Ein kurzer Leitfaden zu NMEA 2000

Wer sich auch nur ein wenig mit Marineelektronik beschäftigt hat, ist dabei schon auf den Begriff NMEA gestoßen – oft umgangssprachlich als „NEMA“ ausgesprochen. Dabei handelt es sich um das Akronym für die National Marine Electronics Association, eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in den USA, die Kommunikationsprotokolle und Standards für Marineelektronik verwaltet und die Kompatibilität zwischen Herstellern fördert. Dieser Blog soll einen kurzen Überblick über das NMEA-2000-Protokoll und die grundlegenden Merkmale eines NMEA-2000-Netzwerks geben.  

Was ist NMEA 2000? 

Derzeit gibt es 3 verschiedene Schnittstellenstandards, die von der NMEA gehalten und verwaltet werden: NMEA 0183, NMEA 2000 und NMEA OneNet. Mit Abstand am weitesten verbreitet ist heute das NMEA-2000-Protokoll, das seinen Vorgänger 0183 abgelöst hat und eine einfachere Vernetzung sowie höhere Datenraten bietet. 

N2K 

NMEA 2000 (oft als N2K bezeichnet) basiert auf dem Controller-Area-Network-(CAN)-System, das aus der Automobilindustrie übernommen wurde. Dieses Netzwerk besteht aus einem einzigen Kabel, an das mehrere Geräte angeschlossen werden können. Während Ethernet-basierte Systeme wie OneNet eine deutlich höhere Bandbreite bieten, ist N2K nach wie vor das robusteste und zuverlässigste System für die Übertragung sicherheitskritischer Navigationsdaten in Echtzeit. Zudem gibt es einen Zertifizierungsprozess für NMEA-2000-Geräte, sodass jedes Produkt, das das Logo trägt, als NMEA-2000-kompatibel zertifiziert wurde. 

Terminologie 

Zusätzlich zu den bereits erwähnten Begriffen wie N2K, „NEMA“ und CAN sind hier einige der gängigsten Ausdrücke im Zusammenhang mit NMEA 2000: 

Backbone: Damit ist das zentrale Stammkabel gemeint, das durch das Boot verläuft und an das Geräte über T-Stücke angeschlossen werden. Je nach Kabeltyp kann N2K eine maximale Gesamtlänge des Systems von 100–250 m unterstützen. 

Drop-Kabel: Die kürzeren Kabelstücke, die jedes Gerät über einen T-Connector mit dem Backbone verbinden. Drop-Kabel dürfen maximal 6 m lang sein, sollten aber so kurz wie möglich gehalten werden. Die kombinierte Gesamtlänge aller Drop-Kabel sollte 78 m nicht überschreiten. 

Vorteile  

• Einfach und kostengünstig: Alle Geräte können über einen einzigen Backbone miteinander kommunizieren, der zudem über eine integrierte Stromversorgung verfügt. Das minimiert Installationskosten und Komplexität. 
• Größere Netzwerke: Netzwerke unterstützen bis zu 50 Geräte an einem einzigen Backbone. 
• Schneller: Die Übertragungsrate beträgt 250 kbps im Vergleich zu maximal 38,4 kbps bei einem Highspeed-NMEA-0183-System. 
• Zuverlässig und robust: Das CAN-basierte System ist weniger anfällig für Rauschen und Störungen als ein serielles Protokoll wie NMEA 0183 und erlaubt das Entfernen oder Hinzufügen von Geräten, ohne das Netzwerk neu zu starten. 
• Kompatibilität: Als am weitesten verbreitetes Protokoll ermöglicht NMEA 2000, dass Geräte verschiedener Hersteller im selben Netzwerk kommunizieren. Zusätzlich können NMEA-0183-Geräte über kostengünstige Gateways integriert werden. 

Netzwerkaufbau 

Im Kern jedes NMEA-2000-Netzwerks stehen die folgenden Komponenten: 

• Backbone-Kabel 
• Einspeisepunkt für die Stromversorgung 
• Mindestens 2 NMEA-2000-zertifizierte Geräte plus Steckverbinder 
• 2 Terminatoren. Die sind wichtig! 

Bildnachweis: Actisense 

Weitere Geräte können an jeder Stelle entlang des Backbones einfach durch das Hinzufügen zusätzlicher T-Connectoren in das Netzwerk integriert werden. Es kann auch sinnvoll sein, ungenutzte T-Connectoren an den Enden des Backbones für Diagnosezwecke vorzusehen. 

Das folgende Bild zeigt ein komplexeres NMEA-2000-Netzwerk aus dem Navico System Builder: 

Bildnachweis: Navico 

Zusammenfassung zu NMEA 2000

Die National Marine Electronics Association besitzt und verwaltet die standardisierten NMEA-Protokolle, die die Kompatibilität von Marineelektronik-Geräten über mehrere Hersteller hinweg fördern. 

NMEA 2000 ist der größere, bessere, schnellere und stärkere Cousin von NMEA 0183. Während Ethernet-basierte Systeme bei zunehmend datenintensiven Netzwerkanforderungen eine höhere Bandbreite bieten, bleibt NMEA 2000 die erste Wahl für kritische Navigationsdaten. Sein Protokoll wird von der Mehrheit der Hersteller von Marineelektronik eingesetzt, ermöglicht die einfache Integration zwischen Geräten und ist zudem abwärtskompatibel zu NMEA 0183. Es ist einfach, zuverlässig und äußerst flexibel. 

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