Nätverksswitchar för audiofiler

Switchens roll i en streaminganläggning

Switchen är nätverkets grenuttag. Internetroutern har få portar och står sällan nära hi-fi-möbeln. Därför går en enda kabel från den till switchen, som sedan fördelar anslutningen till nätverksspelaren, NAS-enheten (en nätverksansluten hårddisk som lagrar musikbiblioteket), tv:n eller spelkonsolen. I de flesta hem sköts denna uppgift av en liten datorlåda för några euro, som drivs av en enkel nätadapter.

Musikdata kommer fram intakta oavsett switch: Ethernet-protokollet upptäcker fel och begär skadade paket på nytt, och ingen bit förändras på vägen. Frågan handlar om något annat. Nätverkskabeln av koppar leder även högfrekventa elektriska störningar, och detta brus når nätverksspelaren, där det kan blandas in i de analoga omvandlingskretsarna. En audiofil switch förändrar alltså inte musiken, utan påverkar det som följer med den.

Varför en datorswitch skapar problem i hi-fi

En skrivbordsswitch är byggd med fokus på överföringshastighet och kostnad, och dess elektriska brus är inte prioriterat. Dess switchade nätadapter hackar strömmen med hög frekvens för att förbli kompakt och billig, och en del av dessa störningar hamnar i kretsarna och kablarna. Dess kristalloscillator, som styr takten för dataöverföringen, är en enklare komponent. I ett datornätverk har inget av detta någon synlig effekt. Ansluten med en kopparkabel till en avancerad nätverksspelare blir samma switch en störningskälla placerad precis före digital-till-analog-omvandlingen.

Linjär strömförsörjning för att begränsa bruset

Strömförsörjningen är det första området som ägnas särskild omsorg i en audiofil switch. En linjär strömförsörjning sänker nätspänningen med en transformator och likriktar och reglerar den sedan utan högfrekvent switchning. Den är tyngre, blir varmare och kostar mer, men dess kvarvarande brus är betydligt lägre. Beroende på modell är den inbyggd i chassit eller levereras som en extern enhet. De mest avancerade modellerna har flera separata strömförsörjningar, en för klockan och andra för portarna, så att en krets inte stör den intilliggande. Vissa enklare switchar kan anslutas till en extern linjär strömförsörjning som säljs separat, vilket möjliggör stegvisa uppgraderingar.

Precisionsklocka och jitter

Jitter betecknar små oregelbundenheter i en digital signals timing. För att minska dem ersätter audiofila switchar standardoscillatorn med en stabilare klocka: TCXO (temperaturkompenserad kristalloscillator) eller OCXO, en kristalloscillator innesluten i ett litet utrymme som värms till konstant temperatur. En extern klockingång på 10 MHz med BNC-kontakt gör det på vissa modeller möjligt att synkronisera switchen med en huvudklocka som är gemensam för flera apparater.

Nätverksspelaren lagrar mottagna data i ett buffertminne och läser sedan ut dem i takt med sin egen klocka. Switchens klocka styr alltså inte omvandlingen direkt. Dess effekt gäller switchens egna kretsar: en stabil klocka genererar lägre switchbrus med mindre frekvensspridning, och det är detta brus som kan fortplanta sig genom kabeln till spelaren. En OCXO-klocka behöver några tiotals minuters uppvärmning innan den når sin stabilitet: en audiofil switch lämnas därför påslagen hela tiden.

Optisk fiber och galvanisk isolering

Två apparater som är anslutna med en kopparkabel delar en elektrisk förbindelse, och bruset tar denna väg. Galvanisk isolering bryter förbindelsen: ingen ström passerar längre från den ena apparaten till den andra, vilket även eliminerar jordslingor som orsakar brum och störningar. Optisk fiber är det mest radikala sättet att åstadkomma detta, eftersom den överför ljus och inte ström.

Audiofila switchar tar emot fiber via SFP-portar, platser där en optisk modul sätts in. Den vanligaste användningen är att ansluta routern till switchen med fiber för att isolera hi-fi-anläggningen från hemnätverkets brus, och sedan ansluta nätverksspelaren med en kort kopparkabel. För att ansluta själva spelaren med fiber krävs att den har en SFP-port, eller att anslutningen går via en fiber-till-RJ45-omvandlare, som har sin egen strömförsörjning och sina egna störningar. SFP-moduler förbrukar energi och blir varma: deras kvalitet är lika viktig som att fiber finns.

100 Mb/s eller Gigabit: vilken överföringshastighet behövs för musik

Musik kräver lite bandbredd. En stereofil på 24 bitar/192 kHz överförs med ungefär 9 Mb/s, och till och med DSD512, det mest krävande formatet, ligger under 50 Mb/s. En port på 100 Mb/s räcker mer än väl. Vissa audiofila switchar använder faktiskt avsiktligt ett switchchip på 100 Mb/s, som är långsammare och mindre brusigt. Andra väljer motsatsen, med Gigabit-portar, 2,5 Gb/s eller 10 Gb/s för fiber, utifrån principen att snabba kretsar arbetar med större marginal.

Valet beror framför allt på vilka andra apparater som är anslutna till samma switch. En NAS som säkerhetskopierar datorer, en tv som spelar upp 4K-video eller en server som kopierar stora mängder album har nytta av Gigabit. För en switch som bara betjänar nätverksspelaren innebär 100 Mb/s ingen begränsning för lyssningen.

Antal portar och placering i nätverket

Innan du väljer behöver du räkna de trådanslutna apparater som ska anslutas nära hi-fi-anläggningen: nätverksspelare, NAS eller musikserver, tv, tv-box, spelkonsol. Att planera för en eller två lediga portar ger marginal inför framtiden. Den audiofila switchen placeras så nära systemet som möjligt, som sista länk före nätverksspelaren: en vanlig switch mellan de två skulle återinföra det brus man försöker hålla borta. De allra flesta audiofila switchar är ohanterade: de ansluts och fungerar utan några inställningar.

Konstruktion, installation och kablar

Chassit på dessa switchar är i regel tillverkat av tjock metall för att skärma kretsarna mot radiostörningar och dämpa vibrationer. Vissa står på vibrationsisolerande fötter. Vid installationen är det bäst att hålla switchen borta från switchade nätaggregat, hårt belastade grenuttag och effektstarka förstärkare. Nätverkskabeln mellan switch och spelare bör vara kort och ordentligt skärmad. Nätkabeln och uttaget som switchen ansluts till ingår i samma resonemang: en tyst switch som matas från en störningsrik ledning förlorar en del av sin poäng.

Vilka förbättringar man kan förvänta sig beroende på anläggning

Resultatet beror på nätverksspelaren. En apparat vars digitala och analoga steg redan är väl isolerade filtrerar själv bort en stor del av bruset, och tillskottet från en audiofil switch blir då mer diskret. I en högupplöst anläggning ger lyssningen i allmänhet en tystare bakgrund, tydligare detaljer på låg nivå och en stabilare stereobild. Dessa skillnader är små jämfört med dem som högtalare, förstärkning eller rummets akustik ger. Den audiofila switchen är alltså en länk för finjustering: den kommer in när källan, förstärkaren och högtalarna håller måttet, och inte i deras ställe.