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Choix du meilleur prolongateur KVM — Considérations clés

Ce guide propose une vue d’ensemble de la technologie d’extension KVM et explique les points principaux à prendre en compte lors de l’évaluation d’un extendeur KVM. Il met également en évidence le rôle critique que jouent les extendeurs KVM dans de nombreux environnements de travail, leurs avantages, les principaux types de connexions possibles avec les extendeurs KVM et les caractéristiques de divers supports de transmission.

Qu’est-ce qu’un extendeur KVM ?
Pourquoi ai-je besoin d’un extendeur KVM ?
Où sont utilisés les extendeurs KVM ?
Comment fonctionne un extendeur KVM ?
Gestion du signal KVM
Éléments clés pour choisir un extendeur KVM
Améliorer l’environnement de travail des techniciens et assurer la protection des ordinateurs

Qu’est-ce qu’un extendeur KVM ?

Un extendeur de clavier, de vidéo et de souris (KVM = keyboard, video and mouse) permet aux utilisateurs de travailler sur un ordinateur à distance. En général, il s’agit d’un ensemble d’appareils émetteurs et récepteurs. L’émetteur KVM est connecté au système informatique et capture les signaux USB du clavier et de la souris, ainsi que les signaux audio et vidéo. Ces signaux sont transmis à un poste de travail distant où un récepteur KVM transmet les signaux aux moniteurs, au clavier et à la souris. Les extendeurs KVM permettent de contourner les limites de distance des câbles HDMI®, DisplayPort™ et USB et de transmettre ces signaux jusqu’à plusieurs kilomètres du système.

Pourquoi ai-je besoin d’un extendeur KVM ?

Un extendeur KVM est utile lorsqu’on veut contrôler un ordinateur à distance, pour plusieurs raisons possibles. Les raisons les plus courantes d’utiliser un extendeur KVM sont le confort et la sécurité des utilisateurs, la centralisation de l’équipement pour des raisons de sécurité et une maintenance simplifiée, ainsi que la mise en place ou l’amélioration du travail collaboratif.
 

Postes de travail ergonomiques

Un nombre croissant de postes de travail sont maintenant équipés d’extendeurs KVM pour offrir des environnements professionnels plus ergonomiques. En déplaçant les ordinateurs de bureau, qui génèrent chaleur et bruit, dans une salle de serveurs, on optimise l’espace et améliore les conditions de travail. Lorsqu’un utilisateur doit travailler sur plusieurs systèmes, un extendeur KVM avec une solution de commutation permet de désencombrer et d’optimiser l’espace de travail, puisque plusieurs ordinateurs peuvent être contrôlés par un seul ensemble d’écrans, de clavier et de souris.
 

Centralisation des ressources et amélioration de la sécurité

Une autre raison importante est de centraliser l’équipement en un lieu unique afin de simplifier la maintenance et d’améliorer la sécurité. Les salles de serveurs permettent de garder les ordinateurs dans un lieu sans poussière, avec contrôle de la température, en les protégeant d’éléments corrosifs comme l’humidité ou le sel. Verrouiller les équipements dans des salles de serveurs permet de renforcer la sécurité, puisque cela limite l’accès aux ressources et empêche les dégradations matérielles et le vol de renseignements confidentiels.
 

Collaboration multiutilisateur et multisite

Les solutions d’extension et de commutation KVM sont idéales lorsque différents utilisateurs se trouvant à des emplacements différents (dans le même bâtiment ou dans plusieurs édifices) doivent accéder au même ordinateur pour travailler. Elles permettent aux utilisateurs de partager leur écran sur un mur vidéo afin d’afficher des informations communes, améliorant le travail d’équipe et la prise de décision.

Où sont utilisés les extendeurs KVM ?

Les solutions KVM sont utilisées dans de nombreuses entreprises ou dans des salles de contrôle pour améliorer la sécurité, l’ergonomie et la collaboration. Par exemple, on les trouve dans les salles de contrôle industrielles, les centres de commandement militaire et de défense, les centres de gestion d’aéroport, de transport ou d’expédition, ou dans des domaines comme la postproduction, la diffusion, l’éducation ou la santé, pour n’en citer que quelques-uns.

Comment fonctionne un extendeur KVM ?

Les extendeurs KVM sont composés d’un émetteur et d’un récepteur. L’émetteur se trouve à côté du système informatique et le récepteur, sur le poste de travail distant de l’utilisateur. Les unités communiquent entre elles par un câble en cuivre (tel que Cat5e) ou par fibre optique.

L’émetteur KVM capture les signaux d’entrée/sortie (E/S) de l’ordinateur. Les signaux les plus courants sont les signaux vidéo, audio et USB pour le contrôle. Certains modèles transmettent également les signaux RS232 et infrarouge (IR). Un extendeur KVM encode ces signaux et utilise soit un protocole propriétaire, soit un protocole Internet, pour les transmettre au récepteur KVM, qui décode ces signaux et alimente les périphériques distants tels que les écrans, le clavier, la souris et les haut-parleurs. Lors de l’utilisation d’un extendeur KVM IP, les informations sont transmises par paquets à travers une infrastructure réseau standard.

Gestion du signal KVM

Les extendeurs KVM peuvent fonctionner comme des périphériques point à point, où un émetteur unique communique avec un récepteur unique. Ils permettent également de concevoir des systèmes commutation KVM, permettant d’accéder et de contrôler plusieurs systèmes à partir de différents postes de travail.
 

Point à point

Dans les configurations KVM point à point, l’émetteur est directement lié au récepteur par une connexion filaire, et le récepteur distant ne peut communiquer qu’avec un seul émetteur.
Lorsqu’il est associé à un commutateur KVM, un extendeur KVM permet de contrôler plusieurs systèmes à partir d’un seul lieu.
 

Plusieurs-à-plusieurs

Des solutions de routage et de gestion des signaux plus complexes peuvent être conçues lorsque des extendeurs KVM sont associés à des commutateurs matriciels KVM, ce qui permet aux utilisateurs d’accéder à plusieurs systèmes sources à partir de différents emplacements distants.
 
Ces solutions reposent la plupart du temps sur des protocoles propriétaires pour la transmission des informations d’un point A vers un point B. Cela implique qu’un extendeur KVM d’un fabricant ne pourra pas fonctionner avec un commutateur matriciel KVM d’un autre fabricant. Les produits plus modernes KVM IP offrent des configurations similaires en remplaçant le commutateur matriciel propriétaire par un commutateur réseau standard.
 

KVM sur IP

Les produits KVM IP  utilisent un protocole Internet pour transmettre les informations d’un point A vers un point B, en convertissant le signal en paquets et en les distribuant grâce à des commutateurs réseau standard. Cela permet une meilleure adaptabilité par rapport à une extension KVM traditionnelle.
Les commutateurs réseau prêts à l’emploi (COTS) remplacent efficacement les commutateurs matriciels KVM propriétaires plus onéreux. Grâce à un logiciel de gestion de signaux KVM, vous pouvez facilement transmettre un signal source d’ordinateur vers un poste distant. Cela permet de réduire les coûts et d’améliorer l’interopérabilité de votre installation, car vous pouvez utiliser n’importe quel réseau standard. Un autre avantage est l’évolutivité. Les réseaux sont par nature évolutifs. Avec une solution KVM IP, vous n’êtes plus limité par un nombre maximum de ports disponibles sur le commutateur matriciel : les utilisateurs peuvent facilement ajouter des systèmes et des postes utilisateurs distants, et agrandir facilement leur réseau KVM.

Éléments clés pour choisir un extendeur KVM

Voici les éléments les plus importants à prendre en considération lors de l’achat d’un extendeur KVM.
 

Identifier les caractéristiques vidéo, USB et audio

 
En règle générale, les spécifications du produit KVM doivent respecter les caractéristiques des périphériques dont vous voulez transmettre les signaux, tels que les écrans, le clavier et la souris, ainsi que les autres périphériques audio et USB.
 
Évaluer la résolution et la connectivité vidéo
Les premiers modèles analogiques d’extendeurs KVM prenaient en charge les signaux vidéo analogiques (VGA). Toutefois, ces modèles analogiques sont très limités sur les plans de la résolution et de la distance. Les solutions numériques d’extension KVM possèdent des connexions DVI (interface visuelle numérique), HDMI (interface multimédia haute définition) et DisplayPort permettant de surmonter les limites des modèles analogiques antérieurs.
 
DisplayPort et HDMI sont les normes de connexion vidéo les plus courantes sur les cartes graphiques et les écrans professionnels. Les caractéristiques des connexions HDMI et DisplayPort établissent la résolution maximale permise, la bande passante requise et la version de la protection du contenu numérique à bande passante (HDCP). HDCP est un procédé de cryptage matériel qui empêche la transmission d’un contenu numérique vers des périphériques non conformes et la duplication non autorisée du contenu.
 
La résolution est le nombre de pixels horizontaux et verticaux (largeur x hauteur) pouvant être affiché sur un moniteur. Plus la résolution est élevée, plus l’image affichée est claire et nette. Par exemple, la résolution 4K UHD est une norme commerciale correspondant à une résolution de 3840 x 2160 (image d’environ 4000 pixels de large), Full HD (FHD), correspond à une résolution de 1920 x 1080 pixels et HD, à 1280 x 720 pixels. Vérifiez que l’extendeur KVM est capable de transmettre les résolutions maximales de vos écrans et de votre système source.
Le tableau suivant détaille les caractéristiques des différentes normes DisplayPort et HDMI.
 
Tableau 1 : Dernières normes DisplayPort et HDMI
Norme Standard
Date de la version
Résolution maximale
Résolution maximale
Maximum Bandwidth
Version HDCP
DisplayPort 1.1a
2008
2.5kp60
4Kp30
2560x1600 @60Hz
3840x2160 @30Hz
10.8 Gbps
1.1-1.3
DisplayPort 1.2 
DisplayPort 1.2 a
2010
2012
4Kp60
3840x2160 @60Hz
21.6 Gbps
1.1-1.3
DisplayPort 1.3
2014
5kp60
8Kp60
5120x2280 @60Hz
7680x4320 @30Hz
32.4 Gbps
2.2
DisplayPort 1.4
2016
8Kp30Hz
8Kp60Hz1
4Kp120Hz
7680x4320 @30Hz
7680x4320 @60Hz1
3840x2160 @120Hz
32.4 Gbps
2.2
HDMI 1.3
HDMI 1.4ab
2006
2010/2011
4Kp30Hz
3840x2160 @30Hz
10.2 Gbps
1.1-1.4
HDMI 2.0 
HDMI 2.0a
2013
2015
4Kp60Hz
3840x2160 @60Hz
18 Gbps
2.2
HDMI 2.1
2017
8Kp60Hz
4Kp120Hz
7680x4320 @60Hz
3840x2160 @120Hz
48 Gbps
2.2
Dans le tableau, nous pouvons voir que l’extension d’un écran 4K UHD fonctionnant à 60 Hz nécessite un extendeur KVM possédant une connexion vidéo compatible avec DisplayPort 1.2 (ou supérieur) ou avec HDMI 2.0 (ou supérieur). Toutefois, pour une résolution de 2560 x 1600 ou moins, un extendeur KVM compatible avec DisplayPort 1.1 ou HDMI 1.2 fonctionnera. Un adaptateur peut être utilisé pour convertir un signal HDMI en DisplayPort ou DVI, ou inversement.
 
Le nombre de signaux vidéo à transmettre par système doit également être pris en compte. Les extendeurs KVM les plus performants permettent des configurations multiécrans sans perte de qualité. Certains modèles peuvent transmettre jusqu’à quatre signaux vidéo avec un seul câble en fibre optique ou CATx, ce qui réduit le coût de l’infrastructure.
Vérifier la compatibilité des périphériques USB et autres périphériques
Les extendeurs KVM peuvent transmettre les signaux de différents types de périphériques USB. Il s’agit principalement du clavier et la souris, mais il peut aussi s’agir de clés USB, de disques durs ou Flash et de périphériques audio USB.
Les périphériques USB se répartissent en trois catégories :
  • Périphériques USB HID — La classe de périphériques USB (HID) fait partie de la spécification USB pour les périphériques. Cette classe de périphériques comprend les claviers, les souris, les manettes, les écrans tactiles et les tablettes graphiques. Ces périphériques fonctionnent généralement à des vitesses faibles, à un débit de transmission de 1,5 Mb/s.
  • Périphériques USB 2.0 — Cette classe comprend les clés USB, les cartes d’accès communs (CAC), les périphériques audio et les caméras vidéo. L’USB 2.0 peut transférer des données à un débit maximal de 480 Mb/s.
  • Périphériques USB 3.0 — Cette classe comprend les disques durs et les disques Flash. L’USB 3.0 peut transférer des données à un débit maximal de 800 Mb/s.
Les périphériques USB 2.0 et 3.0 peuvent en outre être classés en fonction du type de transfert qu’ils prennent en charge :
  • Transferts en masse — Ce type de transfert ne perd pas de données et peut atteindre des vitesses plus élevées, car il est capable d’utiliser la bande passante non utilisée par les autres transferts, mais aucune bande passante minimale n’est garantie. Parmi les périphériques qui se trouvent dans cette catégorie figurent les disques durs, les clés USB et les écrans tactiles.
  • Transferts isochrones — Ce type de transfert utilise une bande passante fixe garantie pour un transfert fiable et en temps réel des données de périphériques audio et vidéo. Les lecteurs audio et les caméras vidéo se trouvent généralement dans cette catégorie.
Les extendeurs KVM ne sont pas toujours compatibles avec tous les périphériques USB. Assurez-vous que l’extendeur KVM est compatible avec l’ensemble des périphériques USB de votre installation.
Vérifier la compatibilité des périphériques audio
La plupart des extendeurs KVM possèdent plusieurs types de connexions audio pour pouvoir connecter des périphériques audio analogiques ou numériques. L’entrée ligne (line-in) est généralement utilisée pour connecter une source audio analogique amplifiée comme une table de mixage audio, tandis qu’une prise 3,5 mm est utilisée pour un signal audio non amplifié, comme un microphone ou un casque. Les ports USB avec transfert de données isochrone permettent également de connecter des périphériques audio numériques ou des casques USB. Les connexions vidéo DisplayPort et HDMI peuvent aussi transmettre des signaux audio numériques intégrés.
 

Déterminer vos besoins pour votre installation

Une fois toutes les exigences de connectivité des signaux identifiées, l’étape suivante consiste à évaluer vos besoins pour votre installation. Quelles distances doivent être couvertes ? Quel type de câblage convient pour les distances à couvrir ? L’infrastructure existante peut-elle être utilisée ou faut-il installer de nouveaux câbles ? Voici quelques questions importantes que vous devez vous poser.
 
Choisir le support de transmission : distance et bande passante
Les extendeurs KVM transportent les signaux sur des câbles CATx ou en fibre optique. Le type de câble utilisé détermine la bande passante disponible ainsi que la distance pouvant être couverte.
  • CATx — Ces câbles sont constitués de plusieurs brins de fil en cuivre torsadés, avec quatre paires de fils torsadés par câble : deux pour envoyer les données et deux pour les recevoir. Les données sont transmises par des signaux électriques envoyés à travers les fils de cuivre. Les câbles CATx sont souvent utilisés dans les réseaux locaux (LAN) Gigabit Ethernet (GigE ou GbE). En général, les câbles CAT5e ont une portée maximale de 100 mètres dans une configuration point à point. Les installations KVM sur IP, utilisant un câble CATx peuvent transmettre à des distances supérieures en utilisant plusieurs routeurs et commutateurs.
Le tableau suivant indique la distance maximale prise en charge dans les configurations point à point.2Des distances plus longues peuvent être atteintes avec une installation KVM sur IP.
 
Tableau 2 : Types de câble CATx
 
CAT5e
CAT6
CAT6a
CAT7
Bandwidth
1 Gbps
1 Gbps
10 Gbps
10 Gbps
Maximum Frequency
100 MHz
250 Mhz
500 MHz
600 MHz
Maximum Distance
100 m
(328 ft)
100 m
(328 ft)
100 m
(328 ft)
100 m
(328 ft)
  • Fibre optique—Ces câbles sont constitués de minces brins de verre optiquement pur qui transmettent les informations numériques sous forme de lumière plutôt que par signaux électriques comme avec Ethernet, ce qui les protège des interférences électromagnétiques (EMI). La distance maximale permise avec la fibre optique est beaucoup plus importante qu’avec les câbles en cuivre dans une configuration point à point. Par exemple, un câblage SFP+ en fibre optique peut couvrir jusqu’à 10 kilomètres.
Il existe deux types de câbles en fibre optique : monomode et multimode. Les câbles en fibre optique monomode utilisent la lumière laser pour envoyer les signaux et sont plus fins que les câbles en fibre optique multimode. Les câbles en fibre optique multimode utilisent des diodes électroluminescentes (D.E.L.) pour envoyer les signaux. Les câbles multimodes sont généralement utilisés pour les distances plus courtes (jusqu’à 550 mètres).
 
Tableau 3 : Types de câbles en fibre optique

 

Type

Core/Cladding Diameter

1 Gbps Data Rate

10 Gbps Data Rate

OM1

Multi-Mode

(62.5/125 μm)

275 m

33 m

OM2

Multi-Mode

(50/125 μmm)

550 m

82 m

OM3

Multi-Mode

(50/125 μm)

550 m

300 m

OM3

Multi-Mode

(50/125 μm)

550 m

400 m

OS1

Single-Mode

(9/125 μm)

5 km

2 km

OS2

Single-Mode

(9/125 μm)

5 km

10 km
Les supports de transmission présentent des limitations de bande passante. Or, les signaux vidéo de haute résolution exigent nécessairement une bande passante importante. Bien que la bande passante disponible avec les câbles CAT5e permette de transmettre un signal vidéo 1080p60 non compressé, des résolutions supérieures à 1080p60 ne sont pas possibles, car elles nécessitent davantage de bande passante que ce que ces câbles permettent. Par exemple, une vidéo non compressée ayant une résolution 4K UHD (2160p60) nécessite jusqu’à 12 Gb/s de bande passante. Or, la bande passante maximale des câbles CATx est seulement de 10 Gb/s. Les extendeurs KVM sont une solution, car ils utilisent un certain niveau de compression pour réduire la taille des données afin de l’adapter à la bande passante disponible. Les alternatives à l’utilisation d’une technologie de compression sont l’utilisation de plusieurs câbles ou l’utilisation d’extendeurs KVM avec une bande passante de transmission plus importante, ce qui peut augmenter le coût de l’infrastructure.
 

Tenir compte d’autres éléments importants

Voici d’autres considérations à prendre en compte pour une extension KVM.
 
Performances
Une qualité d’image élevée est primordiale dans de nombreux domaines. Pour la bureautique par exemple, le choix d’une solution KVM qui n’effectue pas de sous-échantillonnage de la chrominance pour minimiser la taille de la bande passante et qui conserve un échantillonnage 4:4:4, soit la meilleure qualité d’image possible, génèrera un texte net et de fines lignes. On s’attend à ce que les extendeurs KVM fournissent également un accès instantané aux systèmes à distance. La réactivité du clavier et de la souris doit être exceptionnelle, comme si l’utilisateur travaillait juste à côté du système.
 
Les images indiquées ci-dessous montrent la différence de qualité entre un échantillonnage 4:4:4 et un sous-échantillonnage de la chrominance 4:2:0. L’exemple de l’image 4:2:0 indique clairement comment le sous-échantillonnage de la chrominance 4:2:0 rend le texte flou à l’écran et n’est donc pas à un niveau de qualité acceptable dans le domaine de la bureautique.
Sécurité
La sécurité est aussi un facteur important à prendre en compte lors de l’évaluation d’une solution de commutation d’extendeur KVM IP, où la conception du réseau et l’extendeur KVM jouent un rôle essentiel. Par exemple, assurez-vous que le produit KVM permet le cryptage des informations transmises sur le réseau afin de les protéger.
 

Améliorer l’environnement de travail des techniciens et assurer la protection des ordinateurs

Une extension KVM crée un meilleur environnement de travail. Lors du choix d’un extendeur KVM, tenez compte des caractéristiques de votre lieu de travail et choisissez une solution sécurisée et flexible. Matrox propose des solutions KVM qui s’intègrent parfaitement à toute infrastructure existante.