絡。
選擇KVM擴展器的關鍵要素
以下是購買KVM擴展器時需要考慮的最重要事項：
確定視頻，USB和音頻要求：一般情況下，KVM產品規格嚴格遵從您需要從遠程訪問的外圍設備的要求，例如顯示器，鍵盤和鼠標以及其他USB或音頻設備。
評估視頻連接和分辨率：早期的模擬KVM擴展器型號支持模擬視頻信號（VGA）。但是，這些模擬信號產品的分辨率和距離受限，數字KVM擴展解決方案具有數字視頻接口（DVI），高清多媒體接口（HDMI）和DisplayPort連接功能，可克服早期模擬產品的局限性。
DisplayPort和HDMI是專業工作站圖形卡和顯示器上最常用的視頻連接標準。HDMI和DisplayPort規范規定了每個版本支持的最大分辨率，所需帶寬以及相應的高帶寬數字內容保護（HDCP）版本。HDCP是一種硬件加密規范，用于保護數字內容不被傳輸到不兼容的設備，并防止未經授權進行內容拷貝。
分辨率是可以在顯示器上顯示的水平和垂直像素（寬×高）的數量，分辨率越高顯示的圖像越清晰和清晰。例如，4K UHD分辨率是商業標準，支持3,840×2,160（創建大約4,000像素寬的圖像）的分辨率，還有支持1,920×1,080像素的全高清（FHD）和支持1,280×720的HD像素。檢查KVM擴展器是否能夠支持顯示器和信號源系統的分辨率。
右表1列出了最新DisplayPort和HDMI標準的詳細信息。
從表中可以看出，擴展以60Hz運行的4K UHD顯示器需要能夠支持兼容DisplayPort 1.2（或更高版本）或HDMI 2.0（或更高版本）視頻連接器的KVM擴展器。但是，對于2,560×1,600或更低的分辨率，與DisplayPort 1.1或HDMI 1.2兼容的KVM擴展器就可以了，適配器可用于將HDMI信號轉換為DisplayPort或DVI，反之亦然。
同時，還需要考慮每個系統擴展的視頻信號的數量，高性能KVM擴展器主要是要支持多顯示器配置時也不犧牲用戶體驗。某些產品可通過CATx電纜的單根光纖擴展多達四個視頻信號，從而降低基礎設施成本。
確保支持USB和其他外圍設備
KVM擴展器可以擴展各種USB設備，鍵盤和鼠標是主要的USB設備，USB拇指，硬盤或閃存驅動器以及USB音頻設備都可以擴展。
USB設備分為三類：
USB HID設備——USB人機接口設備（HID）是外圍設備USB規范的一部分。它定義了HID設備，如鍵盤，鼠標，操縱桿，觸摸屏和筆式平板電腦，這些設備通常都是低速運行，傳輸速率為1.5 Mbps。
USB2.0設備——此類包括拇指驅動器，通用訪問卡（CAC），音頻設備和攝像機。USB 2.0可以以480Mbps的最大速率傳輸數據。
USB3.0設備——此類包括硬盤驅動器和閃存驅動器。USB 3.0以最高800 Mbps的速率進行數據傳輸。USB 2.0和3.0設備可以根據它們支持的傳輸類型進一步分類：
批量傳輸——這些不會丟失數據并且可以達到更高的速度，因為它對最小帶寬沒有保證，屬于此類別的設備包括硬盤驅動器，拇指驅動器和觸摸屏。
等時傳輸——這些傳輸使用有保證的固定帶寬，用于音頻和視頻I/O設備的可靠，實時數據傳輸。音頻播放器和攝像機通常屬于這一類。
KVM擴展器可能支持部分或所有類型的USB設備。確保KVM擴展器能夠處理所有必需類型的USB和其他外圍設備信號以進行安裝。
驗證對音頻設備的支持：大多數KVM擴展器都具有連接器組合，以支持模擬和數字音頻設備。輸入連接器可用于連接放大的模擬音頻信號源，如音頻混合器，而3.5 mm插孔用于未放大的音頻信號如麥克風或耳機。具有同步數據傳輸支持的USB端口還可以連接數字音頻設備或USB耳機。DisplayPort和HDMI視頻連接器都可以將數字嵌入式音頻從系統傳輸到顯示器。
確定基礎架構需求：一旦確定了所有信號連接要求，下一步就是查看基礎設施要求。需要覆蓋多長的距離？什么類型的布線適合能滿足該距離？可以使用現有的基礎設施，還是需要安裝運行新的電纜？這些是需要做出的一些與基礎設施相關的主要決策。
確定傳輸介質：距離和帶寬
KVM擴展器通過CATx或光纜傳輸信號。使用的電纜類型決定了鏈路的帶寬以及所覆蓋的距離。
CATx：—些電纜由多股絞合在一起的銅線組成，每根電纜有四根雙絞線：兩根用于發送數據，兩根用于接收數據，數據通過銅纜發送的信號傳輸。CATx電纜通常用于千兆以太網（GigE或GbE）局域網（LAN）。通常，CAT5e電纜支持的點對點最大距離為100米（328英尺）。通過多個路由器和交換機，KVM over IP安裝可以通過CATx電纜實現更長的距離。
下表列出了點對點配置中支持的最大距離，IP操作支持更長的距離。
光纖：這些光纜由光學純玻璃纖維束組成，通過光線傳輸數字信息，而不是以太網使用的電信號，這樣它們免受電磁干擾（EMI）的影響。與點對點的CATx相比，光纖電纜還提供了支持距離內的量子跳躍，例如，光纖SFP +布線可以覆蓋長達10公里。
光纖電纜有兩種基本類型，即單模和多模。單模光纜使用激光發送信號，比多模光纜更薄。多模光纖電纜使用發光二極管（LED）發送信號。多模電纜通常適用于較短距離—— 最長550米傳輸。
傳輸介質具有帶寬限制，并且越高分辨率的視頻信號需要的帶寬越高。雖然CAT5e電纜為擴展未壓縮的1080p 60視頻提供了必要的帶寬支持，但高于1080p 60的分辨率將無法實現，因為它們需要的帶寬比這些電纜所能支持的帶寬更多。例如，未壓縮的4K UHD分辨率視頻（2160 p60）需要高達12 Gbps的帶寬，而CATx電纜支持的最大帶寬僅為10 Gbps。對此的解決方案是采用KVM擴展器，它使用某種程度的壓縮來減小數據大小，使其能夠適應可用帶寬。使用壓縮技術的替代方案包括運行多條電纜，或使用具有更高傳輸帶寬的KVM擴展器，這兩者都可能增加基礎設施成本。
其他需要重視的因素
以下是可能必須考慮的KVM擴展器的其他注意事項，具體取決于應用的要求
性能
高質量圖像對于許多應用來說都是非常最重要的。對于桌面應用程序，選擇不執行色度子采樣的KVM解決方案以減小視頻帶寬大小并保持4:4:4，是最佳的圖像質量，能夠提供清晰的文本和細線。KVM擴展器還可以提供對遠程系統的無縫訪問；鍵盤和鼠標的響應性必須非常出色，它需要感覺好像用戶正在系統旁邊工作一樣。
下面給出的圖像顯示真彩色4:4:4與4:2:0色度子采樣之間的質量差異。4:2:0圖像示例清楚地表明4:2:0色度子采樣使文本模糊不清，這個質量對桌面應用來說是不可接受的。
安全
在評估IP KVM擴展交換解決方案時，安全性是另一個需要考慮的主要因素，其中網絡設計和IP KVM擴展產品都發揮著至關重要的作用。例如，確保IP KVM產品支持加密，并能夠保護通過網絡傳輸的信息。