Les normes NMEA 2000 et 0183

Dans le domaine de l’industrie, certains choisissent de développer des protocoles propriétaires, d’autres se rangent à des normes internationales comme celles fournies par la NMEA avec comme avantage pour le consommateur final de ne pas dépendre d’une seule marque.

La NMEA est une organisation américaine (National Marine Electronics Association) fondée en 1957 par plusieurs industriels pour standardiser la communication entre composants électroniques sur les bateaux.

Le principe de fonctionnement est de placer en réseau le(s) moteur(s), l’anémomètre, le radar, l’AIS, le GPS, le loch, le compas, et tout autre capteur disponible sur un bateau… ensuite à vous de brancher un ou plusieurs afficheurs pour lire les données envoyées sur le réseau. Les sondeurs modernes prennent en charge l’affichage d’une partie de ces données, il est possible également de visualiser les données sur un ordinateur ou un afficheur NMEA du commerce.

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Afficheur NMEA

NMEA 0183

La norme NMEA 0183, assez âgée permet une communication unidirectionnelle d’un émetteur vers un ou plusieurs récepteurs, les données sont transmises à un faible débit.
Ce protocole est assez restrictif puisqu’un seul émetteur est admis par nœud. Si vous possédez plusieurs appareils émetteurs NMEA 0183, un multiplexeur est nécessaire pour agréger toutes ces sources et les restituer à un ou plusieurs écrans. Avec les multiplexeurs modernes vous pouvez agréger des sources NMEA 2000 et 0183.

Multiplexeur NMEA 0183
Multiplexeur NMEA 0183

NMEA 2000

La norme NMEA 2000 basée sur le bus CAN est plus récente. Ce réseau décentralisé est plus facile à mettre en oeuvre et surtout facilement évolutif.
Pour chaque nouvel appareil, vous avez juste à le brancher au réseau et le ou les afficheurs recevront automatiquement les données nouvellement émises.
La communication est multi-directionnelles. Concrètement un appareil électronique comme un sondeur peut à la fois émettre des informations et recevoir les données des autres appareils du réseau NMEA 2000.

Conception d’un réseau NMEA 2000

Le câble principal qui parcourt le bateau est une dorsale. Elle peut mesurer maximum 100m. De part et d’autre de la dorsale vous brancherez des bornes de terminaisons. Une alimentation électrique de 12V doit être branchée idéalement au milieu de la dorsale pour éviter les chutes de tension.

Les connecteurs en T sur la dorsale sont les points de branchement pour les périphériques NMEA. Le câble de dérivation relie le périphérique au connecteur en T, il doit mesurer maximum 6m. La longueur totale de toutes les dérivations ne doit pas excéder 78m. Un réseau NMEA 2000 supporte jusqu’à 50 périphériques simultanément.

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Schéma de conception d’un réseau NMEA 2000

Exemple d’utilisation du réseau NMEA 2000, sur votre embarcation vous avez installé deux sondeurs, un moteur thermique récent et un moteur électrique.
Vous allez pouvoir contrôler le régime moteur, le niveau d’huile, d’essence, le nombre d’heures de service, partager sur les deux sondeurs les relevés GPS, et s’il est compatible piloter en automatique le moteur électrique.
Le partage d’affichage d’écran de sondeur ou des données de la sonde sont trop volumineuses vous devrez relier les sondeurs via un réseau Ethernet.

Certains fabricants utilisent des implémentations compatibles NMEA 2000 mais avec une surcouche propriétaire comme SimNet de SimRad, NavNet de Furuno.

Sur chaque périphérique NMEA 2000 vous pouvez consulter la liste des PGN (Parameter Group Number) disponibles en émission et en réception.
Un PGN est un numéro présent dans l’entête du message qui indique quel est le type de message envoyé. Ils sont répartis en plusieurs catégories (Navigation, Propulsion, Pilotage, AIS, etc..). Consultez la liste exhaustive.

NMEA OneNet, la prochaine norme

Annoncée en 2012 mais toujours en phase de tests, la nouvelle norme NMEA OneNet sera présente dans les appareils d’électronique marine dans les prochaines années. Le NMEA OnetNet est l’implémentation du NMEA 2000 sur un réseau Ethernet à haut débit (Les réseaux Ethernet sont ceux qui relient nos ordinateurs aux box internet via un câble ou en wifi).

Le NMEA OneNet ne remplace pas le NMEA 2000. Il redéfinit la couche physique du réseau en se basant sur Ethernet au lieu du bus CAN. La partie logique du NMEA 2000, c’est à dire les trames logicielles restent identique. Avec un réseau Ethernet vous pouvez utiliser à votre guise un câble RJ45 ou le Wifi, les données transitent plus rapidement et ouvrent la voie à d’autres utilisations.

Le gain attendu avec un réseau Ethernet est la possibilité de brancher jusqu’à de 65000 appareils (contre 50 en réseau CAN/NMEA2000), il ne nécessite pas d’alimentation électrique,  et permet une communication standardisée avec nos objets du quotidien comme les ordinateurs, les tablettes ou les smartphones. Le débit du réseau Ethernet 400 fois supérieur au bus CAN autorise le partage de vidéo, de son et de toute autres données volumineuses. Comme pour le NMEA 2000, les appareils qui rejoignent le réseau ne nécessiteront aucune manipulation grâce au PlugnPlay, vous branchez et automatiquement les autres appareils le reconnaîtront.

Il y a un inconvénient à passer en Ethernet, contrairement aux réseaux CAN/NMEA 2000, le NMEA OneNet ne garantit pas que les messages envoyés ont été bien reçus. Pour les connaisseurs en informatique OneNet utilise en couche transport le protocole UDP qui diffuse un message sans demander d’acquittement de réception.

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