Aperç u des technologies de commutation et d`extension en

Commutation matricielle et extension vidé o HD et pé riphé riques
Aperç u des technologies de
commutation et d’extension
en environnement KVM
hautes performances
» Gestion efficace des ré gies, PC de contrô le aé rien, salles de contrô le
et autres environnements collaboratifs.
» Contrô le flexible de vos é quipements vidé o et des pé riphé riques.
» Commutation instantané e et affichage temps ré el de la vidé o HD
et des pé riphé riques.
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Extension et commutation des signaux vidé o HD et pé riphé riques
Sommaire
Introduction .............................................................................................................................................................................................. 3
À propos de Black Box .............................................................................................................................................................................. 3
Amé liorer la productivité et l’efficacité des utilisateurs .............................................................................................................................. 4
Extension : é lé ments de base..................................................................................................................................................................... 4
Comparaison entre vidé o analogique et vidé o numé rique ......................................................................................................................... 5
Vidé o analogique (VGA)...................................................................................................................................................................... 5
Video numé rique ................................................................................................................................................................................ 5
Interfaces DVI et HDMI.............................................................................................................................................................................. 5
Interface vidé o numé rique : DVI (Digital Video interface) ..................................................................................................................... 5
Interface multimé dia haute dé finition : HDMI (High-Definition Multimedia Interface) .......................................................................... 5
Aspects techniques pour dé porter de la vidé o numé rique ......................................................................................................................... 6
Technologie d’extension proprié taire « Vidé o sans perte » ................................................................................................................... 6
Extension HDBaseT.............................................................................................................................................................................. 6
Sché ma fonctionnel de l’extension HDBaseT........................................................................................................................................ 6
Vidé o numé rique compressé e et extension sur IP ................................................................................................................................ 7
Extension sur fibre optique.................................................................................................................................................................. 7
Technologies d’extension numé rique................................................................................................................................................... 8
USB : à savoir............................................................................................................................................................................................. 9
Extension USB ........................................................................................................................................................................................... 9
Extension de la vidé o et des pé riphé riques ...............................................................................................................................................10
Sché mas fonctionnels de la technologie de commutation ..................................................................................................................11
Extension numé rique : choisir la bonne technologie..................................................................................................................................12
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Introduction
Compte tenu du grand nombre de solutions de dé port et de commutation disponibles sur le marché , il peut sembler difficile de s’y
retrouver. Cependant consacrer un peu de temps à chercher et comprendre les diffé rentes options possibles en vaut la peine et vous aidera
à choisir la solution adapté e à vos besoins. Selon que votre application doit prendre en charge de la vidé o haute dé finition, d’un
ensemble KVM (Clavier/é cran/souris) ou la commutation de maté riels pé riphé riques, l’emploi de solutions d’extension vous permettra de
surveiller trè s efficacement vos process, workflow et automatismes.
Aujourd’hui, on observe quatre tendances en matiè re d’extender et de switch:
À propos de Black Box
Black Box Network Services est un des leaders dans le domaine de la commutation et du dé port vidé o HD et des pé riphé riques.
Pré sent au travers de ses 200 bureaux dans 150 pays, Black Box sert chaque anné e 175 000 clients. Black Box est la plus grande entreprise
du monde spé cialisé e dans la conception, l’installation, la maintenance et la fourniture d’infrastructures de communications informatiques
et té lé phoniques.
© Copyright 2012. Tous droits ré servé s. Black Box® et le logo Double Diamond sont des marques commerciales dé posé es et appartiennent
à BB technologies, Inc. Toutes les marques commerciales tierces figurant dans ce livre blanc sont ré puté es appartenir à leurs proprié taires
respectifs.
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Amé liorer la productivité et l’efficacité des utilisateurs
L’ergonomie est la science qui vise l’adaptation ré ciproque entre l’opé rateur et son travail et/ou son maté riel. La finalité de l’ergonomie est
d’optimiser la sé curité et la productivité .
Les facteurs clefs de l’ergonomie sont le silence, un local confortable et climatisé , un é quipement convivial, polyvalent, extensible et facile
d’utilisation.
3. Silence et local climatisé :
son é quipement.
2. Un é quipement polyvalent et extensible devrait:
3. Convivialité et facilité d’utilisation:
Extension : é lé ments de base
Les nouvelles technologies de commutation et d’extension des signaux numé riques accé lè rent la migration de l’analogique au numé rique
et favorisent aussi le dé laissement de la commutation point à point au profit des matrices de commutation parce qu’elles offrent une
souplesse presque illimité e. Dé ployé es pour des transmissions cuivre ou fibre optique ou encore via IP, ces nouvelles technologies offrent
des solutions temps ré el — sans dé lai, sans dé salignement. En plus de l’extension des signaux vidé o, ces applications prennent en charge
l’extension des signaux clavier/souris, du son numé rique ou analogique, des signaux sé rie et de l’USB.
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Comparaison entre vidé o analogique et vidé o numé rique
Vidé o analogique (VGA)
Un signal analogique varie de faç on continue. La vidé o composite, la vidé o en composantes,
diamè tre et son blindage soient suffisants. Cependant, indé pendamment de la qualité du
signifie qu’à partir de 10 à 15 mè tres, la qualité de l’image se dé grade avec des textes flous
et un dé calage des couleurs.
Pour palier la dé gradation du signal dans les applications VGA, il faut utiliser un é galiseur
ou un extender qui compensera l’affaiblissement du signal. Un extender de bonne qualité
dispose de ré glages sé paré s pour les hautes et les basses fré quences; l’atté nuation du signal
est gé né ralement plus importante en haute fré quence qu’en basse fré quence.
Vidé o numé rique
Qualité de l’image
le format vidé o le plus ré pandu pour les PC et les lecteurs multimé dias.
100%
En vidé o analogique, la qualité de l’image se dé grade en
fonction de la longueur du câ ble.
100%
Qualité de l’image
Alors qu’en vidé o analogique les signaux forment une courbe sinusoïdale, en vidé o numé rique,
la forme des signaux est carré e. Les signaux numé riques se pré sentent dans un format binaire
vidé o courantes sont HDMI et DVI (voir explications ci-dessous).
ne passent plus et vous obtiendrez un é cran noir, c’est ce qu’on appelle «l’effet de falaise».
Pour augmenter la distance, il faudra avoir recours à des extenders ou à des ré pé teurs.
En vidé o numé rique, l’image disparaît
soudainement à une certaine longueur de
câ ble. (ex. HDMI) ; c’est «l’effet falaise».
Interfaces DVI et HDMI
Interface vidé o numé rique: DVI (Digital Video Interface)
DVI est l’interface vidé o numé rique standard des PC.
Le standard DVI repose sur la signalisation TDMS. Il existe deux formats de DVI : single-link (monovoie) et dual-link (bivoie). DVI single-link
a une fré quence maximale de 165 MHz et DVI dual-link dispose du double. L’interface single-link permet de transmettre jusqu’en
ré solution 1 920 x 1 200 alors qu’une interface dual-link transmet jusqu’à 2 560 x 1 600.
Les connecteurs DVI les plus courants sont:
ou analogique-analogique. Certains fabricants é quipent leurs produits de ce connecteur au lieu de deux connecteurs distincts. Si les deux
Interface multimé dia haute dé finition: HDMI (High-Definition Multimedia Interface)
HDMI® est l’interface standard pour la té lé vision haute dé finition (HDTV). HDMI a é té la premiè re interface numé rique à ré unir sur un
nouvelle interface DisplayPort (DP). De plus, l’interface HDMI est ré trocompatible avec l’interface DVI car elles utilisent toutes les deux le
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players d’affichage
dynamique, des dé codeurs triple play, des té lé viseurs HD et des vidé oprojecteurs. Si l’é quipement HDMI prend en charge des ré solutions
plus é levé es, vous pourrez aussi connecter des é crans 3D.
HDMI supporte de nombreux formats audio, du son sté ré o standard jusqu’au son surround multicanal. De plus, l’interface intè gre un canal
de communication bidirectionnel entre la source vidé o et le ré cepteur TVHD qui permet d’effectuer des ré glages par simple
«pointer-cliquer» avec la té lé commande.
le cas d’une connexion HDMI entre une source et un é cran, la transmission ne pourra pas avoir lieu si l’é cran n’est pas aussi HDCP.
perte de qualité . Dans ce cas, seule la vidé o sera transmise, le son n’é tant pas pris en charge par l’interface DVI. Né anmoins, il est rare de
trouver du HDMI dual-link. En principe, les é crans DVI ne permettent pas d’afficher les signaux HDMI proté gé s par HDCP ni des contenus
HDMI codé s en composantes (YCbCr).
Aspects techniques de l’extension vidé o numé rique
Technologie d’extension proprié taire «Vidé o sans perte»
Une trop grande longueur ou un affaiblissement trop important peut provoquer la dé gradation voire la disparition du signal TMDS,
é quipements sont capables de lire un signal de qualité mé diocre, de l’é galiser et de le remettre en forme pour qu’il s’affiche sur l’é cran
distant. Une technologie d’extension proprié taire permet de prolonger les signaux HDMI ou DVI jusqu’à 30 m sans dé gradation ni perte.
Extension HDBaseT
HDBaseT™
CATx et sur de longues distances. HDBaseT prend en charge la transmission de la vidé o DVI ou HDMI et du son, d’Ethernet 100BASE-T, de
100 m. La puce utilisé e a fait la preuve de sa grande fiabilité et c’est, à ce jour, la seule solution sur le marché pour dé porter à une telle
Internet
Sché ma fonctionnel HDBaseT
É metteur
Ethernet
Systè me de contrô le
des mé dias
(p. ex. AMX ou Crestron)
RS-232
HDMI
IR
Té lé commande infra rouge (IR)
É cran
Ré cepteur
IR
HDMI
RS-232
RJ-45
Ethernet
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Vidé o numé rique compressé e et extension sur IP
Une autre faç on de dé porter la vidé o sur de longues distances ou avec moins de bande passante est d’utiliser la compression.
d’effectuer la transmission sur IP, via un ré seau LAN ou Internet.
La compression n’est pas toujours synonyme de mauvaise qualité vidé o. Il existe deux mé thodes de compression, avec ou sans perte.
bande passante, ce qui ne pose pas de problè me puisqu’elles sont en gé né ral exploité es sur un LAN et non via Internet. Aujourd’hui,
d’excellents algorithmes de compression permettent la transmission d’images et de vidé o informatiques HD sur un ré seau local, sans
aucune dé gradation visible de la qualité .
L’extension via IP est une autre faç on de dé porter votre application sur de longues distances. L’extension via IP est une solution souple et
gé né ralement de transmettre des donné es sur des segments de 100 m. En utilisant des switchs Ethernet comme ré pé teurs il est possible
Comparaison entre compression avec perte et sans perte.
Extension sur fibre optique
Au-delà de 120 m, le meilleur choix est de recourir à une extension sur fibre optique, à moins de pouvoir utiliser plusieurs ré pé teurs ou de
de transmettre de la vidé o Full-HD sur de longues distances, jusqu’à plusieurs kilomè tres. En outre, les connexions sur fibre optique
bé né ficient de l’isolation galvanique, ce qui é vite les problè mes de boucles de terre, etc.
Gé né ralement, l’utilisation de la fibre optique est exigé e en milieu hospitalier ou dans d’autres applications sensibles. Insensible aux
interfé rences é lectromagné tiques, la fibre optique est la solution parfaite pour les applications industrielles.
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Technologies d’extension numé rique
Câ ble DVI
Un ré pé teur placé au milieu d’une liaison prolonge
Ré pé teur
Lecteur DVD
conversion des signaux.
É cran
distant
Câ ble DVI
Kit extender sur CATx avec é metteur et ré cepteur
Un extender CATx (sans accè s LAN) comprend un
é metteur et un ré cepteur pour acheminer les signaux
Lecteur Blu-ray
É cran
distant
Câ ble HDMI
et permet des distances bien plus importantes que ce
Câ ble HDMI
Câ ble CATx
numé rique.
Un extender vidé o Unicast sur IP est composé
d’un é metteur et d’un ré cepteur pour transmettre via
le ré seau la vidé o HDMI et le son vers un seul é cran
distant. L’é metteur et le ré cepteur s’installent
directement sur le ré seau LAN existant.
É metteur
vidé o Unicast sur IP
É cran numé rique
IP
Ré cepteur
vidé o Unicast sur IP
PC
Un extender fibre optique est constitué d’un
é metteur et d’un ré cepteur pour transmettre des
signaux numé riques sur fibre optique. Cette solution
Câ ble fibre optique
Kit extender DVI fibre optique
avec é metteur et ré cepteur
Câ ble audio
interfé rences é lectromagné tiques. De plus, elle permet
des transmissions sur de bien plus grandes distances.
Hautparleurs
Câ bles DVI
PC portable
É cran local
Câ ble audio
3,5 mm
Câ ble
DVI
É cran
distant
É crans numé riques
Appliance d’affichage dynamique
Câ bles HDMI
Ré cepteurs vidé o
Multicast sur IP
Câ bles CATx
Switch niveau 3
avec IGMP
Switch niveau 3
avec IGMP
PC
Câ ble
HDM
Câ bles CATx
IP
É metteurs Multicast
Video sur IP
Câ ble CATx
Les extenders Multicast sur IP permettent de diffuser de la vidé o HDMI et le son sur le ré seau à destination d’un nombre quelconque
d’é crans. Comme le montre le sché ma ci-dessus, vous pouvez ainsi utiliser le ré seau Ethernet pour distribuer des contenus d’affichage
dynamique ou de la vidé o et du son HD.
L’é metteur et le ré cepteur s’installent directement sur le ré seau existant. Le systè me transmet les signaux en paquets afin que le contenu
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USB : à savoir
Le principal attrait de l’USB est la possibilité d’ajouter trè s facilement des pé riphé riques à un ordinateur. Il permet de raccorder les
Pratiquement tous les systè mes d’exploitation actuels prennent en charge l’USB. La technologies USB existe en plusieurs versions et
diffé rents dé bits. Il existe un logo pour identifier chaque spé cification des produits, depuis l’USB standard à la derniè re gé né ration USB
SuperSpeed. La version la plus couramment utilisé e aujourd’hui est USB 2.0.
Extension USB
USB est une interface sé rie polyvalente, mais elle est limité e à une distance de 5 mè tres. Les extenders USB permettent d’é loigner les
extender USB, les pé riphé riques fonctionnent comme s’ils se trouvaient dans la limite des 5 mè tres spé cifié e par le standard USB dé fini par
l’organisme ré fé rent l’«USB Implementors’ Forum (USB-IF)».
Les extenders USB conservent les fonctionnalité s standards et les restrictions de timing d’USB bien qu’ils acceptent un dé lai de transmission
fois installé , l’ensemble extender USB fonctionne comme un simple hub standard.
Tout comme un hub USB standard, un kit extender USB est compatible avec tous les systè mes d’exploitation prenant en charge l’USB et
ne requiert l’installation d’aucun pilote supplé mentaire.
à concurrence du nombre maximal en cascade dé fini par l’USB. Il est possible de placer un kit extender en premiè re ou en derniè re
salle informatique ou une baie té lé coms centrale.
En revanche, la seule restriction est l’impossibilité d’utiliser plusieurs extenders USB l’un derriè re l’autre. La plupart des extenders USB utilise
Module local
Transceiver
USB
Convertisseur
de protocole
Module distant
Interface
ligne
Circuiterie
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Interface
ligne
Convertisseur
de protocole
Transceiver
USB
Circuiterie
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Extension de la vidé o et des pé riphé riques
L’un des types les plus courants d’extension des signaux vidé o et pé riphé riques est celle de la technologie KVM (clavier, vidé o et souris).
Cette caté gorie de switchs et d’extenders sert à connecter des dispositifs d’interface homme-machine (HID) comme des claviers, des
moniteurs, des é crans tactiles et des souris, sur des appareils cibles (serveurs, stations de travail, ordinateurs) sans qu’il y ait besoin
d’installer des pilotes sur ces machines. Ce type d’extension des signaux vidé o et pé riphé riques constitue une solution middleware — ni
100% logicielle, ni 100% maté rielle— pour dé porter ou commuter principalement les signaux KVM. La plupart des switchs et des
de faciliter le partage des ressources et d’en amé liorer le fonctionnement de faç on transparente.
En gé né ral, les solutions d’extension à privilé gier sont celles qui ont un faible coû t global de possession (TCO, Total Cost of Ownership) car
leur duré e de vie se situe entre 7 et 10 ans. Cela signifie qu’elles continuent de servir avec au moins deux gé né rations de pé riphé riques et
aussi souvent. Elles devraient faire la preuve de leur future compatibilité au niveau de leur connexions, de leur facilité de mise en cascade et
de leur é volutivité .
l’exploitation, l’ergonomie et de faire gagner du temps, ce type d’extension conduit à optimiser les ressources humaines. De plus,
l’extension de la vidé o et des pé riphé riques, source de ré ductions de coû ts et d’é conomie d’é nergie, constitue une solution d’informatique
«é co-responsable».
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Sché ma fonctionnel —
Switch vidé o et pé riphé riques multi-utilisateur
Clavier
É mulation des protocoles
souris et clavier
Souris
Vidé o (VGA)
Clavier
É mulation des protocoles
souris et clavier
Souris
Vidé o (VGA)
Table de mappage
clavier
Clavier
sur base de codage
ASCII
ou hexadé cimal
É mulation des protocoles
souris et clavier
Souris
Video (VGA)
É mulation des
protocoles
souris et clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Vidé o (VGA)
Clavier
Souris
Vidé o (VGA)
Clavier
Souris
Clavier
É mulation des protocoles
souris et clavier
Souris
Vidé o (VGA)
Exemple typique d’un KVM de bureau
… et comment cela se fait avec une matrice proprié taire multi-utilisateur CATx/fibre optique
Clavier
Souris
Video (DVI)
Clavier
Souris
Video (DVI)
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Table de mappage
du clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Pé riphé riques
USB
Base de donné es
et
authentification
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Table de mappage
du clavier
Clavier
Souris
Video (DVI)
Clavier
Souris
Video (DVI)
Clavier
Souris
Video (DVI)
É mulation des
protocoles
souris et clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Pé riphé riques
USB
Table de mappage
du clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Pé riphé riques
USB
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Table de mappage
du clavier
Clavier
Souris
Video (DVI)
É mulation des
protocoles
souris et clavier
É mulation des
protocoles
souris et clavier
Pé riphé riques
USB
Matrice de commutation des signaux DVI et des pé riphé riques USB.
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Extension numé rique : choisir la bonne technologie
Alors, laquelle choisir? Tout dé pend de l’application.
Pour une extension à courte distance
proprié taire sans compression pourront trè s bien fonctionner.
Pour des applications à moyenne distance, jusqu’à 100 m, le meilleur choix se portera sur des extenders HDBaseT ou ceux qui utilisent
Pour des distances au-delà de 120 m, il y a deux options possibles. La premiè re est d’opter pour des extenders fibre optique, de convertir
Les solutions combinant matrices et extension vidé o, extenders USB, extension et commutation de la vidé o et des pé riphé riques (comme
les KVM) offrent aux utilisateurs une quantité presque infinie de configurations pour tous les types d’applications et pour tous les secteurs
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