Het streaming netwerk – bits zijn bits?

Zonder netwerk valt er heel weinig te streamen. Immers de data moet van “A” naar “B” kunnen gaan en daarvoor is een transportsysteem nodig. Dat systeem is een netwerk.

Luister naar deze training

Het computernetwerk is niets nieuws. We hebben al netwerken sinds de jaren ’50. Het Amerikaanse leger had namelijk een geautomatiseerd radarsysteem opgezet met modems. Tussen de jaren ’50 en ’73 waren veel proeven en eigen systemen. In 1973 is echter ethernet uitgevonden (en in ’75 gepatenteerd) wat een degelijke standard bleek voor de netwerkindustrie. (Weet dus dat ethernet een standaard is en niet een type kabel). Samen met de ontwikkeling van TCP in 1974 mogen we dat de basis noemen van het moderne netwerk en internet. .

Echter vanaf de millenniumwisseling is het heel hard gegaan. Breedband internet werd in ontwikkelde landen gemeengoed, waardoor meer en meer online werd gedeeld. En ook online streaming media tot de mogelijkheden begon te behoren. En daardoor groeide ook de behoefte aan degelijke thuisnetwerken. Rond 2000 begon ook gigabit ethernet door te dringen, wat voor veel huishoudens nu nog steeds voldoende is, al zien we een verschuiving naar multigig-technologie (switches die 1, 2.5 en 5 Gbit/s ondersteunen).

Definitie

Laten we eerst eens een definiëren wat een netwerk is. Wij zouden het omschrijven als:

Een verzameling verbonden apparaten dat (digitale) data met elkaar uitwisselt. Wat die data is, is irrelevant. Wat voor soort apparaat het is, is ook niet belangrijk. En welk medium precies gebruikt wordt, is ook niet heel spannend. Het gaat erom dat ze verbonden zijn én data kunnen uitwisselen.

Onderdelen

Om een internetverbinding te realiseren in een thuisnetwerk is op zijn minst een modem en een router nodig. In veel gevallen zijn die geïntegreerd, samen met een draadloos toegangspunt (wifi accesspoint) en een swicht voor bekabelde verbindingen en levert de internetprovider dat als één apparaat: de modemrouter.

Een gemiddeld thuisnetwerk zal daarom ook bestaan uit de modemrouter van de internetprovider met daaraan gekoppeld de smartphones, tablets en wellicht laptop of andersoortige computers.

Het kan echter nog eenvoudiger: een telefoon in hotspot-mode met daaraan verbonden een andere telefoon. Of een bluetooth-verbinding tussen de telefoon en smartwatch. Immers: een netwerk hoeft niet altijd wifi of ethernet te zijn. Het kan ook opgebouwd worden via bluetooth. (Immers: het medium is niet belangrijk).

Uitbreiden

Als we kijken naar een iets uitgebreider netwerk, dan zou een degelijk netwerk kunnen bestaan uit een los modem (bijvoorbeeld door de modemrouter in bridgemodus te zetten), een degelijke router, een losse switch voor de bekabelde apparaten en een los wifi toegangspunt voor de draadloze apparaten.

Het voordeel van een losse router, switch en wifi toegangspunt is dat het netwerk veelal stabieler en iets sneller wordt én dat u – in geval van een los wifi toegangspunt – de apparaten veel strategischer kan plaatsen.

Veel modemrouters met wifi verdwijnen in de meterkast of een andere onhandige plek. De wifi-dekking is daardoor vaak zeer matig wat vaak zorgt voor instabiliteit. Dat kan problematisch zijn bij streamers die draadloos verbonden zijn. Door op een centrale plek een wifi toegangspunt te plaatsen, verbetert u in veel gevallen drastisch de dekking en daarmee de snelheid en stabiliteit van het netwerk.

In geval van streamers die bekabeld verbonden zijn – iets wat we zeker aanraden – kan het zijn dat het heel onhandig is om een kabel te trekken. Dit probleem kan mogelijk opgelost worden door op strategische plekken een netwerkswitch te plaatsen.

IP-adressen

Even een stukje techniek wat bijzonder handig is voor u om te begrijpen. Een netwerk kunt u zien als een soort dorp, of stad. Er zijn wijken, straten, huizen… Bij een netwerk is dat niet anders. Er zijn allerhande netwerken en die netwerk zijn weer opgedeeld in subnets. Nu gaan we dat hier niet behandelen, maar weet dat binnen een netwerk adresseringen cruciaal zijn. Net als in de ‘gewone mensenwereld’. Als er iets misgaat met de adressering, dan loopt het netwerk simpelweg vast.

Om te weten waar u moet zijn, moet u natuurlijk de straatnaam en het huisnummer weten. In een netwerk werkt dat dus ook zo. Een datapakketje moet weten waar het naar toe moet gaan en bij welke deur hij moet aankloppen. Daarom staat in een datapakket een verzender en een ontvanger. Beide op basis van IP-adressen.

IP staat voor Internet Protocol. Dat IP-adres is binnen een netwerk uniek op dat moment. Zolang een apparaat aan staat, blijft het IP-adres gelijk. Bij een apparaat dat komt en gaat, kán het zijn dat het IP-adres een keer wijzigt, omdat het langer dan een bepaalde tijd (leasetijd) buiten het netwerk is geweest. Vaak is de leasetijd 24 uur.

Zo’n IP-adres kan er als volgt uitzien: 192.168.1.14. De eerste drie ‘blokken’: 192.168.1, die wijzigen in een thuisnetwerk bijna nooit. Om een vergelijk te maken met straten en huizen: je zou kunnen zeggen dat 192 het land is, 168 de stad, 1 de straat en vervolgens komen de huisnummers. Binnen een thuisnetwerk hoeven alleen nog maar huisnummers te worden uitgedeeld.

Technisch gezien krijgt een router vaak vanuit de fabriek standaardinstellingen mee die ervoor zorgen dat alleen het laatste blok wordt uitgedeeld (dat ligt aan het zogenaamde subnetmasker). En met 253 adressen (192.168.1.1 of .254 is vaak de router zelf), hebt u voldoende ruimte, lijkt ons. Komt u wel adressen te kort, dan zijn er mogelijkheden meer adressen vrij te maken.

Bij veel streamers kunt u op de web-interface inloggen door het ip-adres in de browser te tikken. En soms kunt u dan allerhande handige dingen aanpassen. Soms kunt u alleen de firmware / software update doen door in te loggen op de web-interface. Weet dat dat dus gaat via het IP-adres.

Als u wilt weten waar u het adres kunt vinden… dat gaat veelal via de router. U kunt inloggen op de router (via het ip-adres van de router) om vervolgens naar de lijst met verbonden apparaten te gaan. Waar die lijst staat, verschilt per model. Sommigen plaatsen het onder DHCP-leases, andere onder LAN / Local Network, weer andere modellen hebben het staan onder Connected Devices of iets dergelijks.

Bandbreedte

Netwerken zijn in korte tijd bijzonder snel geworden. Zaten we in de jaren ’50 nog te werken met bits per seconde, in de jaren ’80 kregen we 10 Mbit ethernet en inmiddels werken we in thuisnetwerken al lange tijd met gigabits per seconden en zien we al een transitie naar multigig.

Maar hebben we voor streaming audio al die bandbreedte nodig? Nee. Zo simpel is dat. U kunt het ook gewoon uitrekenen: 16 bit / 44.1 kHz / 2 kanalen komt neer op 1441 Kbps, oftewel ongeveer 1,5 Mbit/s. Dat is heel weinig.

Als we kijken naar high-res audio en DSD, dan zien we dat zelfs bij 32 bit / 768 KHz / 2 kanalen, de bandbreedte net geen 50 Mbit/s is. Dat is pas 1/20^e van een standaard gigabit verbinding. Dus zelfs een lossless 32 bit / 768 kHz 5.1-kanaals multichannel opname zou met gemak over een gigabit lijntje kunnen.

U zult nu snappen dat studio’s bijzonder blij zijn met de ontwikkelingen van netwerkaudio. Systemen als Dante, AES67 of Ravenna kunnen zelfs met 24 bit / 192 kHz resoluties rond de 200 kanalen met gemak transporteren, aangezien één kanaal ongecomprimeerd rond de 4.6 Mbit inneemt.

Draadloos of bedraad?

Nu u weet hoeveel bandbreedte audio nodig hebt, is de volgende vraag natuurlijk: draadloos of bedraad?

Hoewel draadloos beter en beter wordt, zijn we nog steeds geen voorstander van een draadloze verbinding voor audiostreaming. Dat heeft meerdere redenen.

Allereerst vereist een audiostream een zeer stabiele verbinding. Een verbinding zonder ‘dips’ in bandbreedte. Hoewel wifi zeer redelijke snelheden kan behalen, zijn de verbindingen lang niet altijd stabiel. Er zijn dips en pieken in bandbreedte, omdat er talloze andere draadloze netwerken in de buurt actief zijn. Die zitten elkaar in de weg.

Ten tweede kan wifi niet goed overweg met multiroom audio wat synchroon moet spelen. Oftewel: multicast-verkeer. Er zijn talloze ‘optimalisaties’ die de industrie heeft getracht te implementeren, maar feit is: het is niet bullet-proof.

De meeste problemen bij multiroom audio ontstaan bij systemen die draadloos verbonden zijn. Zodra liefhebbers een kabelverbinding gebruiken, is het probleem opgelost, wat logisch is: een bekabeld netwerk kent deze ‘beperkingen’ of problemen niet. Er is veel meer bandbreedte, het is stabiel én het is tweerichtingsverkeer. Allemaal zaken die wifi mist.

Impact op weergave

Heeft een netwerk – switch of router – invloed op de audioweergave? Kort antwoord: ja. Alpha Audio heeft hier zéér lang en diep onderzoek naar gedaan. Tot aan klok-metingen in streamers en metingen van (common mode) ruis en switch-ruis. Als u de details daarvan wilt weten, verwijzen we u naar de artikelen op Alpha Audio. Daar kunt u de details van de meetopstellingen en de uitkomsten van de luistertests inzien.

Kort samengevat komt het erop neer dat er een groot verschil in prestaties is bij netwerkswitches (en ook routers). We hebben het dan niet over snelheid of functionaliteit, maar over ruis. Data versturen doen ze allemaal perfect, maar er zit wel een groot verschil in hoe ‘schoon’ ze dit doen. Hoeveel schakel- en voedingsruis komt er mee met het versturen van de audiodata?

Deze ruis komt voornamelijk uit de chipsets en de voeding van het apparaat. Nu was voorheen altijd de gedachte: er zit toch een ‘galvanische onkoppeling’ in een switch? (En ook in de streamer trouwens). Ja: dat is correct, maar ze zijn niet 100% dicht. Er lekt altijd een beetje ruis doorheen. En die vaart mee met de data. Zo uw mooie streamer binnen. En dat beetje ruis zorgt voor klankverschillen.

Hoe is het mogelijk dat een beetje ruis voor klankverschillen zorgt? Het is toch allemaal digitaal? Heel simpel: onder meer de klokstabiliteit wordt beïnvloedt door de ruis die mee naar binnen gaat. Hoe beter – lees: hoe minder ruis – de switch, hoe kleiner de klokafwijkingen zijn. En dus hoe beter de streamer presteert.

Nogmaals: dit is allemaal redelijk kort door de bocht uitgelegd. Op Alpha Audio gaan we wat dieper op de materie in, splitsen we ook de diverse soorten jitter uit en laten we de meetresultaten zien.

Iets over CAT5, 5E, 6…7… 8?

Ethernetkabels komen in veel soorten en maten. Er zijn afgeschermde modellen, onafgeschermde kabels, CAT6, 7… Modellen met dikke stekkers, gouden stekkers, ga zo maar door. Maar wat zegt dat nu allemaal?

CAT is géén kwaliteitsaanduiding in die zin dat het niets, maar dan ook niets te maken heeft met audiokwaliteit. Het geeft een CATegorie aan en daarmee de geschiktheid voor een bepaalde snelheid, soms bij een bepaalde lengte van de kabel. U moet dan denken aan dat een standaard CAT6 kabel geschikt is voor 10Gbit bij lengtes tot 55 meter. CAT6A kan 10Gbit verwerken tot 100 meter, omdat de twist net even anders is.

Het is dus niet zo dat een CAT8 kabel beter klinkt dan een CAT6 kabel. De kwaliteit van de kabel wordt alleen maar bepaald door de interne geleiders en de afscherming. Zelfs de pluggen hebben minimaal invloed op het geheel zoals we bij Alpha Audio al hebben onderzocht. Laat u dus niet gek maken.