CN106886381B - 网络型多电脑切换器 - Google Patents

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Abstract

一种网络型多电脑切换器，用以管理至少一目标电脑，包括至少一可编程逻辑元件、至少一矩阵开关、中央处理器及网络实体层。矩阵开关连接目标电脑。可编程逻辑元件连接目标电脑，用以将来自目标电脑的影像信号转换为影像数据并封装成网络封包。中央处理器连接可编程逻辑元件与矩阵开关，用以控制矩阵开关使目标电脑的影像信号进入可编程逻辑元件。网络实体层连接可编程逻辑元件及中央处理器，网络实体层包括专用埠，用以将来自可编程逻辑元件的网络封包经由专用埠传送至使用者装置。

Description

网络型多电脑切换器
技术领域
本发明是有关于一种多电脑切换器，且特别是有关于一种网络型多电脑切换器。
背景技术
多电脑切换器(Keyboard-Video-Mouse Switch，KVM Switch)用于让使用者可以用单一组键盘、屏幕及鼠标来管控多台目标电脑，而网络型多电脑切换器(IP-based KVMSwitch或称Over-IP KVM Switch)更进一步使桌上型或笔记本电脑的使用者可以通过网络管理多台位于远端的目标电脑以及观看目标电脑经由网络传来的画面。依此，例如位于中国台湾的管理者便可以通过网络型多电脑切换器由远端管理位于美国机房当中的服务器。
网络型多电脑切换器与远端遥控软体(例如VNC)不同的是，网络型多电脑切换器是外接于目标电脑的硬件装置，不需依附于目标电脑的作业系统，即使目标电脑处于BIOS阶段或是因为故障而无法载入作业系统的状况下，网络型多电脑切换器仍可撷取目标电脑输出的桌面影像，并由远端控制目标电脑。
此外，中控电脑也会将其键盘或鼠标之类的控制信号通过网络传送至网络型多电脑切换器，而网络型多电脑切换器识别出这些控制信号的目的地是目标电脑后，便会将这些控制信号再转传给目标电脑，而目标电脑在收到这些控制信号后，便会因应于这些控制信号将影像信号输出至网络型多电脑切换器，然后经由网络型多电脑切换器的影像处理，中控电脑的使用者就可在其屏幕上看到目标电脑的影像输出。如此一来，中控电脑的使用者便可由远端管理及控制此网络型多电脑切换器所连接的多台目标电脑，即使中控电脑与目标电脑相隔遥远，使用者仍可感觉彷佛如同直接操控目标电脑一般。
现有的网络型多电脑切换器虽然可连接多台的目标电脑，但实际上受限于其数量有限的影像处理通道，能提供给远端中控电脑的独立影像数目远远小于受控的目标电脑。假设一台网络型多电脑切换器的影像处理通道最多仅有四个，所以最多仅能同时对4个影像来源(目标电脑输出的影像)进行上述的影像处理，亦即最多仅能提供最多4个独立的影像数目给一或多个远端中控电脑。例如当远端中控电脑请求提供影像的数量大于网络型多电脑切换器的影像处理通道的数量时，网络型多电脑切换器提供给远端中控电脑的影像有些将会是重复的。
请参照图1，图1为现有网络型多电脑切换器的示意图。如图1所示，现有的网络型多电脑切换器100包括4个影像处理通道102a～102d、影像矩阵(video matrix)106、中央处理器110、交换式集线器(Switching Hub)120与网络埠130。影像处理通道102a～102d通过影像矩阵106可连接目标电脑104a～104d，用以将来自目标电脑104a～104d的影像信号转换为影像数据。此外，影像处理通道102a～102d可通过PCI-e汇流排与中央处理器110连接，或也可以是通过网络与中央处理器110连接。中央处理器110连接影像处理通道102a～102d与影像矩阵106，用以将来自影像处理通道102a～102d的影像数据封装成网络封包。一般来说，当使用者装置150发出切换端口的请求时，中央处理器110会给影像矩阵106下达指令，然后将目标电脑104a～104d的影像切换给影像处理通道102a～102d。交换式集线器120连接中央处理器110，用以将来自中央处理器110的网络封包经由网络埠130并通过网络140传送至使用者装置150，其中使用者装置150为中控电脑。
虽然可通过增加影像处理通道的数量来增加可同时处理的影像数据，然而，现有的网络型多电脑切换器100由中央处理器110负责将所有上游的影像数据封装成网络封包，因此，当目标电脑的数量倍增以至于影像数据更多时，或者是使用者装置150同时要求目标电脑104b～104d或甚至更多目标电脑的影像数据时，中央处理器110的负荷(loading)将会变高，进而导致中央处理器110将影像数据封装成网络封包的速度变慢。再者，由于网络埠130的频宽有限，当影像数据更多时，将会造成数据传输塞车的问题，进而影响到使用者装置150的远端用户经由网络观看目标电脑桌面影像的速度。
发明内容
因此，本发明提出一种网络型多电脑切换器，可减轻中央处理器的负荷及提高数据传输速度。
本发明的目的在于提出一种网络型多电脑切换器，用以管理至少一目标电脑，包括至少一可编程逻辑元件、至少一矩阵开关、中央处理器及网络实体层。矩阵开关连接目标电脑。可编程逻辑元件连接矩阵开关，用以将来自目标电脑的影像信号转换为影像数据并封装成网络封包。中央处理器连接可编程逻辑元件与矩阵开关，用以控制矩阵开关使目标电脑的影像信号进入可编程逻辑元件。网络实体层连接可编程逻辑元件及中央处理器，网络实体层包括专用埠，用以将来自可编程逻辑元件的网络封包经由专用埠传送至使用者装置。
于一实施例中，更包括一交换式集线器，连接于该可编程逻辑元件与该网络实体层之间，用于接收来自该可编程逻辑元件的该网络封包，并将该网络封包转发至该专用埠，进而经由该专用埠传送至该使用者装置。
于一实施例中，该网络实体层更包括一网络埠，当该中央处理器接收到来自该可编程逻辑元件的该影像数据时，该中央处理器将该影像数据封装成该网络封包并经由该网络埠传送至该使用者装置或另一使用者装置。
于一实施例中，更包括一交换式集线器，连接于该可编程逻辑元件与该网络实体层之间，用于接收来自该可编程逻辑元件的该网络封包，并将该网络封包转发至该网络埠，进而经由该网络埠传送至该使用者装置或该另一使用者装置。
于一实施例中，该中央处理器经由该网络实体层的该专用埠取得该使用者装置的一网络地址，并将该网络地址通知该可编程逻辑元件。
于一实施例中，该网络实体层与该使用者装置通过网络连接。
于一实施例中，该影像数据包括该目标电脑的桌面影像、键盘输入及鼠标点击。
于一实施例中，该可编程逻辑元件包括现场可程序化闸阵列(FPGA)或特殊应用集成电路(ASIC)。
于一实施例中，该使用者装置包括一中控电脑。
于一实施例中，该使用者装置包括一影像解码装置。
依照本发明的网络型多电脑切换器，由可编程逻辑元件直接将目标电脑的影像数据封装成网络封包而不再经由中央处理器，因此可减轻中央处理器的负荷，进而使数据传输速度变快。
本发明的附加特征及优点将于随后的描述中加以说明使其更为明显，或者可经由本发明的实践而得知。本发明的其他目的及优点将可从本案说明书与其的权利要求范围以及附加附图中所述结构而获得实现与达成。
附图说明
图1为现有网络型多电脑切换器的示意图；
图2为本发明第一较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图；
图3为本发明第二较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图；
图4为本发明第三较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图；
图5为本发明第四较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图；以及
图6为显示装置以阵列模式显示数个影像数据的示意图。
主要元件符号说明：
100,200,300 网络型多电脑切换器
102a～102d 影像处理通道
104a～104d,204a～204n,304a～304n 目标电脑
106 影像矩阵
110,210,310 中央处理器
120,320 交换式集线器
130,345 网络埠
140,240,340 网络
150,250,260,350,360 使用者装置
202a～202i,302a～302d 可编程逻辑元件
206,306 矩阵开关
225,325 网络实体层
235,335 专用埠
245,345 网络埠
具体实施方式
请参照图2，图2为本发明第一较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图。如图2所示，网络型多电脑切换器200用以管理至少一台目标电脑，在本实施例中以4台目标电脑204a～204d为例，然并非限于此数量。
网络型多电脑切换器200包括数个可编程逻辑元件202a～202d、至少一个矩阵开关(Matrix Switch)206、中央处理器210与网络实体层225，其中可编程逻辑元件202a～202d包括现场可程序化闸阵列、特殊应用集成电路(ASIC)或其他类似的影像处理单元，网络实体层225包括一专用埠235。必须加以说明的是，在本实施例中以4台目标电脑204a～204d为例，但在实际应用中，网络型多电脑切换器200所连接的目标电脑的数量通常是远大于可编程逻辑元件的数量，如图2所示的目标电脑204a～204n的数量远大于可编程逻辑元件202a～202d的数量。此外，在本实施例中，矩阵开关206用来将目标电脑204a～204n(例如40台)选出4台目标电脑例如目标电脑204a～204d进行影像的处理，换言之，一次最多只有4台目标电脑204a～204d输出的影像可以进入到可编程逻辑元件202a～202d。具体而言，要将哪几台目标电脑204a～204n输出的影像可以进入到可编程逻辑元件202a～202d是由中央处理器210控制，亦即中央处理器210会送出一个选择信号给矩阵开关206以决定哪几台目标电脑204a～204n的输出影像可以进入到可编程逻辑元件202a～202d。
可编程逻辑元件202a～202d可通过矩阵开关206连接目标电脑204a～204n，在矩阵开关206选出要处理目标电脑204a～204d的影像之后，可编程逻辑元件202a～202d会将来自对应的目标电脑204a～204d的影像信号转换为影像数据并封装成网络封包，然后将上述网络封包经由网络实体层225传送至使用者装置250，其中上述影像数据包括目标电脑204a～204d的桌面影像、键盘输入及鼠标点击。进一步来说，在可编程逻辑元件202a～202d收到来自对应的目标电脑204a～204d的影像信号之后，可编程逻辑元件202a～202d会先对该影像信号进行模拟数字转换，接着比较前后两影像图框的差异(找出有变化的部分)，随后会将找到的变化部分进行影像压缩(例如JPEG)成影像数据，最后将该影像数据封装成网络封包。
中央处理器210连接矩阵开关206，用以控制矩阵开关206以决定要将哪几台目标电脑204a～204n输出的影像可以进入到可编程逻辑元件202a～202d。此外，中央处理器210连接可编程逻辑元件202a～202d与网络实体层225，用于经由网络实体层225的专用埠235取得使用者装置250的网络地址，并将此网络地址通知可编程逻辑元件202a～202d使其取得使用者装置250的网络地址，其中专用埠235通过网络240连接使用者装置250，而使用者装置250包括中控电脑或影像解码装置。
由于本发明的网络型多电脑切换器200由可编程逻辑元件202a～202d直接将目标电脑204a～204d的影像数据封装成网络封包而不再经由中央处理器210，因此可减轻中央处理器210的负荷，进而使数据传输速度变快。
请参照图3，图3为本发明第二较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图。如图3所示，其与图2所示的第一较佳实施例的差异在于，网络实体层225更包括一网络埠245，其中网络埠245通过网络240连接使用者装置250。当中央处理器210接收到来自可编程逻辑元件202a～202d的影像数据时，中央处理器210可将影像数据封装成网络封包并经由网络埠245传送至使用者装置250。
依此设计，本发明的网络型多电脑切换器200具有混合式(Hybrid)的网络传输埠，包括专用埠235与网络埠245。因此，目标电脑204a～204d的影像数据可依使用者操作或设定而经由可编程逻辑元件202a～202d及/或中央处理器210封装成网络封包。此外，网络埠245也可变更为连接至另一个使用者装置260，使得使用者装置250与使用者装置260可同时收到目标电脑204a～204d的影像数据，其中使用者装置260包括中控电脑或影像解码装置。
请参照图4，图4为本发明第三较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图。如图4所示，网络型多电脑切换器300包括数个可编程逻辑元件302a～302d、至少一个矩阵开关306、中央处理器310、交换式集线器320与网络实体层325，其中可编程逻辑元件302a～302d包括现场可程序化闸阵列、特殊应用集成电路(ASIC)或其他类似的影像处理单元，网络实体层325包括专用埠335与网络埠345。必须加以说明的是，在本实施例中以4台目标电脑304a～304d为例，但在实际应用中，网络型多电脑切换器300所连接的目标电脑的数量通常是远大于可编程逻辑元件的数量，如图4所示的目标电脑304a～304n的数量远大于可编程逻辑元件302a～302d的数量。此外，在本实施例中，矩阵开关306用来将目标电脑304a～304n(例如40台)选出4台目标电脑例如目标电脑304a～304d进行影像的处理，换言之，一次最多只有4台目标电脑304a～304d输出的影像可以进入到可编程逻辑元件302a～302d。具体而言，要将哪几台目标电脑304a～304n输出的影像可以进入到可编程逻辑元件302a～302d是由中央处理器310控制，亦即中央处理器310会送出一个选择信号给矩阵开关306以决定哪几台目标电脑304a～304n的输出影像可以进入到可编程逻辑元件302a～302d。
可编程逻辑元件302a～302d可通过矩阵开关306连接目标电脑304a～304n，在矩阵开关306选出要处理目标电脑304a～304d的影像之后，可编程逻辑元件302a～302d会将来自对应的目标电脑304a～304d的影像信号转换为影像数据并封装成网络封包，其中上述影像数据包括目标电脑304a～304d的桌面影像、键盘输入及鼠标点击。进一步来说，在可编程逻辑元件302a～302d收到来自对应的目标电脑304a～304d的影像信号之后，可编程逻辑元件302a～302d会先对该影像信号进行模拟数字转换，接着比较前后两影像图框的差异(找出有变化的部分)，随后会将找到的变化部分进行影像压缩(例如JPEG)成影像数据，最后将该影像数据封装成网络封包。
中央处理器310连接矩阵开关306，用以控制矩阵开关306以决定要将哪几台目标电脑304a～304n输出的影像可以进入到可编程逻辑元件302a～302d。此外，中央处理器310连接可编程逻辑元件302a～302d与网络实体层325，用于经由网络实体层325的专用埠335取得使用者装置350的网络地址，并将此网络地址通知可编程逻辑元件302a～302d使其取得使用者装置350的网络地址，其中专用埠335通过网络340连接使用者装置350，而使用者装置350例如是中控电脑或影像解码装置。
交换式集线器320连接于可编程逻辑元件302a～302d与网络实体层325之间，用于接收来自可编程逻辑元件302a～302d的网络封包，并将上述网络封包转发至网络实体层325的专用埠335及/或网络埠345，然后通过网络340传送至使用者装置350。
当中央处理器310接收到来自可编程逻辑元件302a～302d的影像数据时，中央处理器310也可将影像数据封装成网络封包并经由网络埠345传送至使用者装置350。依此设计，本发明的网络型多电脑切换器300具有混合式的网络传输埠，包括专用埠335与网络埠345。因此，目标电脑304a～304d的影像数据可依使用者操作或设定而经由可编程逻辑元件302a～302d及/或中央处理器310封装成网络封包。此外，网络埠345也可变更为连接至另一个使用者装置360，使得使用者装置350与使用者装置360可同时收到目标电脑304a～304d的影像数据，其中使用者装置360包括中控电脑或影像解码装置。
请同时参照图5与图6，图5为本发明第四较佳实施例的网络型多电脑切换器的示意图，以及图6为显示装置以阵列模式显示数个影像数据的示意图。如图5所示，其与图2的差异在于，通过矩阵开关206的控制，使得可编程逻辑元件202a～202d可分别对应连接两台目标电脑204a～204h，以及新增一个可编程逻辑元件202e并使其可对应连接一台目标电脑204i。举例来说，可编程逻辑元件202a可处理来自目标电脑204a与204e的影像信号，可编程逻辑元件202b可处理来自目标电脑204b与204f的影像信号，可编程逻辑元件202c可处理来自目标电脑204c与204g的影像信号，可编程逻辑元件202d可处理来自目标电脑204d与204h的影像信号，以及可编程逻辑元件202e可处理来自目标电脑204i的影像信号。
依照此种设计，可使用5个可编程逻辑元件202a～202e处理9台目标电脑204a～204i的影像信号，并将这些影像信号依序转换为影像数据及封装成网络封包，然后经由网络实体层225及通过网络240传送至使用者装置250，使得使用者装置250上的显示装置500可以阵列模式(Array Mode)显示所有目标电脑204a～204i的桌面影像，如图6所示，其中图6的分割画面1～9分别对应显示一台目标电脑204a～204i的桌面影像。
虽然图6显示出3×3的9个分割画面，然并非限于此，例如可以增加可编程逻辑元件及其对应连接目标电脑的数量，由以显示更多目标电脑的桌面影像例如4×4、5×5..等，以达到管控更多的目标电脑。
综上所述，本发明的网络型多电脑切换器由可编程逻辑元件直接将目标电脑的影像数据封装成网络封包而不再经由中央处理器，因此可减轻中央处理器的负荷，进而使数据传输速度变快。此外，通过增加可编程逻辑元件及其对应连接目标电脑的数量，本发明的网络型多电脑切换器可在使用者装置的显示装置上同时显示更多目标电脑的桌面影像，进而达到管控更多的目标电脑。
在不脱离本发明的精神或范围内，本领域技术人员可对本发明的远端服务器管理方法及相关装置做各种修饰与变化。因此，在权利要求范围及其均等的范围内进行各种修饰与变化均包含于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种网络型多电脑切换器，用以管理至少一目标电脑，其特征在于，该网络型多电脑切换器包括：
至少一矩阵开关，连接该目标电脑；
至少一可编程逻辑元件，连接该矩阵开关，用以将来自该目标电脑的一影像信号转换为一影像数据并封装成一网络封包；
一中央处理器，连接该可编程逻辑元件与该矩阵开关，用以控制该矩阵开关使该目标电脑的该影像信号进入该可编程逻辑元件；以及
一网络实体层，连接该可编程逻辑元件及该中央处理器，该网络实体层包括一专用埠，用以将来自该可编程逻辑元件的该网络封包经由该专用埠传送至一使用者装置；
其中，该可编程逻辑元件判断出该影像信号中的不同影像图框的差异，再对该不同影像图框的差异进行影像压缩成该影像数据。
2.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，更包括一交换式集线器，连接于该可编程逻辑元件与该网络实体层之间，用于接收来自该可编程逻辑元件的该网络封包，并将该网络封包转发至该专用埠，进而经由该专用埠传送至该使用者装置。
3.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该网络实体层更包括一网络埠，当该中央处理器接收到来自该可编程逻辑元件的该影像数据时，该中央处理器将该影像数据封装成该网络封包并经由该网络埠传送至该使用者装置或另一使用者装置。
4.如权利要求3所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，更包括一交换式集线器，连接于该可编程逻辑元件与该网络实体层之间，用于接收来自该可编程逻辑元件的该网络封包，并将该网络封包转发至该网络埠，进而经由该网络埠传送至该使用者装置或该另一使用者装置。
5.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该中央处理器经由该网络实体层的该专用埠取得该使用者装置的一网络地址，并将该网络地址通知该可编程逻辑元件。
6.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该网络实体层与该使用者装置通过网络连接。
7.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该影像数据包括该目标电脑的桌面影像、键盘输入及鼠标点击。
8.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该可编程逻辑元件包括现场可程序化闸阵列或特殊应用集成电路。
9.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该使用者装置包括一中控电脑。
10.如权利要求1所述的网络型多电脑切换器，其特征在于，该使用者装置包括一影像解码装置。
11.一种网络型多电脑切换器，用以透过使用者装置来管理N个目标电脑，其特征在于，该网络型多电脑切换器包括：
矩阵开关，电性连接该N个目标电脑；
M个可编程逻辑元件，电性连接该矩阵开关；
中央处理器，电性连接该M个可编程逻辑元件与该矩阵开关，用以控制该矩阵开关从该N个目标电脑中选出P个目标电脑的影像信号进入该M个可编程逻辑元件，并藉由该M个可编程逻辑元件将来自该P个目标电脑的影像信号转换为影像数据并封装成网络封包；以及
网络实体层，电性连接该M个可编程逻辑元件及该中央处理器，该网络实体层包括专用埠，用以将来自该M个可编程逻辑元件的该网络封包经由该专用埠传送至该使用者装置；
其中，该M个可编程逻辑元件判断出该P个目标电脑的影像信号中的不同影像图框的差异，再对该不同影像图框的差异进行影像压缩而转换成该影像数据；
其中，N大于等于P且P大于M。
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