Cables, EDID y USB en switches KVM: referencia

Un switch KVM permite que un teclado, un monitor y un ratón controlen dos o más computadoras. El lado del vídeo es donde fallan la mayoría de las instalaciones: el switch debe pasar la misma señal, con el mismo ancho de banda, que esperan el monitor y las computadoras. Esta referencia cubre cómo funciona un KVM, cómo adaptar sus puertos de vídeo y ancho de banda a la pantalla, qué hace la emulación EDID, cómo se comporta la emulación de teclado USB y qué cables usar entre ellos.

Cómo funciona un switch KVM

Un switch KVM se sitúa entre las computadoras y los periféricos compartidos. Cada computadora se conecta al switch con un cable de vídeo y un cable USB (o un conjunto de cables combinado). El switch presenta un teclado, un ratón y un monitor al usuario, y enruta esas señales a la computadora seleccionada.

Hay dos grandes tipos:

• Switches solo de vídeo o solo USB manejan un tipo de señal y son raros en configuraciones modernas.
• Switches KVM combinados transportan vídeo y USB juntos, a menudo a través de un único conjunto de cables por computadora.

El switch también puede incluir conmutación de audio, micrófono o Ethernet, pero la función principal es vídeo y USB.

Tipos de puertos y qué transportan

Un switch KVM tiene un conjunto de puertos del lado de la computadora y un conjunto de puertos del lado de la consola. El lado de la consola se conecta al monitor, teclado y ratón. El lado de la computadora se conecta a cada computadora.

Tipos comunes de puertos de vídeo en switches KVM:

Un switch KVM no convierte entre tipos de señal. Un switch KVM HDMI recibe HDMI y entrega HDMI. Si una computadora tiene DisplayPort y el monitor tiene HDMI, la conversión debe ocurrir antes o después del switch, no dentro de él.

Adaptar el ancho de banda de vídeo al monitor

El switch debe pasar la señal de vídeo sin degradarla. Eso significa que el ancho de banda de vídeo del switch debe ser al menos tan alto como la señal que usan la computadora y el monitor.

Las versiones de HDMI y DisplayPort definen el ancho de banda:

• HDMI 1.4: 10,2 Gbps; 4K a 30 Hz.
• HDMI 2.0: 18 Gbps; 4K a 60 Hz; HDR añadido en 2.0a.
• HDMI 2.1: 48 Gbps; 4K a 120 Hz, 8K a 60 Hz.
• DisplayPort 1.2: 21,6 Gbps (HBR2).
• DisplayPort 1.4: 32,4 Gbps (HBR3), compresión DSC; 4K a 120 Hz, 8K a 60 Hz con DSC.
• DisplayPort 2.0/2.1: UHBR10 = 40 Gbps, UHBR13.5 = 54 Gbps, UHBR20 = 80 Gbps.

Un switch KVM con certificación HDMI 2.0 pasará 4K a 60 Hz. Si el monitor es 4K a 120 Hz, el switch debe soportar HDMI 2.1 o DisplayPort 1.4 con DSC, y los cables deben coincidir.

La certificación de cables importa aquí. Para DisplayPort, busque DP8K (para HBR3, 32,4 Gbps), DP40 (UHBR10, 40 Gbps) o DP80 (UHBR20, 80 Gbps). Para HDMI, los cables se certifican por velocidad: High Speed (10,2 Gbps), Premium High Speed (18 Gbps), Ultra High Speed (48 Gbps). Un cable etiquetado como “HDMI 2.1” está mal etiquetado; el número de versión pertenece al puerto, no al cable.

Al conectar monitores más antiguos, pueden ser necesarios adaptadores. DVI-D transporta la misma señal de vídeo que HDMI, por lo que un adaptador pasivo de DVI-D a HDMI funciona para vídeo (normalmente sin audio). VGA a HDMI necesita un convertidor activo, porque VGA es analógico. Para más información, consulte VGA y DVI hoy: conectar monitores antiguos.

Emulación EDID y por qué importa

EDID (Extended Display Identification Data) es una pequeña estructura de datos que un monitor envía a una computadora para describir sus capacidades: resoluciones soportadas, frecuencias de refresco y formatos de audio. Cuando una computadora arranca o se conecta una pantalla, lee el EDID para decidir qué modos de vídeo ofrecer.

En una configuración KVM, el monitor es compartido. Cuando el switch está configurado para la computadora A, la computadora B no ve ningún monitor. Sin emulación EDID, la computadora B puede pensar que el monitor se desconectó. Puede reorganizar ventanas, reducir la resolución o desactivar la salida de pantalla.

Un switch KVM con emulación EDID presenta una copia almacenada del EDID del monitor a cada computadora, incluso cuando esa computadora no está seleccionada. Cada computadora sigue viendo un monitor con las mismas capacidades, por lo que las ventanas no se reorganizan y la salida de vídeo permanece activa.

Algunos switches copian el EDID del monitor conectado al encenderse; otros tienen un EDID interno fijo. Un EDID fijo puede no coincidir con las capacidades completas del monitor, por lo que la computadora puede ofrecer menos modos. Un switch que copia el EDID del monitor es preferible cuando el monitor soporta altas resoluciones o frecuencias de refresco.

La emulación EDID es especialmente importante para switches KVM usados con portátiles que, de otro modo, podrían dormirse o cambiar la configuración de pantalla cuando se cierra la tapa o se conmuta el monitor externo.

Emulación de teclado y ratón USB

USB no es un simple interruptor eléctrico. Cuando se conecta un dispositivo USB, el host y el dispositivo se enumeran: intercambian descriptores y acuerdan una configuración. Si un switch KVM simplemente desconectara el teclado y el ratón de una computadora y los conectara a otra, cada computadora vería una desconexión y reconexión, lo que puede tardar segundos y puede hacer que el teclado no sea reconocido.

Para evitar esto, muchos switches KVM emulan un teclado y un ratón USB ante cada computadora. El switch presenta un teclado y un ratón USB estándar a cada computadora en todo momento. Cuando el usuario escribe o mueve el ratón, el switch traduce esas acciones en informes USB para la computadora seleccionada. Las computadoras no seleccionadas ven un teclado y un ratón inactivos.

Esta emulación mantiene viva la conexión USB, por lo que la conmutación es rápida y las computadoras no pierden sus dispositivos de entrada. También permite funciones como la conmutación por teclas de acceso rápido y el desplazamiento del ratón entre pantallas.

Algunos switches también emulan almacenamiento USB u otros dispositivos, pero la emulación de teclado y ratón es el requisito central para una experiencia KVM fluida.

Cables entre el switch y las computadoras

Los cables usados para conectar cada computadora al switch KVM deben coincidir con los puertos de vídeo y USB en ambos extremos.

Cables de vídeo

Use un cable certificado para el ancho de banda de vídeo que necesita. Para HDMI, un cable Premium High Speed o Ultra High Speed es apropiado para 4K a 60 Hz o superior. Para DisplayPort, un cable DP8K o DP40 es apropiado para HBR3 o UHBR10. Para más información sobre versiones de DisplayPort y certificación de cables, consulte DisplayPort 1.2, 1.4 y 2.1, y cables DP40/DP80.

Los cables HDMI pasivos de cobre se vuelven menos fiables a medida que aumentan la longitud y la velocidad. Los cables activos de cobre (con chip de señal) y los cables HDMI de fibra (AOC) llegan más lejos; ambos son direccionales, por lo que el extremo “source” va a la computadora.

Cables USB

Los cables USB deben coincidir con la versión de USB y el tipo de conector. Un cable USB 2.0 (480 Mbps) es suficiente para teclado y ratón, pero si el switch KVM también transporta datos USB 3.x o carga, se necesita un cable USB 3.x.

USB-C es un conector, no una velocidad. Un cable USB-C puede ser un cable USB 2.0 (480 Mbps) o transportar 10, 20, 40 u 80 Gbps. Para switches KVM que usan USB-C para vídeo (DisplayPort Alt Mode) y datos, el cable debe soportar el ancho de banda de vídeo requerido y la tasa de datos USB.

Longitudes de cables USB Type-C en la especificación: USB 2.0 hasta 4 m (13 ft); USB 5Gbps hasta 2 m (6.6 ft); USB 10Gbps hasta 1 m (3.3 ft); USB4 40Gbps pasivo hasta 0,8 m (2.6 ft).

Si el switch KVM tiene un hub USB incorporado, puede ser alimentado por bus o necesitar su propio adaptador de corriente. Un hub alimentado tiene su propio adaptador y puede suministrar energía completa a cada puerto. Para más información sobre hubs y docks, consulte Hubs y docks USB: alimentados vs no alimentados, y qué añade un dock.

Qué sale mal

• Desajuste de ancho de banda. Un switch KVM con certificación HDMI 1.4 (10,2 Gbps) no pasará 4K a 60 Hz, que necesita 18 Gbps. El monitor puede no mostrar señal o bajar a una resolución inferior.
• Sin emulación EDID. Las computadoras pueden reorganizar ventanas o desactivar la salida de pantalla al conmutar. Esto es especialmente notable con portátiles.
• Desconexiones USB. Un switch sin emulación USB puede hacer que el teclado y el ratón se vuelvan a detectar en cada conmutación, lo que puede tardar segundos y puede fallar.
• Tipo de cable incorrecto. Usar un cable USB 2.0 para una señal USB 3.x limitará la tasa de datos o fallará. Usar un cable HDMI no certificado para la velocidad requerida causará cortes.
• Adaptadores pasivos donde se necesitan activos. VGA a HDMI necesita un convertidor activo. Un adaptador pasivo no funcionará.
• Límites de longitud. Las señales HDMI y DisplayPort se degradan con la distancia. Los cables pasivos de cobre tienen tramos fiables más cortos a velocidades más altas. Los cables activos o de fibra extienden esto.
• Alimentación. Un hub USB alimentado por bus en un switch KVM puede no suministrar suficiente energía para todos los dispositivos. Use un hub alimentado o un switch con su propio adaptador de corriente.

Elegir un switch KVM

Comience con la señal de vídeo. Identifique la resolución y la frecuencia de refresco que necesita, luego calcule el ancho de banda requerido. Elija un switch que soporte ese ancho de banda tanto en el lado de la computadora como en el lado de la consola.

Verifique los requisitos de USB. Si necesita datos USB 3.x o carga, asegúrese de que el switch y los cables lo soporten. Si solo necesita teclado y ratón, USB 2.0 es suficiente.

Busque emulación EDID y emulación de teclado/ratón USB. Estas funciones hacen que la conmutación sea fiable y rápida.

Haga coincidir los conectores. El switch debe tener los puertos correctos para sus computadoras y monitor, o debe usar adaptadores. Recuerde que los adaptadores pueden ser pasivos o activos según la conversión de señal.

Finalmente, considere los cables. Use cables certificados para el ancho de banda y la longitud que necesita. Para vídeo, elija cables certificados. Para USB, haga coincidir la versión y el tipo de conector. Mantenga los tendidos de cables dentro de la especificación para evitar cortes.