Audiofiilien Ethernet-kytkimet
Audiofiilitason Ethernet-kytkin jakaa internetreitittimen yhteyden hifijärjestelmän laitteille (verkkosoittimelle, musiikkipalvelimelle tai verkkoyhteydellä varustetulle DAC:lle) ja rajoittaa samalla sähköistä kohinaa, jota tavallinen verkkokytkin välittää datan mukana. Sen huolellisesti toteutettu virtalähde ja vakaa kello vähentävät häiriöitä, ja valokuituliitännät erottavat tiedostopohjaisen musiikintoiston sähköisesti kotiverkosta. Lue lisää
Audiofiilitason verkkokytkimen toiminta
Useimmissa kodeissa internetreititin sijaitsee kaukana hifikalusteesta, ja siinä on vain muutama liitäntä. Kytkin on Ethernet-kaapeloinnin jatkopistorasia: reitittimeltä tulee yksi kaapeli, ja kytkimeen voidaan liittää useita laitteita, kuten verkkosoitin, NAS (verkkokiintolevy, johon musiikkikirjasto tallennetaan), äänipalvelin, televisio tai pelikonsoli.
Itse tiedonsiirto ei ole vaarassa. Ethernet-protokolla tarkistaa jokaisen paketin ja pyytää vioittuneina saapuneet uudelleen: signaalia ei katoa, ja musiikkitiedosto saapuu äänilähteelle alkuperäisen kanssa identtisenä riippumatta siitä, minkä kytkimen kautta se kulkee. Audiofiilitason verkkokytkin vaikuttaa muualla, korkeataajuisiin häiriövirtoihin, jotka kulkevat kuparikaapelissa äänidatan mukana. Nämä häiriöt etenevät verkkosoittimen piireihin ja edelleen sen muunnosasteeseen, jossa musiikki muuttuu jälleen analogiseksi signaaliksi.
Tavallisen verkkokytkimen häiriöt
Toimistokäyttöön tarkoitetussa kytkimessä tavoitellaan tiedonsiirtonopeutta ja mahdollisimman alhaista hintaa. Sen hakkurivirtalähde katkoo virtaa korkealla taajuudella pysyäkseen pienenä ja kevyenä, ja osa tästä katkomisesta aiheutuvista häiriöistä päätyy liitettyjen laitteiden maadoitukseen. Pakettien kulkua tahdistava kvartsioskillaattori on tavanomainen komponentti, joka on herkkä lämpötilan vaihteluille. Toiminnan merkkivalot vilkkuvat jatkuvasti ja lisäävät osaltaan häiriöitä.
Tietoverkossa millään näistä puutteista ei ole seurauksia. Muutaman senttimetrin päähän toistolaitteesta kytkettynä sama laite muuttuu häiriölähteeksi juuri ennen digitaali-analogiamuunnosta. Audiofiilitason hifikytkin hoitaa saman tehtävän muuttamatta Ethernet-standardia mitenkään, mutta sen toteutuksessa huomioidaan jokainen näitä häiriöitä synnyttävä tai välittävä tekninen yksityiskohta.
Vähäkohinainen virtalähde ja taustakohinan vähentäminen
Virtalähde on ensimmäinen kehityskohde. Lineaarinen virtalähde alentaa verkkojännitettä muuntajalla ja sitten tasasuuntaa, suodattaa ja vakauttaa sen ilman hakkurointia. Se on hakkurivirtalähdettä painavampi, kookkaampi ja hyötysuhteeltaan heikompi, mutta sen jäännöskohina on huomattavasti vähäisempää. Huippumalleissa virransyöttö on jaettu erillisiin asteisiin: yksi oskillaattorille ja muut kytkentäpiireille ja liitännöille, jotta yksi piiri ei häiritse viereistä.
Jotkin pienikokoiset audiofiilikytkimet saavat virtansa ulkoisen virtaliitännän kautta. Ne toimivat mukana toimitettavalla virtalähteellä, ja niihin voi myöhemmin liittää erillisen, lisävarusteena saatavan lineaarisen virtalähteen järjestelmän vaiheittaista kehittämistä varten.
→ Katso erilliset virtalähteet
Tarkkuuskello ja jitterin vähentäminen
Jitter tarkoittaa digitaalisen signaalin ajoituksen pieniä epäsäännöllisyyksiä. Sen vähentämiseksi audiofiilitason verkkokytkimessä korvataan vakio-oskillaattori vakaammalla aikareferenssillä: lämpötilakompensoidulla TCXO-kvartsioskillaattorilla tai OCXO-kvartsioskillaattorilla, jonka lämpötila pidetään vakiona pienessä uunissa. Joissakin malleissa on BNC-liitännällä toteutettu ulkoisen 10 MHz:n kellon tulo, jonka avulla ne synkronoidaan muiden laitteiden kanssa yhteiseen pääkelloon.
Odotettu vaikutus vaatii täsmennystä. Verkkosoitin tallentaa vastaanotetun datan puskurimuistiin ja lukee sen oman oskillaattorinsa tahdissa: kytkimen oskillaattori ei ohjaa muunnosta. Sen hyöty koskee itse kytkimen piirejä, joissa vakaa ajoitus vähentää kytkentäkohinaa ja tekee siitä tasaisempaa, jolloin sen eteneminen äänilähteelle on epätodennäköisempää. OCXO tarvitsee lämpenemisaikaa saavuttaakseen nimellisvakautensa, ja audiofiilikytkin jätetään jatkuvasti päälle.
Valokuitu, SFP-portit ja galvaaninen erotus
Kuparisella Ethernet-kaapelilla yhdistetyillä laitteilla on yhteinen sähköinen reitti, jota pitkin häiriöt kulkevat. Galvaaninen erotus katkaisee tämän reitin: laitteiden välillä ei enää kulje virtaa, mikä poistaa myös hurinaa aiheuttavat maasilmukat. RJ45-liitännöissä on pienillä muuntajilla toteutettu galvaaninen erotus, mutta se päästää osan korkeista taajuuksista läpi. Valokuitu menee pidemmälle, sillä se kuljettaa valoa eikä sähkövirtaa.
Audiofiilikytkimiin valokuitu liitetään SFP-porttien kautta. Ne ovat paikkoja, joihin asennetaan optinen moduuli. Yleisin toteutus yhdistää reitittimen kytkimeen optisella yhteydellä, jonka toisessa päässä on muunnin, ja kytkimen verkkosoittimeen lyhyellä RJ45-kaapelilla: näin hifijärjestelmä erotetaan sähköisesti kodin muista laitteista. Itse äänilähteen liittäminen valokuidulla edellyttää, että siinä on SFP-liitäntä. Valinta kaapelien ja valokuidun välillä riippuu siis käytössä olevista laitteista. Optiset moduulit lämpenevät ja kuluttavat virtaa, eikä niiden laatu ole yhdentekevä.
Tiedonsiirtonopeus: 100 Mb/s, gigabitti tai enemmän
Tiedostopohjainen musiikki tarvitsee vähän kaistanleveyttä. 24-bittinen/192 kHz:n stereovirta vie noin 9 Mb/s, ja eniten kaistaa vaativa DSD512 jää alle 50 Mb/s:n. Siten 100 Mb/s:n yhteys riittää kaikille resoluutioille. Jotkin suunnittelijat valitsevat tarkoituksella 100 Mb/s:iin rajoitetun kytkinpiirin, joka on hitaampi ja vähäkohinaisempi. Toiset valitsevat gigabitin tai jopa 2,5 tai 10 Gb/s valokuidulla, sillä heidän mukaansa nopeammilla piireillä on enemmän toimintavaraa.
Oikea valinta riippuu muista liitetyistä laitteista. Kodin tietokoneita varmuuskopioiva NAS, 4K-videota toistava televisio tai albumeita suurina erinä kopioiva palvelin hyötyvät gigabitin nopeudesta. Pelkästään hifijärjestelmää palveleva kytkin ei tarvitse suurempaa tiedonsiirtonopeutta.
Liitäntöjen määrä ja sijoittaminen ääniverkkoon
Ennen valintaa kannattaa laskea järjestelmän lähelle kaapelilla liitettävät laitteet (verkkosoitin, musiikkipalvelin, NAS, televisio, TV-boksi, pelikonsoli) ja lisätä yksi liitäntä varalle. Audiofiilikytkin sijoitetaan ketjun viimeiseksi lenkiksi mahdollisimman lähelle äänilähdettä: niiden väliin asetettu tavallinen kytkin toisi takaisin aiemmin poistetut häiriöt. Joissakin malleissa tietyt liitännät on varattu herkimmille laitteille, ja niissä on tehostettu suodatus tai lisäerotus. Muihin liitetään reititin ja vähemmän kriittiset laitteet.
Useimmat audiofiilikytkimet ovat hallitsemattomia: asetuksia ei tarvita, vaan ne toimivat heti kytkemisen jälkeen. Ne eivät korvaa internetreititintä, joka vastaa edelleen internetyhteydestä, Wi-Fi-verkosta ja osoitteiden jakamisesta. Verkkosoitin on sen sijaan liitettävä kaapelilla, sillä Wi-Fi-yhteyttä käyttävä laite ei hyödy mistään kytkimestä.
Ethernet-kaapelointi, verkkovirta ja järjestelmän optimointi
Kytkin toimii yhdessä ympäröivien laitteiden kanssa. Sen äänilähteeseen yhdistävä RJ45-kaapeli kannattaa pitää lyhyenä ja asianmukaisesti suojattuna, ja myös virtaa syöttävällä pistorasialla on merkitystä: vähäkohinainen kytkin menettää osan hyödystään, jos se liitetään samaan jatkopistorasiaan hakkurivirtalähteiden kanssa. Se kannattaa sijoittaa etäälle häiriöitä tuottavista virtalähteistä ja suuritehoisista vahvistimista sekä asettaa vakaalle alustalle: nämä asennusolosuhteet vaikuttavat lopputulokseen. Verkkoerotin, pieni yhteen kaapeliin liitettävä lisävaruste, on yksinkertaisin ratkaisu silloin, kun suojattavana on vain yksi laite.
Kuuntelussa havaittava hyöty riippuu verkkosoittimesta. Laite, jonka digitaaliset ja analogiset asteet on jo erotettu hyvin toisistaan, pystyy itse suodattamaan suuren osan häiriöistä, jolloin kytkimen vaikutus jää vähäiseksi. Erottelukykyisessä järjestelmässä toiston tausta muuttuu yleensä hiljaisemmaksi, jolloin hiljaiset yksityiskohdat erottuvat paremmin, ja sointivärit muuttuvat usein luonnollisemmiksi. Nämä erot ovat pieniä verrattuna kaiuttimien, vahvistuksen tai huoneakustiikan vaikutuksiin: audiofiilitason Ethernet-kytkin on optimointiin tarkoitettu osa, joka tulee ajankohtaiseksi näiden tekijöiden ollessa kunnossa, jotta tiedostopohjainen musiikki välittyisi parhaissa mahdollisissa olosuhteissa.
