Всё о матричных коммутаторах

Назначение и функции матричных коммутаторов

Матричный коммутатор – устройство, позволяющее подключать множество пользователей ко множеству систем в различных динамических комбинациях. При этом под системами понимаются любые устройства и программно-аппаратные комплексы, оснащённые видео и/или периферийными портами (USB, PS/2, RS232 и пр.), начиная от обычных видеокамер и заканчивая промышленным производственным оборудованием.

Рис. 1. Пример матричной коммутации 4х4

Собственно, простые матрицы (как на рис. 1) можно строить и без использования KVM-технологий. В некоторых случаях можно ограничиться инструментами виртуализации, которых сегодня великое множество.

Однако наиболее функциональные и гибкие матрицы получаются только с использованием KVM-технологий. В первую очередь, это связано с тем, что при использовании KVM-технологий коммутация осуществляется на аппаратном уровне. То есть производительность и функциональность сетевой матрицы не зависит от программного обеспечения, что особенно актуально в проектах, использующих специфическое ПО (например, при организации систем управления промышленным производственным оборудованием).

Помимо расширенной фунциональности самой матрицы, матричный коммутатор обеспечивает возможность удобного централизованного управления всеми подключениями и правами пользователей.

Таким образом, благодаря матричным коммутаторам, стало возможно строить динамические многоуровневые системы с распределенными полномочиями по пользованию и управлению информацией.

Матричный коммутатор или KVM-переключатель?

Поскольку функционал и назначение этих устройств схож, существует путаница. Так, пользователи могут искать матричный коммутатор, имея ввиду KVM-переключатель, и наоборот. Рассмотрим, какая разница между этими устройствами.

KVM-переключатель

Рис. 3. KVM-переключатель 8x32 NTI UNIMUX

KVM-переключатель только переключает сигналы между пользователями и системами.

Некоторые многопортовые KVM-переключатели предоставляют возможность удалённого управления подключениями, что максимально приближает их к матричным коммутаторам.

Матричный коммутатор

Матричный коммутатор выполняет все функции KVM-переключателя + поддерживает возможность мультивещания. То есть матричный коммутатор даёт возможность подключать к одной системе нескольких пользователей одновременно, распределять сигналы с одной системы между разными пользователями (например, выводить видео на одно рабочее место, а аудио - на другое), централизованно управлять пользовательскими правами, создавать различные комбинации подключений и пр.

Рис. 4. Мультивещательная сеть на основе матричного коммутатора. Обычные KVM-переключатели так не умеют

Выберите источник:

CPU 1

CPU 2

CPU 3

Рис. 5. Переключение между системами с помощью OSD-меню

Также матричные коммутаторы позволяют одному пользователю подключаться сразу к нескольким машинам одновременно, переключая управление между ними за долю секунды с помощью горячих клавиш или OSD-меню.

Некоторые решения матричной коммутации (Adder, IHSE) также предлагают ещё более продвинутые возможности, т.н. "бесшовное" переключение простым перемещением курсора мыши с экрана на экран соответствующих систем (подробнее см. Free-Flow: технология бесшовного переключения).

Принципы построения матричной сети: IP или "точка-точка"?

Матричный коммутатор является основным устройством, на базе которого строится сеть. Обычно матричные коммутаторы используются в комплексе с удлинителями видео, аудио и USB и других периферийных сигналов. При этом удлинители (трансмиттеры и ресиверы) подключаются к матричному коммутатору либо в режиме "точка-точка" (трансмиттер ↔ матричный коммутатор ↔ ресивер), либо по IP-сети (Рис. 6).

Рис. 6. Матричная коммутация KVM over IP (решение AdderLink INFINITY)

Если при прямом подключении максимальное расстояние передачи сигнала зависит от среды передачи (коаксиальный кабель - до 500 м, витая пара - до 140 м, или оптоволокно - до 10 км), то при коммутации через IP-сеть никаких ограничений по расстоянию нет.

В случае передачи данных по IP-сети доступ к расположенным в сети устройствам может осуществляться не только локально, но и через Интернет, поэтому распространено предубеждение о более высокой, по сравнению с прямым подключением, уязвимостью систем KVM over IP.

Однако это всего лишь предубеждение. При построении сетевой матрицы через IP-сеть коммутация осуществляется через стандартный сетевой коммутатор (роль матричного коммутатора в этом случае выполняет особое устройство - сервер управления, также подключаемый к IP-сети через сетевой коммутатор). Таким образом, безопасность зависит от возможностей и настроек сетевого коммутатора. Кроме того, сеть может быть открытой и закрытой. В случае построения IP-коммутации в закрытой сети (то есть без выхода в Интернет), безопасность остаётся на столь же высоком уровне, как и при прямом подключении.

По многим параметрам технология KVM over IP выигрывает у стандартных, "проводных" способов построения матричных сетей:

• Во-первых, построение системы KVM over IP не требует протягивания новых проводов (а вот в случае использования стандартных матричных коммутаторов от каждого передатчика и от каждого приёмника необходимо тянуть отдельный провод к матричному коммутатору). Для построения системы матричной коммутации KVM over IP достаточно имеющейся стандартной гигабитной IP-сети.
• Во-вторых, что следует из первого пункта, системы KVM over IP являются более гибкими в плане масштабирования: при добавлении нового источника или нового рабочего места достаточно приобрести только дополнительный приёмник или передатчик, и подключить его к общей сети, в то время как у стандартных матричных коммутаторов, как правило, ограниченное количество портов. И чтобы выйти за пределы этого количества, нужно покупать новый коммутатор.
• Наконец, в-третьих, как уже было сказано выше, коммутация KVM over IP снимает все ограничения на максимальное расстояние передачи данных. То есть вы можете расположить серверную в одном здании, а рабочие места пользователей - в другом, без дополнительных финансовых вливаний в проводную инфраструктуру.

Критерии выбора матричного коммутатора

Матричный коммутатор - это лишь часть матрицы. И выбирать решение нужно, опираясь на возможности всей системы в целом, которые зависят от характеристик других используемых в решении устройств - KVM-удлинителей.

Поддерживаемые типы сигналов

Системы матричной коммутации могут распределять только аудио/видео сигналы (AV-коммутаторы), либо аудио/видео + сигналы периферийного оборудования, в том числе устройств ввода (KVM-коммутаторы).

Системы AV-коммутации обычно используются в системах видеонаблюдения, в системах цифровой рекламы и пр., то есть в тех проектах, когда пользователю не нужно управлять системой, а нужно просто просматривать и переключать видео. При отсутствии в ТЗ требований к значительному удалению видеоисточников от дисплеев AV-коммутаторы могут использоваться без удлинителей сигналов.

Максимальное количество подключаемых устройств

Максимальное количество подключаемых к матрице систем и пользовательских рабочих мест определяется возможностями матричного коммутатора (в случае организации сети прямым подключением) или сервера управления (в случае коммутации KVM over IP).

В системах прямого подключения матричный коммутатор может быть оснащён статическими или динамическими портами.

Коммутаторы со статическими портами

Размерность на таких матричных коммутаторах обозначается как MxN, где M — количество входных портов, а N — количество выходных.

Например, коммутатор 8х4 – это 8 входных и 4 выходных статических портов. То есть при общем количестве портов 12 вы не сможете подключить к коммутатору более 4 пользователей или более 8 систем.

Динамические порты

Матричные коммутаторы с динамическими портами – это коммутаторы нового поколения, наиболее популярные в средних и крупных компаниях, готовых к масштабированию. Так, например, матричный коммутатор AdderView DDX30 (рис. 7) имеет 30 портов, из которых только 7 – статические выходные (для подключения пользователей). Остальные 23 – настраиваемые. То есть их можно использовать как для подключения систем, так и для подключения пользователей.

Рис. 7. Матричный коммутатор AdderView DDX30

Оптимальная размерность матричного коммутатора определяется необходимостью потенциального масштабирования сети. В случае использования небольших матричных коммутаторов со статичными портами масштабирование осуществляется путём каскадирования системы. То есть по мере того, как порты матричного коммутатора "заканчиваются", покупаются новые матричные коммутаторы и подключаются к имеющимся.

Рис. 8. Матричный коммутатор IHSE Draco tera Enterprise (до 576 динамических портов)

В некоторых же матричных коммутаторах "размерность" можно наращивать по мере необходимости путём установки дополнительных интерфейсных модулей. Это, например, коммутаторы IHSE, максимальное количество портов в которых может достигать 576. Подобные решения более выгодны в плане масштабирования, но отличаются более высокой изначальной стоимостью.

Отказоустройчивость

Несмотря на то, что слово "отказоустойчивость" воспринимается уже как маркетинговое клише, это всё-таки важный параметр. Есть вполне конкретные вещи, на которые следует обратить внимание, если вас интересует надёжность матричного коммутатора:

• Резервное питание. Дополнительный блок питания, который запускается в случае отказа основного.
• Резервирование матрицы. Как правило, эта возможность реализуется посредством установки дополнительного, дублирующего матричного коммутатора, который автоматически перенимает управление сетью на себя в случае выхода из строя основного коммутатора.
• Резервирование сети (каналов передачи данных). При повышенной нагрузке на одну сеть коммутация осуществляется через вторую. Также требует подключения второго матричного коммутатора, а в случае коммутации напрямую (IHSE) - установки двухпортовых KVM-удлинителей.
• Аварийные сценарии. Например, имеется в системах IHSE. Если матричный коммутатор IHSE draco выходит из строя, все приёмники и передатчики автоматически переключаются на работу в режиме "точка-точка" в той конфигурации, в какой они были подключены в момент аварии.
• Возможность модульной замены компонентов в «горячем режиме». Самые "продвинутые" матричные коммутаторы строятся по блочно-модульному принципу (например, IHSE, Thinlogical). Модули в таких моделях можно менять без отключения питания, не прерывая работу сети.

В каталоге на нашем сайте представлены матричные коммутаторы всех современных производителей KVM оборудования: ATEN, Adder, Thinklogical, IHSE, NTI и др. У нас вы можете найти матричный коммутатор практически под любой проект, под любые требования.

Между тем, мы понимаем, как сложно бывает разобраться в оборудовании, с которым не работаешь каждый день, и поэтому с удовольствием проконсультируем вас по телефону +7 (495) 648 67 41 или электронной почте info@kvmtech.ru.

Кроме того, у вас есть уникальная возможность протестировать работу решений матричной коммутации Adder и IHSE в своём проекте (для этого также отправьте нам заявку на электронную почту) или на нашем демостенде, расположенном по адресу: Москва, ул. Южнопортовая, 5.

Приходите, мы будем рады поделиться с вами новейшими достижениями в области KVM!