Cavi, EDID e USB per switch KVM: guida

Uno switch KVM permette a una tastiera, un monitor e un mouse di controllare due o più computer. Il lato video è quello dove la maggior parte delle installazioni fallisce: lo switch deve trasmettere lo stesso segnale, alla stessa larghezza di banda, che il monitor e i computer si aspettano. Questa guida tratta come funziona un KVM, come abbinare le sue porte video e la larghezza di banda al display, cosa fa l’emulazione EDID, come si comporta l’emulazione della tastiera USB e quali cavi usare tra di essi.

Come funziona uno switch KVM

Uno switch KVM si trova tra i computer e le periferiche condivise. Ogni computer si collega allo switch con un cavo video e un cavo USB (o un set di cavi combinato). Lo switch presenta all’utente una tastiera, un mouse e un monitor, e instrada quei segnali al computer selezionato.

Esistono due grandi tipi:

• Switch solo video o solo USB gestiscono un solo tipo di segnale e sono rari nelle configurazioni moderne.
• Switch KVM combinati trasportano video e USB insieme, spesso su un unico set di cavi per computer.

Lo switch può anche includere commutazione audio, microfono o Ethernet, ma la funzione principale è video e USB.

Tipi di porte e cosa trasportano

Uno switch KVM ha un set di porte lato computer e un set di porte lato console. Il lato console si collega al monitor, alla tastiera e al mouse. Il lato computer si collega a ciascun computer.

Tipi comuni di porte video sugli switch KVM:

Uno switch KVM non converte tra tipi di segnale. Uno switch KVM HDMI accetta HDMI in ingresso e fornisce HDMI in uscita. Se un computer ha DisplayPort e il monitor ha HDMI, la conversione deve avvenire prima o dopo lo switch, non al suo interno.

Abbinare la larghezza di banda video al monitor

Lo switch deve trasmettere il segnale video senza degradarlo. Ciò significa che la larghezza di banda video dello switch deve essere almeno pari a quella del segnale usato dal computer e dal monitor.

Le versioni HDMI e DisplayPort definiscono la larghezza di banda:

• HDMI 1.4: 10,2 Gbps; 4K a 30 Hz.
• HDMI 2.0: 18 Gbps; 4K a 60 Hz; HDR aggiunto in 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), compressione 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.

Uno switch KVM classificato per HDMI 2.0 trasmetterà 4K a 60 Hz. Se il monitor è 4K a 120 Hz, lo switch deve supportare HDMI 2.1 o DisplayPort 1.4 con DSC, e i cavi devono essere adeguati.

La certificazione dei cavi è importante qui. Per DisplayPort, cercare DP8K (per HBR3, 32,4 Gbps), DP40 (UHBR10, 40 Gbps) o DP80 (UHBR20, 80 Gbps). Per HDMI, i cavi sono certificati per velocità: High Speed (10,2 Gbps), Premium High Speed (18 Gbps), Ultra High Speed (48 Gbps). Un cavo etichettato “HDMI 2.1” è etichettato in modo errato; il numero di versione appartiene alla porta, non al cavo.

Quando si collegano monitor più vecchi, possono essere necessari adattatori. DVI-D trasporta lo stesso segnale video di HDMI, quindi un adattatore passivo DVI-D a HDMI funziona per il video (di solito senza audio). VGA a HDMI richiede un convertitore attivo, perché VGA è analogico. Per approfondire, vedere VGA e DVI oggi: collegare monitor più vecchi.

Emulazione EDID e perché è importante

EDID (Extended Display Identification Data) è una piccola struttura dati che un monitor invia a un computer per descrivere le sue capacità: risoluzioni supportate, frequenze di aggiornamento e formati audio. Quando un computer si avvia o viene collegato un display, legge l’EDID per decidere quali modalità video offrire.

In una configurazione KVM, il monitor è condiviso. Quando lo switch è impostato sul computer A, il computer B non vede alcun monitor. Senza emulazione EDID, il computer B può pensare che il monitor sia stato disconnesso. Può riorganizzare le finestre, ridurre la risoluzione o disabilitare l’uscita video.

Uno switch KVM con emulazione EDID presenta a ogni computer una copia memorizzata dell’EDID del monitor, anche quando quel computer non è selezionato. Ogni computer continua a vedere un monitor con le stesse capacità, quindi le finestre non si riorganizzano e l’uscita video rimane attiva.

Alcuni switch copiano l’EDID dal monitor collegato all’accensione; altri hanno un EDID interno fisso. Un EDID fisso può non corrispondere alle capacità complete del monitor, quindi il computer può offrire meno modalità. Uno switch che copia l’EDID del monitor è preferibile quando il monitor supporta alte risoluzioni o frequenze di aggiornamento.

L’emulazione EDID è particolarmente importante per gli switch KVM usati con laptop che altrimenti potrebbero sospendersi o cambiare le impostazioni del display quando il coperchio è chiuso o il monitor esterno viene commutato altrove.

Emulazione tastiera e mouse USB

USB non è un semplice interruttore elettrico. Quando un dispositivo USB è collegato, host e dispositivo eseguono l’enumerazione: si scambiano descrittori e concordano una configurazione. Se uno switch KVM semplicemente disconnettesse la tastiera e il mouse da un computer e li collegasse a un altro, ogni computer vedrebbe una disconnessione e riconnessione, che può richiedere secondi e può causare il mancato riconoscimento della tastiera.

Per evitarlo, molti switch KVM emulano una tastiera e un mouse USB verso ogni computer. Lo switch presenta una tastiera e un mouse USB standard a ogni computer in ogni momento. Quando l’utente digita o muove il mouse, lo switch traduce quelle azioni in report USB per il computer selezionato. I computer non selezionati vedono una tastiera e un mouse inattivi.

Questa emulazione mantiene viva la connessione USB, quindi la commutazione è veloce e i computer non perdono i loro dispositivi di input. Consente anche funzionalità come la commutazione tramite hotkey e il roaming del mouse tra gli schermi.

Alcuni switch emulano anche memoria USB o altri dispositivi, ma l’emulazione di tastiera e mouse è il requisito fondamentale per un’esperienza KVM fluida.

Cavi tra lo switch e i computer

I cavi usati per collegare ciascun computer allo switch KVM devono corrispondere alle porte video e USB su entrambe le estremità.

Cavi video

Usare un cavo classificato per la larghezza di banda video necessaria. Per HDMI, un cavo Premium High Speed o Ultra High Speed è appropriato per 4K a 60 Hz o superiore. Per DisplayPort, un cavo DP8K o DP40 è appropriato per HBR3 o UHBR10. Per approfondire le versioni DisplayPort e la certificazione dei cavi, vedere DisplayPort 1.2, 1.4 e 2.1, e cavi DP40/DP80.

I cavi HDMI in rame passivi diventano meno affidabili all’aumentare di lunghezza e velocità. I cavi in rame attivi (con chip di segnale) e i cavi HDMI in fibra (AOC) arrivano più lontano; entrambi sono direzionali, quindi l’estremità “sorgente” va al computer.

Cavi USB

I cavi USB devono corrispondere alla versione USB e al tipo di connettore. Un cavo USB 2.0 (480 Mbps) è sufficiente per tastiera e mouse, ma se lo switch KVM trasporta anche dati USB 3.x o ricarica, è necessario un cavo USB 3.x.

USB-C è un connettore, non una velocità. Un cavo USB-C può essere un cavo USB 2.0 (480 Mbps) o trasportare 10, 20, 40 o 80 Gbps. Per gli switch KVM che usano USB-C per video (DisplayPort Alt Mode) e dati, il cavo deve supportare la larghezza di banda video richiesta e la velocità dati USB.

Lunghezze dei cavi USB Type-C nella specifica: USB 2.0 fino a 4 m (13 ft); USB 5Gbps fino a 2 m (6.6 ft); USB 10Gbps fino a 1 m (3.3 ft); USB4 40Gbps passivo fino a 0,8 m (2.6 ft).

Se lo switch KVM ha un hub USB integrato, può essere alimentato dal bus o necessitare di un proprio alimentatore. Un hub alimentato ha il suo adattatore e può fornire piena potenza a ciascuna porta. Per approfondire hub e dock, vedere Hub e dock USB: alimentati vs non alimentati, e cosa aggiunge un dock.

Cosa va storto

• Disallineamento di larghezza di banda. Uno switch KVM classificato per HDMI 1.4 (10,2 Gbps) non trasmetterà 4K a 60 Hz, che richiede 18 Gbps. Il monitor può mostrare assenza di segnale o passare a una risoluzione inferiore.
• Nessuna emulazione EDID. I computer possono riorganizzare le finestre o disabilitare l’uscita video quando vengono commutati altrove. Questo è particolarmente evidente con i laptop.
• Disconnessioni USB. Uno switch senza emulazione USB può causare la rilevazione di nuovo della tastiera e del mouse a ogni commutazione, il che può richiedere secondi e può fallire.
• Tipo di cavo errato. Usare un cavo USB 2.0 per un segnale USB 3.x limiterà la velocità dati o fallirà. Usare un cavo HDMI non classificato per la velocità richiesta causerà cadute di segnale.
• Adattatori passivi dove servono attivi. VGA a HDMI richiede un convertitore attivo. Un adattatore passivo non funzionerà.
• Limiti di lunghezza. I segnali HDMI e DisplayPort si degradano con la distanza. I cavi in rame passivi hanno tratte affidabili più corte ad alte velocità. I cavi attivi o in fibra estendono questo limite.
• Alimentazione. Un hub USB alimentato dal bus in uno switch KVM può non fornire energia sufficiente a tutti i dispositivi. Usare un hub alimentato o uno switch con il proprio alimentatore.

Scegliere uno switch KVM

Iniziare dal segnale video. Identificare la risoluzione e la frequenza di aggiornamento necessarie, quindi calcolare la larghezza di banda richiesta. Scegliere uno switch che supporti quella larghezza di banda sia sul lato computer che sul lato console.

Verificare i requisiti USB. Se servono dati USB 3.x o ricarica, assicurarsi che lo switch e i cavi li supportino. Se servono solo tastiera e mouse, USB 2.0 è sufficiente.

Cercare l’emulazione EDID e l’emulazione tastiera/mouse USB. Queste funzionalità rendono la commutazione affidabile e veloce.

Abbinare i connettori. Lo switch deve avere le porte giuste per i computer e il monitor, oppure si devono usare adattatori. Ricordare che gli adattatori possono essere passivi o attivi a seconda della conversione del segnale.

Infine, considerare i cavi. Usare cavi classificati per la larghezza di banda e la lunghezza necessarie. Per il video, scegliere cavi certificati. Per USB, abbinare versione e tipo di connettore. Mantenere le tratte dei cavi entro le specifiche per evitare cadute di segnale.