NMEA0183 – Navigationsinstrumente verbinden

In diesem Artikel geben wir eine Übersicht geben zur Verbindung von Navigationsinstrumenten an Bord mit Hilfe von NMEA0183  (von Lutz v. Meyerinck)

Hintergrund 

NMEA (National Marine Electronics Association) ist die kommerzielle Verbindung der Hersteller von Navigationselektronik für die Schifffahrt. Sie hat seit Beginn der 1980-iger Jahre Standards entwickelt, die ihre Mitglieder gegen Bezahlung einsetzen können. Zwei Vorläufer (NMEA0180 und 0182) waren nur sehr eingeschränkt nutzbar, erst die Version NMEA0183 wurde so etwas wie die erste breite Basis zur Vernetzung und wurde über die Jahre in mehreren Versionen weiterentwickelt. Mittlerweile gibt es einen technisch völlig anders aufgebauten neuen Standard, NMEA2000 (N2K).

Ein gemeinsamer Standard war wichtig, denn seit Beginn des Einbaus von Elektronik an Bord entwickelte erst einmal jeder Hersteller wie Brookes & Gatehouse oder auch VDO einen eigenen Standard, wie seine Geräte miteinander Daten übertrugen. Nicht hilfreich, wenn man Geräte vernetzen wollte. Darum und mit der zunehmend kostengünstigen Bereitstellung von Geräten für die Ortsbestimmung durch Loran, DECCA und dann GPS kam NMEA0183 zum Durchbruch. 

Warum NMEA0183, wo es doch NMEA2000 (N2K) gibt?

N2K ist zwar der modernere Standard, allerdings sind die vorhandenen Boote voll mit den noch unter 0183 laufenden Komponenten. Selbst bei der Neuinstallation eines N2K Systems wird man feststellen, dass dort oft immer weiter Komponenten Verwendung finden, die erst intern die N2K Daten erzeugen, sprich also mit 0183 arbeiten. 

Will man Geräte unterschiedlicher Hersteller nutzen, stellt man schnell fest, dass NMEA0183 so etwas wie den „kleinsten gemeinsamen Nenner“ darstellt. Dazu kommt weiter, dass einige Hersteller das Prinzip von 0183 und N2K nutzen, dieses aber geringfügig abwandeln und als „proprietäres“ (also eigenes System) vermarkten. Und leider ist das Versprechen, ein System eines Herstellers würde alle Verbindungsprobleme lösen („plug and play“) bei der Neuinstallation vielleicht richtig, ein paar Jahre später bei einer Nachrüstung oder dem Austausch von Teilen klappt das dann bisweilen schon nicht mehr. Dazu gibt es einen umfangreichen Gebrauchtmarkt und spezialisierte Firmen, über die man kostengünstig Komponenten erhält, die eine Vernetzung auch sehr alter Sensoren und Geräte möglich machen. Dieses alles hält Herausforderungen bereit, die es sinnvoll machen, sich mit NMEA0183 etwas mehr zu beschäftigen.

Ist N2K besser als 0183? 

Kommt drauf an, ist die Antwort. Die Datenübertragung ist schneller, es ist leichter zu montieren („plug & play“), parallel bezahlt man extra Geld für die Verbindungselemente. Dafür ist das, was im System darstellbar ist, bei N2K um ein Vielfaches größer (z.B. Motorendaten, Tankstände). Fraglich ist, ob man das auf mittelgroßen Yachten will, fällt das System aus, geht dann erstmal nichts mehr. Einer der Gründe, warum sich NMEA0183 wacker hält. 

Ob die höhere Geschwindigkeit von N2K auf einem Cruiser wirklich von Bedeutung ist, muss man im Einzelfall betrachten: Die Geschwindigkeit eines Systems wird heute weitgehend bestimmt durch seine Sensoren (Speed, Wind, Tiefe), solange die nur 1-2 Signale/Sek absetzen ist der Vorteil einer schnellen Datenübertragung in N2K begrenzt. NMEA0183 sendet im Normalmodus ca. 420 Zeichen/sek, was ca. 5 Datensätzen/sek entspricht. Auf Regattabooten mag das zu langsam sein, für Cruiser reicht es allemal. 

Wie arbeitet NMEA0183?

Dazu gibt es ein exzellentes Dokument der Firma Actisense. Darum wird dies hier nur kurz zusammengefasst: 

Die Übertragung von Daten erfolgt über lediglich zwei Leitungen. Ein „Talker“ (das Daten sendende Gerät, zB ein GPS) kann seine Daten an mehrere „Listener“ (empfangende Geräte, zB Anzeigen) übertragen. Wie viele das sind hängt von der Leistung des „Talkers“ ab, bei fünf dürfte zumeist Schluss sein. 

Etwas aufwändiger wird die Vernetzung, wenn man, wie oft nötig, die Daten aus mehreren Quellen, also von mehreren „Talkern“ für die Darstellung in einer Multi-Anzeige oder einem MFD zusammenführen muss. Das geht nur mit einem „Multiplexer“, der die Daten aufnimmt und nacheinander „zusammenspleißt“. Entweder kauft man dafür ein solches Gerät, was bald jeder Elektronikhersteller anbietet oder man hat eine Anzeige im System, die diese Funktion eingebaut hat, sprich, schon mehrere NMEA0183-Eingänge aufweist.

Verwirrend für Neulinge ist, dass das Gerät, was eben als „Listener“ bezeichnet wurde (zB eine Anzeige) ja auch Daten an den GPS zurückschicken könnte. Dann werden die Rollen getauscht: Die Anzeige wird für diesen Fall der „Talker“, der GPS wird der „Listener“. Dafür bedarf es Leitungen in beiden Richtungen.

Dies bedeutet, wir müssen immer definieren, wer gerade „Talker“ (am Gerät gern auch als „Data out“ bezeichnet) und wer „Listener“ ist (am Gerät „Data in“). Damit entfällt auch die Möglichkeit, die dazu notwendigen Kabel farbig zu markieren, da ein Ausgang (Data out) immer an einem Einfang (Data in) endet. Im Übrigen sind die Bezeichnungen „DATA OUT“ bzw IN nicht einheitlich definiert. Bisweilen wird auch TX (Transmit) für die Data out Seite und RX (Receive) für die Data In Seite benutzt. 

Das mag zwar kompliziert klingen, ist aber im Grunde sehr einfach, man muss sich nur immer klar machen, was die einzelne Aufgabe des jeweils zu verbindenden Gerätes gerade ist. So sind Sensoren (Speed, Temperatur, Tiefe, Wind, GPS, so sie selbst NMEA-Daten erzeugen) in der Regel „Talker“, Anzeigen, Computer, Wifi-Wandler, Autopiloten in der Regel „Listener“. 

Warum aber „in der Regel“? Ganz einfach, weil man z.B. 

• Wegpunkte von einem PC, der eigentlich nur Daten für sein Plotterprogramm empfängt, an einen Autopilot weiter geben kann, 
• in einen Kompass die von einem GPS ermittelte Missweisung laden kann, damit der Kompass den „wahren Kompasskurs“ und nicht wie normalerweise den „missweisenden Kompasskurs“ ausgibt.

Auch hier zeigt sich wieder, dass ein Gerät sowohl „Talker“ als auch „Listener“ gleichzeitig sein kann, es kommt schlicht auf die jeweilige Funktion an. 

Was genau sind denn NMEA0183 Daten? 

NMEA Daten werden in Datensätzen, auch Telegrammen, erzeugt, wie wir sie seit Jahrzehnten aus den sog. seriellen Datenverbindungen von Computern zB über Modems kennen. Jeder NMEA-fähige Sensor (GPS, Lot, Wind, Log....) bzw. Gerät sendet einen charakteristischen Identifier zu Beginn, der klärt, um was für einen Inhalt es sich im Satz handelt. Eine einfache Übersicht gibt es hier (findet man einen Satz dort nicht, ist es am einfachsten den Satz direkt im Browser des Internet zu suchen, Hersteller haben weitere eigene Sätze für ihre Geräte erstellt). 

Ein Beispiel des wichtigsten Satzes eines GPS, des Satzes RMC (Recommended Minimum Navigation Information) und was dort als Information gesendet wird ist hier dargestellt: 

RMC - Recommended Minimum Navigation Information
                                                            12
         1         2 3       4 5        6 7   8   9    10  11|
         |         | |       | |        | |   |   |    |   | |
  $GPRMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,xxxx,x.x,a*hh<CR><LF>

Field Number:    
 1) UTC Time   
 2) Status, V = Navigation receiver warning, P = Precise  
 3) Latitude   
 4) N or S   
 5) Longitude   
 6) E or W   
 7) Speed over ground, knots   
 8) Track made good, degrees true   
 9) Date, ddmmyy  
10) Magnetic Variation, degrees  
11) E or W  
12) Checksum

Ein “Listener” wie beispielsweise ein Anzeigeinstrument für Wind sucht sich dann aus den eingehenden Datensätzen das Datentelegramm (einen der möglichen Wind-Datensätze MWV, VPW oder VWR) aus, den es darstellen kann, alle andere Information ignoriert es. Soll eine Anzeige ihre Daten weitersenden, beispielsweise an einen Autopiloten, sodass sich dieser das Schiff nach dem Wind steuern kann, würde sie wieder zum „Talker“ werden und diesen einen Datensatz weitersenden. Allerdings wird die Anzeige in dem Beispiel i.d.R. nur den Satz weitersenden können, den sie selbst darstellt/“versteht“. Alles andere wird eben ignoriert. 

An dem Beispiel zeigt sich aber auch einer der großen Vorteile von NMEA0183: Die Anzeigegeräte verfügen in der Regel über ein ziemlich breites Verständnis für die Formulierung eines Datensatzes (die Syntax) wie in dem vorangegangenen Beispiel für Wind: die genannten Datensätze melden mehr oder weniger identische Information, sie stammen nur aus unterschiedlichen Zeiten der Entwicklung von NMEA0183. 

Mit der im o.g. Beispiel dargestellten Nummer 12) hat es noch eine besondere Bewandtnis: Dies sind Kontrollzeichen für die Übertragung, die zwingend erst ab NMEA0183 Version 2 eingeführt wurden. Das kann dazu führen, dass die Information aus alten V 1.5 Geräten, die diese Checksumme nicht senden, auf neuen Geräten wie z.B. Tablet-Software einfach ignoriert und nicht dargestellt wird. Das Problem kann man durch Einsatz einiger Multiplexer (z.B. denen von Actisense) „heilen“, die fügen immer eine Checksum ein. 

Grundsätzlich lässt sich der Inhalt, der unter NMEA0183 übertragen wird, in einem vorhandenen System leicht auslesen, entweder über ein Terminalprogramm eines PC o.ä. oder, wenn man ein wifi schon angeschlossen hat, über eine app eines mit dem WIFI verbundenen Tablets oder Smart Phones. Ein weiterer großer Vorteil von NMEA0183. Dazu mehr weiter unten. 

NMEA0183 Systeme verdrahten

Grundlagen

Für die Verdrahtung gibt es einige Regeln zu beachten, da die Verdrahtung sich mit der Zeit geändert hat. Bis zur Version 1.5 bestand eine Leitung aus je einer „positiven“ Leitung und Masse. Ab der Version 2.0 gab es sog. differentielle Übertragung mit je einer positiven und negativen Leitung in jede Richtung

Hier tabellarisch die Unterschiede: 

Leider halten sich nicht alle Hersteller an diese Vorgaben, d.h. es gibt diverse Geräte mit Version 2.0, die aber nach Version 1.5 verdrahtet sind. Diese zu verbinden darf nur nach dieser Regel erfolgen: 

Also darf keinesfalls ein Gerät mit V 2 und höher am Ausgang nach V 1.5 am Eingang durch Verbindung von B an Ground verdrahtet werden. Auch Garmin macht dies in seinen Anleitungen deutlich. Hier würden hohe Ströme fließen und das Gerät würde g.g.f. nach einiger Zeit beschädigt werden. Die US Coast Guard untersagt dieses in ihren Installationshinweisen daher auch ausdrücklich. 

• Eine Leitung nach V 1.5 hat also mindestens drei „Drähte“: je eine Sendeleitung in jede Richtung plus Masse/Schirmung, 
• eine Leitung nach V 2.0 und höher hat also mindestens vier „Drähte“: je zwei Sendeleitung positiv/A und je zwei Sendeleitung negativ/B für beide Richtungen der Datenübertragung sowie oftmals Masse/Schirmung. 

Verdrahtung in der Praxis 

Auf Yachten wird man i.d.R. kaum an die physikalischen Grenzen der Kabel kommen, die bis ca 100 m Länge ausreichend sind. Es gelten die üblichen Regeln für Befestigung der Kabel. Dann reichen für die Verdrahtung Datenkabel aus dem Elektronikhandel aus. Die Anschlüsse machen bisweilen Probleme, weil die Litzen sehr dünn sind, dann helfen Aderendhülsen bei der sicheren Verschraubung im jeweiligen Gerät. Muss man Daten außerhalb der Geräte selbst zusammen klemmen geht dies gut mit Wago-Klemmen der Typen 221, weil diese die eingebrachten, oftmals sehr dünnen Litzen sicher und deutlich besser als z.B. Lüsterklemmen halten. Wichtig ist, die Kabel unbedingt eindeutig zu kennzeichnen, nur das macht die Sache übersichtlich. 

Die meisten schon installierten Sensoren für Tiefe, Wind und Geschwindigkeit arbeiten bei vorhandenen Anlagen analog, oft produzieren erst deren Anzeigeinstrumente oder zwischen geschaltete Blackboxen die jeweilige NMEA Information. Viele Instrumentenhersteller nutzen dazu Sensoren der Firma Airmar. Die NMEA Daten der Geräte wird man entweder einem vorhandenen Plotter zuleiten wollen oder es kommt zumeist ein GPS dazu, sodass man bis zu vier, selten mehr Datenquellen hat. Diese verschiedenen Daten vor der Darstellung in Anzeigen oder dem Plotter muss man zusammenbringen, was man mittels Multiplexer erreicht. 

Es sind haufenweise Multiplexer in einem breiten Preisband am Markt, sie hier vorzustellen wäre kaum sinnvoll. Bei der Auswahl der Multiplexer sollte man ggf beachten: 

1. Hat er mindestens vier Eingänge, manche haben fünf und mehr?
2. Trennen die Eingänge galvanisch, wie es NMEA0183 an sich erfordert?
3. Erlaubt er die Prüfung der einkommenden Daten z.B. über einen PC?
4. Erlaubt er die Auswahl der zu sendenden Datensätze, dh kann man mit ihm einlaufenden Datensätze eliminieren, was nicht nur die Geschwindigkeit verbessert sondern auch g.g.f. Fehler ausmerzen hilft?
5. Fügt er Checksummen hinzu?
6. Gibt er Daten zusätzlich über rs232 für einen PC und/oder USB aus und
7. kann er Ausgänge zu rs232 und USB-Verbindungen galvanisch trennen?
8. Beherrscht er zusätzlich andere Protokolle wie Seatalk der Firma Raymarine, was notwendig ist, wenn man deren Geräte mit an Bord verbaut vorfindet?
9. Baut er g.g.f. ein Wifi auf, was für die Weitergabe vorteilhaft ist?

Nicht alle Multiplexer am Markt dürften alle diese Kriterien erfüllen, das müssen sie auch nicht. Sie sollten aber die Punkte 1-7 beherrschen. 

Heute spielen USB-Verbindungen zu PCs eine wichtige Rolle, viele PCs haben gar keine anderen Eingänge mehr. Diese USB-Verbindungen können selbst wieder zu Problemen führen. 

• Zum einen: eine USB-Verbindung trennt in den Regel nicht galvanisch, denn sie besteht aus vier Litzen für Datenübertragung in beide Richtungen plus 5 V pos und Masse. Hier gilt es zu fragen, ob der jeweilige Hersteller der Geräte eine galvanische Trennung an der Schnittstelle eingebaut hat. Sonst hat man g.g.f. die gleichen Probleme wie bei den RS232 Verbindungen oben dargestellt.
• Hat man am Multiplexer oder jedem anderen NMEA-Gerät keinen USB-Ausgang, benötigt man einen USB-RS232 Adapter. Je nach verwendeten Chip-Satz arbeiten nur einige dieser Adapter zuverlässig in beide Richtungen. Allerdings können diese teilweise eine galvanische Trennung erzeugen.

Beispiel: Aufbau eines simplen Systems

Eine gängige Anforderung könnte sein, die Daten eines Wind-Sensors auf einer Anzeige im Cockpit darzustellen. Die Wind-Anlage wird zuerst nach den Vorgaben des Hersteller angeschlossen, arbeitet die Anlage mit NMEA-Sätzen dürfte der Satz MWV (Wind Speed Angle) übertragen werden. Die Anzeige zeigt uns dann den Wind an. 

Allerdings ist der angezeigte Wind der ‚scheinbare Wind‘ (AWA, apparent wind speed und AWS, apparent wind angle), sobald sich das Boot bewegt. Hat die Anzeige im Cockpit einen „freien“ NMEA0183 Eingang (und kann die Anzeige dies erzeugen) könnte sie sicherlich auch den wahren Wind in Form von TWA = true wind angle und TWS = true wind speed anzeigen. Dazu braucht sie allerdings die Daten des Kompass und der Logge. Wollen wir dies hinzufügen, bauen wir ein NMEA0183-Netz auf. 

Dazu suchen wir uns den Ausgang unserer Logge, die den NMEA-Satz für die Fahrt durch Wasser ausdrücken wird, dies könnte sein VRW (relative Wind Speed and Angle) und den Ausgang des Kompass, der den Kompass NMEA-Satz HDG (Heading) senden wird. Von beiden dort mit NMEA OUT bezeichneten Ausgängen legen wir jetzt je ein zweiadriges Kabel an die Wind-Anzeige. 

Um beide Daten anzeigen zu können benötigt die Anzeige nun zwei Eingänge (NMEA IN), da ein einzelner Eingang die Daten von zwei unterschiedlichen Geräten, wie oben beschrieben, nicht in einer logischen Reihe sortieren kann. Abhilfe schaffen zwei Optionen: 

Man benutzt zwei Eingänge eines Multiplexers, der mehrere Ein- und Ausgänge hat. Von dem schließt man das kombinierte Signal, das nun die Geschwindigkeits- und Kompassdaten sendet, an die Windmessanlage an. Dann wird sie den gewünschten wahren Wind erzeugen und anzeigen können.

Man schließt die vom Kompass kommende NMEA-Leitung an einen NMEA-Eingang der Logge an und leitet das Signal von der Logge an die Windanzeige weiter. Auch dann werden beide NMEA-Datensätze (Kompass und Logge) an das Windinstrument übertragen.

Bisher haben wir uns keine Gedanken gemacht, von welchem Hersteller die Geräte geliefert wurden. Das brauchen wir im Grunde auch nicht, wir müssen allerdings wissen, was der jeweilige Hersteller an „Intelligenz“ in seinen Geräten verbaut hat. Dieses finden wir in den allermeisten Fällen in den Anleitungen der Geräte. Dort finden sich Hinweise, welche NMEA Sätze das jeweilige NMEA-fähige Gerät (Anzeige, Sensor, GPS, Autopilot) „versteht“ und anzeigt, welche sie weiterleiten kann und welche sie ggf zusätzlich selbst erzeugt. Findet man die Unterlage nicht, kann man auch die Daten auslesen, dazu später mehr. 

Beispiel: Aufbau eines komplexen Systems

Im vorigen Beispiel haben wir uns den Aufbau quasi wie in einem nach und nach auszurüstendem System vor Augen geführt. In der Regel wird man aber schon mehrere NMEA-Quellen an Bord haben und diese gleich vernetzen wollen. In diesem Fall beginnt man mit dem Multiplexer als „Spinne im Netz“: dem führt man die Daten der einzelnen Quellen (besser „Sensoren“) zu und zapft dann dessen Ausgänge für die verschiedenen Zwecke an. So könnte man 

• NMEA-sendende GPS-Antenne
• Wind-Messanlage
• Fluxgate Kompass
• Log und Lot

an den Multiplexer anschließen. 

Über dessen Ausgang kann man den so gesammelten Datenstrom an einen Plotter, einen PC, an das UKW-Telefon, den Autopiloten und an einen WIFI-Sender „verteilen“, denn ein „Talker“ darf mehrere „Listener“ versorgen. In dem genannten Fall muss man nur sicherstellen, dass der Plotter und das Funkgerät nicht von ggf eingebauten eigenen GPS-Antennen „doppelt“ versorgt werden. Das geht aber in den meisten Fällen, in dem man die Daten entweder im Multiplexer oder im Gerät selbst ausfiltert.  

Wird bei dieser Aufstellung die Last auf dem Ausgang des Multiplexers zu groß, kann man einen sogenannten NMEA-Buffer einbauen, der für diese Lasten ausgelegt ist. Dies ist aber nicht der einige Hersteller für diese Geräte. 

Beispiel: Ausbau eines komplexen Systems

Das genannte System kann nun an Komplexität noch beliebig erweitert werden, wenn man weitere vorhandene Daten vom Plotter oder anderen Geräten im System nutzen möchte. So wird man schnell dazu kommen, die im Plotter erzeugten Wegpunkte oder Routen dem Autopilot bereit zu stellen. Dann wird der eben als „Listener“ bestimmte Plotter ebenfalls zum „Talker“ im System. Alles was es dafür braucht ist einen freien Eingang am Multiplexer oder einen zweiten Eingang am Autopilot, um diese Daten verfügbar zu machen. Gleiches könnte für Daten des Autopiloten gelten, der seine Daten zur Stellung des Ruders dem System zur Verfügung stellen könnte.  

Ebenso ist es möglich, hier die Daten des gesamten Systems in NMEA2000 übersetzten zu lassen, in dem man einen entsprechenden Wandler einbaut. So kann man den Wechsel von NMEA0183 zu N2K Stück um Stück vornehmen und braucht nicht ein völlig neues System zu beschaffen. 

Vorhandene analoge Sensoren 

Oftmals machen die Anzeigen der Geräte eher „schlapp“ als die Sensoren für Tiefe und Geschwindigkeit. Die Daten - oftmals Wind, Speed, Tiefenanzeigen - wurden zumeist nur analog an das Anzeigeinstrument übertragen. Sind sie sehr alt, lohnt sich der Wechsel auf neue. Bisweilen will man aber gerade die Sensoren behalten, weil die Verlegung neuer Kabel aufwendig ist und das Schiff dafür aus dem Wasser muss. Bisweilen will man gerade die alten Anzeigen behalten, weil für neue Anzeigen weitere Löcher in die Schotten gesetzt werden müssen. Für diese Fälle bieten verschiedene Firmen Adapter zur Anpassung von analogen Sensoren an NMEA-Anzeigen an wie Actisense oder auch die Firma Tinley für den Anschluss von NMEA0183 Sensoren auf alte Anzeigeinstrumente. Die Bauteile sind nicht immer günstig, rechnet man aber den Aufwand für den Neueinbau von Sensoren, die Verlegung von Kabeln und die Neueinbau von Anzeigen in vorhandenen Panelen mit ein relativiert sich die Rechnung in vielen Fällen.

Die „Parameter“ des Systems

In NMEA0183 Systemen arbeiten die Geräte üblicherweise mit den Standardgrößen der Datenübertragung: 4,800 baud (bits pro Sek), 8 Datenbit, keine Parität, 1 Stop Bit, abgekürzt mit 4800, 8, N, 1. In manchen Geräten kann man diese Werte ändern, wenn man noch ältere Geräte sein Eigen nennt, die unter NMEA0180 arbeiten. Aber nötig ist es nicht. 

Anders verhält es sich, wenn man mit modernen Multiplexern und anderen Geräten arbeitet, die ausdrücklich höhere Geschwindigkeiten zulassen. Dann spricht nichts dagegen, die Geschwindigkeit auf bis zu 56,000 baud zu steigern. Das muss man im Einzelfall probieren. Natürlich müssen sowohl „Listener“ als auch „Talker“ dieses unterstützen. 

NMEA0183 Daten auslesen

Wie schon dargestellt handelt es sich bei diesen Daten um ähnliche Formate, wie sie bei der Nutzung von Modems und Druckern als serielle Verbindung eingesetzt werden. Ebenso kann man sie auch auslesen. Dies geschieht mittels eines PC und einem Terminal Programm, das man z.B. an den Multiplexer per RS232 oder USB Adapterkabel anschließt. Alternativ geht auch einer der alten Handheld Computer wie der HP 200LX aus den 1990-iger Jahre, die über alle Anforderungen dazu verfügen.     

Kann man oder hat die Möglichkeit, einen einfachen RS232-WIFI Wandler z.B. an den Multiplexer anzuschließen, kann man die Daten nach der Übertragung auch mit jedem Tablet einfach und elegant auslesen. Dazu benötigt es nur eine kostenlose App auf dem Smartphone oder Tablet.

AIS und NMEA0183

Die Einführung von AIS stellte aufgrund der im System erwarteten Datenmenge und der teilweise hohen Sendefrequenz der Signale besondere Anforderungen. Man ist dabei bei der bewährten NMEA0183 Technik geblieben, aber man musste die Geschwindigkeit auf 38,400 baud erhöhen, um die Funktion des Systems sicher zu stellen, auch NMEA0183hs (für high speed) bezeichnet. Man kann daher nicht die NMEA0183hs Daten auf 4,800 baud „verlangsamen“, dann käme es zum Abbruch bei NMEA-Telegrammen und dem Verlust von Information. Man kann allerdings, wenn AIS-Geräte wie Transceiver dies erlauben, NMEA-Daten aus dem vorhandenen System mit 4,800 baud dort einleiten und über ein im Transceiver vorhandenes WIFI mit den AIS-Daten zusammenführen und ausstrahlen lassen. Da die Aussendung mit WLAN Geschwindigkeit erfolgt spielen die im NMEA-System vorher vorhandenen Geschwindigkeitsbeschränkungen keine Rolle.

NMEA0183 und WIFI/WLAN

Durch die zunehmende Bereitstellung von Plotterfunktionen auf Tablets und Smartphones werden zunehmend mehr Geräte (AIS-Empfänger und -Transceiver), Multiplexer, Seefunktelefone uam als Kombinationen mit WIFI Routern verkauft. Auch ein PC an Bord kann diese Funktion erfüllen. Der Möglichkeiten sind viele, sie hier alle darzustellen, würde jeden Rahmen sprechen. Allerdings ist es sehr einfach und kostengünstig möglich, einen reinen RS232-WIFI Wandler einzubauen. Er wird als weiterer „Listener“ am Multiplexer oder an dem Ausgang angeschlossen. Er fügt die bis dahin zusammen gesammelten Navigationsdaten des Schiffes zusammenfassen und überträgt als Router seine Daten bei Bedarf auf ein Tablet im Cockpit. Es hängt dann wesentlich von der software des Tablets ab, wie die Daten genutzt werden: als Plotter/Seekartendarstellung wie mit der App des nv-Verlags, als Regattasoftware zum Pingen der Startlinie, Darstellung der Winddreher, Vergleich mit den Polaren des Schiffes, Segelauswahl, wie im Beispiel der App iregatta pro bis hin zum Routing auf Basis der empfangenen Winddaten. 

Plotter

Seekarteplotter sind heute auf vielen Schiffen verbreitet, jeder Hersteller hat dazu Lösungen im Programm. Oftmals bilden sie das Herz des Systems, was g.g.f. neue Abhängigkeiten an die verbaute Hardware begründet, weil die Hersteller eigene Funktionen einbauen, die mit denen anderer Hersteller nicht zusammenpassen. Plotter werden in verschiedenen Größen angeboten und können so am Steuerstand direkt montiert werden, was viele Nutzer schätzen. Über Ethernet-/LAN-Schnittstellen können sie mit Radaranlagen gekoppelt werden, was NMEA in keiner Form abbilden kann. Die Geräte arbeiten mit eigenen Betriebssystemen und g.g.f. Kartensätzen, was Vorteile im Zusammenwirken ermöglichen kann, allerdings auch neue Abhängigkeiten schafft. 

Zwei Entwicklungen konterkarieren dies: 

• Zum einen die Nutzung von PCs zur Navigation, was mit einfachen PCs schon möglich ist, die dann die Verwendung von Plotterprogrammen von verschiedenen Herstellern wie auch wieder denen des nv-Verlages und Seekarten erlauben. Die meisten Plotterprogramme gestatten auch die Steuerung eines NMEA0183 und N2K Systems im Detail. Daneben gibt es mit https://opencpn.org/ ein sehr gut etabliertes und kostenloses OpenSource Programm für Seekartenplotter, das praktisch alles anbietet was auch kommerzielle Plotter leisten.
• Zum anderen der Einsatz von sogenannten RAM Rechnern, kleinen an sich für die Weiterbildung bzw Lernen von Computertechnik entwickelten Mini-Rechnern wie dem Raspberry Pi, auf dem ebenfalls OpenCPN in einer besonders angepassten als OpenPlotter Version läuft. 

Die Darstellung beider Entwicklungen würde aber den Rahmen dieses kleine Papiers sprengen.

Fazit

In Summe kann man feststellen, NMEA0183 ist noch lange nicht am Ende. Es braucht keinen E-Techniker, um ein solches System einzurichten. Noch weniger ist es nötig oder sinnvoll, laufende vorhandene Systeme zu ersetzen, weil Komponenten ihren Geist aufgegeben haben. Man spart sich damit Geld und Aufwand und kann mit den vorhandenen Komponenten schnell auf das modernere System N2K „wechseln“. Auch wenn Komponenten aus Geräteserien von Herstellern mit eigenen Datenformaten wie Autohelm/Raymarine dabei sind ist in vielen Fällen eine Weiternutzung von Komponenten in einem NMEA0183 Netz möglich.

Der klare Vorteil der NMEA0183 Systeme liegt in ihrer Stabilität; nicht, weil die dort verbauten Komponenten unbedingt haltbarer sind, aber weil in vielen Fällen Geräte redundant vorhanden sind. Auf See fällt halt auch mal etwas aus und es ist sicher besser, dann wenigstens ein Rest eines NMEA0183-Systems zu haben als eine komplett ausgefallene N2K-Anlage, insbesondere, wenn diese neben der Navigationselektronik auch noch die Steuerung der Maschine umfasst.