NMEA 2000

Bereitgestellt von der Fa. SVB

Wie es funktioniert und warum es an Bord unverzichtbar ist!

Was ist NMEA2000?

Das NMEA Netzwerkprotokoll wurde in den achtziger Jahren von der National Marine Electronics Association entwickelt, um einen einheitlichen Standard zur Datenübertragung zwischen Geräten unterschiedlicher Art und unterschiedlicher Hersteller zu haben. So können zum Beispiel GPS-, Wind-, Tiefen-, AIS-, Geschwindigkeits-, Motor- & Kompassdaten zwischen Geräten von Simrad, Garmin und Raymarine ausgetauscht werden. Voraussetzung dafür ist eine NMEA2000 Schnittstelle an den betreffenden Geräten. Bildansichten, wie Radar- und Fischfinderansichten, sowie Karteninhalte, können über das NMEA2000 Protokoll nicht übertragen werden. Alles, was Sie zum Aufbau eines NMEA2000 Netzwerkes benötigen, finden Sie in unserer Kategorie Netzwerk.

National Marine Electronics Association

Entwicklung von NMEA2000

Zunächst wurde 1980 das Protokoll NMEA0180 als Standard eingeführt. In den folgenden Jahren wurde dieses zum NMEA0183 Protokoll weiterentwickelt. Mittlerweile ist das NMEA2000 System zum Standard für Marinenetzwerke geworden. Viele aktuelle Geräte verfügen über diesen Standard. In einem NMEA2000 Netzwerk werden Daten über ein sogenanntes Controller Area Network (CAN Bus) übermittelt. Das CAN-Bus-System vereinfacht die Installation und gibt die Daten an alle im Netzwerk befindlichen Geräte weiter. Typische Geräte mit NMEA2000 sind etwa Windgeber, GPS-Antennen, AIS Geräte, Lot- und Log-Sensoren, Multifunktionsdisplays, Instrumente und Autopiloten.

Eine ebenfalls gebräuchliche Bezeichnung für NMEA2000 ist N2K. Des Weiteren hat das System bei einigen Herstellern auch markenspezifische Namen, wie z.B. SeaTalkNG (Raymarine) oder Simnet (Simrad).

NMEA0183 vs. NMEA2000

Im Vergleich zum NMEA0183 System ist das NMEA2000 Netzwerk deutlich einfacher zu installieren. Während man bei NMEA0183 Netzwerken relativ umständlich offene Kabelenden mit Hilfe von Lüsterklemmen miteinander verbinden muss, gibt es bei der NMEA2000-Technologie Stecker, die ganz einfach mit Hilfe von entsprechenden T-Stücken und Netzwerkkabeln und Mehrfachverteilern miteinander verbunden werden können. Weitere Vorteile von NMEA2000 Netzwerken gegenüber NMEA0183 Netzwerken sind:

• NMEA2000 ist sehr zuverlässig
• neue Geräte können schnell und einfach in NMEA2000 Netzwerke integriert werden
• es gibt bei NMEA2000 Netzwerken keine Probleme mit unterschiedlichen Baudraten, wie es bei NMEA0183 Netzwerken der Fall sein kann
• es können mittels NMEA2000 bis zu 50 Geräte problemlos miteinander verbunden werden
• vorhandene NMEA0183 Geräte können über Adapter in ein NMEA2000 Netzwerk eingebunden werden

Die 6 elementaren Bestandteile jedes NMEA2000 Netzwerks

1 NMEA2000 Backbone / Stammleitung / Trunk

NMEA2000 Netzwerkes beschrieben, welche sich horizontal, parallel zum Kielverlauf durch das Schiff zieht. Diese Stammleitung kann aus einzelnen T-Stücken, Mehrfachverteilern oder einer Kombination aus beiden bestehen. Die T-Stücke und Mehrfachverteiler können entweder direkt miteinander verbunden werden oder durch ein Netzwerkkabel. Die Länge eines Backbones kann so, je nach Kabelart, bis zu 200m betragen und vom Bug bis zum Heck des Bootes reichen. Über das Backbone werden alle Daten an die im Netzwerk enthaltenen Geräte verteilt.

2 NMEA2000 Endwiderstand / Abschlusswiderstand / Terminator

Das NMEA2000 Backbone muss mit zwei Endwiderständen abgeschlossen werden. Einige Geräte, wie z.B. Windsensoren, können über einen integrierten Endwiderstand verfügen. Diese Geber sollten dann möglichst an einem Ende des Backbones angeschlossen werden. In diesem Fall wird nur noch ein Endwiderstand für das andere Ende benötigt. Um das NMEA2000 Netzwerk auf der Seite mit dem integrierten Endwiderstand wasserdicht zu halten, kann eine so genannte Blindkappe genutzt werden.

3 NMEA2000 Spurkabel / Dropkabel / Stichleitung

Spurkabel oder Dropkabel, auch Stichleitungen genannt, dienen dazu, einzelne Endgeräte an das Backbone anzuschließen. So können mit Hilfe von Spur- oder Dropleitungen Informationen von Gebern und Sensoren in das Netzwerk hinein gesendet werden oder aus dem Netzwerk heraus Informationen an Multifunktionsdisplays und andere Anzeigen gesendet werden.

4 NMEA2000 Stromkabel / Spannungskabel

Ein NMEA2000 Netzwerk benötigt eine eigene Spannungsversorgung für angeschlossene Geber und Instrumente. Die Netzwerke dürfen dabei ausschließlich auf einer 12V Spannungsbasis versorgt werden. In unseren Starter Kits ist ein entsprechendes Stromkabel für die Spannungsversorgung enthalten.

5 Display / Instrument

„Erhalten Informationen“

Es können bis zu 50 Geräte über das Backbone in das NMEA2000 Netzwerk integriert werden. Kleinere angeschlossene Instrumentendisplays brauchen keine eigene Stromversorgung und werden aus dem NMEA2000 Netzwerk mit einer 12V Spannung versorgt. Größere Geräte, wie Multifunktionsdisplays oder Autopiloten, benötigen eine eigene Spannungsversorgung. Multifunktionsdisplays und Anzeigen erhalten Informationen aus dem NMEA2000 Netzwerk.

6 Geber

„Geben Informationen“

Geber werden, wie auch kleine Displays und Anzeigen, aus dem NMEA2000 Netzwerk mit Strom versorgt. Geber liefern die Informationen in das NMEA2000 Netzwerk, mit denen die im Netzwerk verbauten Multifunktionsdisplays und Anzeigen arbeiten. Für Informationen zu Auswahl und Einbau von Gebern, lesen Sie unseren Geber-Guide.

Grundlegende NMEA2000 Installationshinweise

Sollten Sie ein neues NMEA2000 Netzwerk aufbauen, empfehlen wir Ihnen, je nach Hersteller, eines unserer Starter-Kits. Diese Sets enthalten alle notwendigen Komponenten, um zwei Geräte mit NMEA2000 Schnittstelle miteinander zu verbinden. Die Starter-Kits können mit Leitungen, T-Stücken und Mehrfachverteilern beliebig erweitert werden.

Bei unseren NMEA2000 Produkten handelt es sich um zertifizierte Produkte, welche die strengen Anforderungen der National Marine Electronics Association erfüllen. Produkte, die als NMEA2000-konform bezeichnet werden, erfüllen nicht die technischen und qualitativen Anforderungen des NMEA2000 Standards und einzelne Netzwerk Komponenten funktionieren in diesem Fall möglicherweise nicht zuverlässig.

Planen Sie die Konstellation Ihres Netzwerkes so, dass es jederzeit möglich ist, zum Beispiel durch Hinzufügen eines T-Stücks, weitere Geräte in das Netzwerk einzubinden. Trennen Sie vor dem Anschluss von neuen Geräten das Netzwerk vom Strom. Danach können Sie einfach den Endwiderstand abschrauben und ein weiteres T-Stück oder einen Mehrfachverteiler anfügen, an welche das neue Gerät angeschlossen wird. Anschließend müssen Sie nur noch den Endwiderstand wieder anschrauben und die Stromversorgung wieder herstellen.

In unserer NMEA2000 Video Anleitung erklärt Ihnen unser SVB-Elektronikspezialist diesen Schritt noch einmal ausführlich.

1. PGN-Kompatibilität der Geräte prüfen

Die Abkürzung PNG steht für Parameter Gruppen Nummer (Parameter Group Number) und bezeichnet die NMEA2000 Datensätze. Bevor Sie zwei Geräte über ein NMEA2000 Netzwerk miteinander verbinden, sollten Sie prüfen, ob deren PGN (Datensätze) kompatibel sind. Diese Information finden Sie in der Regel in den jeweiligen Bedienungsanleitungen Ihrer Produkte.

2. Backbone / Stammleitung des NMEA2000 Netzwerkes aufbauen

Beachten Sie bei der Planung Ihres Netzwerks die maximal zulässige Länge von Backbone Leitungen. Bei korrekter Spannungsverteilung darf das Backbone bzw. die Stammleitung (je nach Kabelart) maximal 200 m lang sein. Achten Sie in jedem Fall darauf, dass das Backbone an beiden Enden mit jeweils einem Endwiderstand abgeschlossen wird. Diese sind im Starterkit enthalten.

3. Spannungsversorgung des NMEA2000 Netzwerkes sicherstellen

Die Spannungszufuhr des NMEA2000 Netzwerks sollte so integriert werden, dass das Netzwerk gleichmäßig belastet wird. Dazu sollte die Stromzufuhr möglichst in der Mitte des Netzwerks angesiedelt sein.

Im Zusammenhang mit der Spannungsverteilung ist der so genannte LEN-Wert ein wichtiger Begriff. Die Abkürzung LEN steht für den englischen Ausdruck Load Equivalency Number und beschreibt den Lastfaktor eines Gerätes im Netzwerk. Dieser Faktor gibt an, wie viel Strom das Gerät aus dem NMEA Netzwerk benötigt und hilft somit bei der Berechnung, wie viele Geräte in ein NMEA2000 System, abhängig vom Strombedarf der Geräte und den Leitungslängen des Netzwerkes, integriert werden können. Der LEN wird als ganze Zahl angegeben, ermöglicht einen raschen Überblick über die Stromverteilung und hilft, ungewollte Spannungsverluste und daraus resultierende Fehlfunktionen im Backbone zu vermeiden.

Ein LEN ist gleichbedeutend mit 50mA. Die NMEA2000 Norm definiert die maximale Belastbarkeit des Backbones mit 3 A (=60 LEN). Beispiel: Wenn ein Gerät 151mA Strom aus dem Netzwerk bezieht, dann ist sein LEN = 4. Der LEN wird immer auf die nächste ganze Zahl aufgerundet und niemals abgerundet!

4. Drop-/Spurkabel/Stichleitung

Schließen Sie Ihre Endgeräte mittels einer Stichleitung und eines T-Stücks/Mehrfachverteilers an das Backbone an. Beachten Sie dabei die maximale Kabellänge von 6m.

Ihr fertiges NMEA2000 Netzwerk könnte dann in etwa so aussehen:

Herstellerspezifische Unterschiede bei NMEA2000 Kabeln und Steckern

Im Zusammenhang mit der Spannungsverteilung ist der so genannte LEN-Wert ein wichtiger Begriff. Die Abkürzung LEN steht für den englischen Ausdruck Load Equivalency Number und beschreibt den Lastfaktor eines Gerätes im Netzwerk. Dieser Faktor gibt an, wie viel Strom das Gerät aus dem NMEA Netzwerk benötigt und hilft somit bei der Berechnung, wie viele Geräte in ein NMEA2000 System, abhängig vom Strombedarf der Geräte und den Leitungslängen des Netzwerkes, integriert werden können. Der LEN wird als ganze Zahl angegeben, ermöglicht einen raschen Überblick über die Stromverteilung und hilft, ungewollte Spannungsverluste und daraus resultierende Fehlfunktionen im Backbone zu vermeiden.

Durch die Normung des NMEA2000 Netzwerkprotokolls können die Kabel und Stecker der unterschiedlichen Hersteller jedoch adaptiert werden, um herstellerübergreifende Netzwerkverbindungen zu realisieren.

Passende Produkte findet Ihr hier: https://www.svb.de/de/marken/nmea2000.html

Als Ergänzung gibt es noch die NMEA-Multiplexer von Shipmodul. Mehr erfahrt Ihr dazu hier!