Wer mit wem sprechen möchten. Und: der alte Standard NMEA0183 ist immer noch wichtig.

(Dies ist ein Teil der Artikelreihe MFD, Plotter, Instrumente, Netzwerke auf dem Boot – eine Entscheidungshilfe.)

Verbindung von Geräten - damals auf der Xenia lief alles mit NMEA0183.
Verbindung von Geräten – damals auf der Xenia lief alles mit NMEA0183.

Ein System für elektronische Navigation kann aus zahlreichen Komponenten bestehen (siehe den ersten Artikel dieser Reihe). Zur Erinnerung hier noch mal eine grobe Übersicht:

Komponenten für die elektronische Navigation (mit Bildmaterial von Raymarine).
Komponenten für die elektronische Navigation (mit Bildmaterial von Raymarine).

Jedes Instrument, Zusatzgerät und jeder Sensor und Automat muss mit der Zentraleinheit sprechen können. In vielen Fällen wollen sich diese Komponenten aber auch untereinander unterhalten. Hier ein paar Beispiele:

  • Das MFD möchte die Position vom GPS Sensor am Heckkorb empfangen. Das UKW Funkgerät aber auch, um bei einem Notruf gleich den Standort mitsenden zu können.
  • Ein Anzeige-Instrument möchte den aktuellen Kurs darstellen, der von einem Fluxgate-Kompasssensor geliefert wird. Dafür interessiert sich aber auch der Autopilot.
  • Das Boot hat ein MFD draußen und eins drinnen. Der Steuermann möchte einen Blick auf das Radar werfen, gleichzeitig mit dem Navigator am Kartentisch.
  • Es gibt alte Instrumente für Wind und Echolot, deren Daten sollen vom Autopiloten verarbeitet werden damit er sich an der Windrichtung orientieren kann.

Müssen nun für diese Kommunikation Kabel von jeder Komponente zu jeder anderen gezogen werden? Das gäbe ein ziemliches Durcheinander, bräuchte viel Platz und wäre viel Arbeit. Und doch war es genau so – vor einigen Jahrzehnten, und auf einigen alten Booten auch heute noch. Das Stichwort hier ist: „NMEA0183“.

Der erste NEMA Standard

Schon vor langer Zeit (Anfang der 60er Jahren) hat sich eine Organisation namens „National Marine Electronics Association“ gegründet, um Standards im Bereich der maritimen elektronischen Kommunikation zu definieren. „NMEA0183“ ist der erste von vielen Herstellern verwendete Standard (aus den 80ern), bei dem – aus heutiger Sicht – wenige Daten langsam über zwei dünne Leiter transportiert wurden. Und zwar in eine Richtung, von einem Sender (zum Beispiel einem Windmesser) zu einem Empfänger (dem Anzeigeinstrument).

Durch NMEA war dabei vorgegeben, wie die Daten auszusehen hatten (letztlich alphanumerische Zeichen in einem bestimmten Format), welche Art von Daten erlaubt waren (Wind, Tiefe, Kurs…) und wie schnell der Sender die Daten liefern durfte (Details finden sich hier bei Wikipedia).

Wie schnell darf geliefert werden?

Die Geschwindigkeit der Datenlieferung wird mit dem Begriff „Baud“ beschrieben, was schlicht „Zeichen pro Sekunde“ bedeutet.

Bei NMEA0183 gibt es zwei Möglichkeiten: Schneckentempo (4800 Baud) oder Rennschneckentempo (38400 Baud). Diese beiden Geschwindigkeiten spielen tatsächlich auch heute noch eine Rolle! Jedes mir bekannte MFD hat einen oder zwei Eingänge für NMEA0183 Daten, die manuell auf Schnecken- oder Rennschneckentempo gestellt werden müssen. Und wenn das falsche Tempo gewählt wurde, werden die Daten einfach gar nicht empfangen.

Nachteile von NMEA0183

NMEA0183 hat einige Eigenschaften, die damals nicht anders lösbar waren, heute aber gravierende Nachteile sind:

  • Damit ein Sender mehrere Empfänger bedient, können die entsprechenden Leiter theoretisch einfach parallel angeschlossen werden. Praktisch klappt das aber nicht immer, und wenn, dann nur für sehr wenige Empfänger (das hat was mit der elektrischen Leistung zu tun, die der Sender aufbringen muss).
  • Wenn ein Gerät senden und empfangen können soll, müssen vier Leiter verlegt werden (pro Richtung zwei).
  • Von jedem Sender aus müssen eigene Leiter verlegt werden.
  • Jede Komponente, die mit einer anderen Komponente kommunizieren möchte, muss das über eigene Leiter tun.

Die ersten Hersteller eigenen Kabelsysteme

Weil das alles irrwitzig viel Kabelage erzeugt und total unhandlich ist, haben Hersteller eigene, etwas einfachere Kabelsysteme entwickelt. So reichte es bei dem Autohelm „SeaTalk“-System beispielsweise, genau ein Kabel von Gerät zu Gerät zu ziehen („Daisy-Chain“ wurde dieses Prinzip genannt). Über dieses eine Kabel wurden dann mehrere Arten von Daten zusammen übertragen. Autohelm wurde später zu Raymarine, und dort finden sich immer noch Kabel für dieses alte SeaTalk System.

Wichtig ist hierbei: Nur die Verkabelung ist speziell, die Art der Datenübertragung entspricht aber den Standard „NMEA0183“. Dieses Prinzip wurde von Herstellern auch später auf den nächsten von NMEA entwickelten Standard angewendet.

NMEA0183 – total veraltet?

Auch wenn der NMEA0183 Standard richtig alt ist: Er wird immer noch an vielen Stellen verwendet und kann bei kleinen Systemen mit sehr wenigen Komponenten immer noch eine gute, weil sehr einfache, Wahl sein.

Viele Sensoren für Wind, Tiefe und Position liefern ihre Daten auch heute im NMEA0183 Format (im Schneckentempo, also 4800 Baud). Die meisten AIS Empfänger arbeiten auch mit NMEA0183, dann aber in der Rennschneckenversion (38400 Baud), weil sonst nur wenige AIS Ziele gleichzeitig übertragen werden könnten.

Einige Nachteile dieses Systems lassen sich durch spezialisierte Komponenten ausgleichen. So fassen beispielsweise Multiplexer (z.B. Actisense NDC-4) mehrere Datenarten zusammen und geben sie auf einem Leiter weiter.

Doch wer seine Navigations-Elektronik auf einen aktuellen Stand bringen möchte, sollte weitestgehend auf NMEA0183 verzichten und stattdessen den Nachfolger „NMEA2000“ verwenden. Darüber schreibe ich im nächsten Artikel!

Zusammengefasst

  • „NMEA0183“ ist ein Standard für die Übertragung von Daten von einem Gerät zu einem anderen.
  • Dieser Standard ist alt, wird aber heute noch an vielen Stellen verwendet.
  • Sender und Empfänger müssen sich einig sein, wie schnell die Daten geliefert werden: Entweder 4800 oder 38400 Baud. Faustregel: Alles, was nicht AIS ist, sendet normalerweise mit 4800 Baud. AIS wird mit 38400 Baud übertragen.
  • Die Übertragung läuft über zwei dünne Leiter. Wenn ein Gerät Senden und Empfangen will sind vier Leiter nötig.
  • Jeder Sender und Empfänger brauchen eigene Kabelverbindungen (Ausnahme: Hersteller eigene Systeme wie „SeaTalk“ von Autohelm).

Mögliche Probleme und Lösungen im Umgang mit NMEA0183 Daten

Stand: 16. März 2017. Diese Tabelle werde ich bei Bedarf erweitern.

Problem Mögliche Lösung
Ein Sender (z.B. AIS Empfänger) ist am Empfänger (z.B. MFD) angeschlossen, es werden aber keine Daten (z.B. AIS Ziele) empfangen.
  • Der NMEA0183 Anschluss beim Empfänger ist auf eine andere Geschwindigkeit als beim Sender eingestellt. Faustregel: AIS läuft mit 38400 Baud, alles andere mit 4800 Baud.
  • Die Leiter (+) und (-) sind vertauscht.
Ich habe drei Sender (z.B. Echolot, Wind und AIS), aber mein MFD hat nur einen NMEA0183 Eingang. Hier ist ein Multiplexer nötig. Ein Multiplexer kombiniert mehrere NMEA0183 Sender und gibt deren Daten gemeinsam auf einem Ausgang aus. Der Aufbau ist dann: Jeder Sender wird an einen der Eingänge des Multiplexers angeschlossen. Der Ausgang des Multiplexers wird mit dem Eingang des MFDs verbunden.

Wenn AIS mit im Spiel ist, muss der Ausgang des Multiplexers auf 38400 Baud eingestellt sein (und der Eingang des MFD auch).

Die Eingänge des Multiplexers müssen auf die jeweils passende Geschwindigkeit des Senders eingestellt sein.
Ich habe gut Erfahrungen mit dem Actisense NDC-4 gemacht.

Die Daten von einem Sender sollen an mehrere Empfänger geleitet werden.
  • Einige Geräte (z.B. MFDs) können eine kleine Anzahl Empfänger parallel bedienen, das sollte in der Dokumentation stehen. Zuerst also einfach ausprobieren, ob die Leiter der Empfänger einfach gleichzeitig (parallel) an den Sender angeschlossen werden können.
  • Wenn das nicht geht, kann ein Multiplexer wie der oben erwähnte NDC-4 von Actisense helfen. Der Ausgang von so einem Multiplexer ist in der Regel stark genug, um mehrere Empfänger zu betreiben.
  • Es gibt spezialisierte Geräte wie den Actisense NDC-3, die das Signal eines Senders „verstärken“ und so an mehrere Empfänger senden können.
NMEA0183 Daten sollen an einen Computer gesendet werden. Viele Multiplexer können die Daten auch via USB an einen Computer übertragen. Bei Actisense heißt das Gerät dann „NDC-4-USB“ statt nur „NDC-4“.

Auf dem Computer steht dann ein sogenannter „COM-Port“ zur Verfügung, von dem geeigente Programme wie OpenCPN oder Coastal Explorer die Daten lesen können.

Hinweis: Ich schreibe als privater Autor und leiste keine professionelle
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