NMEA 2000 ist ein Netzwerktyp zur Datenübertragung, der vorwiegend in der Schifffahrt verwendet wird. In NMEA-Netzen werden Daten zwischen verschiedenen Navigationsgeräten übermittelt bzw. mehrere Navigationsgeräte zu einem Netzwerk zusammengefügt (GNSS, Tiefenmesser, Logge, Windmesser, Kompass, Autopilot). Auch Steuerungs- und Überwachungs-Daten der Schiffsführung können damit übertragen werden (Stromgenerator, Schiffsmotor, Steuerung, Feueralarm etc.).
Geschichte NMEA 2000 wurde im Jahr 2000 von der Normungsorganisation NMEA entwickelt, als Nachfolger für NMEA 0183. NMEA 2000 ist eine Erweiterung von SAE J1939, welches im Nutzfahrzeugbereich verwendet wird und auf dem von Bosch und Intel entwickelten Controller Area Network (CAN) basiert.
Eigenschaften und Konfiguration NMEA 2000 ist ein Netzwerk-System (NMEA 0183 ist nur eine Schnittstelle und unterstützt keine Netzwerkfunktion). Bis 50 Geräte können eingebunden und gleichzeitig Sender und Empfänger sein. Sie kommunizieren mit 250 kbit/s (50-mal schneller als NMEA 0183) über eine Distanz von bis zu 200 Meter. 100 Datensätze können gleichzeitig übertragen werden. NMEA 2000 konfiguriert sich selbst. Weder ein Setup noch eine zentrale Kontrolleinheit sind erforderlich. Das System unterscheidet zwischen sicherheitsrelevanten Daten und gewöhnlichen Daten. Ausgefallene Geräte haben keinen störenden Einfluss auf das Gesamtsystem.
Die meisten Geräte, die mit einer NMEA-2000-Schnittstelle ausgerüstet sind, durchlaufen einen genormten Prüfprozess und werden „NMEA 2000 zertifiziert“.
Schnittstelle mini|Typisches NMEA-2000-Netzwerk Die Geräte werden mit einem 4-adrigen abgeschirmten Kabel verbunden. Zwei verdrillte Adern dienen der Stromversorgung, zwei verdrillte Adern übertragen die Daten, das Schirmgeflecht ist die Erdung. Werden mehr als zwei Geräte verbunden, wird für jedes weitere Gerät ein „T-Stück“ an beliebiger Stelle in das Kabel eingefügt, und das Gerät daran angeschlossen. Die freien Kabelenden werden mit einem Endwiderstand abgeschlossen, er verbindet die beiden Signalleitungen (121 Ω, 1 %, 250 mW). Der maximale Abstand zwischen zwei T-Stücken beträgt 100 m, die maximale Kabellänge zwischen T-Stück und Gerät (Stichkabel) beträgt 6 m.
Die Stecker sind nicht genormt. Jeder Hersteller verwendet unterschiedliche Stecker, einige haben sogar für verschiedene Geräte verschiedene Stecker. Die Stecker sind wasserfest mit den Kabeln verbunden und werden meistens als komplette Kabelsätze verkauft, lose MicroC Stecker sind aber erhältlich.
Farbe Name Spannung Funktion weiß CAN_High +2,5 V Signal blau CAN_Low −2,5 V Signal metallisch Erde — Abschirmung rot V+ +12 V Spannungsversorgung schwarz V− 0 V Spannungsversorgung
Prüfung Das Netzwerk ist dann richtig verbunden, wenn bei unterbrochener Stromversorgung der Widerstand zwischen den beiden Signalleitungen (weiß und blau) zwischen 50 und 60 Ohm beträgt.
Stromversorgung Die Stromversorgung dient meist nur zur Versorgung von Anzeigeinstrumenten und Messinstrumenten mit geringem Stromverbrauch (Windmesser, GPS etc.). Größere Stromverbraucher werden über eine eigene Stromversorgung gespeist (Kartenplotter, Tiefenmesser, Autopilot, Radar etc.).
Masse Das Kabelsystem wird meist nicht mit der Erde des Schiffes verbunden, damit Isolationsfehler über eine Erdschlussanzeige erkannt werden können, bevor es zu Schäden im Stromnetz kommt. Ausnahme stellen kleinere Boote dar, bei denen der Nullleiter oft direkt an der Stromversorgung mit einem Kupferband mit dem Schiffskörper verbunden wird. Werden mehrere Stromversorgungen verwendet, darf nur eine mit der Masse verbunden werden; die 12-V-Leitung zwischen den Stromversorgungen muss dann unterbrochen werden.
Hersteller Die wichtigsten Hersteller, die NMEA 2000 bei eigenen Geräten einsetzen, sind: Furuno, Garmin, Lowrance, Navico, Raymarine, Simrad, Veratron sowie B&G. Größte Kabellieferanten sind Maretron und Molex, Stecker kommen von Turck und Amphenol-Air LB. Einige Hersteller verwenden eigene Steckverbinder und sind nicht NMEA-2000-zertifiziert. Deshalb werden die Bussysteme SimNet (Simrad/Navico) und SeaTalk NG (Raymarine) genannt, Simrad verwendet inzwischen aber auch überwiegend die zum De-facto-Standard gewordenen 5-poligen MicroC Stecker. Mit entsprechenden Adapterkabeln sind sie aber weitgehend mit NMEA 2000 kompatibel.
Parameter Gruppennummer (PGN) Daten werden im NMEA-2000-Standard einer Gruppennummer zugeordnet.
Netzwerk-Management PGN Daten Acknowledgement basic Acknowledgment Group Function Address Claim Address, Commanded Configuration Information Command Group Function 126996 Product Information Proprietary, Addressed Proprietary, Global 126464 Received PGN List Group Function 059904 Request, basic 126208 Request Group Function Transport Protocol, Connection Management Transport Protocol, Data Transfer 126464 Transmitted PGN List Group Function
Anwendungsdaten PGN Daten 127257 Attitude 129302 Battery Status 129302 Bearing and Distance between two Marks 127501 Binary Switch Bank Status 129026 COG & SOG, Rapid Update 129283 Cross Track Error 130322 Current Station Data Datum 129549 DGNSS Corrections 130577 Direction Data 128275 Distance Log DSC Call Information 127489 Engine Parameters, Dynamic 127488 Engine Parameters, Rapid Update 127497 Engine Parameters, Static 130311 Environmental Parameters 127505 Fluid Level 129556 GLONASS Almanac Data 129538 GNSS Control Status 129550 GNSS Differential Correction Receiver Interface 129551 GNSS Differential Correction Receiver Signal 129539 GNSS DOPs 129029 GNSS Position Data 129547 GNSS Pseudorange Error Statistics 129542 GNSS Pseudorange Noise Statistics 129545 GNSS RAIM Output 129546 GNSS RAIM Settings 129540 GNSS Sats in View 129541 GPS Almanac Data Heading/Track Control 130053 Loran-C Range Data 130054 Loran-C Signal Data 130052 Loran-C TD Data 130323 Meteorological Station Data 130324 Moored Buoy Station Data 129284 Navigation Data 129025 Position, Rapid Update 129799 Radio Frequency/Mode/Power 127245 Rudder 130321 Salinity Station Data 129291 Set & Drift, Rapid Update 130576 Small Craft Status 128259 Speed 127502 Switch Bank Control 126992 System Time 130320 Tide Station Data 126992 Time & Date 129301 Time to/from Mark 128520 Tracked Target Data 127493 Transmission Parameters, Dynamic Trip Parameters, Small Craft 129045 User Datum Settings 127250 Vessel Heading 130578 Vessel Speed Components 128267 Water Depth 130306 Wind Data
Weblinks NMEA 2000 auf der NMEA-Website
(englisch) Beschreibung von NMEA-Netzwerken – NMEA.de (englisch; PDF; 22 MB) L. A. Luft, L. Anderson, F. Cassidy: NMEA 2000: A Digital Interface for the 21st Century. (englisch; PDF; 0,1 MB)
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