Câbles, EDID et USB pour commutateurs KVM : référence

Un commutateur KVM permet à un clavier, un moniteur et une souris de contrôler deux ordinateurs ou plus. Le côté vidéo est là où la plupart des installations échouent : le commutateur doit transmettre le même signal, à la même bande passante, que celle attendue par le moniteur et les ordinateurs. Cette référence couvre le fonctionnement d’un KVM, comment faire correspondre ses ports vidéo et sa bande passante à l’écran, ce que fait l’émulation EDID, comment se comporte l’émulation clavier USB, et quels câbles utiliser entre eux.

Comment fonctionne un commutateur KVM

Un commutateur KVM se place entre les ordinateurs et les périphériques partagés. Chaque ordinateur se connecte au commutateur avec un câble vidéo et un câble USB (ou un ensemble de câbles combinés). Le commutateur présente un clavier, une souris et un moniteur à l’utilisateur, et achemine ces signaux vers l’ordinateur sélectionné.

Il existe deux grands types :

• Commutateurs vidéo uniquement ou USB uniquement qui traitent un seul type de signal et sont rares dans les configurations modernes.
• Commutateurs KVM combinés qui transportent vidéo et USB ensemble, souvent via un seul ensemble de câbles par ordinateur.

Le commutateur peut aussi inclure la commutation audio, microphone ou Ethernet, mais la fonction principale est la vidéo et l’USB.

Types de ports et ce qu’ils transportent

Un commutateur KVM possède un ensemble de ports côté ordinateur et un ensemble de ports côté console. Le côté console se connecte au moniteur, au clavier et à la souris. Le côté ordinateur se connecte à chaque ordinateur.

Types de ports vidéo courants sur les commutateurs KVM :

Un commutateur KVM ne convertit pas entre les types de signaux. Un commutateur KVM HDMI prend du HDMI en entrée et fournit du HDMI en sortie. Si un ordinateur a du DisplayPort et le moniteur du HDMI, la conversion doit se faire avant ou après le commutateur, pas à l’intérieur.

Adapter la bande passante vidéo au moniteur

Le commutateur doit transmettre le signal vidéo sans le dégrader. Cela signifie que la bande passante vidéo du commutateur doit être au moins aussi élevée que le signal utilisé par l’ordinateur et le moniteur.

Les versions HDMI et DisplayPort définissent la bande passante :

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

Un commutateur KVM certifié HDMI 2.0 transmettra la 4K à 60 Hz. Si le moniteur est 4K à 120 Hz, le commutateur doit prendre en charge HDMI 2.1 ou DisplayPort 1.4 avec DSC, et les câbles doivent correspondre.

La certification des câbles compte ici. Pour DisplayPort, recherchez DP8K (pour HBR3, 32,4 Gbps), DP40 (UHBR10, 40 Gbps) ou DP80 (UHBR20, 80 Gbps). Pour HDMI, les câbles sont certifiés par débit : High Speed (10,2 Gbps), Premium High Speed (18 Gbps), Ultra High Speed (48 Gbps). Un câble étiqueté « HDMI 2.1 » est mal étiqueté ; le numéro de version appartient au port, pas au câble.

Lors de la connexion de moniteurs plus anciens, des adaptateurs peuvent être nécessaires. Le DVI-D transporte le même signal vidéo que le HDMI, donc un adaptateur passif DVI-D vers HDMI fonctionne pour la vidéo (généralement sans audio). VGA vers HDMI nécessite un convertisseur actif, car le VGA est analogique. Pour en savoir plus, voir VGA et DVI aujourd’hui : connecter des moniteurs plus anciens.

L’émulation EDID et pourquoi elle compte

L’EDID (Extended Display Identification Data) est une petite structure de données qu’un moniteur envoie à un ordinateur pour décrire ses capacités : résolutions prises en charge, fréquences de rafraîchissement et formats audio. Lorsqu’un ordinateur démarre ou qu’un écran est connecté, il lit l’EDID pour décider quels modes vidéo proposer.

Dans une configuration KVM, le moniteur est partagé. Lorsque le commutateur est réglé sur l’ordinateur A, l’ordinateur B ne voit aucun moniteur. Sans émulation EDID, l’ordinateur B peut penser que le moniteur a été déconnecté. Il peut réorganiser les fenêtres, réduire la résolution ou désactiver la sortie d’affichage.

Un commutateur KVM avec émulation EDID présente une copie stockée de l’EDID du moniteur à chaque ordinateur, même lorsque cet ordinateur n’est pas sélectionné. Chaque ordinateur continue de voir un moniteur avec les mêmes capacités, donc les fenêtres ne se réorganisent pas et la sortie vidéo reste active.

Certains commutateurs copient l’EDID du moniteur connecté à la mise sous tension ; d’autres ont un EDID interne fixe. Un EDID fixe peut ne pas correspondre aux capacités complètes du moniteur, donc l’ordinateur peut proposer moins de modes. Un commutateur qui copie l’EDID du moniteur est préférable lorsque le moniteur prend en charge des résolutions ou des fréquences de rafraîchissement élevées.

L’émulation EDID est particulièrement importante pour les commutateurs KVM utilisés avec des ordinateurs portables qui, autrement, pourraient se mettre en veille ou modifier les paramètres d’affichage lorsque le capot est fermé ou que le moniteur externe est commuté ailleurs.

Émulation clavier et souris USB

L’USB n’est pas un simple commutateur électrique. Lorsqu’un périphérique USB est connecté, l’hôte et le périphérique s’énumèrent : ils échangent des descripteurs et s’accordent sur une configuration. Si un commutateur KVM déconnectait simplement le clavier et la souris d’un ordinateur pour les connecter à un autre, chaque ordinateur verrait une déconnexion et une reconnexion, ce qui peut prendre des secondes et peut entraîner la non-reconnaissance du clavier.

Pour éviter cela, de nombreux commutateurs KVM émulent un clavier et une souris USB pour chaque ordinateur. Le commutateur présente un clavier et une souris USB standard à chaque ordinateur à tout moment. Lorsque l’utilisateur tape ou déplace la souris, le commutateur traduit ces actions en rapports USB pour l’ordinateur sélectionné. Les ordinateurs non sélectionnés voient un clavier et une souris inactifs.

Cette émulation maintient la connexion USB active, donc la commutation est rapide et les ordinateurs ne perdent pas leurs périphériques d’entrée. Elle permet aussi des fonctionnalités comme la commutation par raccourci clavier et le roaming de la souris entre les écrans.

Certains commutateurs émulent aussi le stockage USB ou d’autres périphériques, mais l’émulation clavier et souris est l’exigence de base pour une expérience KVM fluide.

Câbles entre le commutateur et les ordinateurs

Les câbles utilisés pour connecter chaque ordinateur au commutateur KVM doivent correspondre aux ports vidéo et USB aux deux extrémités.

Câbles vidéo

Utilisez un câble certifié pour la bande passante vidéo dont vous avez besoin. Pour HDMI, un câble Premium High Speed ou Ultra High Speed convient pour la 4K à 60 Hz ou plus. Pour DisplayPort, un câble DP8K ou DP40 convient pour HBR3 ou UHBR10. Pour en savoir plus sur les versions DisplayPort et la certification des câbles, voir DisplayPort 1.2, 1.4 et 2.1, et câbles DP40/DP80.

Les câbles HDMI passifs en cuivre deviennent moins fiables à mesure que la longueur et le débit augmentent. Les câbles actifs en cuivre (avec une puce de signal) et les câbles HDMI fibre (AOC) vont plus loin ; les deux sont directionnels, donc l’extrémité « source » va à l’ordinateur.

Câbles USB

Les câbles USB doivent correspondre à la version USB et au type de connecteur. Un câble USB 2.0 (480 Mbps) suffit pour le clavier et la souris, mais si le commutateur KVM transporte aussi des données USB 3.x ou de la charge, un câble USB 3.x est nécessaire.

L’USB-C est un connecteur, pas une vitesse. Un câble USB-C peut être un câble USB 2.0 (480 Mbps) ou transporter 10, 20, 40 ou 80 Gbps. Pour les commutateurs KVM qui utilisent l’USB-C pour la vidéo (DisplayPort Alt Mode) et les données, le câble doit prendre en charge la bande passante vidéo et le débit de données USB requis.

Longueurs de câbles USB Type-C dans la spécification : USB 2.0 jusqu’à 4 m (13 ft) ; USB 5Gbps jusqu’à 2 m (6.6 ft) ; USB 10Gbps jusqu’à 1 m (3.3 ft) ; USB4 40Gbps passif jusqu’à 0,8 m (2.6 ft).

Si le commutateur KVM intègre un concentrateur USB, il peut être alimenté par le bus ou nécessiter son propre adaptateur secteur. Un concentrateur alimenté dispose de son propre adaptateur et peut fournir toute la puissance à chaque port. Pour en savoir plus sur les concentrateurs et les stations d’accueil, voir Concentrateurs et stations d’accueil USB : alimentés ou non, et ce qu’apporte une station d’accueil.

Ce qui ne va pas

• Inadéquation de bande passante. Un commutateur KVM certifié HDMI 1.4 (10,2 Gbps) ne transmettra pas la 4K à 60 Hz, qui nécessite 18 Gbps. Le moniteur peut afficher aucun signal ou passer à une résolution inférieure.
• Pas d’émulation EDID. Les ordinateurs peuvent réorganiser les fenêtres ou désactiver la sortie d’affichage lorsqu’ils sont commutés ailleurs. C’est particulièrement visible avec les ordinateurs portables.
• Déconnexions USB. Un commutateur sans émulation USB peut entraîner la redétection du clavier et de la souris à chaque commutation, ce qui peut prendre des secondes et échouer.
• Mauvais type de câble. Utiliser un câble USB 2.0 pour un signal USB 3.x limitera le débit de données ou échouera. Utiliser un câble HDMI non certifié pour le débit requis provoquera des coupures.
• Adaptateurs passifs là où des actifs sont nécessaires. VGA vers HDMI nécessite un convertisseur actif. Un adaptateur passif ne fonctionnera pas.
• Limites de longueur. Les signaux HDMI et DisplayPort se dégradent avec la distance. Les câbles passifs en cuivre ont des longueurs fiables plus courtes à des débits plus élevés. Les câbles actifs ou fibre prolongent cela.
• Alimentation. Un concentrateur USB alimenté par le bus dans un commutateur KVM peut ne pas fournir assez de puissance pour tous les périphériques. Utilisez un concentrateur alimenté ou un commutateur avec son propre adaptateur secteur.

Choisir un commutateur KVM

Commencez par le signal vidéo. Identifiez la résolution et la fréquence de rafraîchissement dont vous avez besoin, puis calculez la bande passante requise. Choisissez un commutateur qui prend en charge cette bande passante à la fois côté ordinateur et côté console.

Vérifiez les exigences USB. Si vous avez besoin de données USB 3.x ou de charge, assurez-vous que le commutateur et les câbles les prennent en charge. Si vous n’avez besoin que du clavier et de la souris, l’USB 2.0 suffit.

Recherchez l’émulation EDID et l’émulation clavier/souris USB. Ces fonctionnalités rendent la commutation fiable et rapide.

Faites correspondre les connecteurs. Le commutateur doit avoir les bons ports pour vos ordinateurs et votre moniteur, ou vous devez utiliser des adaptateurs. Rappelez-vous que les adaptateurs peuvent être passifs ou actifs selon la conversion de signal.

Enfin, considérez les câbles. Utilisez des câbles certifiés pour la bande passante et la longueur dont vous avez besoin. Pour la vidéo, choisissez des câbles certifiés. Pour l’USB, faites correspondre la version et le type de connecteur. Gardez les longueurs de câbles dans les spécifications pour éviter les coupures.