Općenito o NMEA2000

NMEA2000 (ili skraćeno N2K) je standard koji definira električne, konekcijske i komunikacijske parametre brodske mreže za komunikaciju između elektronskih navigacijskih instrumenata, raznih senzora, pogonskih agregata i sličnih uređaja. NMEA je skraćenica od National Marine Electronics Association, udruge koju su davne 1957. godine od za vrijeme trajanja nautičkog sajma u New Yorku osnovali prodavači brodske elektronike. Cilj udruge bio je poboljšati komunikaciju s proizvođačima brodske elektronike. U suradnji s američkom obalnom stražom razvijen je početkom osamdesetih godina prošlog stoljeća i jedini uniformni standard za digitalnu razmjenu podataka između brodskih elektronskih instrumenata. Standard je nazvan NMEA0183. Najzaslužnija osoba za kreiranje tog standarda bio je Dr. Robert Freeman, proizvođač brodskih autopilota. Ubrzo su ovaj standard prihvatili gotovo svi proizvođači brodskih elektronskih navigacijskih uređaja. NMEA0183 protokol se koristi i danas, samostalno ili paralelno s ostalim standardima. Globalnim razvojem elektronike razvijali su se i brodski navigacijski uređaji. Performanse uređaja i količina podataka koje su uređaji razmjenjivali postali se preobilni za NMEA0183 protokol pa su mnogi proizvođači počeli razvijati vlastite standarde (SeaTalk, SimNet, NavNet, itd). Proizvođačima je to odgovaralo iz jednostavnog razloga što su vlastitim protokolom kupce uređaja u slučaju potrebe za nadogradnjom obvezivale na kupovinu upravo njihovih uređaja. Doduše, najčešće je bilo moguće putem raznih među-sklopova povezivati i uređaje ostalih proizvođača ali vrlo često to nije radilo kako treba ili je inzistiralo angažiranje profesionalaca u tom poslu. I tako se rodio novi standard NMEA2000.

NMEA2000 je tzv. Multi-master, samo-konfugirirajuća mreža bez centralizirane mrežne kontrolne jedinice. Uređaji razvijeni prema ovom standardu imaju mogućnost razmjene podataka, komandi i statusa s ostalim kompatibilnim uređajima priključenim na NMEA2000 mrežu. Razmjena se odvija putem jednog kanala. NMEA2000 se bazira na CAN (Controller Area Network) tehnologiji razvijenoj u tvrtki Intela i Bosch. Ova tehnologija se već godinama uspješno koristi u automobilskoj industriji. NMEA2000 bazira se na SAE J1939 protokolu ali s vlastitom definicijom podatkovnih sekvenci nazvanih PGN (Parameter Group Numbers). Iako je NMEA2000 preko 50 puta brži protokol od NMEA0183, nije namijenjen prijenosu videa ili radarskih podataka. Za razliku od NMEA0183 koji koristi ASCII serijski protokol, NMEA2000 koristi kompaktne binarne poruke. Da bi neki uređaj dobio oznaku NMEA2000 mora biti certificiran od strane MNEA organizacije. Isto vrijedi i za kablove (za sada su to samo Maretron i Molex kablovi!). Striktna pravila standarda primjenjuju se i na konektore koji moraju biti otporni na bilo kakve elektromagnetske interferencije i potpuno vodootporni. Postoje dvije veličine konektora, Mini i Micro/Mid, koji se moraju moći povezati s uređajima i konektorima drugih proizvođača.

Struktura NMEA2000 mreže

Svaka brodska NMEA2000 mreža strukturirana je na isti način i sastoji se od glavne žile (Trunk Line ili Backbone), priključnih vodova (Drop Line), dva terminatora (Termination Resistor), razvodnih konektora (Drop Tee), razvodnih kutija (Multi-port box), konektora napajanja (Powertap) i uređaja (Devices, Nodes).

Svaki NMEA2000 kabel sastoji se od četiri žile i opleta. Dvije žile koriste se za protok podataka, dvije za napajanje, a oplet štiti sve njih od vanjskih radio interferencija te ujedno reducira vlastite prema ostalim uređajima. Svi uređaji spojeni na mrežu napajaju se s tog kabla i ne bi trebali koristiti dodatno napajanje. Definirane su tri veličine (debljine) NMEA2000 kabela koje se koriste prem veličini mreža:

1. Mini – najdeblji kabel koji se obično koristi kao glavna žila zbog velikog strujnog kapaciteta (8 A). Može se koristiti i za priključne vodove.
2. Mid – kabel srednje debljine (4 A) koji se koristi kao glavna žila kod srednjih i manjih mreža te za priključne vodove.
3. Micro – kabel najmanjeg promjera koji se koristi za priključne vodove. Može se koristiti i kao glavna žila na malim mrežama.

Glavna žila se sastavlja od tvornički pripremljenih kablova odgovarajuće dužine koji na jednom kraju imaju muški, a na drugom ženski konektor. Moguće je kupiti i kabel veće duljine ga zatim kratiti na odgovarajuću duljinu i instalirati vodootporne konektore. Da bi NMEA2000 mreža funkcionirala potrebno je krajeve glavne žile terminirati odgovarajućim terminatorima. Priključni vodovi se priključuju na glavnu žilu tako da se na glavnu žilu postave razvodni konektori (Drop Tee) te na njih priključuju priključni vodovi (Drop Line). Lančano povezivanje uređaja nije dozvoljeno pošto je cijela mreža konstruirana na način da se omogući isključivanje i priključivanje uređaja bez efekta na rad drugih ili same mreže. U praksi to znači da je svaki uređaj moguće u bilo kojem trenutku isključiti s mreže (npr. radi servisa) bez ikakvog utjecaja na rad ostalih uređaja na mreži. Na razvodne konektore moguće je priključiti i razvodne kutije (Multi-port box) na koje se zatim priključuju uređaji.

Najveća dužina glavne žile, odnosno bilo koje dvije najudaljenije točke na mreži na smije prelaziti 200 metara za Mini kabel, odnosno 100 metara za Mid i Micro kabel. To je najčešće i udaljenost između dva terminatora na glavnoj žili. Kumulativna dužina svih priključnih vodova ne smije prelaziti 78 metara, dok je najveća dopuštena dužina pojedinačnog priključnog voda od glavne žile 6 metara. NMEA2000 mreža napaja se na 12 V istosmjerne struje koja se priključuje na glavnu žilu putem Mini ili Micro/Mid konektora za napajanje (Powertap). Kod projektiranja NMEA2000 mreže izuzetno je bitno da se konektor napajanja priključi na pravo mjesto na glavnoj žili kako pad napona između bilo koja dva uređaja na mreži ne bi bio veći od 1.5 V. Ponekad je kod velikih mreža s mnogo uređaja to teško postići pa je potrebno postaviti više konektora napajanja. Najveći broj uređaja koji se mogu spojiti na jednu NMEA2000 mrežu iznosi 50. Pod uređajem se smatra svaka NMEA2000 komponenta koja emitira određenu PNG sekvencu.

Uređaji, senzori, adapteri

NMEA2000 protokol dizajniran je da omogući dvosmjernu komunikaciju između različitih uređaja te pregledavanje podataka s različitih navigacijskih uređaja, senzora i adaptera. Svaki uređaj spojen na NMEA2000 mrežu emitira svoju identifikacijsku oznaku, status i podatke. Sve te informacije generiraju se na točno standardizirani način kako bi ih uređaji različitih proizvođača mogli interpretirati i prikazati. Ako na mreži postoji više istih uređaja, npr. GPS antena, na nekom multifunkcijskom pokazivaču bit ćete u mogućnosti odabrati s koje antene želite primati podatke.