Galvanischen Trennung im Netzwerk: wie sauber ist das Signal dann?

[dvdr]

Hallo
ich möchte in meinem LAN an einer Stelle ganz gezielt eine galvanische Trennung einbauen. Dafür gibt es ja entsprechende Lösungen, die durch die - ich sag's mal in eigenen Worten - Trennung der beiden Seiten durch einen Übertrager funktionieren.
Aus der Audiotechnik weiß ich, dass Übertrager durch ihrer obere Grenzfrequenz Rechteckignale "verschleifen".

Meine Frage geht jetzt von folgender Überlegung aus:
Ein Übertrager in einem Netzwerk-Isolator muss ja die "Rechtecksignale" des LAN-Verkehrs möglichst gut verarbeiten können. Wenn er aber die Flanken "verschleift", entstehen dann nicht Fehler in der Übertragung, weil der Übergang von "digital Null" zu "digital Eins" nicht mehr genau ist wegen dieser "ungenauen Flanken"?
Sprich: ich habe zwar die galvanische Trennung, kaufe mir dadurch ein unsauberes digitales Signal ein - führe also dadurch Jitter ein.
Und da wären wir dann bei meinem konkreten Anwendungsfall: nämlich die galvanische Trennung eines hochwertigen UPNP-Netzwerkplayers in meiner HiFi-Anlage. Die reagieren nämlich durchaus empfindlich auf Jitter und unsaubere Signale im LAN.

Wie gesagt: ich kenne Übertrager nur aus der Audiotechnik und weiß nicht, wie sich das im digitalen / im Netzwerk auswirkt auf die Qualität des übertragenen Signals.

Für ein bisschen Aufklärung bin ich Euch dankbar!

 

[süchtla]

Hallo,

Deine Annahmen der Grundlagen sind fast völlig korrekt, nur handelst du dir durch die Bandbreitenbegrenzungen in erster Linie keinen Jitter ein. Jitter bezeichnet eine zeitliche Veränderung der übertragenen Frequenz bzw. additivem Rauschen und wird normalerweise nicht von einem passiven Bauteil (Übertrager) erzeugt.

RJ45 Ethernet arbeitet normalerweise von Haus aus mit Übertragern im Signalkreis. Möglicherweise ist jedoch die Schirmung und die Mittelpunkt-Anzapfung des RJ45 Übertragers mit Masse verbunden.

Eine einfache Möglichkeit wäre ein Stück Glasfaser im Netzwerk.
Ansonsten müsstest du mit LAN-Übertragern arbeiten und sie gezielt ohne Masse-/Schirmverbindungen ausführen. Halt ich aber nicht förderlich für die Signalintegrität.

Hast du schon Probleme mit dem HiFi-Player?

Grüße,
süchtla

 

[wern001]

nimm doch zwei medienwandler auf glasfaser. Damit kann man dann bis zu 550 m überbrücken

 

[zeroice]

ethernet ist doch sowieso immer galvanisch getrennt. also nach der rj45 buchse, bzw. häufig auch direkt darin integriert kommen die magnetics und danach dann der phyceiver. die galvanische trennung erfolgt in den magnetics.
die signale sind auf dem kabel auch nicht mehr rechteckförmig sonst müsste eine unendliche bandbreite uur verfügung stehen.

 

[dvdr]

Wow, so schnell und so kompetent geantwortet. Danke!

Probleme habe ich noch keine, weil ich das erst ausbaue - für die HiFi Fans unter Euch: es wird ein Linn Klimax DS, das ist so ziemlich das Ende der Fahnenstange, da lohnt sich das Nachdenken über solche Details....

Der Gedanke mit dem Jitter kam bei mir tatsächlich aus der bildlichen Vorstellung eines unsauberen Rechteckssignals mit unterschiedlich schrägen Flanken. Je nachdem, wie schräg diese Flanken sind und ab welchem Punkt dieser Flanke „Digital eins“ erkannt wird, kann das ja im zeitlichen Verlauf etwas früher oder etwas später sein als erst beim Erreichen des vollen Pegels des Rechteckssignals. Deswegen dachte ich, dass eventuell eine zeitliche Verschiebung mit einer gewissen Schwankungsbreite entsteht und das habe ich dann als Jitter bezeichnet. Aber vielleicht war das auch ein falscher Gedankengang.

jetzt aber zu der Bemerkung, dass RJ45 Ethernet immer mit Übertragern arbeitet - darf ich das so verstehen, dass zum Beispiel in meinem Router vor jedem LAN Ausgang ein kleiner Übertrager sitzt? Oder dass in meinem UPNP-Streaming-Player gegebenenfalls nach dem Eingang ein solcher Übertrager sitzt?

an Glasfaser habe ich übrigens auch schon gedacht, da ist dann allerdings ein anderes mögliches Problem mit im Spiel: Das sind ja aktive Komponenten mit einem Netzteil. D.h., dass über den LAN Ausgang des Empfängers auch gleichzeitig die Störsignale des meines Erachtens ziemlich einfachen Stecker-Netzteils an den Player gelangen. Und genau so etwas wollte ich durch die passive galvanische Trennung ja vermeiden.

Danke nochmal für die Hilfe!

 

[zeroice]

alles was höher als layer 1 arbeitet müsste diese magnetics haben. die signale werden auch je nach kabellänge unterschiedlich stark „verschliffen“ so eine flanke kann auch durchaus unterschiedlich schnell steigen/fallen. sind ja auch analoge signale, keine digitalen. im phyceiver findet dann erst wieder eine abtastung, clock recovery, 4b5b decoding etc. statt. danach kommen dann erst wieder digitale signale an der MDIO schnittstelle.
da musst du dir absolut keine sorgen drüber machen.

ist natürlich alles etwas komplizierter. aber du kannst gerne einfach mal nach ethernet physical layer googeln, oder ethernet eyediagram. da siehst du bestimmt einige bilder die dir zeigen, dass das auf dem kabel kein rechtecksignal mehr ist. und eine siche nach ethernet magnetics zeigt dann auch die galvanische trennung. einzigst der schirm kann evtl. weiterhin keiner galvanischen trennung unterliegen. da hilft dann wirklich nir die variante mit LWL.

 

[süchtla]

Die Überlegung hinsichtlich Jitter ist auch richtig, aber dieser wird ein deiner Betrachtung dem Empfänger zugeschrieben. Denn dieser ist ja nicht-ideal und tastet das Signal inkorrekt ab.

Korrekt, in oder hinter jeder RJ45 LAN Buchse sitzt so ein Übertrager.
Beim bekannten RaspberryPi ist der Übertrager in die LAN-Buchse integriert. Bei anderen Geräten, tendenziell älteren oder 100MBit-Geräten ist hinter der Buchse am PCB ein etwas größerer, hoher, IC-artiger Baustein.

EDIT:
Hast du den Player schon? Und hast du schon Probleme?

Sieht nett aus, der Player. Aber ich muss zugeben, ich mach mir nicht mehr viel aus Audio-Hardware. Mangels geeignetem Wiedergaberaum, der meines Erachtens nach viel wichtiger ist

Übrigens, auf den Bildern vom Innenleben könnten hinten neben dem LAN solche extra Übertrager sitzen.

 

[t-6]

Aus meinem Laienverständnis von Signaltechnik heraus wirst du mit einem galvanischen Trenner welcher auf Layer1 arbeitet keinen... "analogen" Einfluss auf ein LAN-Signal auf Layer2/3 haben. Also kein "ein wenig" Rauschen oder "ein bisschen Knacken".
Viiiielleicht wenn die Übertragung ausschließlich per UDP läuft, kann es zu Störungen kommen wenn ein Paket vom Empfänger verworfen wird weil der Ethernetframe kaputt ist, aber das solltest du recht schnell feststellen können.
Ähnlich wie bei HDMI: Entweder das Signal kommt zu 100% an oder aber das Signal ist krass gestört.

Auf der anderen Seite: Wir verbauen unregelmäßig galvanische Trenner bei Erd-Installationskabeln mit LAN-Komponenten an beiden Enden und haben bis jetzt keine Leistungsbeeinträchtigungen feststellen können.
Vereinzelt auch mal WLAN Access Points die über PoE+ bei knapp 80m Segmentlänge hinter einem Trenner sitzen. Nix, nada.
Wie übertragbar das auf Audiotechnik ist, sei mal dahin gestellt, aber UPNP ist im Bereich Netzwerkprotokolle Layer3 & aufwärts und aus meiner Sicht kein "Audio" im Sinne von Signalübertragung.

 

[dvdr]

da musst du dir absolut keine sorgen drüber machen.

Gut zu wissen , danke! Eines hatte ich noch vergessen, zu erwähnen. Das spielte nämlich in die Überlegungen mit der galvanische Trennung auch noch hinein: als UPNP Server betreibe ich einen kleinen Raspberry Pi - rein technisch gesehen genügt das vollkommen, da brauche ich nicht Synology&Co.
Aber angesichts des einfachen Aufbaus + Steckernetzteil dachte ich, dass er vielleicht zusätzlich zum Digital-Signal ziemlich viel anderen Schrott mit auf die Leitung gibt, das genau wollte ich durch die galvanische Trennung natürlich auch von meinem Player fernhalten…
@süchtla: Der Player kommt noch, habe ich oben in meiner Antwort noch ergänzt, damit es klarer wird (Linn Klimax DS) - ich bin sozusagen in der Vorbereitung, alles schon passend zu machen.

 

[zeroice]

sagen wir es mal so. je länger das kabel desdo mehr ist das signal verschliffen. wenn das kabel jetzt zu lang ist kann der phy das analoge signal nicht mehr richtig abtasten, es kommt zu fehlern in der übertragung. diese länge liegt bei ca. 100 m. wenn man jetzt durch einen zusätzlichen übertrager, die flanken zusätzlich verändert, kann es dazu führen, dass die möglixhe kabellänge nur noch bei z.B. 80 m liegt.

edit: beim pi sind magnetics bereits im rj45 integriert. da ich selbst die signale schon beim 3er und 4er geprobt habe, kann ich sagen, dass diese relativ gut aussehen und dem ethernet standard entsprechen.
als NAS würde mich da eher die geringe geschwindigkeit stören. die neuen können zwar gigabit, allerdings nicht voll auslasten. zusätzlich liegt die beschränkung auch noch darin, dass USB und ethernet vom gleichen chip erledigt werden müssen.

 

[süchtla]

Ich muss noch was klarstellen:

Ich habe bei deiner Frage primär an Störungen auf den LAN-Leitungen, welche Einkopplungen im Audio verursachen können, gedacht. Dafür muss sich bei so einem Gerät aber der Hersteller was entsprechendes einfallen lassen, finde ich.

Das LAN wird immer funktionieren, egal ob da ein RPi dran hängt oder nicht.

 

[floq0r]

Wäre das vielleicht passend? https://audiopc.shop/en/winkel/cabl...ce-lan-cable-platinum-m-ppa-studio-paul-pang/

 

[t-6]

Wäre das vielleicht passend? https://audiopc.shop/en/winkel/cabl...ce-lan-cable-platinum-m-ppa-studio-paul-pang/

900 € und kein Clip-Schutz an den Steckern?

 

[dvdr]

Ich muss noch was klarstellen:

Ich habe bei deiner Frage primär an Störungen auf den LAN-Leitungen, welche Einkopplungen im Audio verursachen können, gedacht. Dafür muss sich bei so einem Gerät aber der Hersteller was entsprechendes einfallen lassen, finde ich.

Das LAN wird immer funktionieren, egal ob da ein RPi dran hängt oder nicht.

Ja, klar, gut dass du das noch mal klarstellst. Die eine Geschichte ist das, was tatsächlich digital im LAN stattfindet, und da bin ich euch sehr dankbar für eure technische Aufklärung, diese Details wusste ich bislang noch nicht.

Die andere Geschichte in einer höchstwertigen Audioanlage ist natürlich, dass man versucht, so gut wie alle externen Störungen fernzuhalten, eine saubere Signalführung hat, Potentialausgleiche stattfinden etc. - deshalb gibt es bei mir zum Beispiel keine Dimmer, die ziemlich viel an Störkomponenten ins StromNetz einstreuen.

Daher auch mein Interesse, was letztendlich sowohl auf digitaler als auch, um das mal so zu sagen, analoger/»Stromtechnischer« Seite im LAN stattfindet.
Vielen Dank noch mal für eure Unterstützung!

Ergänzung (16. Oktober 2020)

Wäre das vielleicht passend? https://audiopc.shop/en/winkel/cabl...ce-lan-cable-platinum-m-ppa-studio-paul-pang/

😂😂😂 der ist gut! Nein danke 😃

 

[zeroice]

im ausiophilen audio bereich ist leider auch viel voodoo... dimmer kannst du ruhig verbauen. du hast ja auch bestimmt einen kühlschrank, fernseher und diverse andere schaltnetzteile. im stromnetz hast du immer induktive/kapazitive lasten. ein perfekter 50 Hz sinus ist das nie und kommt so noch nicht einmal aus der steckdose.

sinnvoll ist vllt noch ein trenntrafo um das typische brummen zu verhindern, alles andere ist aber nichts was sich ausser evtl noch messtechnisch ermitteln lässt.

 

[floq0r]

@dvdr Du kannst doch nicht 16k für einen Amp ausgeben, das Netzwerk galvanisch trennen und dann bei der Verkabelung sparen. Hast du das audiophile Carbon nicht gesehen?

 

[dvdr]

@dvdr Du kannst doch nicht 16k für einen Amp ausgeben, das Netzwerk galvanisch trennen und dann bei der Verkabelung sparen. Hast du das audiophile Carbon nicht gesehen?

Du hast übersehen: der hat sogar audiophile Sata-Kabel im Angebot!!! Vielleicht bringen die ja was, wenn ich die um den Raspberry Pi herum wickle?

 

[zeroice]

@dvdr Du kannst doch nicht 16k für einen Amp ausgeben, das Netzwerk galvanisch trennen und dann bei der Verkabelung sparen. Hast du das audiophile Carbon nicht gesehen?

viel tragischer finde ich am NAS zu sparen. wenn du z.B. hingehst und den PI mit einem PC verbindest und dann mit iPerf den durchsatz übers netzwerk testen willst wirst du sehen, dass du erstens nicht die max geschwi digkeit erreichst und zweitens evtl sogar packetloss hast. und dieser packetloss kann bei lossless audiocodecs die keine fehlerkorrektur benutzen zu abspielfehlern führen. denn was am phy nicht richtig ankommt kann danach auch vom audio dac nicht richtig an die lautsprecher gehen...

 

[floq0r]

Du hast übersehen: der hat sogar audiophile Sata-Kabel im Angebot!!! Vielleicht bringen die ja was, wenn ich die um den Raspberry Pi herum wickle?

Das hat vermutlich so viel Auswirkung wie die galvanische Trennung einer digitalen Übertragung. Was bei Beeinträchtigung eines Digitalsignals mit Fehlerkorrektur schlimmstenfalls vorkommen kann ist eine Neu-Übertragung mit zeitlicher Verzögerung, was unterhalb der Vollauslastung (vermutlich 1Gb) und vorhandenem Buffering keine merkbaren Unterschiede verursachen wird.

 

[dvdr]

im ausiophilen audio bereich ist leider auch viel voodoo

Stimmt, da kenne ich genügend Beispiele

Ergänzung (16. Oktober 2020)

viel tragischer finde ich am NAS zu sparen.

Guter Punkt! Unkomprimiertes 192 kHz/24 Bit wav braucht etwas weniger als 10 MBit/s, bei flac sind‘s um die 7MBit/s. Bei CD Qualität reden wir von 1411 kbps.
Meine „Alltagskost“ in CD-Qualität liegt auf dem RPi4 (Gigabit LAN), die Speicherplatz-intensiven HiRes-Dateien auf einem kleinen HP-Server mit Windows Server 2008.

Das mit dem Packetloss: hochwertige Streamingplayer puffern und spielen aus dem RAM. Korrigiert/hilft das nicht?