Lichtwellenleiter (LWL) erfreuen sich in der HiFi-Szene einer zunehmenden Beliebtheit. Gelingt doch damit die perfekte galvanische Trennung. Wer sich damit nicht auskennt, dem empfehle ich zum Einstieg unsere Grundlagen: Audio PC LWL.
Unterschiede zwischen Rj45 und SFP(+)
Wer sich mit dem Netzwerk beschäftigt, stößt zwangsläufig auf unterschiedliche Netzwerkanschlüsse. Rj45 steht für Registered Jack 45 und ist ein elektrischer Anschluss für Ethernet-Netzwerke. Dieser Anschluss ist weit verbreitet und kennst du auch. Und du wirst dich bestimmt schon mit teuren LAN Kabel beschäftigt haben. Man kann ein kleines Vermögen dafür ausgeben. Aufgrund der kupfer-/ oder silberbasierten Kabel (manchmal ein Mix daraus) können Gleichtaktstörungen an die angeschlossenen Geräte übertragen werden. So beeinträchtigen dann Störungen den Klang. Siehe auch: Was macht ein gutes LAN Kabel aus?
SFP(+) steht für Small Form-factor Pluggable Plus und kann optisch oder elektrisch verwendet werden. Diese Anschlüsse erfordern immer einen Transceiver, welcher bei LWL die spannungsinduzierten 0/1-Bits in optisch modulierte 0/1-Bits übertragen muss. Common Mode Störungen können aufgrund der galvanischen Trennung nicht übertragen werden. Bei den elektrischen Anschlussvarianten natürlich schon. Die Transceiver und die dazugehörigen Kabel liegen preislich weit unterhalb der „audiophilen“ LAN-Kabel. Natürlich gibt es auch Qualitätsunterschiede, auf die nachfolgend eingegangen wird.
Transceiver für LWL
Die Rede ist hier von einem Glasfaser-Transceiver, der Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt und umgekehrt. Dieser Transceiver muss zum Switch oder zur Netzwerkkarte passen. Auch die Geschwindigkeiten mit SFP bis 1G und SFP+ bis 10G müssen auf der Sender- und Empfängerseite jeweils gleich sein. SFP+ Transceiver sind in der Regel abwärtskompatibel.
Es hat sich herausgestellt, dass die Transceiver von einer sehr guten Qualität sein müssen. Denn auch wenn Sender und Empfänger galvanisch voneinander getrennt sind, erzeugt der Transceiver selbst elektrisches Rauschen! Bei schlechten Qualitäten wird dann nichts gewonnen. In diesem Zusammenhang sind die technischen Spezifikationen für 10G strenger als für 1G. So sollen die Jitter-Werte bei 10G deutlich besser sein. Siehe: Optical Network Configurations – AudiophileStyle. Auch John Swenson, der Entwickler von UpTone Audio, bevorzugt SFP+ Module. Obwohl im Switch statt der möglichen 10 Gb nur 1 Gb verwendet werden. Siehe: The EtherREGEN thread for various network, cable, power experiences and experiments- AudiophileStyle.
In unserer Praxis haben sich zum Beispiel folgende Transceiver bewährt:
- Startech (Startech 1000BASE-EX SFP -SM LC-40KM)
- Finisar (10G 10km 1310nm Industrial Temperature Single Mode Datacom SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL)
Glasfaserkabel
Es gibt LWL (Lichtwellenleiter) in unterschiedlichen Ausführungen und Qualitäten, die folgend näher beschrieben werden.
Singlemode vs. Multimode
Wir haben uns für Singlemodefasern (gelbe Kabel) entschieden, da sie im Gegensatz zu Multimodefasern durch den kleineren Kern weniger störende Reflektionen (Lichtmoden) aufweisen. Die Kategoriebezeichnungen lauten OS1 und OS2 (Optical Singlemode).
Duplex vs. Simplex
Wir verwenden Duplex-Glasfaserkabel. Bei einer Simplex-Schaltung kann das Signal jeweils nur in eine Richtung fließen. Das ist für unser Audio Ethernet unbrauchbar. Im Gegensatz dazu verwendet das Vollduplex-System zwei Fasern zur Kommunikation. Dadurch kann eine Faser von Punkt A nach Punkt B senden, während die andere Faser von B nach A sendet.
Für das Glasfaser Internet wird auch ein Duplex-Glasfaserkabel benötigt. Dies wird sogar nur über eine Glasfaser realisiert. Dies erfolgt dann durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Wellenlängen für die Übertragung und den Empfang:
- Downstream (Empfang vom Netzwerk zum Nutzer): Eine bestimmte Wellenlänge (z.B. 1490 nm) wird verwendet.
- Upstream (Senden vom Nutzer zum Netzwerk): Eine andere Wellenlänge (z.B. 1310 nm) wird verwendet.
Qualitätsstufen Grade A, B, C, E
Basierend auf der Einfügedämpfung und der Rückflussdämpfung haben die Steckverbinder und konfektionierten Glasfaserkabel unterschiedliche Qualitätsstufen. Die Glasfaserkabel mit der geringsten Einfügedämpfung und der höchsten Rückflussdämpfung werden mit Grade A bezeichnet.
| Einfügedämpfung | Testmethode IEC 61300-3-34 |
| Grade A | ≤ 0,07 dB Ø; ≤ 0,12 dB max. > 97% |
| Grade B | ≤ 0,12 dB Ø; ≤ 0,25 dB max. > 97% |
| Grade C | ≤ 0,25 dB Ø; ≤ 0,50 dB max. > 97% |
| Grade D | ≤ 0,50 dB Ø; ≤ 1,00 dB max. > 97% |
| Rückflussdämpfung | Testmethode IEC 61300-3-6 |
| Grade 1 | ≥ 60 dB (mated) ≥ 55dB (unmated) |
| Grade 2 | ≥ 45 dB |
| Grade 3 | ≥ 35 dB |
| Grade 4 | ≥ 26 dB |
Derzeit verfügbar sind Grade B Kabel, zumal Grade A nicht abschließend formal definiert ist. Hierzu zählen die von
- Startech: Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland.
- Maßgeschneiderte LWL von FS: Individuelles SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland.
LC-Stecker
Es gibt verschiedene Arten von Glasfaser-Steckverbindern. Der LC-Stecker ist ein kleiner Stecker mit einer Ferrulen-Größe von 1,25 mm und ermöglicht eine höhere Bestückungsdichte als ältere Stecker wie der SC-, ST- und E-2000-Stecker mit 2,5-mm-Ferrulen.
Der LC-Stecker ist der gängigste LWL-Steckverbinder für heutige optische Netzwerke mit SFP(+) Transceivern.
Verschiedene Fasersteckertypen UPC und APC
UPC und APC definieren die Art der Politur der Ferrule im Inneren der LWL-Steckverbinder. Die Ferrule ist das Gehäuse für das freiliegende Ende einer Faser, das für den Anschluss an eine andere Faser oder an einen Transmitter oder Empfänger vorgesehen ist. Polieren ist sehr wichtig für Lichtwellenleiter-Steckverbinder, da es die Lichtreflexion begrenzt, die an dem Punkt auftritt, an dem eine Faser in einen Steckverbinder mündet. Diese Lichtreflexion in Richtung der Quelle wird Rückflussdämpfung genannt.
UPC ist die Abkürzung für Ultra-Physical Contact und löste die veraltete PC-Faseranschluss ab. APC steht für Angled Physical Connect, dessen Ferrulenstirnflächenradius in einem Winkel von 8° poliert ist, wodurch die Rückreflexion weiter minimiert wird.
Im Bild unten ist am blauen LC-Stecker die runde UPC-Form und am grünen LC-Stecker die abgeschrägte APC Form zu erkennen. Für weitere Erläuterungen: APC vs. PC vs. UPC – Wo liegt der Unterschied? (cbo-it.de).
Nun müssen dazu auch die Transceiver passen. Die StarTech können nur UPC, die Finisar SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL UPC und APC.
Biegeradius
Der Biegeradius ist der kleinste Radius, den ein Lichtwellenleiter (LWL) bei einer Biegung aufweisen darf, ohne dass es zu einer Beschädigung der Faser oder Dämpfung kommt. Der kleinste Biegeradius für LWL-Installationskabel muss 50mm betragen oder das 10-Fache des Kabeldurchmessers, je nachdem, welcher Wert größer ist (nach DIN EN 50174-2). Hier sind einige Beispiele:
- Die LC Glasfaser Patchkabel, LC-LC Singlemode Kabel, Duplex UPC OFNR 2m – FS.com Deutschland haben einen sehr geringen Biegeradius von 10mm und gelten daher als Biegeunempfindlich.
- Die Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland sind mit einem Biegeradius von 30mm empfindlicher.
10G-DAC- und AOC-Kabel
Eine spezielle Form sind Kabel mit fest integrierten Transceivern. Sie können sowohl elektrisch, als auch optisch sein. Ein weiterer Unterschied liegt im passiven oder aktiven Betriebsmodus.
Direct Attach Kable (DAC)
10G SFP+ Direct Attach Kable (DAC) besteht aus einem Twinax-Kupferkabel, das an beiden Enden mit SFP+-Steckverbindern abgeschlossen ist. DAC-Kabel können in zwei Kategorien unterteilt werden: passive DACs und aktive DACs. Sowohl passive als auch aktive DAC-Kabel können elektrische Signale direkt über Kupferkabel übertragen. Die aktiven DAC-Kabel haben im Inneren der Transceiver elektrische Komponenten zur Signalverstärkung.
10G SFP+ Aktives Optisches Kabel (AOC)
10G SFP+ Aktives Optisches Kabel (AOC) besteht aus einem Multimode-Glasfaserkabel, das an beiden Enden mit SFP+-Steckverbindern abgeschlossen ist und externe Energie für die Umwandlung der elektrischen in optische Signale und umgekehrt benötigt.
Vergleich DAC und AOC
Die DAC Kabel sind für kurze Entfernungen geeignet, da sie für Störungen durch EMI (Elektromagnetische Interferenz) empfänglich sind. Der Vorteil gerade der passiven Variante ist der sehr geringe Stromverbrauch. Die AOC Kabel sind gegen EMI immun, verbrauchen dafür aber mehr Strom.
| Kabeltyp | Reichweite | Kabeltypen | Stromverbrauch | Biegeradius |
|---|---|---|---|---|
| Passives DAC-Kabel | <7m | Twinax copper cable | <0.15w | 24 AWG=38 mm30 AWG=23 mm |
| Aktives DAC-Kabel | 7-15m | Twinax-Kupferkabel | 0.5-1w | 24 AWG=38 mm 30AWG=23 mm |
| Aktives AOC-Kabel | Bis zu 100m | Glasfaser | ＞1w | 3.0mm |
Eigene Testergebnisse
Ob meine Testergebnisse auf deine Situtation übertragbar sind ist immer so eine Sache. Hängt es doch sehr von der inidividuellen Situation ab. Die verschiedenen Kabeltests mit UPC und APC, sowie DAC-Kabel und AOC-Kabel habe ich an der Verbindung zwischen dem fis Audio PC (HQPlayer) und fis Audio Server (Roon) gemacht. Weitere Informationen kannst du hier nachlesen: Audio PC Netzwerk.
Tests der Single Mode 9/125 Duplex 2,0mm UPC und APC Grade B Kabel
Die Referenz bildeten die 4m Singlemode LC-LC LWL-Netzwerkkabel – Glasfaserkabel & Adapter | StarTech.com Deutschland, die Grade B sind. Verwendet wurden die SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL von Finisar. Getestet wurden die SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland in 2m Länge in Grade B. Einmal in UPC und einmal in APC.
Für den Test habe ich ein mir gut bekanntes Musikstück Kyrie von Mercedes Sosa ausgesucht. Am Spektrogramm ist die gute Dynamik ohne Loudness War zu erkennen. Wenn Mercedes Sosas Stimme an Schärfen gewinnt und der Chor als Brei verschmiert weiß ich, dass etwas nicht in Ordnung ist.
Ich habe mit den Kabel jeweils zwei komplette Durchläufe gemacht und auch etwaige Paketverluste geprüft. Um es kurz zu machen: die Auswertung sieht bei allen drei Kabel gleich aus. Keine Paketverluste, keine Verschlechterung der Latenzen, in großen Abständen ein Jumbo Paket und ansonsten ein unauffälliger Datenverkehr.
Auch vom Klang keine Änderungen. Ich denke mit UPC Grade B ist man bei beiden Herstellern FS und StarTech sehr gut bedient. Die Stecker scheinen mir etwas hochwertiger als bei der normalen Ware zu sein. Im Langzeittest von APC Grade B wurden die Finisar Transceiver leider sehr heiß. Es kam zu Drop Outs, vermutlich wegen der Chipdrosselung im Transceiver. APC kann ich daher nicht mit dem Finisar Transceiver empfehlen.
Tests des passiven DAC-Kabels und des aktiven AOC-Kabels
Links ist das AOC Kabel von Cisco, rechts das 10G SFP+ passive Twinax Kupfer Direct Attach Kabel (DAC) von FS.
Verglichen habe ich beide mit dem Individuellen SMF Bend Insensitive LWL-Patchkabel – FS.com Deutschland (2m, Grade B, UPC) und dem SFP+ Optical Transceiver FTLX1475D3BTL von Finisar.
Hinsichtlich Datentransferraten und Paketverluste gab es erwartungsgemäß keine Unterschiede. Klanglich auch nicht.
Aber interessant war die Temperaturentwickung. Die Finisar Transceiver werden schon recht warm. Im Vergleich dazu wird das AOC-Kabel von Cisco nur lauwarm. Beim DAC-Kabel von FS gibt es kaum eine Temperaturentwicklung.
Der Ansatz von Taiko Audio mit der Empfehlung eines DAC-Kabels aufgrund der sehr geringen Stromaufnahme hat was. EMI Probleme konnte ich bei mir nicht feststellen. Aber das DAC-Kabel ist auch kurz (1m) und hängt in der Luft. Wer sich unsicher ist nimmt ein AOC-Kabel mit Glasfaser. Beides ist deutlich preisgünstiger als die üblichen LWL-Transceiver-Lösungen.
Zusammenfassung
LWL ist aufgrund der galvanischen Trennung eine lohnende Investition. Auch bei LWL gibt es Qualitätsunterschiede. Das fängt mit Transceivern an, die aufgrund ihres eigenen Rauschens sehr hochwertig sein sollen. Und setzt sich mit den Kabelqualitäten fort. Der Mehrpreis für Grade B ist im Gegensatz zu „audiophilen“ LAN-Kabel dermaßen gering, dass ich es jedem empfehle. Als Fasersteckertyp soll UPC ausgewählt werden.
Für kurze Entfernungen kommen auch die preisgünstigen 10G-DAC- und AOC-Kabel in Frage. Besonders das stromreduzierte passive DAC-Kabel hat es mir aufgrund des geringen Eigenrauschens und der sehr geringen Temperaturentwicklung angetan. Nur auf eventuelle Störungen durch EMI sollte man achten.
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