The Sound of Ethernet

Milhouse
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The Sound of Ethernet

Beitrag von Milhouse »

Hallo zusammen,

ich habe mal für das Thema "Ethernet Sounding" einen neuen Thread aufgemacht.

Hierin soll es um den fachlichen Austausch zur Ergründung der Klangunterschiede bei Netzwerkkomponenten gehen.

Ich bitte Euch hier wirklich sachlich ums Thema zu diskutieren und wenn Ihr fachliche Mängel in Messungen etc. sieht, dies bitte konstruktiv auszutauschen und nicht nach dem Motto: "Taugt sowieso nichts und damit ist meine Meinung bestätigt".

Bevor ich wie angedeutet mein Mess-Setup finalisiert habe, hier schonmal ein paar Ergebnisse, damit die Diskussion gestartet werden kann.

Test-Setup

Tektronix TDS784A
Probes: P6248 (aktiv, differenzial), 2 x P6245 (aktiv)
Test-Fixtures:
- Eye-Pattern und Jitter Test: Netgear DS104 (HUB, MDIX), Gemessen an den Lötpins des Transformers kabelseitig, TX
- Signalasymmetrien: RJ45 Buchse als Loop Back Adapter (leider noch nicht optimal bzgl. der Impedanz, aber für Vergleiche durchaus brauchbar.
Kabel: 2m Gore CAT6a, AWG 24 geschirmt, Dielektrikum: ePTFE/PTFE, neutralste Kabel, das ich bisher gemessen habe

Ethernet ist ein Differentialsignal, das auf dem einen Kabel eines Paars das Signal positiv und auf dem anderen negativ abbildet. Daher ist es extrem robust bzgl äusseren EMI Störungen. Es hat daher auch eigentlich keinen Massebezug. Der Wellenwiderstand der Kabelpaare soll eine hohe Stabilität über die gesamte Leitung von 100Ohm +-15% haben, da durch Abweichungen hiervon Reflexionen erzeugt werden.

Hier zur Verdeutlichung ein Signal Bild (wie gesagt, Signalqualität noch nicht optimal, da Test-Fixture noch nicht optimiert):

Bild

Oben: Kanal 1: TX+
Unten: Kanal 1: TX-
Mitte: Differenzialsignal mit Math Funktion

Jitter Messungen verschiedener Switche

Wer sich in die Messmethodik etwas einlesen will hier ein gutes Dokument von Intel: https://community.intel.com/cipcp26785/ ... Manual.pdf

Maximal zulässiger Jitter ohne Kabel: 1,4 ns

Cisco SG300-10

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Jitter gemessen: 650ps

Topaz

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Jitter gemessen: 690ps

TP Link SG105

Bild

Jitter gemessen: 610ps

Also alles im grünen Bereich und kein Anlass zur Sorge.
Interessant ist, das der TP Link als 20€ Switch die besten Jitter Werte hat.

Jetzt wirds interessant......

TP Link SG105 mit Delock vorm Empfänger

Bild

Jitter gemessen: 650ps
Leicht erhöhter Jitter

TP Link SG105 mit gestripptem Kabel

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Jitter gemessen: 720ps
Deutlich erhöhter Jitter

Signal Asymmetrie-Messungen

Damit man mal sieht was da passiert, hier eine andere Messung.
Hierbei wurde Kanal 1, also TX+, normal dargestellt und Kanal 2, also TX- invertiert.
Hierbei sollte das Ergebnis wie folgt aussehen, nämlich die zwei Signalkurven sollten weitestgehend Deckungsgleich sein.

Asymmetrie-Messung mit dem Gore Kabel

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Asymmetrie-Messung mit dem Gore Kabel und Delock

Bild

Hier sieht man schön die Asymmetrien, die der Delock erzeugt.

Asymmetrie-Messung mit gestripptem Kabel

Bild

Hier noch schöner zu sehen. Kommt natürlich auch daher, das das gestrippte Kabel nicht geschirmt ist. Im Differenzialsignal ist dies nicht so deutlich zu sehen.

Die Ableitungen aus den Messungen kann jeder selbst für sich machen.

Ich für meinen Teil denke jedoch, das das Thema Jitter kein Thema ist.
Und bzgl. Isolatoren und Kabelwahl sind die Ergebnisse für mich auch eindeutig.

Zum Thema Gleichtaktstörungen werde ich in einem nächsten Post kommen.

Beste Grüsse,

Eric



Für bessere Ansicht Bilder in Ansichtsgröße konvertiert und Gliederung typographisch aufbereitet. Grüße - Fujak
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Sebabe
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Beitrag von Sebabe »

Hallo Eric, ich finde jeden Versuch sich hier Messtechnisch anzunähern klasse.
Ich finde es spannend was hier alles zu hörbaren Unterschieden führt - und finde es wichtig herauszufinden woran es liegt.
Bin gespannt auf deine weiteren Messungen.
VG
Sebastian
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music is my escape
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Beitrag von music is my escape »

Hallo Eric,

Vielen Dank für die Darstellungen.

Hier bei mir läuft (nach einigen schon länger zurückliegenden Versuchen und regelmäßigen Gegenchecks mit selbstgebastelten LAN-Kabeln, Isolatoren, Kondensatoren, Entstörern wie Jitterbugs, zusätzlichen Switchen, extra Fritzbox etc...) seit einigen Jahren ein simpler mechanisch entkoppelter TP-Link LTE-Router an ifi-iPower plus Auth verbunden mit 25cm langen geschirmten Cat8 von CSL zur vollsten Langzeitzufriedenheit und Deine Messungen geben Hinweise darauf, dass günstig zu erwerbende ,messtechnische Sauberkeit' und Hörvergnügen auch hier keinen Widerspruch darstellen müssen... :mrgreen:

Vieles andere (Langzeit-)Getestete klingt spektakulärer und spontan anziehender mit vielen teils atemberaubend faszinierenden (Einzel-)Aspekten. Auf längere Sicht hat sich das für mich aber als der unpassende Weg erwiesen.

Viele Grüße,
Thomas
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Milhouse
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Beitrag von Milhouse »

Hallo zusammen,

hier noch eine Auflösung bzgl. der oben aufgeführten Messungen von mir.

Der versierte Mitleser wird sich dies sehr wahrscheinlich schon zusammengereimt haben oder ignoriert es ;-)

Die Asymmetrien in dem Signal sind Teil von Gleichtaktstörungen, die ins empfangende Gerät kommen.
Das Differnzialsignal bei korrekter Implementierung "addiert" sich bei eine guten Symmetrie zu null. D.H. das die Elektromagnetischen Stahlungen der beiden Adern eines Paars sich praktisch aufheben.
Bei eine Asymmetrie ist genau die Differenz, also die Asymmetrie, als HF Störung wirksam.
Es gibt noch andere Quellen, die hier einwirke - dazu vielleicht später.

Wer jetzt 1 und 1 zusammenzählen kann, wird hier ehentuell eine Verbindung zu Detailreichtum, Räumlichkeit von Isolatoren, gestrippten Kabel oder auch gebastelten Kabel aus Einzelstrippen erkennen.

Meiner Erkenntnis nach ist "Ethernet Sounding" mit Kabeln und Stecker hierin hauptsächlich begründet.
Bei Switchen und aktiven Komponenten kommen noch andere Faktoren zum tragen.

Also wer jetzt noch Lust hat seine Kabel oder auch getunten Switch messen zu lassen - noch habe ich Platz auf meiner Messbank.

Beste Grüsse,

Eric
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Eric,

Du schaust Dir ja die Differenz von TX+ und TX- mit der Math-Funktion Differenz an. Mich würde im Gegensatz dazu das Ergebnis mit einer Addition interessieren. TX+und TX- addieren sich dann zu Null, eine Gleichtaktstörung addiert sich zum doppelten Rest. Den sollte man dann besser erkennen. Oder liege ich da falsch?

Grüsse
Uli
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Milhouse
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Beitrag von Milhouse »

Hallo Ulli,

absolut korrekt!

Ich mache das auch bei meinen Messungen, habe mich hier aber zwecks Verdeutlichung für diese Variante entschieden.
Ich habe noch eine andere Methode, die Gleichtaktstörungen zu messen, die verlässlicher ist.
Bei der Add Math Funktion ergibt sich schon ohne Signal und eingestecktem Kabel ein recht hohes Grundniveau, was m.E. auch durch eine leichte Varianz der aktiven Probes kommt. Für Vergleichsmessungen ist das OK, aber wie gesagt, mache ich das lieber mit der Diff Sonde in einem andern Messaufbau.

Ich poste später Mal Messungen und Vergleiche der Add Messungen.

Ich würde mich aber wirkliche freuen, wenn sich jemand bereit erklärt, seinen Switch oder auch Boutique Kabel Mal mir zu senden und ich hierdurch weitere Bestätigung bekomme.
Bin gespannt, ob das noch passiert, vielleicht ist das ja gar nicht gewollt. Ich würde dem Probanten auch eine Karenzzeit bzgl. Veröffentlichung einräumen, damit er bei schlechten Ergebnissen noch Zeit hat.

Wenn nicht, werde ich Mal was mit Rückgaberecht erstellen - ist zwar nicht meine Art, aber bleibt mir dann nichts anderes übrig.

Nochmal an Alle:
Es geht mir nicht um eine Beweisführung, das Ethernet Sounding nur Einbildung ist!

Beste Grüße,

Eric
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StreamFidelity
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Beitrag von StreamFidelity »

Hallo Eric,

vielen Dank für die Messungen. Das hilft die Diskussion zu versachlichen. Ich habe Verständnisfragen.

Jitter

Erlaubt sind 1,4ns. Wo ist das definiert?

Habe ich das richtig umgerechnet? 1,4ns (Nanosimens) = 1.400ps (Pikosiemens)?

Wenn Du schreibst, dass Jitter kein Thema für Dich ist, bezieht sich das darauf, das die 1,4ns nicht überschritten werden?

HF Störungen

In jeder Deiner Messungen sind die Asymmetrien gut erkennbar. Leider muss man sagen. Da hätte ich von einem Isolator Delock eine gewisse Filterwirkung erwartet.

Abgesehen vom visuellen Eindruck, gibt es Messwerte, welche die Interpretation der HF-Störungen erleichtern?

Hast Du andere Isolatoren gemessen? Ich hätte zum Beispiel einen Netzwerkisolator emosafe EN-66e zum messen.

Grüße Gabriel
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Eric,

ok, aber ich habe trotzdem ein Verständnisproblem. Würde "idealerweise" auf beiden Adern dieselbe Gleichtaktstörung anliegen, so würde diese eben durch die Differenzbildung rausfallen. Eine Gegentaktstörung würde dabei jedoch verdeutlicht. Ist es also das was die Bilder zeigen?

Grüsse
Uli
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Milhouse
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Beitrag von Milhouse »

@Gabriel:
Bzgl. Jitter bitte mal in das von mir verlinkte PDF schauen. Da ist der Max. Wert von 1,4 ns definiert, der sich aus den Anforderung des Ethernet Compliance Test ableitet.
1ns = 1000ps
Ich beziehe mich mit meiner Meinung zu Jitter darauf, das selbst bei einem Topaz, in dem eine höherwertige Clock verbaut ist und der besser klingt, als der meiste 0815 kram, einen höherer Jitter hat als der Cisco Switch. Somit fällt bei mir niedriger Jitter = besserer Klang raus. Die Umkehrung hiervon Hoher Jitter = besserer Klang schließe ich auch aus.

Wie gesagt, um hier weiter diskutieren zu können, bzgl. Jitter, sollte man mir mal einen Switch mit angeblich niedrigem Jitter zusenden oder ein Messung vorlegen. Alles andere ist argumentative Spekulation.

HF Messung
Ja, ich habe auch Messungen, die den HF Anteil besser darstellen und werde diese noch posten.
Der Delock hat in der Tat eine Filterwirkung durch die CMCs die hier im Transformer sind, aber meines Erachtens ist einfach die Implementierung wie z.B. das Routing der Differenziallinien sehr suboptimal, wodurch die Asymmetrien erzeugt werden. Eventuell auch durch die Qualität des Transformers.
Ich habe nur meine selbst gebauten Isolatoren gemessen, aber diese schneiden noch schlechter ab - haben aber einen höheren 3D Effekt im Klang ;-)
Ich geh davon aus, da die Medizinischen Isolatoren meist keine CMCs verbaut haben und somit keine Filterwirkung besitzen, das der Klang hier auch durch Störungen erzeugt wird.

@Ulli
Ja, das mit dem Rausfallen von beidseitig wirkenden Störungen ist richtig für das Differenzialsignal - hier sieht man sie nicht. Daher ist es ja auch so robust. Die Windungen der Paare sind z.B. dafür da, äußere Störungen wenn möglich auf beide Adern gleich wirken zu lassen und nicht wie vielfach fehlgedeutet für die Erreichung des Wellenwiderstandes. Allerdings ist diese Störung in Bezug auf eine Massereferenz (z.B. im Empfänger) noch da. Das passiert auch mit Störungen durch schlechte Stromversorgung. Diese sind nicht im Differenzialsignal oder auch im Jitter direkt zu erkennen, da sie ja in + und in - stecken.
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Audiophon
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Beitrag von Audiophon »

Milhouse hat geschrieben: 07.05.2022, 11:02
Ich würde mich aber wirkliche freuen, wenn sich jemand bereit erklärt, seinen Switch oder auch Boutique Kabel Mal mir zu senden und ich hierdurch weitere Bestätigung bekomme.
Bin gespannt, ob das noch passiert, vielleicht ist das ja gar nicht gewollt. Ich würde dem Probanten auch eine Karenzzeit bzgl. Veröffentlichung einräumen, damit er bei schlechten Ergebnissen noch Zeit hat.
Hallo Eric,

Super spannend was Du hier machst! Danke Dir dafür. Wobei Jitter ja nur einer der potenziellen Störfaktoren bei Ethernet ist. So könnte ja ein Delock, zwar Jitter erhöhen, dafür jedoch HF auf der Datenleitung isolieren. Oder kann man das auch in Deiner Betrachtung sehen?

Wo wohnst Du denn? Ich habe hier gerade 3 der gerne modifizierten Cisco Meraki MS220-8P Switche hier:

- Einen komplett originalen ohne jegliche Modifikation
- Einen mit eingebautem IFI DC-Filter und verbesserten AC und DC Stromkabeln
- Einen mit dem kompletten Audiophool Tuning Kit und OXCO Clock

Viele Grüße
Martin
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Audiophon
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Netzwerkisolator

Beitrag von Audiophon »

Nachtrag: einen EMO EN-1005+ im Vergleich zum Delock kann ich auch noch aufbieten :wink:

Grüße
Martin
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Milhouse
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Beitrag von Milhouse »

Hallo Martin,

super, Deine Bereitschaft!
Wäre super spannend die drei Kandidaten mal im Vergleich zu sehen.

Ich wohne in Karlsruhe - hoffe jetzt, das dies nicht allzu weit weg ist von Dir.

Beste Grüsse,

Eric
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dirk-rs
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Beitrag von dirk-rs »

Hi Eric,

klasse 👍… bitte weiter machen.

Was ist das für ein Gore Cat6a LAN Kabel. Gibt es das fertig?

Ich hätte das vielgenannte CSL 8.1 LAN bzw. Gigablue CAT 8 LAN und könnte es Dir zu Verfügung stellen.

Gruss Dirk
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Jupiter
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Beitrag von Jupiter »

Hallo Eric,
interessant wie sich die Messungen unterscheiden, bin gespannt ob sich eine Messung / Klang Korrelation zur einfachen Anwendung zukünftig ableiten läßt.

Bitte weiter forschen.

Grüße Harald
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Milhouse
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Gleichtaktstörungen

Beitrag von Milhouse »

Hallo zusammen,

es geht weiter mit den Messungen der Gleichtaktstörungen.

Diese genauer zu untersuchen verdanke mit auch Hans-Peter, der bzgl. Ethernet Klang auf die CTs der Transformer hinwies - danke hierfür Hans Peter. Lange Zeit hatte ich mich nämlich nur mit dem Differenzialsignal beschäftig und hier Ableitung versucht.
Z.B. auch in meinen Messungen von Netzwerkkarten: https://audiophilestyle.com/forums/topi ... nt-1162690

Die Asymmetrien die ich oben gezeigt habe, sind ja eigentlich Gegentaktstörungen, die sich als Gleichtaktstörung bemerkbar machen.

Ursache für Gleichtaktstörungen:
Quelle: https://www.ti.com/lit/an/snla107a/snla ... e.com%252F
(für den der mehr hier wissen will bitte mal unter "Common Mode Noise" googlen)
  • Asymmetrien im differentiellen Signalpfad
  • In das Systemgehäuse oder das Stromversorgungssystem eingekoppeltes oder von dort stammendes Rauschen
  • Rauschen, das in das Netzwerkschnittstellenkabel eingekoppelt wird oder von diesem ausgeht
Und hier liegt meiner Erkenntnis nach der Hase begraben und lassen sich erstmals Zusammenhänge zwischen Klang und Messungen finden.

Hier also Ergebnisse der Gleichtaktstörungs-Messung:
Gemessen an Loopback Adapter TX- und TX+ jeweils mit einem Kanal und Math Funktion "Add".
Wie gesagt ist dies nicht absolut zu verstehen und ich arbeite hier noch einer einer Lösung, die dem Messaufbau des Intel Compliance Tests näher kommt.

TP Link SG105 mit Referenzkabel
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PK-PK: 180 mV

TP Link SG105 mit Referenzkabel und Delock
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PK-PK: 340 mV

TP Link SG105 mit stripped Kabel
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PK-PK: 420mV

TP Link SG105 mit Referenzkabel und Batteriebetrieb
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PK-PK: 140mV

TP Link SG105 mit 2m Draka UC FUTURE Cat.8.2, geschirmte CAT8 Stecker
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PK-PK: 380mV

Wie man sieht, ist auch das Frequenzspektrum etwas unterschiedlich.
Allerdings kann ich auf eine Math Funktion nicht so einfach eine FFT machen, sodass ich hier noch warte, bis ich den neuen Messaufbau optimiert habe.

Beste Grüsse,

Eric
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