什么是全光架构?光纤KVM和分布式IP KVM系统知多少?

控制室技术在经历了模拟、数字两代的技术发展之后,网络化时代迎来了信息数据量与用户需求量的爆发增长,而信号的传输技术的发展速度有限,带宽资源无法满足数据量的矛盾始终存在。

 

模拟、数字两代技术之后,现在的控制室行业进入了分布式IP KVM、光纤KVM技术作为主流的格局。分布式IP KVM系统以技术简单、系统灵活、扩展方便、项目实施门槛低的优势,成为目前众多厂商都在力推的技术。但是信号压缩与信号延迟,一直是IP 分布式系统无法避免的固有缺陷。

典型分布式IP KVM的系统架构

 

而光纤KVM以系统稳定、传输实时性好、信号无压缩零延迟、数据并发处理能力强、信息安全度高等优势,占据了控制室行业的高端市场,应用在各个行业的大型指挥中心、控制中心等场景。

 

光纤KVM与IP 分布式KVM最核心的区别在于产品架构,分布式IP KVM系统以网络交换机为信号传输的核心,而光纤KVM使用了被称为“全光架构”的产品核心,省去了网络交换机,具有完全不同的产品结构。全光架构为控制室KVM系统带来了以往的技术前所未有的优势,也为控制室带来了革命性的效率提高与操作体验。

光纤KVM在高端控制室中的应用场景

 

全光架构如何解决信号延迟问题?

全光架构的系统不同于IP架构使用网络交换机的信号传输机制,而是采用了完全独立的FPGA信号处理架构,相当于每一路信号都有专用的信道,这就避免了出现信号传输时产生拥堵以及远端信号操作的延迟,实现对信号的无损压缩传输,保证坐席端对信号操作极致的实时性与操作性。在实际应用中,全光架构的信号延迟能够保持在20ms以内,已经远远超越了肉眼能够识别的范围,可以说是近乎0延时的操作体验,这对于广电、演播、空管等行业来说是必须满足的使用需求。

空管领域显然无法接受信号延迟卡顿

 

而对于IP 架构来说,由于网络交换机的存在,采用的是总线背板的架构,通过互联网传输信号的模式,有限的带宽资源下,信号依然存在着较为明显的延迟。虽然IP架构通过各种算法把信号延迟降低,在理想的测试环境下,能达到60ms的水平。但是在实际应用中,IP架构的延迟普遍在数百毫秒甚至1-2秒,鼠标光标能够感知到明显的跑漂与卡顿,在一些对信号实时性有较高需求的应用场景中,显然很难胜任正常的使用要求。

 

信息安全如何保障?

全光架构独立信号传输剥离了互联网,带来了系统安全性能高的天然优势,隔绝互联网传输让一些网络风险再也没有可乘之机,这对于一些要求较高的信息安全等级、防止信息泄露的涉密型高端控制室项目来说具有巨大的应用价值。对于公安、政府管理、应急管理等特定的使用环境,不同的组网方式带来的信息安全等级是有巨大差别的,全光架构完全独立于互联网、将互联网与其他网段互相隔离的组网方式,等于完全切断了网络安全威胁的切入口,釜底抽薪地解决了信息安全的问题。

 

而对于IP 架构而言,网络交换机是必须存在的信息传输载体,借助交换机,系统才能接入互联网络,实现信号的传输,这就给网络不法分子有了可能入侵的机会。2013年,英国伦敦的巴克莱银行就因为被不法分子利用分布式IP KVM控制电脑,导致130万英镑被盗。

伦敦巴克莱银行失窃案犯罪团伙使用的KVM设备

 

高并发信息处理如何实现?

全光架构的系统没有网络交换机,不存在传输信道的拥堵问题,带来了强大的信息并发处理能力。目前,技术实力较强的光纤KVM厂商已经实现单体并发处理超过800路信号的产品交付能力,通过系统级联之后还能支持更高的信号路数。对于国家级、省级信号路数高的大型超大型指挥中心来说,指挥控制系统同时处理几百路甚至上千路信号,保证每一路信号的平稳传输,整个系统的稳定运行,信息的准确传达,都是必不可少的使用需求。

 

而对于去中心化的概念,事实上,对于KVM系统而言,有没有服务器不是去中心化与否的关键,整个系统链路的核心在于网络交换机,网络交换机的总线架构,搭配内存与CPU的产品组成,构成了一个中心化的系统架构。分布式IP KVM系统在实际应用中,当需要处理的并发信号超过50路时,信号对于传输线路的负载剧增,在坐席端就会出现能够明显感知的延迟问题,要保持信号的流畅可用,就必须对信号进行更高的压缩。

 

超高分辨率信号的支持效果如何?

全光架构系统在信号的编解码方式上也具有独特的优势,通过光纤的传输介质,有足够的带宽实现支持视频信号的无损压缩传输,让光纤KVM系统对超高清视频信号具有良好的支持能力,最高支持4K@60Hz分辨率的信号,能够覆盖广电、演播、展览这样对信号画面质量具有高要求的场合。

 

分布式IP KVM使用常用的JPEG2000、H.264/H.265等编解码方式,通过千兆交换机的方式,必然要经过对信号的高压缩以保证传输的流畅,这就产生了无法避免的信号质量问题,特别是对于超高分辨率的视频信号,无法满足特定场景的使用需求。

 

大屏同步性如何保证?

全光架构无压缩、零延迟的信号处理,独有的非IP光拼控功能,能够保证系统在对大屏信号的显示、特别是超过100平米的超大规模大屏显示时具有良好的同步性,大屏的每个区域之间不出现肉眼可见的画面卡顿、撕裂和拖影。

 

而对于分布式IP KVM系统来说,优秀的厂家可以实现一个交换机带10个拼控节点时无明显同步性问题,超过10个节点带载,就会让系统出现大屏信号显示输出时无法很好地处理同步性问题,在大规模、超大规模的项目中并不是十分理想的选择。

北京交通指挥中心的大屏应用

 

总得来说,全光架构的产品特性使光纤KVM系统具备了覆盖大型指挥中心、控制中心应用场景的优势,大量国家级、省级的公安、应急、广电、电力、空管、移动通信等领域的大型、超大型指挥中心与控制中心都采用了光纤KVM的指挥控制系统建设方案;而分布式IP KVM系统以组网方便、灵活性高、建设成本低、通用性强的优势,也在各行业数量巨大的中小型指挥中心、控制中心、会议室等场景中找到了用武之地。

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